管理信息系统三

第三章管理信息系统的技术基础

第一节信息技术概述第二节数据处理第三节数据库技术第四节计算机网络第一节信息技术概述

一、计算机硬件技术

文字处理、数学计算、决策、工程、教育、娱乐等领域二、计算机软件技术操作系统、数据库管理系统、应用软件三、数据通信技术

通信线路、通信协议Wall-Mart沃尔-马特：成功之道：在于理念和手段理念：创始人沃尔顿先生倡导的尽量降低经营成本，实行低价销售。宗旨：帮顾客节省每一分钱。口号：天天平价，始终如一。1995年经营成本占销售额的15.8%（世界上大多数零售商的经营成本在40%以上）手段：拥有世界上最大的私有卫星系统，与3800家供货商实现计算机联网。总部的计算机系统与16个发货中心以及1000多家商店连接，做到即时销售，大大压缩产品时间成本，减少库存风险，加速资金周转。戴尔计算机公司：直销与个性化服务的典范向企业销售:5,000家美国公司服务的“首页”计划。当戴尔公司赢得一家有400百人以上的企业客户时，它就为那家客户建立首页。首页只不过是一套比较小的网页，常常同客户的内联网联接(销售和租赁），让获准的雇员在线配置个人计算机、付款、跟踪交付的情况——每天约有500万元的戴尔个人计算机以这种方式定货。首页让客户能即刻得到技术支持（再也不用在电话里等待！），与销售人员联系。向个人销售：网上订购、网上跟踪、网上支付案例2——戴尔如Amazon的网站上，购书客户在填写订单的最后，选择几种运输方式。Amazon通过网络直接将运输业务转移给不同的运输的公司，同时为客户返回一个运输号。客户能够在任何时间登录到指定的运输公司网站，根据运输号，查询自己的书的运输状态。最终取得低成本的优势。客户在Cisco公司的网上下订单以后，Cisco同时在后台连接到Fedex公司的信息系统，把运输的指令发给Fedex，Fedex则根据这些指令及时将客户的订购产品送货上门。Cisco公司在Fedex那里获得每个运输物品的编号，将其返回给客户。客户可以随时登录到Cisco的网站，在查询订单信息的同时，能看到自己订购的物品的当前运输状态。而这些运输状态信息则是Fedex通过网络直接及时地更新Cisco网站的数据库来实现的。案例3第二节数据处理

本节内容：一、数据处理的概念和发展阶段二、数据组织一、数据处理的概念和发展阶段-1

数据处理的概念数据处理指把来自科学研究、生产实践和社会经济活动等领域中的原始数据,用一定的设备和手段,按一定的使用要求,加工成另一种形式的数据。

数据处理的目的1.把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。2.从大量的原始数据中抽取，推导出对人们有价值的信息以作为行动和决策的依据。3.利用计算机科学地保存和管理已经过处理的大量数据,以便人们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资源。一、数据处理的概念和发展阶段-2数据处理的基本内容1.数据收集2.数据转换3.数据的筛选、分组和排序

4.数据的组织5.数据的运算:指算术运算和逻辑运算6.数据存储7.数据检索8.数据输出

一、数据处理的概念和发展阶段-3

在管理信息系统中，大量的数据以一定的形式存放在各种存储介质中，数据的组织方式以及内在联系的表示方法直接决定着数据处理的效率。二、数据组织

数据库Database文件1文件2文件n文件n-1记录1记录2记录n-1记录n数据项1数据项2数据项n-1数据项n…...…...…...姓名、性别等若干学生学生文件学生数据库数据组织的层次数据项多个字符组成一个词或者一个完整的数字不能再分成有意义的单位。记录与某个特殊对象或活动有关的所有数据项组成文件与某个特定主题相关的数据记录的集合。数据库(Database)综合的、相关的文件集合数据库中包括了数据，它们之间的联系示例：学生数据库的数据层次数据的层次举例文件数据项记录数据库刘云数据库系统489包含：学生姓名、所选课程、学分及成绩的记录刘云（名字字段）学生数据库课程文件学生信息文件财务文件课程文件刘云数据库系统489王少芝

