管理信息系统第2章管理信息系统的技术基础

1、第二章 管理信息系统的技术基础了解计算机系统的基本构成及体系结构；掌握数据库技术、数据仓库技术以及数据挖掘技术的含义及应用，理解三者之前的关系；掌握计算机网络的概念、组成及分类，了解常用的局域网及广域网技术；掌握常用的网络互联设备及其用途；了解云计算、大数据、物联网等新兴技术。学习目标:123计算机系统数据仓库技术与数据挖掘技术4计算机网络与通信介绍云计算、大数据及物联网5数据库技术本章结构第一节 计算机系统 计算机的组成及常用类型管理信息系统软件技术基础 计算机体系结构 第二章 第一节 计算机的组成 计算机由主机和外部设备所组成。主机包括CPU（运算器和控制器），内存储器。外部设备包括输入设

2、备、输出设备和外存储器。 2.1.1计算机的组成及常用类型目前外部设备正向着智能化、微型化、遥控化发展。 2.1.1计算机的组成及常用类型计算机系统的组成计算机的硬件组成及工作原理2.1.1计算机的组成及常用类型 常用的计算机类型 常用计算机类型微型计算机工作站小型机大中型机小巨型机巨型机2.1.1计算机的组成及常用类型 计算机软件的概念 是支持计算机运行的各种程序，以及开发、使用和维护这些程序的各种技术文档的总称。 计算机软件的种类 按照不同的原则和标准，计算机软件有不同的划分种类。从应用的角度出发，可将计算机软件划分为系统软件和应用软件两大类。2.1.2管理信息系统软件技术基础2.1.2管

3、理信息系统软件技术基础系统软件操作系统语言处理程序服务性程序数据库管理系统网络通信管理程序（1） 系统软件（2） 应用软件2.1.2管理信息系统软件技术基础计算机体系结构 计算机体系机构浏览器/服务器系统结构 客户机/服务器结构 文件服务器工作站结构 单机结构 主机/终端结构 2.1.3 计算机体系结构文件服务器/工作站2.1.3 计算机体系结构客户机/服务器（ Client/Server C/S）2.1.3 计算机体系结构浏览器/服务器（ Browser /Server B/S）数据库服务器Web服务器Internet客户机浏览器客户机浏览器客户机浏览器2.1.3 计算机体系结构第二节 数据

4、库技术 数据库技术的兴起数据库系统及其组成数据库的概述 数据库管理系统* 数据库技术的发展2.2.1 数据库技术的兴起20世纪60年代中期出现了数据库技术1969年IBM公司研制开发了基于层次结构的数据库管理系统20世纪70年代，数据库技术有了很大发展，出现了许多基于层次或网状模型的商品化数据库系统，并广泛运行在企业管理、交通运输、情报检索、军事指挥、政府管理和辅助决策等各个方面。1970年，IBM公司SanJose研究实验室研究员在其论文中提出了数据库的关系模型。1981年IBM公司SanJose实验室宣布具有SystemR全部特性的数据库产品SQL/DS问世。数据库系统计算机系统数据库管理

5、系统（DBMS）数据库人员数据库管理员系统程序员应用程序员用户数据库系统组成2.2.2 数据库系统及其组成 数据库的定义和特征 数据库是指被存储起来的数据及数据间逻辑关系的集合体，它通过数据库管理系统（DBMS）对其进行建立、存取和维护，并为用户提供有效的服务。2.2.3 数据库概述数据独立最小数据冗余数据共享安全性便于用户使用 数据模型 数据模型是数据库系统中用于提供表示信息和操作手段的形式构架。目前，数据库管理系统通常采用的数据模型有三种基本类型，即层次模型、网状模型和关系模型。层次模型网状模型关系模型 层次模型 层次模型是层次式数据库所采用的数据模型，它是以树结构作为基本结构，通过树结构

6、及树结构之间的逻辑关系来表示数据间联系的一种模型，它反映了现实世界中实体之间的一对多关系。层次模型2.2.3 数据库概述学校经济系管理系学生1学生2机械系 网状模型 网状数据模型反映了现实世界中实体间存在的较为复杂的关系。与层次模型不同，处于某一层次的实体不但可以有多个下层实体，而且它可同时归属多个上层实体。 医生甲附属学校病 房门 诊医生乙病人丙病人乙病人甲网状模型 关系模型 关系式数据模型可以理解为一张二维表。关系模型的结构下表所示，表格中的每一行代表一个实体，称为记录；每一列代表实体的一个属性，称之为字段。实体的多方面特性可用多个数据项（字段值）所组成。这样的二维表格也称作一个“关系”。

