管理信息系统教案第二章 MIS的技术基础

管理信息系统PAGEPAGE３１第二章MIS的技术基础教学目的：通过本章内容的学习，1、了解计算机硬件技术、软件技术是信息系统的技术基础；理解计算机系统的功能；理解和识别主要常见的计算机硬件设备；掌握计算机软件的主要分类构成。2、掌握数据库技术设计的基本概念、了解数据处理及数据库系统的发展历史、掌握基本的关系数据库理论。3、了解数据通信及计算机网络中的基本概念及常识；了解计算机网络的分类；了解局域网的基本知识；了解Internet的基本知识。教学重点：1、计算机的系统观；计算机的硬件及软件构成。2、数据模型及关系模型、SQL、关系数据库规范化设计理论。3、计算机网络的OSI七层模型及TCP/IP四（五）层模型、计算机网络的主要分类、局域网技术要点、Internet基本知识。教学难点：1、计算机的系统观。2、关系数据库规范设计理论。3、OSI及TCP/IP模型的关系、现代以太网技术§2.1信息技术概述信息技术是管理信息系统的基础，只有把信息技术与管理结合起来，才能真正发挥管理信息系统的作用。信息技术是计算机硬件技术、软件技术及通信技术的总称。2.1.11、计算机的发展史1946年第一台电子计算机诞生后，其发展阶段划分主要依据硬件设备的水平而定。20世纪50年代真空电子管计算机20世纪50年代末到60年代中期晶体管计算机20世纪60年代中期至70年代末集成电路电子计算机20世纪70年代末至今大规模和超大规模集成电路电子计算机20世纪上世纪80年代开始智能计算机（处于研究阶段）2、计算机系统(强调计算机是一个系统)类型：分类标准：大型机特点：具有强有力的传输数据和处理数据能力，具有大容量的内外存，大型机采用专用的操作系统等。适用范围：大型计算机可以做联机中央计算机，批处理计算机。举例。在大型商场、银行、航空公司订票订票处理机构、国民经济管理部门中，一般都需要采用大型机做后台服用处理。我国的银河计算机。小型机特点：专用操作系统，常采用多CPU结构，具有较大容量的内在和多台大容量硬盘，数据处理功能较强，实时处理性能比较好等。适用范围：作为联机事务处理系统有服务器，或作为有较大数据流量的局域网服务器。举例。工作站特点：一般采用UNIX操作系统，具有多任务、多用户的功能，适合于分布式处理等。适用范围：企业管理、工程设计、科学研究和图形处理等应用，CAD（计算机辅助设计）的设备，图形实时仿真、动画处理、多媒体处理、模拟管理等。举例。SunBlade150型工作站微型计算机按所适用的业务范围分为商用机、家用机。按外形大小分为台式机、便携机（笔记本型、掌上型）。管理信息系统多用台式机作为基本的信息处理工具，其主要作用是数据的输入输出、分布式的数据处理、数据存储等。微机的性能指标由各个硬件组成部件的配置参数决定性的。举例。一台典型的台式计算机3、计算机系统的功能如下图所示：计算机并非进行电子数据处理的“黑匣子”，也不是一系列组成部分的简单集合。强调计算机是一个系统。具有系统的特征。2.1.2计算机硬件、软件技术计算机技术的快速发展使其应用领域得到迅速膨胀，如字处理、决策支持、数据库管理、绘图、通信、工程、教育以及娱乐等无处没有计算机的影子。1、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。一般包括：A、中央处理器（CentralProcessingUnit,CPU）是计算机系统最主要的部件，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，到目前为止，CPU功能档次的研究与开发周期已少于一年。B、存储器（memory）存储器是计算机必备的主要部件，主要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。主存储器的容量是决定计算机处理速度和处理能力的重要指标。1K=210B，1M=210K，1G=210M，1T=210G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）存储器的速度、容量、及成本是几个相互制约的因素。例如：内存与外存比较而言，运算速度快，但容量较大，成本相对较高。