数据库系统485张嘉佳

数据库系统485图1数据的层次应用程序1数据文件1应用程序2应用程序3数据文件2数据文件3存在问题：1、数据冗余与数据不一致性2、数据联系弱3、缺少数据字典，缺乏灵活性用户用户用户三、数据处理的发展-1传统文件处理系统数据库处理系统特点：应用程序1应用程序2应用程序3DBMS数据库中央数据库用户用户用户1、完善的数据字典和数据模型2、数据独立性3、方便的接口4、完整的数据控制功能5、提高了系统的灵活性三、数据处理的发展-2数据库管理系统（DBMS）功能1、数据库开发2、数据库查询3、数据库维护4、应用与开发..操作系统数据库管理系统应用程序数据库数据字典用户1、数据库开发数据库管理软件允许用户很方便地开发他们自己的数据库。改善了组织数据库的完整性和安全性。数据库管理员（DBA）利用数据定义语言（DDL）开发与说明数据内容、相互关系及每个数据库的结构，并把这些信息分类后，储存在一个专用的数据定义和说明的数据库中，这个数据库称为数据字典。由DBA控制、管理和维护。数据字典是数据库管理的重要工具。是超越数据的计算机分类与目录，即字典的内容是关于数据的数据。含有管理数据定义的数据库，其内容包括组织数据库的结构、数据元素及其他特征。由DBA管理，并经常被用户查询和向用户报告公司在数据方面有无变动，需要时DBA也可以修改所选数据元素的定义。2、数据库查询用户可以使用DBMS中的查询语言或报告发生器，询问数据库中的数据。有两种主要的查询语言，一种称为结构化查询语言（SQL），另一种称为取样查询（QBE）。3、数据库维护是在DBMS的支持下，由传送处理程序以及其他用户应用软件实现的。用户和信息专家可以通过DBMS调用各种实用程序以进行数据库的维护。4、应用与开发

DBMS的一个重要作用就是应用开发。

对比方面文件系统数据库系统特点数据的管理者文件系统数据库管理系统数据面向的对象某一应用程序整个应用系统数据的共享程度共享性差,冗余度大共享性高，冗余度小数据的独立性独立性差高度的物理独立性和逻辑独立性数据的结构化记录内有结构整体结构化，用数据模型描述数据控制能力应用程序自己控制由数据库管理系统提供数据安全性、完整性、并发控制和恢复能力两种数据管理方式的对比本节内容：一、数据库系统的产生和构成二、数据库设计的主要内容三、实体联系模型四、数据模型五、关系的规范化六、数据库操作七、数据库保护第三节数据库技术数据库概念数据库就是数据存放的地方，是需要长期存放在计算机内的有组织并且可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，可以为不同的用户共享使用。常见的数据库模型数据库可以使用多种类型的系统模型（模型是指数据库管理系统中数据的存储结构），其中较为常见的有三种：层次模型（HierarchicalModel）网状模型（NetworkModel）关系模型（RelationModel）3种。

数据库系统是由计算机系统、数据、数据库管理系统和有关人员组成的具有高度组织的总体。1、计算机系统(支持数据库系统的硬件和软件环境)2、数据库（Database）3、数据库管理系统(DBMS)4、人员

·数据库管理员·系统程序员·用户数据库强调数据

数据库管理系统是系统软件数据库系统强调的是系统数据库系统的构成二、数据库设计的主要内容

数据库设计数据库设计是在选定的数据库管理系统基础上建立数据库的过程。数据库设计的步骤与系统开发的各个阶段相对应，详见下图。概念模型

(信息模型)－－E-R模型逻辑结构设计是将概念结构设计阶段完成的概念模型转换成能被选定的数据库管理系统(DBMS)支持的数据模型。信息的转换客观事物类：事物相关性质集合人实体实体集合及实体联系相关属性集合加工、转换数文件据记录库相关数据项集合加工转换存储二进制数据集合结构计算机世界DBMS数据世界DBMS的数据模型信息世界认识选择描述现实世界E-R模型人们头脑之外的客观世界，它包含客观事物及其相互联系信息世界，是现实世界在人们头脑中的反映现实世界中的事物及其联系，在数据世界中用数据模型描述

