管理信息系统-第03章

第三章管理信息系统的技术基础

第一节数据处理第二节数据库技术第三节计算机网络

计算机技术vs信息技术

一、应用领域

文字处理、数学计算、决策、通信、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、通信协议四、信息技术 编码/解码、存储、传输、保密，微弱信号检测，参数估计，不完全信息处理引论：信息技术概述什么是信息技术？信息技术是一个外延很广的概念。一般地，信息技术是计算机硬件技术、软件技术及通信技术的总称。计算机硬件设备硬件设备是计算机物理设备的总称，通常指电子的、机械的、磁性的或光的元器件或装置。1、中央处理器（CentralProcessingUnit,CPU）CPU是系统最主要的部件，它由运算器和控制器两个主要部分组成。运算器：计算机的运算单元。主要用于完成算术运算和逻辑运算。控制器：计算机的神经中枢，它按照主频的节拍发出各种控制信息，以指挥整个计算机工作。CPU运算速度是决定计算机系统性能的重要指标2、存储器（memory）存储器是计算机必备的主要部件，分为主存储器和辅助存储两类：主存储器（ReadOnlyMemory,ROM）：计算机运行过程中用来存储数据和程序指令的。计算机的主存储器主要是由半导体存储器组成。辅助存储器：辅助存储器又称外部存储器，简称外存，用于数据和程序的长久保存。常用的辅助存储器有：磁盘（带）、光盘、移动硬盘、闪存存储器：USBFLASH盘（又称优盘和闪盘）3、输入设备计算机键盘（Keyboard）、鼠标器(Mouse)；图文扫描仪、条形码阅读器；触摸屏、手写体输入设备、语音输入设备；磁盘（带）、A/D，D/A模块。4、输出设备显示器打印机（针式/激光/喷墨）绘图仪语音合成与输出设备磁盘（带）、A/D，D/A模块5、其他设备例如：机箱、主板、系统功能扩展卡（声卡、显卡、网卡等）、光驱等。计算机软件系统软件应用软件计算机软件操作系统语言与编译系统数据库管理软件通用应用软件专用应用软件系统软件（SystemSoftware）用于管理计算机中的CPU、存储器、通信联接以及各种外部设备等所有系统资源的程序，其主要作用是管理的控制计算机系统的各个部分，使之协调运行，并为各种数据处理提供基础功能；应用软件（ApplicationSoftware）是用来完成用户所要求的数据处理任务或实现用户特定功能的程序。系统软件和应用软件还可以进一步分为若干个类别。1、操作系统软件（OperationSystem，OS）操作系统软件用于管理计算机中的CPU、存储器、通信联接以及各种外部设备等所有系统资源的程序，其主要作用是管理的控制计算机系统的各个部分，使之协调运行，并为各种数据处理提供基础功能。操作系统具备两大功能：系统资源的管理者、用户与计算机之间的接口操作系统软件的版本：单机版：Windows9x、Windows2000、Linux、Unix……网络版：Novell、WindowsNT…...2、数据库管理软件（DatabaseManagementSystem，DBMS）数据库管理软件是专门对数据记录进行综合管理的软件，以数据文件结构的定义、数据记录的更新、数据记录的查询以及对数据记录的各种运算提供全面的支持。3、程序设计语言与编译系统机器语言汇编语言高级语言第四代语言（4GL）面向对象的程序语言标记语言4、应用软件应用软件是直接面向最终用户的具体应用软件。以操作系统为基础，用程序设计语言编写，或用数据库管理系统构造，用于满足用户的各种具体要求。通用应用软件：专用应用软件：通用应用软件：MicrosoftOffice、用友财务软件专用应用软件：为某公司定制的人力资源管理信息系统数据通信技术通信技术是信息技术的另一个重要组成部分数据通信系统是以计算机为中心，结合分散在远程的终端装置或其他计算机，通过通信线路彼此连接起来，进行数据的传输、交换、存储和处理的设备总称。数据通信系统主要由中央处理装置、终端设备、通信线路及相关设备(如调制解调器、集线器)等三大部分组成。1、中央处理装置包括主处理机、前端机及通信处理机，其主要功能有:完成两个部件之目的通信;在通信系统与计算机主机之间形成一个计算机级的接口，用以实现速度缓冲或串/并行转换。

