第3章-管理信息系统的技术基础课件

3.1

计算机技术3.2

数据库技术3.3

数据通信及计算机网络技术2012-05《管理信息系统》电子工业出版社第3章 管理信息系统的技术基础通过本章的教学，使学生掌握计算机硬件技术的基本概念，掌握计算机软件技术的基本概念，

掌握数据库系统的基本概念，了解计算机网络

的基本内容。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社基本要求及教学目的重点及难点2012-05《管理信息系统》电子工业出版社重点：计算机技术、数据库技术、数据通信及网络技术。难点：数据库技术、计算机网络技术

。3.1

计算机技术2012-05《管理信息系统》电子工业出版社3.1.1

计算机硬件技术3.1.2

计算机软件技术3.1.1

计算机硬件技术2012-05《管理信息系统》电子工业出版社1．运算器2．控制器3．存储器4．输入／输出设备3.1.1

计算机硬件技术从功能上讲，一台计算机的硬件系统必须包括控制器、运算器、贮存器和输入/输出设备四大功能部件，如图3-1所示。。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社运算器2012-05《管理信息系统》电子工业出版社运算器是对数据进行运算的部件。该部件不但能进行算术运算，还可以完成“与”、“或”、“非”、移位等逻辑运算，它是计算机进行数据处理的核心。运算器从存储器取得数据，在控制器的统一指挥下进行加工处理，并把处理后的结果再送到存储器中。控制器2012-05《管理信息系统》电子工业出版社控制器是指挥计算机自动运行的部件。它好比

人的中枢神经系统，是整个计算机系统的指挥

中心，负责协调计算机各功能部件进行工作。

控制器是根据存放在存储器中的指令来指挥的。它从存储器中顺序地取出指令，并对指令代码

进行翻译（指令译码），然后向各部件发出相

应控制信号，使各部件按指令规定的操作运行。存储器2012-05《管理信息系统》电子工业出版社存储器是用来存储数据和程序的部件，它由一些能表示二进制数“0”和“1”的物理器件——记忆单元组成。每个记忆单元可存储一位二进制数据，我们称之为位(bit)。位是存储器存放数据的最小单位。8个位组成一个字节(Byte)，一个字节可以存放一个西文字符的编码，即可以存放一个西文字符，如“A”。字节是表示存储器容量大小的基本单位。存储器2012-05《管理信息系统》电子工业出版社根据存储器与CPU关系的不同，可将其分为内存储器和外存储器。内存可以与CPU直接进行数据交换，而外存则必须通过内存才能与CPU交换数据。外存常被看作是一种特殊的输入输出设备。输入／输出设备2012-05《管理信息系统》电子工业出版社输入输出设备是计算机系统和用户之间的桥梁。输入设备的作用是将原始数据和程序输入到计

算机中去，常用的输入设备有键盘、鼠标、图

形输入设备、声音输入设备等。输出设备的作

用是将计算机运算或处理的结果送出计算机外，常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、

喇叭等等。3.1.2

计算机软件技术2012-05《管理信息系统》电子工业出版社软件是电子计算机程序及使用这些程序所必需的手续、规则和文件的总称。程序是软件的主体，因此，通常把多个程序合起来也称为软件。硬件是计算机系统的基础，而软件决定了计算机系统所具有的功能。3.1.2

计算机软件技术2012-05《管理信息系统》电子工业出版社1．系统软件2．应用软件系统软件2012-05《管理信息系统》电子工业出版社操作系统是用户与计算机的接口，用户通过它使用计算机的各种资源。常用的操作系统有

Windows、MacOS、UNIX、Linux等。数据库管理系统各种程序设计语言及解释程序和编译程序机器的监控管理程序、调试程序、故障检查和诊断程序服务程序应用软件2012-05《管理信息系统》电子工业出版社应用软件是用户为解决某种应用问题而编制的一些程序，如科学计算程序、自动控制程序、工程设计程序、数据处理程序、情报检索程序等。随着计算机的广泛应用，应用软件的种类及数量越来越多。3.2

数据库技术2012-05《管理信息系统》电子工业出版社3.2.1

数据库系统概述3.2.2

数据模型3.2.3

数据库设计3.2.4

数据库操作3.2.1

数据库系统概述2012-05《管理信息系统》电子工业出版社数据库是指按照一定的组织结构存储在计算机存储设备上的各种数据的集合。它既描述了客观事物本身，又反映了相关事物之间的联系。数据库系统将信息整理、归类和规范化后放入数据库中，数据库中的数据具有较小的数据冗余，程序与数据具有较高的独立性。3.2.1

