第3章 管理信息系统的技术基础(刘腾红版)

CH3管理信息系统的技术基础学习目的：通过本章的学习，使学生对管理信息系统的技术基础有完整的概念，重点掌握计算机网络技术、数据库技术和数据挖掘技术等。计算机系统的组成

硬件系统：键盘鼠标扫描仪等显示器打印机等输入设备主机中央处理器控制器运算器主存储器输出设备图3.1计算机硬件系统的组成计算机系统的组成

软件系统：图3.2计算机软件的分类计算机网络技术基础

计算机网络的基本概念、组成：计算机网络是将地理位置不同、并具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和通信线路联接起来，以实现相互通信与资源共享的系统。计算机网络可以划分成资源子网和通信子网两级子网。资源子网由主机和终端设备组成，负责数据处理，向网络提供可供选用的硬件资源、软件资源和数据资源；通信子网负责整个网络的通信管理与控制，如数据交换、路由选择、差错控制和协议管理等，通信控制与处理设备和通信线路属于通信子网。计算机网络技术基础

计算机网络分类：1．按地域范围分类。从计算机系统之间互联距离和网络分布地域范围角度来看，有局域网LAN、城域网MAN、广域网WAN等。

2．按拓扑结构分类。

可以分为星型网、环形网、总线型网等。3．按信息传输交换方式分类。根据信息在网内传输交换方式，可分为电路交换、报文交换、分组交换和混合交换。4．按网络组建属性分类。一个计算机网络，根据其组建、经营和用户，特别是它的数据传输和交换系统的拥有性可以分为公用网和专用网两类。计算机网络技术基础

数据通信系统——数据通信过程：1．当计算机A要向计算机B发送信息时，通过通信处理机取得信道的使用权；2．发送端的计算机A将要发送的信息传送给通信处理机；3．通信处理机根据发送方的要求，将要传送的信息划分成若干个数据分组(报文)，送到数据信号转换器；4．数据信号转换器把通信处理机传来的数字信号编制成通倍信道可以传输的信号，送入信道进行传输。

5．接收瑞识别到发给自己的信息，通过数据信号转换器把传输来的信号还原成数字信号．送往接收端的通信处理机。6．通信处理机将收到的报文分组存储整理．使一个信息的所有报文分组收齐后，将它们组合在一起，作为一条完整的信息传送给接收端计算机B。计算机网络技术基础

数据通信系统——组成元素：1．终端。例如终端显示器或其他用户工作站。当然任何一个输入/输出设备都可以作为终端使用远程通信网发送和接收数据，包括微型计算机、电话、电传等办公设备。2．通信处理机。支持终端与计算机之间的数据传送与接收。这些设备有调制解调器、多路复用器、路由器及前端处理器，执行各种控制和支持通信的功能。3．通信信道和介质。数据是在信道和介质上进行传输的。远程信道是多种介质的组合。例如双绞线、同轴电缆、光纤电缆、微波系统及通信卫星，通过连接网络中的端点形成远程通信通道。

4．计算机。不同类型与规格的计算机经远程通信信道连接在一起完成指定的信息处理。例如一台主干计算机可以作为大型网络的主计算机；而一些小型计算机则作为网络的前端处理机或作为小型网络中的服务器。5．网络通信控制软件。该软件由控制远程通信活动及管理远程通信功能的程序组成。例如用于主计算机的通信管理程序，用于小型计算机网络服务器的网络操作系统，用于微型计算机的通信软件包。

拓扑结构：1．星型结构2．环型结构3．总线结构计算机网络技术基础计算机网络技术基础拓扑结构——星型结构：星型结构是以中央节点为中心，将其他多个节点通过点到点的线路连接到中央节点上。中央节点执行集中式通信控制策略，相邻节点通信也要通过中央节点，因而中央节点复杂且负担很重，不仅有路由选择功能，还有存储转发功能，而多个其他节点通信处理的负担较小。结点结点中央结点中央结点计算机网络技术基础拓扑结构——环型结构：在环型结构中，多个节点彼此串接并首尾相连，形成闭合环型。在环型结构中，各节点上的计算机地位相等，网络中的信息流式沿环定向流动的，因而网络的传输延迟是确定的。优点是网络管理简单，通信线路节省；缺点是一旦一个节点出故障，则由于环的断开，造成全网不能工作，另外当环中节点过多时，传输效率降低，响应时间长。因此，环型结构往往用于小型局域网。结点结点计算机网络技术基础拓扑结构——总线结构：在总线结构中，多个节点都连接在一条公共的总线上。每一个节点采用广播方式发送信息，信号沿着总线向两侧传播，并可以被其他所有节点收到。整个网络上的通信处理分布在多个节点上，减轻了网络管理控制的负担。总线结构的优点是节点增加和拆卸十分方便，便于网络的调整或扩充，所需线路很少，布线容易，可靠性高，某个节点发生故障对整个系统的影响很小，响应速度快，共享资源能力强；缺点是故障隔离困难，如果线路发生故障，则整个总线断开，不能正常工作。总线结点结点总线网络通信介质：1．双绞线2．同轴电缆