7、 属性关系中的列是同性质的，称为属性或称为字段0102记录关系中不能出现相同的记录，记录的顺序无限制0304关键字每个关系都有一个关键字，它能唯一地标识关系中的一个记录顺序关系中列的顺序不重要关系的性质2.2.3 数据库概述 数据库管理系统是一个用来创建、处理和管理数据库的软件系统，它是数据库系统的核心，它与数据库系统中的各个部分都有着密切联系。 2.2.4 数据库管理系统*数据库管理系统是用户的应用程序与物理数据库之间的桥梁。应用程序图书管理系统车票销售系统成绩查询系统超市管理系统DBMS物理数据库（DB） 数据库管理系统的组成 数据库管理系统由下列三类软件组成。数据定义语言（DDL)数据操

8、纵语言（DML）数据库运行控制系统2.2.4 数据库管理系统* 结构化查询语言 结构化查询语言的理论是 1974年提出的，并在 IBM 公司的 System R上实现。由于它功能丰富、使用方式灵活、语言简洁易学等优点，在计算机工业界和用户中倍受青睐，很快得以推广。后来，SQL成为关系数据库的标准语言，关系数据库系统一般都支持标准SQL语言。 SQL的优点 完备性 灵活性 语言简洁，易学易用 2.2.4 数据库管理系统* 数据库管理系统的工作方式 终端用户工作方式在这种方式下，用户使用键盘输入某一带有参数的命令，向数据库存取数据。用户发出的命令经过远程处理后，由数据库管理系统作进一步加工并给出命

9、令执行结果。 批处理工作方式 也称为程序方式，用户应用数据库操纵语言编出完整的程序后运行，机器根据应用程序的指示，完成所需的一系列工作。 在线用户工作方式 也称为联机用户工作方式，也是用数据操纵语言工作的，这一点和批命令工作方式是一样的，但因为其程序是通过键盘输入，也要经过远程处理程序，这一点又和终端用户工作方式相似。 2.2.4 数据库管理系统*DBMS某一条带有参数的命令完整的程序终端用户批处理在线用户2.2.5数据库技术的发展 当前数据库技术已成为数据组织的主要方式，特别是关系数据库。 新的数据库应用领域： （1）计算机辅助设计/管理（CAD/CAM） （2）计算机集成制造（CIM） （

10、3）办公信息系统（OIS） （4）地理信息系统（GIS） （5）多媒体数据库第三节 数据仓库技术与数据挖掘技术 数据仓库概述数据挖掘技术 数据挖掘的应用 数据挖掘的发展趋势 数据仓库定义 数据仓库是为企业所有级别的决策制定过程提供支持的所有类型数据的战略集合。2.3.1数据仓库概述 一个数据仓库包括了数据以及负责管理与分析工作的程序管理器，其主要目的是提供可用的数据, 使分析人员可以取得所需的正确统计信息,以作为管理决策的参考依据。数据仓库 数据仓库不仅包含分析所需的数据，而且包含处理数据所需的应用程序，这些程序包括将数据由外部媒体转入数据仓库的应用程序，也包括了将数据加以分析并呈现给用户的应

11、用程序。2.3.1数据仓库概述 数据仓库系统的架构 一个数据仓库的大小一般都是在100GB以上。 数据仓库的系统管理器由加载管理器（Load Manager）、仓库管理器（Warehouse Manager）和查询管理器（Query Manager）构成。 数据仓库的设计(了解）自顶向下的方法自底向上的方法联合方法2.3.1数据仓库概述数据库与数据仓库的区别数据库数据仓库在线交易的实时数据整合过得历史数据处理业务的人员分析的人员联机事务处理（OLTP）联机分析处理（OLAP）2.3.1数据仓库概述（1）数据库是面向事务的设计，用户主要使用数据库来进行联机事务处理（OLTP）；数据仓库是面向主题

