第2章管理信息系统技术基础

2.1计算机技术2.2数据资源管理技术第2章管理信息系统的技术基础1.1案例学习与思考〖案例学习〗申银万国管理信息系统的建设〖案例思考〗⒈从申银万国管理信息系统解决方案中如何理解信息技术的含义？如何理解计算机网络技术在管理信息系统中的重要作用？⒉申银万国管理信息系统网络硬件环境解决方案包括哪些内容？应用解决方案中的设计思路是什么？该系统的处理过程分为哪几个阶段？第1单元计算机技术1.计算机系统的组成计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，如图2.1所示。1.2相关知识1.2.1计算机基础图2.1计算机系统的组成⒉计算机系统的种类⑴超级计算机⑵大型机与小型机⑶工作站⑷微型计算机⑸多媒体计算机系统1.2.1计算机基础1.计算机系统的组成运算器控制器存储器输入设备输出设备

1.2.2计算机硬件系统图2.2计算机硬件的组成计算机硬件系统硬件系统一般由以下五大部件组成：如图运算器（ArithmeticUnit）控制器（ControlUnit）存储器（MemoryUnit）主存储器（MainMemory)辅助存储器（AuxiliaryMemory）输入设备（InputUnit）输出设备（OutputUnit）返回运算器又称算术逻辑单元(ArithmeticLogicUnit，简称ALU)，是计算机对数据进行加工处理的部件。主要功能是对二进制数码进行加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算，实现逻辑判断。运算器在控制器的控制下实现其功能，运算结果由控制器指挥送到内存储器中。返回控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器和操作控制器等组成。用来控制计算机各部件协调工作，并使整个处理过程有条不紊地进行。基本功能就是从内存中取指令和执行指令，即控制器按程序计数器指出的指令地址从内存中取出该指令进行译码，然后根据该指令功能向有关部件发出控制命令，执行该指令。另外，控制器在工作过程中，还要接受各部件反馈回来的信息。返回主存储器主存储器又称内存储器，简称内存，直接与CPU相连。是计算机中的工作存储设备，当前运行的程序和数据都存放在主存储器中供中央处理器调用，处理的结果也存入主存储器中。目前，现代计算机都使用半导体存储器作为主存储器，速度很快。从功能上可分为：随机存储器（RAM,randomaccessmemory）只读存储器（ROM,read-onlymemory）高速缓存（cache）返回外存储器也称为辅助存储器，一般容量较大，存储着计算机系统中大部分信息。计算机执行程序时，辅助存储器中的信息要先传入主存中才能使用。即通过和主存交换的方式使用辅助存储器中的信息。主要采用磁介质或者光盘介质。特点是容量巨大但速度缓慢。一般要通过电机装置进行驱动才能读写，通常称之为驱动器。常见的外存储器有：软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器。返回输入设备将各种信息（程序、数据）送入到计算机中的设备。键盘鼠标图形扫描仪数码相机返回输出设备将计算机处理过的数据、计算结果等内部信息（二进制数字），用人们习惯接受的信息形式，如字符、图像、图形、声音等形式显示或打印出来显示器打印机绘图仪返回

一般从应用的角度出发，将软件划分为系统软件和应用软件两大类，如图2.3所示。1.2.3计算机软件系统图2.3计算机软件的组成软件分类计算机软件是将解决问题的方法、思想和过程用程序进行描述,可以说程序就是软件。计算机中全部程序的集合，统称为这台计算机的软件系统。可按功能分为：系统软件：用于实现计算机系统的管理、调度、监视和服务等功能，目的是方便用户、提高计算机使用效率、扩充系统的功能。通常可分为六类：操作系统、语言处理程序、标准库程序、服务性程序、数据库管理系统、计算机网络软件。应用软件：为某一特定应用而开发的软件。例如文字处理软件Word、WPS,表格处理软件Excel等。返回A.操作系统（OperatingSystem）负责管理计算机系统的全部软硬件资源，组织计算机各部份协调工作，为用户提供操作界面。类别：单用户单任务操作系统单用户多任务操作系统批处理操作系统（Batch）分时操作系统（Time-sharingOS)实时操作系统(Real-timeOS)网络操作系统(NetworkOS)分布式操作系统(DistributedOS)返回a.单用户单任务操作系统特点：用户程序只能一个一个串行执行个人独占计算机CPU运行效率低例如：DOS返回b.单用户多任务操作系统允许多个任务同时存在，同时运行。例如：WindowsXP返回c.批处理操作系统批处理：以作业为处理对象，连续处理在计算机系统运行的作业流。多道批处理操作系统：把用户提交的作业成批地送入计算机内存，然后由作业调度程序自动地选择作业运行。优点：系统的吞吐量大，资源的利用率高。缺点：作业的运行完全由系统自动控制，用户响应时间较长，用户既不能了解自己程序的运行情况，也不能控制计算机。返回d.分时操作系统分时操作系统(TimeSharing)：利用分时技术，一般采用时间片轮转的办法，使一台主计算机同时为多个终端用户服务，对每个用户都能保证足够快的响应时间，并提供交互会话功能。常用的分时操作系统有：UNIX等分时操作系统的特点：多路调制性：众多联机用户可以同时使用同一台计算机；独占性：各终端用户感觉到自己独占了计算机；交互性：用户与计算机之间可进行“会话”。及时性：系统对用户输入的命令及时作出响应。返回分时技术图示返回e.实时操作系统实时：指计算机对于用户请求能足够快地进行处理，并做出反映。要求毫秒、微秒级。实时操作系统：强调对随时发生的事件作出及时的响应并处理。