数据库设计的步骤现实世界观念世界数据世界用户需求分析概念结构设计逻辑结构设计物理结构设计E-R图数据模型概念结构设计逻辑结构设计

按用户的观点对数据和信息建模。常常首先将现实世界的客观对象抽象为某一种不依赖于计算机系统和某一个DBMS的信息结构即概念模型，然后再把概念模型转换为计算机上某一DBMS支持的数据模型。E-R模型简介E-R（Entity-Relationship）数据模型，即实体-联系数据模型，是于1976年提出的早期的语义数据模型。该数据模型的最初提出是用于数据库设计，是面向问题的概念性数据模型，它用简单的图形反映了现实世界中存在的事物或数据及它们之间的关系。实体实体是观念世界中描述客观事物的概念，可以是具体的事物，例如一本书、一条街、一朵鲜花等；也可以是抽象的事物，例如一个容量、一个城市、一种气体或一种感受等。同一类实体的所有实例就构成该对象的实体集。实体及其联系概念模型E—R图E-R图建模方法－－实体/属性1、实体(Entity)描述客观事物的概念实体名称表示方法：2、属性指实体具有的某种特性。表示方法：属性实体名称属性1属性2属性n3、联系现实世界的事物总是存在着这样或那样的联系联系表示方法：实体1实体2联系E-R图建模方法－－联系关系（联系）1．一对一关联2．一对多关联3．多对多关联联系的类型设A，B为两个包含若干个体的总体，1、一对一联系如果对于A中的一个实体，B中至多有一个实体与其发生联系，反之，B中的每一实体至多对应A中一个实体，则称A与B是一对一联系。系系主任任职11病区科室主任任职11E-R图建模方法－－联系2、一对多联系如果对于A中的每一实体，实体B中有一个以上实体与之发生联系，反之，B中的每一实体至多只能对应于A中的一个实体，则称A与B是一对多联系。

AB联系1n教研室教师联系1n联系的类型E-R图建模方法－－联系3、多对多联系如果A中至少有一实体对应于B中一个以上实体，反之，B中也至少有一个实体对应于A中一个以上实体，则称A与B为多对多联系。AB联系mn教师学生教学mn联系的类型E-R图建模方法－－联系E—R图绘制图书作者写作出版社类别页数ISBN*书名姓名出生地身份证号*定稿时间价格1、利用分类、聚集、概括等方法抽象出实体，并一一命名。2、描述实体之间的联系3、实体属性和联系属性的说明E—R图绘制1、注意标识实体属性中的关键字；2、如果所处理的对象是一个比较大的系统，则应该先画出各个部门的子E-R图，然后再合并同类实体，消除冗余。3、对于一个特定的应用处理对象，所构造的E-R模型可能不是唯一的。构造E-R图应注意的问题例题教师与课题教师：教师代码、姓名、职称课题：课题号、课题名参考答案教师课题研究教师代码*姓名职称课题名课题号*mn练习某顾客对某些商品要进行订货。有关顾客、商品、订货的数据属性如下：顾客：顾客代码，顾客名，地址，联系电话，负责人商品：商品代码，商品名，单价，生产日期订货：订货代码，订货日期，订货量，订货额请画出顾客对某些商品要进行订货的E—R图。参考答案顾客商品订货顾客代码*顾客名联系人负责人订货代码*订货日期订货量订货额单价生产日期商品代码*商品名地址MN学校中教学管理涉及的实体有三个：班级（班级号、年级、专业、教室、人数），教师（职工号、姓名、职称），课程（课程号、课程名）。假设这些实体间的联系如下：一个班级可选学多门课程，每门课程可由多个班级选学；一个教师可讲授多门课程，一门课程只由1个教师讲授。班级选学课程时，增加成绩属性，教师任课时增加课时、周次属性。试画出教师、班级、课程的E-R图，并画出其关系数据模型。数据库不仅存放数据，而且还要存放数据和数据之间的联系。表示数据和数据之间的联系的方法称为数据模型。（1）表示数据（2）数据之间的关系数据模型（层次、网状、关系）