C、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语音输入设备手写体输入设备磁盘（带）A/D，D/A模块D、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E、其他设备机箱、主板、系统功能扩展卡（声卡、显卡、网卡等）、光驱等2、计算机软件设备仅仅只有硬件的计算机，称之为“裸机”，它是不能进行数据处理的，甚至不能运转。计算机的硬件只有在软件支持下才能发挥作用。在计算机硬件技术发展相对稳定的今天，计算机软件技术发展迅速，并与人们的工作、学习、生活密切相关。计算机软件是计算机系统构成的重要组成部分。计算机软件主要分为系统软件和应用软件两大类：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。A、操作系统软件操作系统（OperationSystem，OS）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。通过CPU管理、存储管理、设备管理及作业管理对各种资源进行合理的调度与分配，改善资源的共享和利用状况，最大限度地提高计算机在单位时间内处理工作的能力。用户与计算机之间的接口。使用未配置操作系统的计算机（“裸机”），用户要面对是难懂的机器语言，配上OS后用户面对的是操作方便，服务周到的操作系统软件，从而明显地提高了用户的工作效率。当前操作系统多使用用户接口友好的GUI（图形接口界面）操作系统软件的版本：单机版：Windows9x、Windows2000、Linux、Unix……网络版：NovellNetware、WindowsNT,……B、数据库管理系统软件数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，DBMS）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。C、程序设计语言与编译系统计算机指令是用程序设计语言编写的。程序设计语言是人与计算机进行交流的工具。机器语言：这是一种在计算机上可以直接执行的二进制代码指令。汇编语言：用便于人记忆的助记符作为操作指令，一种十分接近机器语言的符号语言。因其编译过程称为汇编，因此也称汇编语言。高级语言：采用英语词汇作为指令关键词，按照规定的语义和语法结构要求编写程序。高级语言中每一条语句的功能相当于汇编语言的多条指令的功能。也被称为第三代语言（3GL）。举例。C第四代语言（4GL）：第四代语言是为降低程序开发难度和提高程序开发效率而设计的通用语言。如某些数据库系统的查询语句和应用软件包的宏语言就具有第四代语言的特征。编写的程序是非过程化的，即程序指令只要告诉计算机需要“做什么”，而不必详述“怎样做”的具体过程。举例。SQL面向对象的程序语言：这是1980年代后新发展的程序设计语言，面向对象语言将数据与操作合成为对象。即对象数据和操作，这样的对象可以重用，从而大大提高编程效率。举例。C++、Java标记语言：由于因特网广泛应用，标记语言也开始引起人们的注意。HTML是Web通用语言，表示文件格式的标签集是固定的。XML侧重于数据本身，它的标签集不是固定的。举例。HTML、XML开发工具：在高级程序设计语言（第三代语言）的基础上，为提高软件开发的质量和效率，从规划、分析、设计、测试、文档管理各方面，对软件开发者提供各种不同程度的帮助的一类广泛的软件。D、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：某些具有通用信息处理功能的商品化软件。它的特点是通用性，因此可以被许多类似应用需求的用户所使用。它所提供的功能往往可以由用户通过选择、设置和调配来满足用户的特定需求。比较典型的通用软件有文字处理软件、表格处理软件、数值统计分析软件、财务核算软件等。举例。MicrosoftOffice、用友财务软件专用应用软件：满足用户特定要求的应用软件。因为某些情况下，用户对数据处理的功能需求存在很大的差异性，通用软件不能满足要求时，此时需要由专业人士采取单独开发的方法，为用户开发具有特定要求的专门应用软件。举例。为某公司定制的人力资源管理信息系统针对某一用户所开发的管理信息系统，通常为哪类软件？3、数据通信技术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。