分为两类：实时控制：工业过程控制、防空系统等实时信息处理：情报检索和查询、飞机订票、银行信用卡系统。返回f.网络操作系统(NetworkOS)定义：为计算机网络配置的操作系统。一般在通常的操作系统中增加了实现网络低层协议（一般到传送层）功能和网络设备管理功能。功能：负责网络管理、网络通信、资源共享和系统安全等工作。主要特点：多种型号计算机连接、多个操作系统共存(coexist）各个子系统(子网)间用标准协议进行通信。常用网络操作系统：Novell：NetWareMicrosoft：WindowsNTUNIX、LINUX等返回B.程序设计语言程序设计语言：人和计算机交流信息使用的语言。也称为计算机语言。分类：机器语言(MachineLanguage)汇编语言(AssembleLanguage)高级语言(HighLevelLanguage)第四代语言面向对象的语言程序设计工具返回1.计算机网络的概念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线路连接起来，在功能完善的网络软件支持下，向多个用户提供各种应用服务，从而实现数据、程序与硬件等各类资源源共享的系统。由此可以看出，现代计算机网络的组成如图2.4所示。1.2.4计算机网络技术图2.4计算机网络的组成2.计算机网络的功能⑴信息交换⑵资源共享⑶均衡使用网络资源⑷分布处理⑸数据信息的综合处理⑹提高计算机的安全可靠性1.2.4计算机网络技术3.计算机网络的分类计算机网络可按不同的方式分类。按网络的通信距离和作用范围，计算机网络可分为广域网(WAN)、局域网(LAN)和城域网(MAN)。另外，计算机网络还可按采用的拓扑结构分为星型网、总线网、环型网、树型网和混合型网；按所采用的传输媒体分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网、无线网；按信道的带宽分为窄带网和宽带网；按网络的管理和使用范围分为公用网和专用网等。1.2.4计算机网络技术4.计算机网络的拓扑结构计算机网络拓扑结构是指网络中各结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系。常见的计算机网络拓扑结构有星型、环型、总线型、树型四种，如图2.5所示。1.2.4计算机网络技术图2.5计算机网络的拓扑结构5.典型的计算机网络应用系统⑴办公自动化OA(OfficeAutomation)⑵管理信息系统MIS(ManageInformationSystem)⑶图书、信息检索系统⑷证券及期货交易系统⑸校园网⑹POS与ATM系统⑺电子政务(ElectronicGovernment)⑻电子商务(ElectronicBusiness)⑼远程教育(DistanceEducation)⑽信息高速公路1.2.4计算机网络技术6.管理信息系统的运行模式