12、设计的，用户主要使用数据仓库来进行联机分析处理（OLAP）。（2）数据库一般存储的在线交易的实时数据，而数据仓库一般存储的是整合过得历史数据。（3）数据库在设计上尽量避免冗余，数据仓库在设计上有意引入冗余。（4）数据库是为捕获数据而设计，数据仓库是为分析数据而设计。2.3.1数据仓库概述2.3.2数据挖掘技术 数据挖掘的定义 数据挖掘（Data Mining）：就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。2.3.2数据挖掘技术数据挖掘的过程也称为知识发现的过程2.3.2数据挖掘技术 数据挖掘的方法 数据挖

13、掘的研究融合了多个不同学科领域的技术与成果，使得目前的数据挖掘方法表现出多种多样的形式。2.3.2数据挖掘技术2.3.2数据挖掘技术 数据挖掘的方法 （1）统计方法（2）关联规则（3）聚类分析（4）决策树方法（5）神经网络（6）遗传算法（7）粗糙集（8）支持向量机 数据挖掘的过程 2.3.2数据挖掘技术 数据挖掘的应用在科学研究中（天文学、生物学）在商业上（超市购物篮的关联分析）在金融上（探测信用卡欺诈行为）在医学上（某种病的人的基因和正常人的基因的差别）在电子商务上（挖掘客户的喜好、购买模式）2.3.3数据挖掘的应用2.3.4数据挖掘的发展趋势 数据挖掘语言的标准化 数据挖掘的可视化 分布式

14、数据挖掘 数据挖掘与数据库系统和Web数据库系统的集成第四节 计算机网络与通信介绍 计算机网络的概述局域网技术广域网技术常用网络互连设备 计算机网络的概念 计算机网络是把分布在不同地理位置的计算机及通信设备用传输介质连接起来，并配以相应的网络软件所构成的系统。 2.4.1计算机网络概述 组成 计算机网络大体上可以把它划分为两个部分：资源子网和通信子网。2.4.1计算机网络概述 功能 资源共享 分布式处理 数据通信2.4.1计算机网络概述 分类（1）按覆盖范围的大小分类：2.4.1计算机网络概述局域网校园网、企业网应用广泛成本低、传输速率高、组网方便以太网、令牌环网、无线网广域网ChinaNet

15、、CeiNet、CerNet分组交换网、ISDN、ADSL、ATM互联网局域网与局域网局域网与广域网广域网与广域网（2）按数据传输方式： 广播式网络、点对点式网络2.4.1计算机网络概述 局域网的拓扑结构 网络拓扑结构是指网络中节点互相连接的方法和形式。局域网中常用的主要网络拓扑结构有：总线型、星型、环型结构。2.4.2 局域网技术优点：结构简单，网络连接成本较低，易于布线，安装容易。缺点：总线一旦发生故障，将会影响到所有用户。总线型通常采用CSMA/CD方式2.4.2 局域网技术优点：结构简单、易于实现、便于管理；每个连接只接入一个设备，当连接点出现故障时不会影响整个网络；缺点：中心结点是全

16、网可靠性的瓶颈，中心结点的故障可能造成全网瘫痪。星型2.4.2 局域网技术优点：结构简单，传输延时确定，但环上节点增多时效率下降，负载能力较差。缺点：环中任何一个结点出现线路故障，都可能造成网络瘫痪。环型2.4.2 局域网技术 网络传输介质 双绞线同轴电缆保护层外导体绝缘层内导体光纤电缆无线信道介质访问控制方法（1）以太网工作原理（CSMA/CD）载波监听多路访问/冲突检测方法先听后发边发边听冲突停止延迟重发2.4.2 局域网技术（2）令牌环的工作原理2.4.2 局域网技术令牌忙闲（3）令牌总线的工作原理令牌总线网在物理上是总线网，而在逻辑上是环网。2.4.2 局域网技术 所谓广域网是将地理位

17、置相距较远的多个计算机系统通过线路连接起来实现数据通信的计算机网络，或者说是将分散于各地的局域网互联而形成的跨地区的大型网络。 2.4.3 广域网技术 线路交换方式 线路交换方式与电话交换方式的工作过程很类似。两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接。 线路建立阶段数据传输阶段线路释放阶段2.4.3 广域网技术 存储转发交换方式 分组交换技术（数据报方式；虚电路方式） 中继器（物理层） 2.4.4 常用网络互联设备中继器工作在OSI的物理层作用是对信号起放大再生，延长缆线的长度3 网络层2 数据链路层1 物理层 集线器（物理层） 集线器亦称集散器或H