数据通信系统的组成：中央处理设备:终端设备:当时的主机通常指大型机或功能较强的小型机，而终端则是指一种计算机外部设备，现在的终端概念已定位到一种由CRT显示器、控制器及键盘合为一体的设备，它与我们平常指的微型计算机的根本区别是没有自己的中央处理单元（CPU），当然也没有自己的内存，其主要功能是将键盘输入的请求数据发往主机（或打印机）并将主机运算的结果显示出来。而随着互联网的发展，目前对于“终端”一词又引入了新的含义。对互联网而言，终端泛指一切可以接入网络的计算设备，如个人电脑、网络电视、可上网手机、PDA等。通信线路及相关设备教学小结：计算机系统是管理信息系统赖以工作的技术基础，特别需要强调的是，计算机系统是一种系统，它既有相关的硬件设备，也需要相应的软件系统。管理信息系统一般来说是借助于计算机系统、管理等知识，结合用户具体实际情况开发的专用应用软件系统。计算机系统所涉及的软硬件系统发展非常迅速，需要不断跟踪其发展，在管理信息系统软件开发过程中，充分发挥其性能。学习指导：本节所介绍内容是计算机系统的基本知识，由于计算机系统更新换代速度非常之快，在学习本节内容后，还需要通过各种期刊杂志、网络资源，不断跟踪计算机软硬件系统的发展变化。同时，为了使学习更有成效，还需要实际动手，亲自看看计算机系统的构成（DoItYourself,DIY）网络资源：电脑之家/计算机世界/驱动之家/§2.2数据处理2.2.1数据处理的概念数据处理指把来处科学研究、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。1、数据处理的主要目的把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。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。科学地保存和管理已经过处理（如校验、整理等）的大量数据，以人们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资源。2、数据处理的基本内容数据处理的中心问题：数据管理数据收集数据转换数据的筛选、分组和排序数据的组织数据的运算数据存储数据检索数据输出数据处理是管理活动的最基本内容，也是管理信息系统的基本功能。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：数据以何种方式存储在计算机中采用何种数据结构能有利于数据的存储和取用采用何种方法从已组织好的数据中检索数据2.2.2数据处理的发展过程数据处理的发展过程大致如下：简单应用（人工管理阶段）（20世纪50年代以前）。特征：无数据管理、完全分散、手工方式。计算机主要用于科学计算硬件设备粗糙（无磁盘）软件方面（无操作系统和数据管理软件）以批处理作为数据处理方法。缺点：数据不保存用完就撤走。没有软件系统对数据进行管理，数据域程序不具备独立性。无文件概念一组数据对应一个程序，数据是面向应用的。文件系统（50年代后期到60年代中期）。特征：有面向应用的数据管理功能，分散、非手工方式。计算机除用于计算外，更用于管理磁盘、磁鼓等外存储设备出现了数据管理软件处理方式即批处理，又联机实时处理。特点：数据需要长期保存有共同的管理模块文件已经多样化数据存取以记录为单位缺点：数据冗余度大数据和程序缺乏独立性数据库系统（60年代后期开始）。特点：面向全组织的复杂数据结构；数据冗余度小，易于扩充；数据与程序独立；统一的数据控制功能。计算机用于管理的规模更为庞大有了大容量的磁盘联机实时处理要求更多，并开始提出和考虑分布式处理。软件价格上升，硬件价格下降。特点：面向全组织的复杂的数据结构数据的冗余度小数据与程序独立统一的数据控制功能2.2.3数据组织在管理信息系统中，大量数据以一定的形式存放在各种存储介质中，数据的组织方式及内在联系的表示方式决定着数据处理的效率，因而设计数据结构是数据处理工作的主要内容之一。1、数据结构数据结构可分为数据的逻辑结构和物理结构。数据的逻辑结构是指数据间的逻辑关系，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；数据的物理结构又称为存储结构，指数据元素在计算机存储器中的存储方式，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。同一种逻辑结构采用不同存储方式可以得到不同的数据结构，如线性表以顺序存储方式存储时得到顺序表数据结构，而以链接存储方式存储则得到链表数据结构。