⑴集中式系统

集中式系统是集设备、软件和数据于一体的工作模式。

①单机结构②主机结构⑵分布式系统分布式系统的工作模式是将整个系统分成若干个地理上分散的设置，业务可以独立处理，但系统在统一的工作规范和技术要求下运行。①文件服务器/工作站模式②客户机/服务器（C/S）模式③浏览器/Web服务器(B/S)模式1.2.4计算机网络技术分布式操作系统定义：用于分布式计算机系统的操作系统。在各处理机之间采用无主从关系来设计。除了最低级的输入输出支援外，所有的系统任务可以在系统中任何处理机上运行。系统有高度的并行性和有效的同步方法。特征：统一管理、分配和调度全系统的资源，为用户提供统一的界面，实现操作的统一性；响应时间短，吞吐量大，可靠性高。返回分布式计算机系统分布式系统：是以计算机网络为基础的计算机系统，包含多台处理机，每台处理机完成系统中指定的一部分功能。分布式计算机系统可以是共享存储器，也可以是分布式的存储器，即每台计算机都有自己的存储器。从硬件上讲，它与计算机局域网没有任何区别，关键在于软件。返回2.2案例学习与思考〖案例学习〗上海永新彩色显像管物资管理信息系统〖案例思考〗1.分析上海永新彩色显像管物资管理信息系统的设计过程，你赞同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，这一观点吗？2.你认为企业信息化是七分技术三分管理还是三分技术七分管理？你如何评价“决定信息技术能带来多少竞争优势的关键不在于技术本身，而在于管理”这句话？第2单元数据资源管理技术数据库应用案例1如航空售票系统，包括的数据项：1）座位预定信息：座位分配、座位确认等2）航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、目的地、起飞时间、到达时间等。3）机票信息：票价、折扣、有无等。系统工作：1）查询：某一时间内从某个指定地到另一指定地的航班，是否有可以选择的座位、飞机型号、票价、折扣等。2）更新：登记航班、分配座位等3）统计：统计经常乘坐某一航班的乘客信息等。数据库应用案例2图书管理系统，包括的主要数据项：1）图书信息：书号、书名、作者姓名、出版日期等2）作者信息：姓名、性别、住址、电话等3）出版社信息：名称、地址、社长、电话等4）读者信息：姓名、借书号、借书数量等管理工作：1）查询：查看图书、检索指定作者的图书、检索指定出版社出版的图书等。2）更新：新书登记、作者信息等

随着计算机硬件和软件技术的发展，数据管理技术经历了人工管理、文件系统、数据库系统三个阶段。⒈人工管理阶段（20世纪50年代以前）⒉文件系统阶段（50年代后期到60年代中期）⒊数据库系统（60年代后期开始）2.2相关知识2.2.1数据管理技术概述图2.6传统文件处理系统

图2.7数据库处理系统1.数据描述⑴数据描述

数据描述是数据处理中的一个重要环节。从事物的特性到计算机中的具体表示，实际上经历了三个领域：现实世界、信息世界和机器世界。如图2.8所示。2.2.2数据描述与数据模型图2.8信息的转换

1.数据描述⑴数据描述

信息世界的数据描述是人们将现实世界在人脑中的反映，用文字和符号表示出来，它需要用以下一些基本术语来实现：①实体（entity）：实体是指客观存在并相互区别的事物。实体可以是具体对象，例如一个教师、一个学校等。也可以是抽象的概念和联系，例如学生的一次选课、一次借书等。②实体集（entityset）：具有相同性质的同类实体的集合。例如所有教师、所有选课等。③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。例如学生实体可以由学号、姓名、性别、年龄等属性组成，而每个属性都有一个取值范围，如性别的取值范围只能是男或女，年龄的取值范围是大于0的一个整数。④标识属性：唯一标识实体的属性集称为标识属性。例如学生实体的学号可作为学生实体的标识属性。2.2.2数据描述与数据模型1.数据描述⑴数据描述

而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：①字段（field）：标记实体属性的命名单位称为字段（或数据项）。它是可命名的最小信息单位。例如职工号、姓名、职称等字段。②记录（record）：字段的有序集合称为记录。一般用一个记录描述一个实体。如一个职工记录，由有序的字段集（职工号、姓名、职称等）组成。③主键（key）：能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集，称为文件的主键。例如职工号可以作为职工记录的主键。④文件（file）：为了某一特定目的而形成的同一类记录的集合称为文件。文件是描述实体集的。例如所有职工记录组成了一个工资单文件。⑤数据库（database）：按一定方式组织起来的逻辑相关的文件集合形成数据库。机器世界中的数据描述如图2.9所示。2.2.2数据描述与数据模型（字母J的ASCII码）数据的层次举例文件字节字段记录01001010900811刘汉云2000-9-4位0，1数据库刘汉云项目数据库包含：职员编号、姓名、聘用日期学分及成绩的记录职员文件（名字字段）职员文件部门文件财务文件900811刘汉云2000-9-4900206李卓宇2002-7-2910810张昕阳2001-8-21.数据描述⑴数据描述2.2.2数据描述与数据模型图2.9机器世界中的数据描述1.数据描述⑵实体间的联系在信息世界中，事物之间的联系可分为两类：一类是实体内部的联系，如组成实体的各属性之间的关系；另一类是实体之间的联系。这里我们主要讨论实体之间的联系。①一对一联系②一对多联系③多对多联系2.2.2数据描述与数据模型图2.10实体间联系示例