3．光导纤维（光纤）

4．无线传输媒体……计算机网络技术基础网络体系结构：计算机网络技术基础协议：为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合就称为网络协议（Protocol）。网络体系结构：计算机网络的各层次结构模型及其协议的集合，称为网络体系结构。

计算机网络是相当复杂的系统，相互通信的两个计算机系统必须高度协调才能正常工作。为了设计这样复杂的计算机网络系统，人们提出了将网络分层的方法。分层可将庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题进行处理，从而使问题简单化。在网络分层体系结构中，每一层都建立在较低一层的基础上，完成特定的功能，并为更高一层提供服务。各层界限分明，避免功能上的重叠，并可使得某层的变更不至于影响其他层。分层结构中的每一层都有相应的协议，以指导本层次功能的完成。计算机网络技术基础网络体系结构——ISO/OSI参考模型：物理层（PhysicalLayer）提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程的特性，负责在传输介质上传输非结构的位流，并提供物理链路故障检测指示。数据链路层（DataLinkLayer）为网络层提供点到点的无差错帧传输功能，并进行流量控制。网络层（NetworkLayer）为传输提供端到端的交换网络数据传送功能，使得传输层摆脱路由选择、交换方式、拥挤控制等网络传输细节，为传输层实体建立、维持和拆除一条或多条通信路径，对网络传输中发生的不可恢复的差错予以报告。计算机网络技术基础网络体系结构——ISO/OSI参考模型：传输层（TransportLayer）为会话层提供透明、可靠的数据传输服务，保证端到端的数据完整性，选择网络层能提供最适宜的服务，提供建立、维护和拆除传输连接功能。会话层（SessionLayer）为表示层提供建立、维护和结束会话连接，以及进行会话管理的服务，完成通信过程中逻辑名字与物理名字间的对应。表示层（PresentationLayer）为应用层提供能解释所交换信息含义的服务，如代码转换、格式转换、文本压缩、文本加密和解密等。计算机网络技术基础网络体系结构——ISO/OSI参考模型：应用层（ApplicationLayer）提供OSI用户服务，如事务处理程序、电子邮件和网络管理程序等。计算机网络技术基础网络体系结构——TCP/IP协议：网络接口层：又称数据链路层，处于网际层之下，负责接收IP数据报，并把数据报通过选定的网络发送出去。该层包括操作系统中的设备驱动程序（例如，计算机与局域网相连时就需要相应的驱动程序）和计算机中对应的网络接口卡，也可能是一个复杂的使用自己的数据链路协议的子系统。它们一起处理与任何传输媒介的物理接口细节。目前基于以太网技术的局域网使用最普遍。网络接口层和硬件层之间传递的是各种不同格式的网络帧，如以太网令牌环网的帧，它屏蔽了具体物理网络的各种差异，为IP层提供了统一的处理接口。计算机网络技术基础网络体系结构——TCP/IP协议：网际层：又称IP层，主要处理机器之间的通信问题。它接收传输层请求，传送某个具有目的地址信息的分组。网际层包括IP，ICMP，ARP，RARP等协议，该层主要功能如下：1）把分组封装到IP数据报（IPDatagram）中，填入数据报的首部（报头），使用路由算法进行选择，把数据报直接送到目标机或把数据报发送给路由器，然后，再把数据报交给下面的网络接口层中对应的网络接口模块。2）处理接收到的数据报，检验其正确性。使用路由算法来决定数据报是本地进行处理还是继续向前发送。如果数据报的目标机处于本机所在的网络，该层软件就把数据报的报头剥去，再选择适当的传输层协议软件来处理这个分组。3）适时发出ICMP（Internet控制报文协议）的差错和控制报文，并处理收到的ICMP报文。在网际层与网络接口层之间传递的是IP数据报（IPDatagram）。计算机网络技术基础网络体系结构——TCP/IP协议：传输层：提供应用程序之间的通信服务。这种通信又叫端到端的通信。传输层既要系统地管理数据信息的流动，还要提供可靠的传输服务，以确保数据准确而有序地到达目的地。包括TCP，UDP等协议。应用层：应用层处在分层模型的最高层，用户调用应用程序来访问TCP/IP互联网络，以享受网上提供的各种服务。应用程序负责发送和接收数据。每个应用程序可以选择所需要的传输服务类型把数据按照传输层的要求组织好，再向下层传送。应用层包括FTP，Telnet，SMTP，NFS，SNMP，DNS等协议。网络的连接设备：1．中继器(Repeater)2．集线器（Hub）3．网桥(bridge)4．路由器(Router)5．网关(Gateway)计算机网络技术基础计算机网络技术基础Internet概念：（1）Internet是一个全球性的信息系统；（2）是基于Internet协议及其补充部分的全球唯一的由地址空间逻辑连接而成的系统；（3）它通过TCP/IP协议组及其补充部分或其他IP兼容协议支持通信；（4）它公开或非公开地提供使用或访问存在于通信和相关基础结构的高级别服务。计算机网络技术基础Internet主要技术：（1）超文本链接（2）统一资源定位器（3）WEB浏览器与WEB服务器（4）超文本标记语言（HTML）与可扩展标记语言（XML）（5）页面技术（HTML、XML）计算机网络技术基础Internet基本服务：（1）电子邮件（E-mail）（2）WWW信息浏览（3）文件传输（FTP）（4）远程登录（Telnet）（5）电子公告牌（BBS）计算机网络技术基础Intranet：