3.4数据模型每一个关系为一张二维表，相当于一个文件。实体间的联系均通过关系进行描述。结算编码合同号数量金额J0012HT1008100030000J0024HT110760012000J0036HT1115200040003.4.1关系模型关系模型的特点范式关系模型原理的核心是“规范化”概念，规范化是把数据库组织成在保持存储数据完整性的同时最小化冗余数据的结构的过程。规范化的数据库是符合关系模型规则的数据库，通常把这些规则称为范式。范式是符合某一种级别的关系模式的集合。关系数据库中的关系必须满足一定的要求即满足不同的范式，目前关系数据库有六种范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、Boyce-Codd范式（BCNF）、第四范式（4NF）和第五范式（5NF）。第一范式第一范式是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。第一范式包括下列指导原则：数组的每个属性只能包含一个值关系中的每个数组必须包含相同数量的值关系中的每个数组一定不能相同第二范式如果一个数据表已经满足第一范式，而且该数据表中的任何一个非主键字段的数值都依赖于该数据表的主键字段，那么该数据表满足第二范式，即2NF。教师代码姓名职称研究课题号研究课题名001A教授K000M1001A教授K0023M2003B副教授K000M1003B副教授K110M4004C讲师K000M1问题：数据冗余和更新异常第三范式不仅满足第二范式，而且它的任何一个非主属性都不传递依赖于任何主关键字。产品代码产品名生产厂名生产厂地址001AM1K1003BM2K2问题：数据冗余和更新异常职工号姓名级别基本工资学历毕业时间1李芳技术10550中专19811李芳技术10550大专19861李芳技术10550本科19892刘亚茹技术5420中专19843杨磊技术10550本科19864朱卫国技术8490本科19883.4.2关系的规范化－－综合实例学历（职工号，毕业时间，学历）职工（职工号，姓名，级别，基本工资）最后达到第三范式的关系为：（1）学历（职工号，毕业时间，学历）（2）职工（职工号，姓名，级别）（3）级别（级别，基本工资）职工（职工号，姓名，级别）级别（级别，基本工资）规范化练习1职工号姓名级别基本工资附加工资学历毕业时间1李芳技术10550100中专19811李芳技术10550150大专19861李芳技术10550200本科19892刘亚茹技术5420100中专19843杨磊技术10550200本科19864朱卫国技术8490200本科1988教师代码姓名职称系电话研究课题研究课题号研究课题名1101王一丽教授管理系3324500市场营销1102刘明副教授管理系3324800ERP1254李爱军讲师投资系3341630电子商务规范化练习2MIS3.5概念模型转化为关系模型用户需求分析概念结构设计逻辑结构设计物理结构设计概念结构设计逻辑结构设计仓库号城市面积WH1北京370WH2上海500WH3广州200仓库零件号器件名称P1显示卡P2声卡P3解压卡P4散热风扇零件零件仓库库存仓库号零件号数量WH1P2675WH1P3250WH2P1280WH2P2200WH2P4270WH3P2500WH3P13303.5概念模型转化为关系模型3.5.1转换过程示意图E-R图关系模型3.5.2E-R模型转换成关系数据库的一般规则1、实体相应转换为一个关系，实体名称作为关系名称，该关系包括对应实体的全部属性，并确定出该关系的关键字。注：所有主码必须定义非空（NOTNULL）。