18、UB，它以星型形式连接多个计算机或其它设备的网络连接设备。 集线器工作在在OSI的物理层。 在局域网络中，这种设备常常使用双绞线连接各个入网设备，集线器可将不同缆线（如双绞线，或同轴电缆，或光缆连接的网段）的网段互联。3 网络层2 数据链路层1 物理层交换机（数据链路层） 是具有线路交换能力和网络分段能力的智能集线器。交换机工作在OSI的数据链路层。 3 网络层2 数据链路层1 物理层 交换机根据MAC地址进行数据转发，当交换机取得目标MAC地址后，查找交换机中存储的地址对照表确认具有此MAC地址的网卡连接在哪个端口上，然后将信包送到对应端口。 网桥（数据链路层） 网桥也叫桥接器，用于多个局域

19、网之间的数据存储和转发， 它只要求互联网络的操作系统相同，具有相同的协议；可以将不同传输介质以及不同访问方法的网络互联起来。网桥工作在OSI的数据链路层。 路由器（网络层） 路由器是一种可以连接多个网络或网段的网络设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。路由器工作在OSI的网络层。2.4.4 常用网络互联设备 网关 网关（Gateway）又叫协议转换器，网关是一种复杂的网络连接设备，可以支持不同协议之间的转换，实现不同协议网络之间的互联。 网关不一定是一台设备，也可能是一个软件。2.4.4 常用网络互联设备 2.5 通信技术*数据交换技术主要包括线路交换、报

20、文交换和分组交换。 （1）线路交换是通过网络中的节点在两个站点之间建立一条专用的通信线路。适用于系统间要求高质量的大量数据传输的情况。2.5.1数据交换技术 （2）报文交换不事先建立物理电路，当发送方有数据要发送时，它将把要发送的数据当作一个整体交给中间交换设备。中间交换设备先将报文存起来，然后选择一条适合的空闲输出线路将数据转发给下一个交换设备，如此循环往复直至将数据发送到目的节点。采用这种技术的网络就是存储转发网络； （3）分组交换方式兼有报文交换和线路交换的优点，它非常适合于交互式通信。2.5.2 数据通信技术方式*电路方式从一点到另一点传递信息的最简单的方式。基于电话网电路交换的原理数

21、字数据网是利用光纤、数字微波、卫星等数字电路提供的数据传输业务。分组交换是一种存储转发的交换方式。X.25分组交换技术帧中继是从分组交换技术发展起来的帧中继也被称作快速分组交换技术ATMATM是一种快速分组交换技术，使用异步时分复用技术，将信息流分割成固定长度的信元，按照统计复用的原理进行传输和交换。ISDN综合业务数字网，就是采用的数字交换和数字传输的电信网的简称2.6 云计算、大数据、物联网技术2.6.1云计算 云计算（Cloud Computing）这个名词最早来自于Google，它是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。 云计算的

22、原理：将大量由互联网连接的计算资源进行统一的管理和调度，构成一个计算资源池，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务。云计算的特点2.6.1 云计算超大规模“云”具有相当的规模Google云计算已经拥有100多万台服务器虚拟化云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。应用在“云”中某处运行，但用户无需了解应用运行的具体位置。安全可靠性“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。数据将在云中得以保存与管理。云计算的特点按需服务用户根据实际需求购买所需服务大大降低用户使用资源的成本高可扩展性“云”的规模可以动态

23、伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。廉价性“云”的特殊容错措施使得可以采用极其廉价的节点来构成云。“云”具有前所未有的性能价格比，用户可以充分享受“云”的低成本优势。云计算的应用*微软云计算Windows Live、Office LiveIBM云计算IBM是最早进入中国的云计算服务提供商。2007年IBM公司发布了蓝云计划亚马逊云计算亚马逊的云名为亚马逊网络服务可以通过网络访问的存储、计算机处理、信息排队和数据库管理系统接入式服务云计算的应用谷歌云计算谷歌推出了谷歌应用软件引擎（Google AppEngine，下称GAE），这种服务让开发人员可以编译基于Python的应用程序，并可免费使用谷