对于给定的逻辑结构需要寻找一种恰当的与其对应的存储结构，以便在计算机中存储，通常把这种对应关系称为映象。a、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）。一个结点可以是一个字符、一个数字，也可以是一个记录、一个集合。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，存放结构点与其他结点关系信息的域，称为指针域或链域，其中存放的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。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。直接后继、直接前趋、单向链表、双向链表、树、图等概念。利用指针可以把数据的逻辑结构与物理结构分离开。b、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，其中每个结点都是同一类型的数据结构。在顺序表中，每个结点的存放位置可由公式直接计算得到。对顺序表任何一个结点的检索很方便，但要在顺序表插入或删除一个结点很麻烦，而且工作量惊人。因此，顺序表仅适用于经常进行检索而数据不经常变动的情况。在链表中插入或删除结点，只需改变前后结点的指针，而不需要进行大量的数据移动。链表的检索比顺序表困难，循环链表、双向链表比单链表稍好。c、树树是结点之间有分支的、层次关系的结构。树结构在数据处理中应用最广泛，也是最重要的一类非线性结构。2、数据文件a、数据文件的概念在信息系统中，数据组织一般采用文件组织和数据库组织。文件组织是一种按某种数据结构把数据记录存放在外存设备上的方式，一般适用于数据记录存储的比较简单的场合。数据文件是为了某一特定目的而形成的同类记录的集合。记录是文件中可存取的最小单位，它由若干数据项构成。数据项是文件中可作用的最小单位。数据项名和数据项值的概念。记录中能唯一地标志该记录的数据项称作主键。文件系统是负责存取和管理文件的软件，它利用磁盘等大容量的外存设备作为存放文件的存储器，用户可以把一批数据定义成一个文件，通过文件系统命名，实现对文件的按名存取。文件系统是数据处理的主要方式，建造容易，使用灵活，处理速度快，特别适合单项业务系统使用。尽管现在数据库系统获得了广泛应用，但其基础仍是文件系统，学习文件系统对数据的组织和操作方式对理解信息系统的运行过程是很有意义的。B、数据文件的组织方式顺序文件顺序文件即文件中的记录是按照某些关键字排序的文件。在顺序文件中，记录的物理次序与连接次序一致。顺序文件是根据记录的序号或相对位置进行存取的文件组织方式。特点：存取第i个记录，必须先存取前面的第i-1个记录。插入记录只能加在末尾。对于顺序文件采用顺序查找，分块查找和折半查找。当采用顺序查找时，平均查找长度为（n+1）/2索引文件索引文件包括文件数据区和索引表两大部分。索引表用以指示逻辑记录和物理记录之间对应关系。它是按照顺序排序的。称为索引顺序文件。文件数据区就是指文件本身。可以按照顺序排序，也可以不按照顺序排序。称为索引非顺序文件。当记录数目很多时，可以对索引表建立一个索引，称为查找表。直接存取文件（散列文件）直接地址法：相对键法：调用一个算法过程对记录的键号进行计算，求出相应的记录地址。设鉴别键号为K，相应的记录用RK表示，其地址用DRK，则有DRK=f(k).例如：学生证号K是从000~999的连续号，现在为每个学生存储一个记录长度为100字节的记录，如现在学生文件存储的起点地址为4000，则每个学生记录的存储地址为DRK=K*100+4000，以此为键号，即可实现记录的直接存取。杂凑法：利用一种称之为杂凑函数的算法，把键号转换为相应记录的地址，达到压缩存储空间的目的。两个不同的键号经过杂凑法计算所得结果相同而发生冲突。为了解决键号在压缩过程中产生的这种矛盾可以采用溢流法。解决方法：利用两个表来存储记录的键号：主表和溢流表，当一个记录要加入文件时先将其键号按杂凑函数算法计算得主表的存储地址，如果主表的存储地址已经存储有信息，则表示发生碰撞现象。这时可将此记录的键号存入溢流表中，以链地址指明溢流表存储单元的地址。如果这个地址也已占满可以指向溢流表其他单元。三种组织方式各有其特点和应用环境。不同的数据组织方法和不同的存储介质，对于采用何种类型文件，数据处理的效果和文件使用的效果有很大影响。