数据库系统概述2012-05《管理信息系统》电子工业出版社1．数据库系统的产生2．数据库系统的构成数据库系统的产生2012-05《管理信息系统》电子工业出版社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，具有坚实的理论基础。20世纪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。数据库系统的产生2012-05《管理信息系统》电子工业出版社20世纪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。数据库从早期的层次数据库和网状数据库发展到关系数据库。数据库系统的产生2012-05《管理信息系统》电子工业出版社关系数据库的特点：采用复杂的数据模型表示数据结构。数据冗余度小，能够实现数据共享，易于扩充。具有较高的数据独立性。为用户提供了方便的用户接口。提供统一的数据控制功能。数据库系统的构成2012-05《管理信息系统》电子工业出版社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3.2.2

数据模型2012-05《管理信息系统》电子工业出版社1．概念2．实体联系模型（E-R模型）3．关系的规范化概念2012-05《管理信息系统》电子工业出版社数据模型——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。数据模型是数据库系统设计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。概念2012-05《管理信息系统》电子工业出版社目前，数据模型主要有三种：层次模型（Hierarchical

Model）网状模型（Network

Model）关系模型（Relational

Model）关系模型是三种数据模型中最重要的模型。20世纪80年代以来，计算机系统商推出的数据库管理系统几乎全部是支持关系模型的。概念从用户的观点来看，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。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社实体联系模型（E-R模型）2012-05《管理信息系统》电子工业出版社实体联系模型是由P.P.S.Chen于1976年提出的，其目的是用E-R图来描述某一组织的信息。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:实体属性联系实体联系模型（E-R模型）2012-05《管理信息系统》电子工业出版社“实体”是观念世界中描述客观事物的概念。实体可以是人，也可以是物或抽象的概念；可以指事物本身，也可以指事物之间的联系，一个人、一件物品、一个部门等都可以是实体。“属性”指实体具有的某种特性。属性用来描述

一个实体。如学生实体可用学号、姓名、年龄、性别、系、年级等属性来刻画。实体联系模型（E-R模型）2012-05《管理信息系统》电子工业出版社在信息世界中，事物之间的“联系”可分为两类：一种是实体内部的联系，如组成实体的各属性之间的关系；另外一种是实体之间的联系。这里我们主要讨论实体之间的联系。一对一联系一对多联系多对多联系实体联系模型（E-R模型）2012-05《管理信息系统》电子工业出版社如果对于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中的每一实体至多只能对应A中一个实体，则称A与B是一对一联系。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。实体联系模型（E-R模型）2012-05《管理信息系统》电子工业出版社如果A中至少有一实体对应于B中一个以上的实体，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。关系的规范化2012-05《管理信息系统》电子工业出版社规范化理论是研究关系模式中各属性之间的依赖关系及其对关系模式性能的影响，探讨关系模式应该具备的性质和设计方法。规范化理论给我们提供了判别关系模式优劣的标准，为数据库设计工作提供了严格的理论依据。关系的规范化2012-05《管理信息系统》电子工业出版社规范化理论是E.F.Codd在1971年提出的，他及后来的研究者为数据结构定义了五种规范化模式（Normal

Form，简称范式）。在五种范式中，通常只使用前三种。关系的规范化第一范式（1NF）属于第一范式的关系应满足的基本条件是元组中的每一个分量都必须是不可分割的数据项。表3-3是经过规范化处理，去掉了重复项而符合第一范式的关系。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社关系的规范化第二范式（2NF）指的是这种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键。表3-4所示关系虽满足1NF，但不满足2NF，因为它的非主属性不完全依赖于由教师代码和课题代码组成的主关键字。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社关系的规范化第三范式（3NF）指的是这种关系不仅满足第二范式，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。表3-5所示产品关系属于第二范式，但不是第三范式。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社3.2.3

数据库设计2012-05《管理信息系统》电子工业出版社1．用户需求分析2．概念结构设计3．逻辑结构设计4．物理结构设计3.2.3

数据库设计2012-05《管理信息系统》电子工业出版社数据库设计——是指对于一个给定的应用环境，提供一个良好的数据模型与处理模式的逻辑设计，以及确定一个良好的数据库存储结构与存取方法的物理设计，从而建立起既能反映现实世界信息和信息联系，满足用户数据要求和处理要求，又能被某个数据库管理系统（DBMS）所接受，同时能实现系统目标并能有效地存取数据的数据库。3.2.3