应用提示：如果所用的DBMS软件不支持NOTNULL选项，则必须用编程的方法实现实体完整性规则。

转换方法和原则2、联系a.联系具有属性：联系名作为关系名，发生联系的实体的主关键字，作为联系的主关键字。b.联系不具有属性：不带有属性的联系可以去掉。对于二元联系，按照下列规则定义：

一对多联系：将“一”表中的主码作为外码放在“多”表中。因此外码总是在“多”的一方。

一对一联系：将一个表的主码作为外码放在另一个表中。外码通常是放在存取操作比较频繁的表中。多对多联系：建立关系实体，关系实体的主码由两个父实体的主码复合组成。关系实体的主码也是外码，所以，它们必须是NOTNULL。3.5.2E-R模型转换成关系数据库的一般规则转换举例一厂长号*姓名年龄厂长厂号*厂名地点工厂管理11厂长（厂长号，姓名，年龄）工厂（厂号，厂名，地点）一对一联系：将一个表的主码作为外码放在另一个表中。外码通常是放在存取操作比较频繁的表中。，厂号，厂长号转换举例二类别号*类别名类别描述新闻类别新闻编号*标题内容新闻属于1N新闻类别（新闻类别号，类别名，类别描述）新闻（新闻编号，标题，内容），新闻类别号一对多联系：将“一”表中的主码作为外码放在“多”表中。因此外码总是在“多”的一方。产品（货号，品名，价格，仓库号，数量）转换举例三仓库号*地点面积仓库货号*品名价格产品存放1n仓库（仓库号，地点，面积）产品（货号，品名，价格）数量存放（仓库号，货号，数量）联系具有属性：联系名作为关系名，发生联系的实体的主关键字作为联系的主关键字。还有其他方法吗？转换举例四学号*姓名年龄学生课程号*课程名学分课程学习mn学生（学号，姓名，年龄）课程（课程号，课程名，学分）成绩学习（学号，课程号，成绩）多对多联系：建立关系实体，关系实体的主码由两个父实体的主码复合组成。关系实体的主码也是外码MIS3.6数据库的操作与保护用户需求分析概念结构设计逻辑结构设计物理结构设计概念结构设计逻辑结构设计613.6.1数据库操作SQLSQL(StructuredQueryLanguage，结构查询语言)

是一个功能强大的数据库语言。SQL是关系数据库管理系统的标准语言。SQL语句通常用于完成一些数据库的操作任务，比如在数据库中更新数据，或者从数据库中检索数据。SQL功能可以分成以下几组：DML（DataManipulationLanguage，数据操作语言）：用于检索或者修改数据。SELECT：用于检索数据；INSERT：用于增加数据到数据库；UPDATE：用于从数据库中修改现存的数据DELETE：用于从数据库中删除数据。DDL（DataDefinitionLanguage，数据定义语言）：

用于定义数据的结构，比如创建、修改或者删除数据库；CREATETABLEDROPTABLECREATEINDEXDROPINDEX3.6.2数据库基本操作数据库操作主要有：表的建立与删除（建立、修改、删除）数据查询（SELECT）数据更新（修改UPDATE、删除detele、数据插入insert）