P67表3.3说明了它们之间的关系。C、数据文件的操作数据文件的建立数据文件的修改数据文件中记录的删除数据文件的排序数据文件的更新数据文件的检索计算、显示和打印3、数据库数据库是比文件系统更高级的一种数据组织方式。在文件系统中，文件由记录构成，通过种种数据结构描述应用领域及其关系，数据的存取以记录为单位。由于文件系统的结构只限于记录内部，因而仅能适用于单项应用的场合。为了实现整个组织数据的结构化，要求在数据组织结构中不仅能够描述数据本身，而且要能描述数据之间的关系。因而在复杂的应用中，应采用数据库组织数据。§2.3数据库技术2.3.1数据库系统的产生和构成1、数据库系统的产生数据库是以一定的组织方式存储在一起的相关数据的集合，它能以最佳的方式，最少的数据冗余为多种应用服务，程序与数据具有较高的独立性。数据库技术的萌芽可以追溯到20世纪60年代中期，60年代末到70年代初数据库技术日益成熟，具有了坚实的理论基础；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，这一时期，关系模型的理论研究和软件系统研制也取得了很大进展；80年代以来，几乎所有新开发的数据库系统都是关系型的，微型机平台的关系数据库管理系统也越来越多，功能越来越强，其应用已经遍及各个领域。2、数据库系统的构成数据库系统DBS(databasesystem)是实现有组织、动态在存储尤其是关联数据、方便多用户访问的计算机软件、硬件和数据资源组成的系统，即它是采用了数据库技术的计算机系统。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。Ａ、计算机系统Ｂ、数据库Ｃ、数据库管理系统（DBMS）数据库管理系统功能包括：定义数据库的功能。管理数据库的功能。维护数据库的功能。数据通信的功能。Ｄ、人员数据库管理员（DBA）、系统程序员、用户。2.3.2数据库设计的主要内容信息是人们对客观世界各种事物特征的反映，而数据则是表示信息的一种符号。从客观事物到信息，再到数据，是人们对现实世界的认识和描述过程，这个过程经过了三个世界：现实世界：指人们头脑之外的客观世界，它包含客观事物及其相互联系。观念世界：又称信息世界，是现实世界在人们头脑中的反映。客观事物在观念世界中称为实体，为了反映实体和实体的联系，可以采用实体联系模型（E-R模型）。数据世界：是信息世界中信息的数据化。数据库设计的步骤包括用户要求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计四个阶段：概念结构设计：根据用户需求设计的数据库模型，可用实体联系模型（E-R模型）表示，也可用3NF关系群表示。逻辑结构设计是将概念模型转换成某种数据库管理系统（DBMS）支持的数据模型物理结构设计是为数据模型在设备上选定合适的存储结构和存取方法。2.3.3实体联系模型（E-R模型）数据描述是数据处理中的一个重要环节。信息世界的数据描述主要是将现实世界在人脑中的反映，用文字和符号表示出来，实体关系图（Relationship-Entity,E-R）图是最常用的工具：学籍管理局部应用的分E-R图实体联系模型反映的是现实世界中的事物及其相互联系，与此有关的概念有：实体(entity):是指明客观存在并相互区别的事物。实体可以是具体对象。举例。一本书、一个工厂、一种材料等。实体也可以是抽象的概念和联系。举例。学生的一次选课、一次借书等。实体集(entityset):具有相同性质的同类实体的集合。举例。所有教师、所有选课等。属性(attribute)：实体具有许多特性，每一个特性称为属性。每个属性有一个取值范围，即值域。举例。学生的实体可由学号、姓名、性别、年龄、系别等属性组成。性别的取值范围是“男”或“女”。主键(key)：惟一标识实体的属性集称为主键。举例。学生实体的学号可作为学生实体的主键。实体间的联系：现实世界中，事物是相互联系的。这种联系必然在信息世界中体现出来，即实体是相互关联的。两个不同实体集的实体间的联系，它有以下三种情形：一对一联系，记为1:1。举例。工厂与厂长之间，科研任务与课题组长之间都是1:1联系。一对多联系，记为1:N。举例。一个学校有若干学生，而每个学生都在一个学校学习，学校与学生之间是一对多的联系。多对多联系，记为M:N。举例。课程与学生之间，一个学生可选多门课程，而每一门课程可有多个学生选修，课程与学生之间是多对多的联系。