第3章 管理信息系统技术基础

1、管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-07n3.1 数据处理技术数据处理技术n3.2 数据库技术数据库技术n3.3 计算机网络技术计算机网络技术第第3章章 管理信息系统技术基础管理信息系统技术基础管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-07n通过本章的教学，使学生掌握通过本章的教学，使学生掌握数据处理的含义、数据处理的含义、数据处理的发展阶段、数据的物理组织层次；数据处理的发展阶段、数据的物理组织层次；数据库系统的含义、数据模型、数据库设计及数据库系统的含义、数据模型、数据库设计及其维护；计算机网络的含义、特征、分类

2、及体其维护；计算机网络的含义、特征、分类及体系结构。系结构。基本要求及教学目的基本要求及教学目的管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-07重点及难点重点及难点n重点：重点：n（1）数据处理的含义及其发展阶段、数据的物）数据处理的含义及其发展阶段、数据的物 理组织层次；理组织层次； n（2）数据库系统的含义、数据模型、数据库设计）数据库系统的含义、数据模型、数据库设计及其维护；及其维护；n（3）计算机网络的含义、特征、分类及体系结构。）计算机网络的含义、特征、分类及体系结构。n难点：难点： 常用的数据模型及其适用范围，数据库设计。常用的数据模型及其适用范围

3、，数据库设计。管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.1 数据处理技术数据处理技术n3.1.1 数据处理及其发展阶段数据处理及其发展阶段n3.1.2 数据的物理组织层次数据的物理组织层次n3.1.3 数据的逻辑组织层次数据的逻辑组织层次n3.1.4 从现实世界到数据世界的转移从现实世界到数据世界的转移管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.1.1 数据处理及其发展阶段数据处理及其发展阶段 n数据处理数据处理(Data Processing)就是对数据就是对数据(包括数值的和非包括数值的和非数值的数值的)

4、的采集、存储、检索、分析、加工、变换和传输的的采集、存储、检索、分析、加工、变换和传输的技术过程。技术过程。n（1）数据处理的基本目的是从大量杂乱无章的或难以理数据处理的基本目的是从大量杂乱无章的或难以理解的数据中抽取并推导出某些特定的、有价值的、有意义解的数据中抽取并推导出某些特定的、有价值的、有意义的数据。的数据。n（2）根据不同的方式，可将数据处理进行如下分类：根据不同的方式，可将数据处理进行如下分类：管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.1.1 数据处理及其发展阶段数据处理及其发展阶段 nA.根据处理设备的结构方式不同，分为联机处理方式和

5、脱根据处理设备的结构方式不同，分为联机处理方式和脱机处理方式；机处理方式；nB.数据处理时间的分布方式不同，分为批处理方式、分时数据处理时间的分布方式不同，分为批处理方式、分时处理方式和实时处理方式；处理方式和实时处理方式；nC.数据处理空间的分布方式不同，分为集中处理方式和分数据处理空间的分布方式不同，分为集中处理方式和分布处理方式；布处理方式；nD.根据计算机中央处理器的工作方式不同，分为单道作业根据计算机中央处理器的工作方式不同，分为单道作业处理方式、多道作业处理方式和交互式处理方式。处理方式、多道作业处理方式和交互式处理方式。管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学

6、出版社 2014-073.1.1 数据处理及其发展阶段数据处理及其发展阶段 n（3）数据处理的核心是数据管理。人类对数据的管理经数据处理的核心是数据管理。人类对数据的管理经过了手工、机械、电子数据管理三个阶段。电子数据管理过了手工、机械、电子数据管理三个阶段。电子数据管理又可分为人工管理、文件管理和数据库管理三个阶段。各又可分为人工管理、文件管理和数据库管理三个阶段。各阶段的特点如表阶段的特点如表3-1所示。所示。3.1.1 数据处理及其发展阶段数据处理及其发展阶段 管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-07管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学

7、出版社清华大学出版社 2014-073.1.2 数据的物理组织层次数据的物理组织层次 n1.数据结构数据结构n2.数据文件数据文件3.1.2 数据的物理组织层次数据的物理组织层次 n 1.数据结构：数据结构：n数据结构分为数据的逻辑结构与存储结构。数据结构分为数据的逻辑结构与存储结构。n数据的逻辑结构是指数据间的逻辑关系，包括两数据的逻辑结构是指数据间的逻辑关系，包括两大类：线性结构和非线性结构。线性表、栈、队大类：线性结构和非线性结构。线性表、栈、队列及串为线性结构，而树和图为非线性结构。列及串为线性结构，而树和图为非线性结构。n数据的存储结构指数据元素在计算机存储器中的数据的存储结构指数据