数据库设计数据库设计分为用户需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计四个阶段，如图3-3所示。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社用户需求分析2012-05《管理信息系统》电子工业出版社在准确地抽象出现实世界的需求之后，下一步就是要将这种需求转化为信息世界中的实体及其联系，在此用概念模型来进行描述。建立概念模型首先要根据收集到的资料，抽象出实体，并一一命名，再根据实体的属性描述其间的各种联系。用户需求分析2012-05《管理信息系统》电子工业出版社在E-R图中矩形表示实体，矩形框中写明实体名；实体的属性用椭圆形表示，并用无方向线条将实体与属性联系起来；实体之间的关系用菱形表示，用无方向线条将菱形与有关实体连接起来，并在旁边标明联系的类别，其中联系本身也是一个实体，也可以有属性。用户需求分析2012-05《管理信息系统》电子工业出版社例如在学校课程管理中，涉及的实体包括：学生：属性有学号、姓名、性别、出生年月系：属性有系号、系名、系主任教师：属性有职工号、姓名、性别、出生年月、职称课程：属性有课程号、课程名、学分用户需求分析各个实体及其属性如图3-4所示。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社用户需求分析实体之间的联系如图3-5所示。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社用户需求分析2012-05《管理信息系统》电子工业出版社完整的学校课程管理的概念模型，其E-R图如图3-6所示。概念结构设计2012-05《管理信息系统》电子工业出版社概念结构设计的任务是在用户需求分析的基础上，按照特定的方法把它们抽象为一个不依赖于任何具体机器的数据模型，即概念模型。概念模型使设计者的注意力能够从复杂的实现细节中解脱出来，而只集中在最重要的信息的组织结构和处理模式上。逻辑结构设计2012-05《管理信息系统》电子工业出版社逻辑结构设计是将概念模型从E-R图转换成某种数据库管理系统支持的数据模型，一般是转换为关系数据模型。E-R图中每个实体相应地转换为一个关系，即一个二维表，该关系应包括对应实体的全部属性，并确定出主键。物理结构设计2012-05《管理信息系统》电子工业出版社物理结构设计是为数据模型在可用的硬件设备

上确定合适的存储结构和存取方法，并建立索

引等。物理结构设计以逻辑结构设计结果作为

输入，结合具体的DBMS功能、DBMS所提供

的物理环境和工具、应用环境和数据存储设备，进行数据存储组织和方法的设计，主要包括确

定数据的存储结构、存取路径的选择和调整、

确定数据存放位置和存储分配等。3.2.4

数据库操作2012-05《管理信息系统》电子工业出版社1．基本表的建立与删除2．数据查询3．数据更新基本表的建立与删除2012-05《管理信息系统》电子工业出版社建立基本表的语句格式为：CREATE

TABLE<表名>（列名1类型[，列名2类型……]）修改基本表定义的语句格式为：ALTERTABLE<表名>ADD列名类型删除基本表的语句为：DROP

TABLE<表名>数据查询2012-05《管理信息系统》电子工业出版社SELECT<目标列>FROM<表名>[WHERE<条件表达式>][GROUP

BY<列名1>][ORDER

BY<列名2>[ASC/DESC]]语句含义：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，按目标列选出元组分量形成结果表。GROUP子句将结果按列名1分组，每个组产生结果表中一个元组。

ORDER子句确定结果表按指定的列名2按升序（ASC）或降序（DESC）排序。数据更新2012-05《管理信息系统》电子工业出版社数据修改：UPDATE<表名>SET<列名1>=<表达式1>[，<列名2>=<表达式

2>……][WHERE<逻辑表达式>]功能：修改指定表中满足条件的元组，将指定的列名1的值用表达式1的值替换，将指定的列名2的值用表达式2的值替换……数据更新2012-05《管理信息系统》电子工业出版社数据删除：DELETE FROM

<表名>[WHERE

<逻辑表达式>]功能：删除指定表中满足条件的元组。数据更新2012-05《管理信息系统》电子工业出版社数据插入：INSERT INTO

<表名>（<列名1>[，<列名2>……]）VALUES（<常量1>[，<常量2>……]）功能：向指定表中插入一个元组且使得列名1的值为常量1，列名2的值为常量2……3.3

数据通信及计算机网络技术2012-05《管理信息系统》电子工业出版社3.3.1

数据通信技术3.3.2

计算机网络技术3.3.1

数据通信技术2012-05《管理信息系统》电子工业出版社1．数据通信基本概念2．数据通信系统3．传输介质数据通信基本概念2012-05《管理信息系统》电子工业出版社数据——一种有意义的实体，包含了事物的内容和表示形式。在计算机网络系统中，数据通常被广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码。它是信息的载体，可以是各种进制的数或字符、图像等。数据通信基本概念2012-05《管理信息系统》电子工业出版社信息——通信的目的就是交换信息，信息的载