实体有个体和总体之分。总体又有同质总体和异质总体之分。一个异质总体可以分解出多个同质总体，数据文件描述的是同质总体，而数据库描述的是异质总体。2.3.4数据模型数据模型是对客观事物及其联系的数据化描述。数据模型是数据库系统中用于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，在实际数据库系统中支持的数据模型主要有三种：层次模型，网状模型和关系模型，其中关系模型是三种数据模型中最重要的模型。层次模型：用树型结构表示。网状模型：用有向图结构表示。S1S1S2T1T2T3T4T5W1W2W3网状模型示例关系模型：用二维表结构表示。结算编码合同号数量金额J0012HT1008200050000J0043HT110960013000J0033GT112323006000面向对象模型：用对象和类来表示实体类型和实体间联系的数据模型。“学生”类具有属性“姓名”、“性别”和“年龄”，其中“大学生”类属性在继承“学生”类属性的基础上，还有“系别”和“专业”两个属性。“中学生”类的属性在继承“学生”类属性的基础上，还有“班级”和“特长”两个属性。关系模型是建立在数学概念的基础上，应用关系代数和关系演算等数学理论处理数据库系统的方法。在关系模型下，数据的逻辑结构是一张二维表。实体间的联系均通过关系进行描述。关系模型由三部分组成：数据结构（即关系）、关系操作、关系的完整性。单一的数据结构——关系：在关系模型中，无论是实体还是实体之间的联系均由单一的类型结构——关系来表示。关系操作：基本操作有并、交、差、笛卡尔乘积、限制、投影、连接、除。关系操作可以用两种方式表示：代数方式即关系代数，逻辑方式即关系演算。信息在机器世界中是以数据形式存储的，其数据描述需要用到以下术语：字段(field):标记实体属性的命名单位称为字段（数据项）。它是可以命名的最小信息单位。举例。学生、姓名、性别、年龄、系别等字段。记录(record):字段的有序集合称为记录（数据元素）。一般用一个记录描述一个实体。举例。一个学生记录，由有序的字段集组成：（学号、姓名、性别、年龄、系别）。文件（file）：同一类记录的汇集称为文件。文件是描述实体集的。举例。所有学生记录组成了一个学生文件。主键(key)：能惟一标识文件中每个记录的字段集，称为文件的主键。举例。学号可以作为学生记录的主键。2.3.5关系的规范化E.F.Codd于1971年提出规范化理论。他定义了五种规范化模式（NormalForm,NF）,简称范式。范式表示的是关系模式的规范化程序，也即满足某种约束条件的关系模式，根据满足的约束条件的不同来确定范式。如满足最低要求，则为第一范式（FirstNormalForm,简称1NF）。符合1NF而又进一步满足一些约束条件的成为第二范式（2NF），等等。在五种范式中，通常只用到前三种。范式条件第一范式（1NF）元组中每一个分量都必须是不可分割的数据项第二范式（2NF）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（3NF）不仅满足第二范式，而且它的任可一个非主属性都不传递于任何主关键字1NF举例：下表不符合第一范式的关系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管理信息1102刘明副教授管理系3324800金融工程1254李爱军讲师投资系3341630电子商务由非1NF规范化为1NF：符合第一范式的关系教师代码姓名职称系电话研究课题号研究课题名1101王一丽教授管理系3324500管理信息1102刘明副教授管理系3324800金融工程1254李爱军讲师投资系3341630电子商务由1NF规范化为2NF: 上表中关系满足1NF，但不满足2NF。在表中，“教师代码”和“研究课题号”共同组成主关键字，“姓名”、“职称”和“研究课题名”是非主属性。非主属性（职称、职称、研究课题名）不完全依赖于由教师和课题代码组成的主关键字。其中，“姓名”和“职称”只依赖于主关键字的一个分量——“教师代码”，而“研究课题名”只依赖于主关键字的另一个分量——“研究课题号”。这种关系会引发下列问题：数据冗余：当某个教师有多项研究课题时，必须有多条记录，而这多条记录中，该教师的姓名和职称数据项完全相同。插入异常：当新调入一个教师时，只有教师代码、姓名、职称的信息，没有研究课题的信息，而研究课题号是主关键字之一，缺少时无法输入该教师信息。