Intranet又称企业内部网，是Internet技术在企业内部的应用。它实际上是采用Internet技术建立的企业内部网络，它的核心技术是基于Web的计算。

Intranet的基本思想是：在内部网络上采用TCP/IP作为通信协议，利用Internet的Web模型作为标准信息平台，同时建立防火墙把内部网和Internet分开。当然Intranet并非一定要与Internet连接在一起，它完全可以自成一体作为一个独立的网络。计算机网络技术基础网络环境下的信息系统体系结构：一、客户机/服务器模式（C/S）模式二、浏览器/服务器（B/S）模式三、传统C/S模式与B/S模式的综合应用

数据库服务器C/S应用服务器基于WEB的应用服务器WEB服务器浏览器C/S客户机数据管理数据组织：数据管理数据库系统体系结构：内模式/模式映像应用A应用B应用C应用D应用E外模式1外模式2外模式3模式内模式外模式/模式映像数据库数据管理数据库系统的构成：（1）硬件。要有足够的内存以存放操作系统、数据库管理系统的例行程序、应用软件、系统缓冲区中的数据库的各种表格（如索引表）等内容。需要有大量的直接存取的外存储设备，此外，还应有较强的通道能力。（2）软件。（3）数据库。数据库保存在存储介质上的大量的相关数据的集合，这也是数据库系统的重要组成部分。（4）数据库系统中相关人员。DBA、系统分析员、应用程序员和用户。数据管理数据库设计步骤：（1）对现实世界进行需求分析（2）利用ER图进行概念结构设计（3）从E-R图导出计算机世界的关系数据模型（4）物理结构设计数据管理数据库概念模型设计：（1）实体（2）属性（3）域（4）实体集（5）主键（6）联系（1:1；1:n；n:n）数据管理数据库逻辑模型设计：（1）关系模型关系名（属性1，属性2，…，属性n）（2）从E-R图导出关系数据模型（3）关系的规范化（1NF，2NF，3NF）数据管理新型数据库系统：（1）复杂对象的存储和处理。复杂对象不仅内部结构复杂，相互之间的联系也很复杂。（2）复杂数据类型的支持。复杂数据类型包括抽象数据类型、无结构的超长数据、时间、图形、图像、声音和版本数据等。（3）数据、对象、知识的统一管理。（4）长事务和嵌套事务的处理。（5）程序设计语言和数据库语言无间隙的集成。（6）巨型数据库(数据量可超过1012B)的管理。数据仓库和数据挖掘数据仓库技术——从传统DB到DW：（1）决策处理中的系统响应问题：

时间长，遍历数据量大……（2）决策数据需求问题：

需要全面、正确的集成数据（3）决策数据操作的问题数据仓库和数据挖掘数据仓库的特点：（1）面向主题表示数据仓库中数据组织的基本原则。（2）数据仓库的第二个显著特点是它是集成的（3）数据仓库的数据是不可更新的。（4）数据仓库的数据是随时间不断变化的。数据仓库和数据挖掘数据挖掘(DM)的生产发展（1）超大规模数据库的出现。

（2）先进的计算机技术。

从以前操作型信息处理工作中解脱出来，将更多精力转向数据分析方面。力求从大量的数据中找出对企业发展具有重要意义的商业规律和市场趋势。（4）数据挖掘精、深的计算能力。

涉及统计学、集合论、信息论、认识论和人工智能等相关学科的理论和技术。数据仓库和数据挖掘数据挖掘的定义：从技术角度来看，数据挖掘是应用一系列知识学习技术从来自大型数据库或数据仓库的、大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中提取隐含在其中、事先未知，但又是潜在有用的信息和知识的过程。从广义上讲，数据、信息也是知识的表现方式。数据挖掘所获取的知识是以概念、模式、规则、规律、约束等形式表现出来的。这些知识应该在特定的领域具有实际的应用价值，并且容易被用户理解，最好能用自然语言来表述。从商业角度来看，数据挖掘是一种新型的商业信息分析处理技术。它从大型商业数据库或者数据仓库中的大量数据中进行抽取、转化、分析和模式化处理，从中发现并