8、元素在计算机存储器中的存储方式，又称为物理结构，一般包括四种方式：存储方式，又称为物理结构，一般包括四种方式：顺序存储、链接存储、索引存储及散列存储。顺序存储、链接存储、索引存储及散列存储。管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.1.2 数据的物理组织层次数据的物理组织层次 n A.数组：数组：相同类型数据元素构成的有限序列，且存储在一块地相同类型数据元素构成的有限序列，且存储在一块地址连续的内存单元中。址连续的内存单元中。n B.链表：链表：一种可以动态进行存储分配的数据结构，它是一种物一种可以动态进行存储分配的数据结构，它是一种物理存储单元上非

9、连续、非顺序的存储结构。理存储单元上非连续、非顺序的存储结构。n C.栈：栈：一种特殊的线性表，是一种只允许在表的一端进行插入一种特殊的线性表，是一种只允许在表的一端进行插入或删除操作的线性表。或删除操作的线性表。n D.队列：队列：一种特殊的线性表，是一种只允许在表的一端进行插一种特殊的线性表，是一种只允许在表的一端进行插入操作而在另一端进行删除操作的线性表。入操作而在另一端进行删除操作的线性表。n E.树：树：结点之间有分支和层次关系的结构，类似于自然界的树，结点之间有分支和层次关系的结构，类似于自然界的树，是一类非常重要的非线性结构是一类非常重要的非线性结构。管理信息理论与实践管理信息理

10、论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.1.2 数据的物理组织层次数据的物理组织层次 n2.数据文件数据文件n数据文件是为了某一特定目的而形成的同类记录数据文件是为了某一特定目的而形成的同类记录的集合。的集合。n数据文件的组织方式是指文件内部构造数据的方数据文件的组织方式是指文件内部构造数据的方式，主要有数据文件、索引文件。式，主要有数据文件、索引文件。管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-07管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.1.3 数据的逻辑组织层次数据的逻辑组织层次n(1) 位位

11、n(2) 字节字节n(3) 数据项数据项n(4) 记录记录n(5) 文件文件n(6) 数据库数据库管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.1.4 从现实世界到数据世界的转移从现实世界到数据世界的转移n1.现实世界就是人们通常所指的客观世界，事物现实世界就是人们通常所指的客观世界，事物及其联系就处在这个世界中。及其联系就处在这个世界中。n2.数据世界又称为机器世界，在从现实世界到数数据世界又称为机器世界，在从现实世界到数据世界的过程中，使用信息世界作为中介据世界的过程中，使用信息世界作为中介。n3.信息世界就是现实世界在人们头脑中的反映信息世界就是现

12、实世界在人们头脑中的反映。三个世界三个世界之间的关系如图之间的关系如图3-2所示。所示。3.1.4 从现实世界到数据世界的转移从现实世界到数据世界的转移管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-07管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2 数据库技术数据库技术 n3.2.1 数据库系统数据库系统n3.2.2 数据模型数据模型n3.2.3 数据库设计数据库设计n3.2.4 数据库维护数据库维护管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2.1 数据库系统数据库系统 n数据

13、库系统数据库系统(DataBase System，DBS)是指带有数据库是指带有数据库的计算机系统，它包括相应的计算机硬件系统、软件系统、的计算机系统，它包括相应的计算机硬件系统、软件系统、数据库、数据库管理系统、数据库管理员和用户。数据库、数据库管理系统、数据库管理员和用户。n数据库管理系统数据库管理系统(DataBase Management System，DBMS)是数据库系统的核心。是数据库系统的核心。DBMS是用来建立数据库、是用来建立数据库、使用数据库、提供数据操作语言、对数据的合法性和安全使用数据库、提供数据操作语言、对数据的合法性和安全性等进行管理的软件系统。各用户对数据的访问