反之，当插入一个新的研究课题时也往往缺少相应的教师代码，以致无法插入。删除异常：当删除某个教师的信息时，常常会丢失研究课题的信息。解决的方法是将一个非2NF的关系模式分解为多个2NF的关系模式。在本例中，可将关分解为如下三个关系：教师关系：教师代码、姓名、职称、教师所在系、电话；课题关系：研究课题号、研究课题名；教师与课题关系：教师代码、研究课题号。这些关系与课题符合2NF要求。上表符合第二范式，但是不符合第三范式产品代码产品名生产厂名生产厂地址系 由2NF规范化为3NF:这样的关系同样存在着高度冗余和更新异常问题。消除传递依赖关系的办法是将关系分解为如下几个3NF关系：产品关系：产品代码、产品名、生产厂名；生产厂关系关系：生产厂名、生产厂地址；3NF消除了插入异常、删除异常、数据冗余及修改复杂等问题，已经是比较规范的关系。数据库操作可以使用关系数据库标准语言——结构化查询语言SQL来完成数据库的操作。结构查询语言(StructuredQueryLanguage，SQL)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。标准的SQL命令主要有："Select"、"Insert"、"Update"、"Delete"、"Create"和"Drop"常常被用于完成绝大多数数据库的操作。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。CREATETABLEDROPTABLECREATEINDEXDROPINDEXDCL（DataControlLanguage，数据控制语言）：用于定义数据库用户的权限。ALTERPASSWORD2.3.6数据库保护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。数据的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改和破坏。数据的安全可通过对用户标识和鉴定、存取控制、OS级安全保护措施得到一定的保障。数据的完整性是指数据的正确性、有效性与相容性。关系模型的完整性有实体完整性、参照完整性及用户定义的完整性。实体完整性：若属性A是基本关系R的主关键字中的属性（即主属性），则属性A不能取空值。参照完整性：若基本关系R中含有另一个基本关系S的主关键字Ks所对应的属性组F（F称为R的外部关键字），则在关系R中的每个元组中的F上的值必须满足：a.或取空值；b.或等于S中某个元组的主关键字的值。用户定义的完整性：用户自己对数据完整性的要求。并发控制是指当多外用户同时存取、修改数据库时，可能会发生互相干扰而得到错误的结果并使数据库的完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并必操作加以控制、协调。数据库恢复是指当计算机软、硬件或网络通信线路发生故障而破坏了数据或对数据库的操作失败使数据出现错误或丢失时，系统应能进行应急处理，指数据库恢复到正常状态。§2.4计算机网络计算机网络是管理信息系统运行的基础。2.4.1计算机网络的概念与分类1.计算机网络的概念计算机网络是用通信介质把分布在不同地理位置的计算机和其他网络设备连接起来，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：两个相邻节点之间的通令线路。2.网络拓扑结构所谓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结构。计算机网络从功能上可分为两部分：资源子网和通信子网。根据通信信道的类型，计算机网络具有以下几种结构：点-点信道结构：星形拓扑、环形拓扑、树形拓扑、网形拓扑共享信道网络：总线拓扑、环形拓扑、树形拓扑。3.计算机网络的分类计算机网络根据网络应用范围和应用方式不同，可分为以下几类：局域网（LAN）。局域网指传输距离在0.1~10km，传送速率在1Mb/s~10Mb/s范围较小的一种网络。广域网（WAN）。广域网一般由相距较远的局域网经由公共电信网络互连而成，数据传输速率一般在1.2Kbps~1.554Kbps，传输距离可遍及全球。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。Internet。即因特网，是最大的国际互连网，包含