如：SQL的核心语句是数据库查询语句，其一般格式为：SELECT<目标列>FROM<表名>[WHERE<条件表达式>][GROUPBY<列名1>][ORDERBY<列名2>[ASC/DESC]]其功能是根据WHERE子句中的条件表达式，从指定表中找出满足条件的元组例题选修(sc)学生(STUDENT)课程(COURSE)NMStudent(Sid,Sno,Sname,Sgender,Sage,Sdept)Course(Cid,Cno,Cname,Ccredit)SC(Scid,Sno,Cno,grade)为了保证数据的安全可靠和正确有效，DBMS必须提供统一的数据保护功能，主要包括数据的安全性、完整性、并发控制和数据库恢复等内容。3.6.3数据库保护MIS第四节计算机网络计算机网络的概念与分类局域网技术网际互联-INTERNET技术4.1计算机网络的概念计算机网络用通信介质把分布在不同地理位置的计算机和其它网络设备连接起来，实现信息互通和资源共享的系统。网络介质数据传输的物理通道，有同轴电缆、双绞线、光纤、微波、卫星信道等。协议网络设备间进行通信的一组约定。如TCP/IP，IEEE802.3,802.4,FDDI,ATM等。网络协议具体规定了设备间通信的电气性能、数据组织方式等。节点网络中某分支的端点或网络中若干条分支的公共汇交点。链路是指两个相邻节点之间的通信线路。4.2计算机网络的组成与结构主机主机主机主机主机主机主机资源子网通信子网计算机网络完成数据处理与数据传输两个任务，从结构上可分为资源子网和通信子网两个部分。局域网(LAN)传输距离0.1～10km，传送速率在1Mbps～10Mbps。广域网(WAN)相距较远的局域网经由公共电信网络互联而成，数据传输速率一般在1.2kbps－1.554Mbps，传输距离可遍及全球。Internet（因特网）

是国际最大的互联网。Internet已形成覆盖全球的网络，成为远程网的代名词。综合业务数字网(ISDN)综合业务数字网是一种能在一个网络内传送多种业务信息的网络，包括数据、图像、语音、文字等，能够满足一个单位日常业务中网络应用的需要。4.3计算机网络的分类4.4计算机网络拓扑结构计算机网络的拓扑结构表示网络中的结点与通信线路之间的几何关系，反映网络中各实体间的结构关系。拓扑结构主要有：星形拓扑、总线拓扑、环形拓扑、树形拓扑及网形拓扑。4.5数据通信与计算机网络传输媒体传输媒体是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路，计算机网络中采用的传输媒体分有线和无线两大类。有线传输媒体：双绞线(TP)同轴电缆

光纤(

按使用的波长区的不同分为单模和多模光纤通信方式)

无线传输媒体（微波通信、卫星通信、红外通信和激光通信。）常见的网络互联设备调制解调器：在通信过程中将数据信号转换成模拟信号或者将模拟信号转换成数据信号的设备。网络接口卡：网络接口卡简称网卡，用来负责计算机和网络之间的集中数据转换。中继器：中继器是一种连接设备，用来连接两个以至于同类网络的网段。中继器的作用是对信号进行整形，防止因线路的阻抗造成信号的衰减和畸变，增加信息传输的距离。集线器：集线器（HUB）是一个具有多个连接端口的设备，每个端口可连接一个节点。交换机：交换机（Switch）是用来连接多网段的中规模以上的局域网的一种网络连接设备。4.5数据通信与计算机网络4.6局域网技术局域网的特性主要涉及拓扑结构、传输媒体和媒体访问控制(MediumAccessControl,MAC)等三项技术问题，其中最重要的是媒体访问控制方法。

几种典型的局域网

以太网（载波监听多路访问CSMA/CD）、令牌环网、快速以太网、FDDI、ATM网际互联即通过主干网络把不同标准、不同结构甚至不同协议类型的局域网在一定的网络协议的支持下联系起来，从而实现更大范围的信息资源共享。ISO(国际标准化组织)提出了网络互联协议的基本框架，称为开放系统互联(OSI)参考模型。该模型把网络功能分为七个层次：1.物理层2.数据链路层3.网络层4.传输层5.会话层6.表示层7.应用层4.7网际互联-INTERNET技术Internet的关键技术TCP/IP技术主机IP地址IP地址由32位（即4字节）二进制数组成，为书写方便起见，常将每个字节作为一段并以十进制数来表示，每段间用“.”分隔。例如，就是一个合法的IP地址。4.7网际互联-INTERNET技术IP地址由网络标识和主机标识两部分组成。常用的IP地址有A、B、C三类，每类均规定了网络标识和主机标识在32位中所占