2、终端设备是向系统发送数据或程序并从系统接收信息的设备。

3、通信线路是连接所有设备的通道，它可以是电话线路、双绞线路或光纤线路等。通信线路的优劣常由传输速率和出错率两个指标衡量。通信线路的连接方式有点-点连接、分支连接和集线式连接，通信线路的通信方式有单工通信、半双工通信和全双工通信。

4、调制解调器可将终端或处理机的脉冲信号转变成载波信号送人电话网络系统或将电话网络中的载波信号转变为脉冲信号传送给终端或处理机。

5、集线器是将两个以上的通信信道组合在一起，形成一个更高速的通信信道，以降低通信线路费用。第一节数据处理

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。

原始数据和总结综合数据对于决策是不够的

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(如校验、整理等)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:根据系统的需求和用户的需要收集相关的数据。2、数据转换:为了使收集的信息适用于计算机处理，设计各种代码来描述自然界中的各种实际数据，这种将实际数据采用代码表述的方法被称为数据的转换。3、数据的筛选、分组和排序。4、数据的组织:将具有逻辑关系的数据组织起来，按一定的存储表示方式存放在计算机中。目的是使计算机处理时能够符合速度快、占用存储器的容量少、成本低。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数据处理是管理活动的最基本内容，也是MIS的基本功能。数据处理一般不涉及复杂的数学计算，但要求处理的数据量很大，因此，进行数据处理时需要考虑以下几个方面的问题: 1、以何种存储方式将数据在计算机中。2、用何种数据结构能有利于数据的存储和取用。3、用何种检索方法从己组织好的数据中检索数据。

[数据处理的发展过程]随着计算机硬件和软件技术的发展，数据处理的发展过程大致如下：简单应用阶段文件系统阶段数据库阶段分布式智能信息系统阶段1、简单应用(20世纪50年代以前)这个阶段最基本的特征是无数据管理及完全分散的手工方式。它表现在:无外存或只有磁带外存，输入输出设备简单。无操作系统，无文件管理系统，无管理数据的软件。数据是程序的组成部分，数据不独立。修改数据必须修改程序。处理时，数据随程序一道送入内存，用完后全部撤出计算机，不能保留。数据大量重复，不能共享。文件系统尚未出现，程序员必须自行设计数据的组织方式。2、文件系统(50年代后期到60年代中期)这个阶段的基本特征是有了面向应用的数据管理功能，其表现为：外存有了很大的发展，除磁带机外，还出现了大容量的硬盘和灵活的软磁盘。输入、输出能力大大加强。系统软件方面出现了操作系统、文件管理系统和多用户的分时系统，出现了专用于商业事务管理的高级语言COBOL。它主要用于文件处理，也可以进行非数值处理。数据管理方面，实现了数据对程序的一定的独立性，数据不再是程序的组成部分，修改数据不必修改程序，数据有结构，被组织到文件内，存储在磁带、磁盘上，可以反复使用和保存。文件逻辑结构向存储结构的转换由软件系统自动完成，系统开发和维护工作得到减轻。文件类型已经多样化。由于有了直接存取设备，就有了索引文件、链接文件、直接存取文件等，而且能对排序文件进行多码检索。数据存取以记录为单位。这一阶段数据管理的不足之处表现在：数据冗余度大。文件系统中文件基本上对应于某个应用程序，数据仍是面向应用的，不同应用程序所需数据有部分相同时，仍需建立各自的数据文件，不能共享，数据维护困难，一致性难以保证。数据与程序独立性仍不高。文件是为某一特定应用服务的，系统不易扩充。一旦数据逻辑结构改变，就必须修改文件结构的定义及应用程序；应用程序的变化也将影响文件的结构。因而文件仍不能反映现实世界事物之间的联系。3、数据库系统(60年代后期开始)60年代后期，计算机在管理中的应用更加广泛，数据量急剧增大，对数据共享的要求越来越迫切；同时，大容量磁盘已经出现，联机实时处理业务增多；软件价格在系统中的比重日益上升，硬件价格大幅下降，编制和维护应用软件所需成本相对增加。在这种情况下，为了解决多用户、多应用共享数据的需求，使数据为尽可能多的应用程序服务，出现了数据库系统，其特点是：面向全组织的复杂数据结构。数据库中的数据结构不仅描述了数据自身，而且描述了整个组织数据之间的联系，实现了整个组织数据的结构化。数据冗余度小，易于扩充。由于数据库从组织的整体来看待数据，数据不再是面向某一特定的应用，而是面向整个系统，减少了数据冗余和数据之间不一致现象。在数据库系统下，可以根据不同的应用需求选择相应的数据加以使用，使系统易于扩充。数据与程序独立。数据库系统提供了数据的存储结构与逻辑结构之间的映射功能及总体逻辑结构与局部逻辑结构之间的映射功能，从而使得当数据的存储结构改变时，逻辑结构保持不变;或者当总体逻辑结构改变时，局部逻辑结构可以保持不变，从而实现了数据的物理独立性和逻辑独立性，把数据的定义和描述与应用程序完全分离开。统一的数据控制功能。数据库系统提供了数据的安全性控制(Security)和完整性控制(Integrity)，允许多个用户同时使用数据库资源。数据库的上述特点，使得信息系统的研制从围绕加工数据的以程序为中心转移到围绕共享的数据库来进行，实现了数据的集中管理，提高了数据的利用率和一致性，从而能更好地为决策服务。因此，数据库技术在信息系统应用中正起着越来越重要的作用