14、与控制由性等进行管理的软件系统。各用户对数据的访问与控制由DBMS统一管理，统一管理，DBMS还承担着数据库和用户之间的接还承担着数据库和用户之间的接口的作用。用户通过口的作用。用户通过DBMS可以对自己的数据进行管理，可以对自己的数据进行管理，如建库、查询、修改、统计等。如建库、查询、修改、统计等。3.2.2 数据模型数据模型n数据模型是对数据的某种抽象表示形式，它决数据模型是对数据的某种抽象表示形式，它决定了对数据项的组织方式。按用户的观点对现定了对数据项的组织方式。按用户的观点对现实世界进行抽象建立的数据模型称为概念模型实世界进行抽象建立的数据模型称为概念模型；按计算机信息处理的观点用于

15、描述数据相互；按计算机信息处理的观点用于描述数据相互间语义关系的数据模型称为逻辑数据模型；而间语义关系的数据模型称为逻辑数据模型；而用于描述数据的物理存储方式的数据模型称为用于描述数据的物理存储方式的数据模型称为物理数据模型。物理数据模型。管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-07管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2.2 数据模型数据模型n1.概念模型概念模型n概念模型用于信息世界的建模，它是现实世界到信息世界概念模型用于信息世界的建模，它是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计的有力工具，也是数

16、据库开的第一层抽象，是数据库设计的有力工具，也是数据库开发人员与用户之间进行交流的语言。目前最常用的是实体发人员与用户之间进行交流的语言。目前最常用的是实体-联系模型。联系模型。3.2.2 数据模型数据模型n(1) 基本概念基本概念n 实体实体(Entity)：客观存在并可相互区别的事物称为实体。：客观存在并可相互区别的事物称为实体。实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念。例如实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念。例如，一个职工、一个学生、一个部门、一门课、一次会议等都，一个职工、一个学生、一个部门、一门课、一次会议等都是实体。是实体。n 属性属性(Attribute)：实体

17、所具有的某一特性称为属性。一个：实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干属性来刻画。如学生实体可以由学号、姓名实体可以由若干属性来刻画。如学生实体可以由学号、姓名、性别、出生年月、系、入学时间等属性组成。、性别、出生年月、系、入学时间等属性组成。n 关键字关键字(Key)：能唯一标识实体的属性集称为关键字。如：能唯一标识实体的属性集称为关键字。如学号就是学生实体的关键字。学号就是学生实体的关键字。管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2.2 数据模型数据模型n 域域(Domain)：实体属性的取值范围称为该属性的域。：实体属性的取值范围称

18、为该属性的域。n 实体型实体型(Entity Type)：具有相同属性的实体必然具有：具有相同属性的实体必然具有共同的特征和性质。用实体名及其属性集合来抽象和刻画共同的特征和性质。用实体名及其属性集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。同类实体，称为实体型。n 实体集实体集(Entity Set)：同型实体的集合称为实体集。如：同型实体的集合称为实体集。如全体学生就是一个实体集。全体学生就是一个实体集。管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2.2 数据模型数据模型n(2) 实体之间的联系实体之间的联系n 一对一联系一对一联系(1:1)n 一对多联系

19、一对多联系(1:n)n 多对多联系多对多联系(m:n)管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2.2 数据模型数据模型n(3) 概念模型的表示方法概念模型的表示方法n学生选课实体学生选课实体-联系图如图联系图如图3-3。管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2.2 数据模型数据模型管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2.2 数据模型数据模型n2. 常用的数据模型常用的数据模型n(1) 层次模型层次模型n(2) 网状模型网状模型n(3) 关系模型关系模型

20、管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-07管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2.3 数据库设计数据库设计n数据库设计是一个信息管理系统中最核心的组成数据库设计是一个信息管理系统中最核心的组成部分，一般可分为四个步骤：部分，一般可分为四个步骤：n1. 需求分析需求分析n2. 概念模式设计概念模式设计n3. 模式优化及逻辑结构设计模式优化及逻辑结构设计n4. 数据库物理设计数据库物理设计3.2.3 数据库设计数据库设计n1. 需求分析需求分析n需求分析是设计数据库的起点，其结果是否准确地需求分析是设计数据库

21、的起点，其结果是否准确地反映了用户的实际要求，将直接影响到后面各个阶反映了用户的实际要求，将直接影响到后面各个阶段的设计，并影响到设计结果是否合理和实用。段的设计，并影响到设计结果是否合理和实用。n调查与初步分析用户的需求通常需要四步：调查与初步分析用户的需求通常需要四步：管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2.3 数据库设计数据库设计n(1) 调查组织机构情况。调查组织机构情况。n(2) 调查各部门的业务活动情况。调查各部门的业务活动情况。n(3) 在熟悉业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的在熟悉业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的各