24、歌的基础设施来进行托管。红帽云计算红帽是云计算领域的后起之秀。红帽提供的是类似于亚马逊弹性云技术的纯软件云计算平台。2.6.2 大数据 简单的理解：大数据就是对大量数据进行分析处理后，能通过计算机及分析工具发现大量数据中有用的、有价值的内容，把大量数据转化为价值。大数据的概念大数据的特征数据体量巨大由于各种仪器的使用由于通信工具的使用由于集成电路价格降低数据种类繁多关系数据类型网页、视频、音频、e-mail、文档等流动速度快“超大规模数据”和“海量数据”随时在快速动态的变化着价值密度低数据量呈指数增长的同时，隐藏在海量数据的有用信息却没有相应比例增长，反而使我们获取有用信息的难度加大。2.6.

25、2 大数据大数据的典型应用 在科学技术领域，我们可以分析大量的生物信息对科学研究提供有价值的信息； 在金融领域，我们可以通过大量的电子商务交易信息了解用户的消费偏好； 在社交网络方面，我们可以通过各种交流工具收集大量的社交信息，挖掘其中有价值的内容； 在物联网领域，我们可以通过传感器获取大量的设备信息，帮助我们做出合理的控制。 在多媒体领域，我们可以通过视频网站获取大量的视频点击信息，从而根据用户的喜好来推荐特定的多媒体内容。大数据的典型应用企业内部大数据销售管理运营管理供应链管理金融领域大数据招商银行：“多倍积分累计”“积分店面兑换”构建客户流失预警模型客户交易记录进行分析电子商务大数据交易

26、时间、商品价格、购买数量买方和卖方的年龄、性别、地址（1）大数据在企业内部的应用（2）物联网大数据应用（3）面向在线社交网络大数据的应用（4）医疗健康大数据应用2.6.3 物联网 1995年，比尔盖茨在未来之路一书中就已经提及物联网概念。 1999年，由EPC Global的Auto-ID Cente将物联网定义为把所有物品通过射频识别等信息传感设备与Internet连接起来，从而实现智能化的识别和管理。物联网概述 物联网是在计算机互联网的基础上，利用射频识别及各种信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，构造一个覆盖

27、世界上万事万物的实物互联网。2.6.3 物联网2008年，IBM提出的“智慧地球”发展战略受到美国政府的高度重视。2009年美国总统奥巴马在和工商领袖举行的圆桌会议上对物联网作出了积极回应，提出构建“智慧地球”的新一轮国家战略计划，将“新能源”和“物联网”作为振兴美国经济的两大武器。2009年8月7日,温家宝总理考察无锡，点燃了“感知中国”这把大火,使物联网概念得到升温。2010年,物联网发展被正式列入国家发展战略。各级政府加快物联网发展布局，物联网发展十二五规划相继出台。物联网相关产业联盟迅速涌现，从业人数快速增长，相信在未来几年，物联网必将发展更为迅猛。2.6.3 物联网物联网关键技术2.

28、6.3 物联网物联网关键技术射频识别技术无线传感器网络技术智能技术纳米技术GPS技术云计算技术（1）RFID技术 RFID ( radio frequency identification，射频识别)是一种非接触式的自动识别技术。 优点是可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。 将RFID技术与互联网、通讯等技术有机结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。（2）无线传感网络技术 无线传感器网络是将分布式信息采集、信息传输和信息处理技术融合的网络信息系统。 物联网可以通过遍布各处的各式各样的传感器组成的无线传感器网络来感知整个物质世界。（3）智能技术 智能技术是将一个智能化的系统植入物体中，使物体具备一定的“主观能动性”即智能性，能够与用户进行沟通，是物联网的关键技术之一。（4）纳米技术 纳米技术使微小的物体(如沙粒)也能进入物物相联的网络，进行信息交互，这使物联网真正意义上做到了万物的互联。（5）GPS技术 日渐成熟的全球定位系统给物联网提供了强大的技术支撑，使物与物之间的准确定位成为可能。（6）云计算技术 云计算是物联网中处理数据的强大工具，可视之为物联