⒉数据模型数据模型是数据库系统的核心和基础。根据模型应用的不同目的，可将模型划分为两类：概念模型和数据模型。⑴概念模型概念模型又称信息模型，主要用于描述信息世界中的数据，它是按照用户的观点来对信息建模。概念模型最常用的表示方法是实体-联系方法(Entity-RelationApproach，简称E-R方法)，就是用E-R图来描述某一组织的信息模型。

2.2.2数据描述与数据模型⒉数据模型⑴概念模型

E-R方法提供了四个基本工具来实现E-R图。如图2.11所示。①矩形框，表示实体类型。②菱形框，表示联系类型。③椭圆型框，表示实体类型和联系类型的属性。④直线，表示联系类型和相关实体类型直接的联系。2.2.2数据描述与数据模型

图2.11E-R方法基本工具3.数据库设计案例学号学生姓名性别出生年份入学时间系学生实体及属性供应商供应项目零件供应量联系的属性仓库仓库号面积电话号职工职工号姓名年龄职称零件零件号名称规格描述单价供应商供应商号姓名地址电话号帐号项目项目号预算开工日期实体及其属性图供应商供应项目零件供应量mpn职工领导1n仓库工作存放库存量1nnm图1.18实体及其联系图顾客身份证号码姓名地址借贷m贷款贷款号金额n顾客贷款联系图学院“教学管理”数据库模型的设计（1）设计“系和教师关系”的分E-R图（2）设计“学生和课程关系”的分E-R图（3）设计“教师与课程关系”的分E-R图（4）将上述三个的分E-R图综合，建立学院教学管理总E-R图（5）将“教学管理”E-R图描述的概念模型转化为计算机上由DBMS支持的关系数据模型

系 图7.12（a）

系代号系名称系主任办公地点电 话

教师图7.12（b）

教师编号 教师姓名 专业特长

图7.13“教学管理”E-R图

⒉数据模型⑵数据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。目前，在实际数据库系统中支持的数据模型主要有层次模型、关系模型、网状模型三种，其中关系模型数据库是应用最广泛的。2.2.2数据描述与数据模型图2.12层次模型图2.13网状模型⒉数据模型⑵数据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。目前，在实际数据库系统中支持的数据模型主要有层次模型、关系模型、网状模型三种，其中关系模型数据库是应用最广泛的。2.2.2数据描述与数据模型图2.14关系模型示例1.关系模型中的主要术语⑴关系通俗地讲，一个二维表就是一个“关系”，表中的每一行对应一个元组，相当于一个记录。每列对应一个域，称为属性。关系可用下式描述：关系名（属性1、属性2、……、属性n）。如学生关系为：学生（学号、姓名、年龄、性别、系别）。一个二维表要满足关系必须具备如下条件：①在任一列上，数据项应该属于同一个属性。②在这个表中的所有行都是不相同的，即不允许有重复的组项存在。③在一个表中，行或列的顺序无关紧要。④每一个数据项是不可再分的数据单元。⑵关键字在一个关系中，有些属性能唯一地标识元组。具有能唯一标识元组的属性或最小属性组称为关系的候选关键字。若关键字唯一，则称其为主关键字。当一个关系中有多个候选关键字时，可任选一个为主关键字。⑶关系模式一个关系的属性名表，即二维表的框架称为关系模式。2.2.3关系数据库的规范化2.关系的规范化目前定义了五种规范化模式(NormalForm，简称范式)。范式表示的是关系模式的规范化程度，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lNF)。符合lNF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，通常只使用前三种，下面仅介绍这三种范式。⑴第一规范化形式（1NF）

若一个关系中，每一个属性不可分解，且不存在重复的元组、属性，则称该关系属于第一范式（1NF）。⑵第二规范化形式（2NF）

在满足1NF的基础上，若所有的非主关键字段都完全地依赖于主关键字，则这种关系属于第二范式（2NF）。(3)第三规范化形式（3NF）

在满足2NF的基础上，若每个非关键字彼此独立，不传递依赖于主关键字，则这种关系属于第三范式（3NF）。2.2.3关系数据库的规范化

数据库技术是计算机软件领域的一个重要分支，经过三十多年的发展，经历了第一代（层次和网状数据库）和第二代（关系数据库），已形成相当规模的理论体系和应用技术。随着相关学科的不断发展和应用领域的不断延伸，数据库技术也产生了许多新的分支。如多媒体数据库、分布式数据库、面向对象数据库、WEB数据库等。2