22、种要求，包括信息要求、处理要求、安全性与完整性要各种要求，包括信息要求、处理要求、安全性与完整性要求。求。n(4) 对前面调查的结果进行初步分析，确定新系统的边界对前面调查的结果进行初步分析，确定新系统的边界，确定哪些功能由计算机完成或准备让计算机完成，哪些，确定哪些功能由计算机完成或准备让计算机完成，哪些活动由人工完成。由计算机完成的功能就是新系统应该实活动由人工完成。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。现的功能。管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2.3 数据库设计数据库设计n2. 概念模式设计概念模式设计n设计概念结构通常有四类方

23、法：设计概念结构通常有四类方法：n(1) 自顶向下自顶向下n(2) 自底向上自底向上n(3) 逐步扩张逐步扩张n (4) 混合策略混合策略n其中其中，最经常采用的策略是混合策略，即自顶向下地进行最经常采用的策略是混合策略，即自顶向下地进行需求分析，然后再自底向上地设计概念结构需求分析，然后再自底向上地设计概念结构，并，并以以E-R模型模型为工具来描述概念结构。为工具来描述概念结构。管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2.3 数据库设计数据库设计n3. 模式优化及逻辑结构设计模式优化及逻辑结构设计n概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模概念

24、结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。而为了型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。而为了能够用某一能够用某一DBMS实现用户需求，还必须将概念结实现用户需求，还必须将概念结构进一步转化为相应的数据模型，这正是数据库逻构进一步转化为相应的数据模型，这正是数据库逻辑结构设计所要完成的任务。辑结构设计所要完成的任务。管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.2.3 数据库设计数据库设计n4. 数据库物理设计数据库物理设计n数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据

25、库的物理结构，它依赖于给定的计算机系统。为一个给定的逻物理结构，它依赖于给定的计算机系统。为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程，辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程，就是数据库的物理设计。数据库的物理设计通常分为以下就是数据库的物理设计。数据库的物理设计通常分为以下两步：两步：n(1) 确定数据库的物理结构确定数据库的物理结构n(2) 对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-07管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版

26、社清华大学出版社 2014-073.2.4 数据库维护数据库维护 n在数据库运行阶段，对数据库经常性的维护工作主在数据库运行阶段，对数据库经常性的维护工作主要由数据库管理员要由数据库管理员(DataBase Administrator，DBA)完成，它包括完成，它包括：n1数据库的转储和恢复数据库的转储和恢复n2数据库的安全性、完整性控制数据库的安全性、完整性控制n3数据库性能的监督、分析和改进数据库性能的监督、分析和改进n4数据库的重组织和重构造数据库的重组织和重构造管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.3 计算机网络技术计算机网络技术n3.3

27、.1 计算机网络的特点和分类计算机网络的特点和分类n3.3.2 网络的体系结构网络的体系结构n3.3.3 Internet技术技术管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.3.1 计算机网络的特点和分类计算机网络的特点和分类n1.计算机网络是由计算机系统、通信链路和网络计算机网络是由计算机系统、通信链路和网络结点组成的计算机群，承担着数据处理和数据通结点组成的计算机群，承担着数据处理和数据通信两类工作。计算机网络将功能独立的多个计算信两类工作。计算机网络将功能独立的多个计算机系统连接起来，再加上功能完善的网络通信协机系统连接起来，再加上功能完善的网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等，最终实现议、信息交换方式及网络操作系统等，最终实现网络中硬件、软件资源共享和信息传递网络中硬件、软件资源共享和信息传递。3.3.1 计算机网络的特点和分类计算机网络的特点和分类n2.计算机网络的特点如下：计算机网络的特点如下：n(1) 数据交换和通信数据交换和通信n(2) 资源共享资源共享n(3) 提高系统的可靠性提高系统的可靠性n(4) 分布式网络处理分布式网络处理n(5) 易于扩充与维护易于扩充与维护管理信息理论与实践管理信息理论与实践 清华大学出版社清华大学出版社 2014-073.3.1 计算机网络的特点和分类计算机网络的特