（一）数据结构数据结构是计算机信息处理中的一个重要概念，包括数据的存储结构及结构上的运算或操作。包括：

逻辑结构物理结构映象二、数据组织-1

相对于结构化数据(即行数据，存储在数据库里,可以用二维表结构来逻辑表达实现的数据)而言，不方便用数据库二维逻辑表来表现的数据即称为非结构化数据，包括所有格式的办公文档、文本、图片、XML、HTML、各类报表、图像和音频/视频信息等等。字段可根据需要扩充，即字段数目不定，可称为半结构化数据，例如Exchange存储的数据。逻辑结构数据间的逻辑关系，逻辑结构包括两大类：线性结构和非线性结构，线性表、栈、队列及串为线性结构，而树和图则为非线性结构。物理结构又称存贮结构，指数据元素在计算机存贮器中的存储方式，存储方式一般有四种：顺序存储、链接存储、索引存储及散列存储。映象对于给定的逻辑结构需要寻找一种对应的存储结构，以便在计算机中存储。通常把这种对应关系称为映象。二、数据组织-2

指针与链在数据结构中，表征某一数据结构特点及其连接方式的基本单位称为结构的结点(Node)。一个结点通常有几个域，用来存放与结点有关的信息。存放结点本身信息的域称为数据域，存放结点与其他结点关系信息的域，称为指针域或链域，其中存放有与结点有关的结点的地址称为指针。若干带指针的结点组成的集合，称为链。结点的结构如下图：NO.NAMEAGENEXT二、数据组织-3在一个结点的信息域中，可以放一个或多个信息，指针域也可以有一个或多个，以满足不同的数据应用需要。通常把指针指向的下一结点叫做后继结点，与本结点邻接的前一结点称为前趋结点。在表格所示的职工登记表中，每个职工的登记项有三项：工作证号(No.)、姓名(NAME)和年龄(AGE)。对应于这样一张表，如果采用链接存储方式，则每个结点有职工的No.、NAME、AGE数据域及指向下一个职工记录的指针域NEXT。如图通常把本结点的指针指向的下一结点叫做本结点的直接后继，反之，与本结点邻接的前一结点称为本结点的直接前趋。这样，上述职工登记表的链表结构如图指针是数据结构中的一个重要概念。上例中每个结点只有一个指针，指向其下一个结点，称为单向链表。当结点指针多于一个时，就可以构造多种复杂的数据结构，如双向链表、树、图等。利用指针可以把数据的逻辑结构与物理结构分离开，数据的物理存储位置可以任意安排，而在逻辑上通过指针把它们联系起来。线性表线性表是指数据的结构形式本质上是一维的线性关系，其中的每个结点都是同一类型的数据结构。二、数据组织-4

线性表的顺序存贮线性表的结点按逻辑次序依次存放在一组连续的存贮单元里，用这种方法存储的线性表称为顺序表。对于顺序表，若开始结点的存放位置为LOC(k1)，每个结点占用空间大小为L，则第i个结点ki的存放位置可由下式直接计算得到

LOC(ki)=LOC(k1)+L*(i-1)顺序表对于任何一个结点的检索都很方便。二、数据组织-5

线性表的插入与删除要在线性表中插入一个元素，由于插入后的线性表仍要求有序，必须将插入位置以后的元素依次向后移动一个单元。同样，若要删除元素，则需把后面的元素依次向前移动一个单元。二、数据组织-6

序号

结点内容序号结点内容19192152153173174254235395256

639

插入前

插入后序号

结点内容序号结点内容19192152153173174234255255396396

删除前

删除后二、数据组织-7

链表

链接方式存储的线性表称为链表。链表结构在每个结点设有链指针，用来指示下一个结点的位置，结点本身则可以存放在任意一组存贮单元中，这些存贮单元可以是连续的，也可以是分散的。结点之间的逻辑关系由指针表示。二、数据组织-8链表的插入与删除在链表的插入和删除操作中，只需改变前后结点的指针，而不需要进行大量的数据移动。

H

A

B.C

D∧

H.A.B×

C

D∧(b)插入结点

C.D∧.H.A

B

C.D∧.H.A(a)删除结点二、数据组织-9树树是结点之间有分支的、层次关系的结构，类似于自然界中的树。是最重要的一类非线性结构。反映不同规格的钢材的库存情况的树结构如下图

代码直径指针1直径指针2直径长度指针1长度指针2直径长度指针1长度指针2长度单价库存量长度单价库存量长度单价库存量长度单价库存量二、数据组织-10

（二）数据文件

把数据按某种数据结构组织起来存放在外部设备上，就构成数据文件。常用的文件的组织方式：

顺序文件索引文件二、数据组织-11索引文件及索引表本节内容：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、数据库保护第二节数据库技术信息时代的两大基础设施数据库：存储、检索数据的基础设施，所有数据的来源网络：通讯、交流的基础设施两者缺一不可：信息是可以通讯的知识

数据库系统的构成

计算机系统数据库数据库管理系统(DBMS)人员数据库管理员系统程序员用户一、数据库系统的产生和构成

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。如E-R模型二、数据库设计的主要内容概念实体(Entity)属性联系一对一联系(1:1)一对多联系(1:n)多对多联系(m:n)三、实体联系模型

数据模型是对客观事物及其联系的数据化描述。在数据库系统中,对现实世界中数据的抽象、描述以及处理等都是通过数据模型来实现的。数据模型在数据库系统设计中是用来提供信息表示和操作手段的形式构架,是数据库系统实现的基础。目前，主要的数据模型是关系模型（RelationalModel）。四、数据模型-1关系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。下表用m行n列的二维表表示了具有n元组(n-Tuple)的"付款"关系。每一行即一个n元组,相当于一个记录,用来描述一个实体。

结算编码合同号数量金额J0012HT1008100030000J0024HT110760012000J0036HT111520004000四、数据模型-2关系必须是规范化的关系，满足一定的约束条件。称为范式（NormalForm）。第一范式(1NF)元组中的每一个分量都必须是不可分割的数据项。

第二范式(2NF)关系不仅满足第一范式，而且所有非主属性完全依赖于其主码。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。五、关系的规范化数据库操作主要有基本表的建立与删除、数据查询及更改等。一般使用关系数据库标准语言——结构化查询语言SQL(StructuredQueryLanguage)来完成上述操作。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。

六、数据库操作

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。七、数据库保护第三节计算机网络本节内容：一、计算机网络的概念与分类二、三、网际互联-INTERNET技术

（一）基本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。

一、计算机网络的概念与分类-1一、计算机网络的概念与分类-2

（二）网络拓扑结构是指网络的链路和节点在地理上所形成的几何构形。计算机网络从功能上可分为两部分，资源子网和通信子网。

1.点-点信道网络。点-点信道即网络中每一条信道都连接到一对节点上，如果某两个节点之间没有直接通信的信道，则要经过其他节点用存储-转发方式通信。点-点信道的通信网络有星形、环形、树形等几种拓扑结构，2.共享信道网络。共享信道网络中，所有节点共享一条通信信道，每个节点发送的信息可由所有节点检测，但只有目的地址指定的节点能够接收。共享信道的优点是不同节点间的通信可以使用同一通信信道，从而可以最大限度地利用信道的通信能力，缺点是当所有节点同时通信时，容易出现通信阻塞，并且一旦信道出现故障，将影响所有相关信道的通信。共享信道分为总线信道、卫星信道和无线信道，拓扑结构有总线型、树形、环形等几种。

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。我国的CHINANET、CERNET等都是该网的一部分。

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。

（三）、计算机网络的分类二、网络体系结构三、典型的网络通信技术（一）网络体系结构文件服务器/工作站客户机/服务器分布式处理Intranet/Extranet（二）网络操作系统

管理网络资源的软件（三）几种典型的通信网络（简介）以太网、令牌环网、快速以太网、FDDI、ATM，有的只用于局域网，有的通吃。

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