体可以是多媒体，包含声音、动画、图形图像、文本等。计算机终端产生的信息一般是字母、

数字和符号的组合。为了传送这些信息，首先

要将字母、数字或括号用二进制代码表示。目

前常用的二进制代码有EBCDIC码和美国信息

交换标准代码（ASCII）等。数据通信基本概念2012-05《管理信息系统》电子工业出版社信号——是携带信息的传输介质。在通信系统中常常使用电信号、电磁信号、光信号、载波信号、脉冲信号、调制信号。信号在传输过程中有两种不同的表示形式。模拟信号的信号电平是连续变化的，它的取值可以是无限多个。数字信号是一种离散的脉冲信号。数据通信基本概念图3-7中a与b分别是模拟信号和数字信号的波形图。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社数据通信基本概念2012-05《管理信息系统》电子工业出版社信源——就是信息的发送端，是发出待传送信息的人或设备。信宿——就是信息的接收端，是接收所传送信息的人或设备。数据通信系统信息的传递是通过通信系统来实现的。信息从信源发出，经过转换器后成为信号，信号由信道传送到反转换器，反转换器再把信号转换成信宿所能接收的形式，送给信宿。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社传输介质2012-05《管理信息系统》电子工业出版社双绞线——采用了一对互相绝缘的金属导线互相绞合的方式来抵御一部分外界电磁波干扰。双绞线一般用于星型网络的布线，每条双绞线通过两端安装的RJ－45连接器将网卡和交换机相连，最大网线长度为100m。双绞线可以分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)根据传输速率及线径不同，双绞线又可以分为一、二、三、四、五类线和超五类线，以及最新的六类线。传输介质2012-05《管理信息系统》电子工业出版社同轴电缆——它主要应用于环形的小型局域网中。虽然这种网络相对双绞线星形网络来说存在诸多不足之处，但是它的优点也是非常明显的，它无需任何集中接入设备，就可以同时接入多达20台工作站，所以它的网络构建成本非常低，是以前许多小型企业的首选。应用于计算机网络的同轴电缆主要有两种，即“粗缆”和“细缆”。传输介质2012-05《管理信息系统》电子工业出版社光纤(光导纤维)——是网络传输介质领域中发展最迅速、性能最好、应用最广泛的一种传输介质。光纤具有传输速率快、距离远、内容多、不受电磁干扰、不怕雷电击、抗化学腐蚀能力

强、很难在外部窃听、在设备之间没有接地的

麻烦等。正是由于这些优点，所以光纤在计算

机网络布线中得到了广泛的应用。传输介质2012-05《管理信息系统》电子工业出版社无线传输介质——可以在自由空间利用电磁波

发送和接收信号进行通信就是无线传输。地球

上的大气层为大部分无线传输提供了物理通道，就是常说的无线传输介质。无线通信的方法有

无线电波、微波和红外线。3.3.2

计算机网络技术2012-05《管理信息系统》电子工业出版社1．计算机网络的产生与发展2．计算机网络的组成与分类3．计算机网络的应用4．局域网及广域网5．Internet计算机网络的产生2012-05《管理信息系统》电子工业出版社20世纪50年代初，美国航空公司与IBM公司开始联合研究计算机通信技术在民用系统方面的应用。1966年12月，“ARPA网之父”拉里.罗伯茨开始全面负责ARPA网的筹建。1969年l2月，Internet的前身——美国高级研究计划署ARPA网投入运行，它标志着计算机网络的兴起。计算机网络的发展阶段第一阶段：诞生阶段——20世纪60年代中期之前的第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统（如图3-9所示）。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社计算机网络的发展阶段第二阶段：形成阶段——20世纪60年代中期至

70年代的第二代计算机网络（如图3-10所示）是以多个主机通过通信线路互连起来，为用户提供服务的系统。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社计算机网络的发展阶段第三阶段：互联互通阶段——计算机网络互联标准化是指具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络，如图3-11所示。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社计算机网络的发展阶段2012-05《管理信息系统》电子工业出版社第四阶段：高速网络技术阶段——光纤作为一种高速率、高带宽、高可靠性的传输介质在各国的信息基础建设中逐渐被广泛使用，这为建设高速的网络铺垫了基础。计算机网络的发展方向2012-05《管理信息系统》电子工业出版社随着网络的扩张与网络服务功能的增多，计算机网络主要向高速化、智能化和综合化方向发展。下一代通信网络将是以IP为中心，融合各种通信技术，可以支持多种业务与应用的融合网络。具备如下特点：IP的世界、光的世界、无线的世界。计算机网络的概念计算机网络——将地理位置不同的具有独立功能的计算机或由计算机控制的外部设备，通过通信设备和线路连接起来，在网络操作系统的控制下，按照约定的通信协议进行信息交换，实现资源共享的系统。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社计算机网络的概念2012-05《管理信息系统》电子工业出版社计算机网络涉及三个方面：两台或两台以上的计算机相互连接起来才能构成网络，达到资源共享的目的。两台或两台以上的计算机连接，互相通信交换信息，需要有一条通道。这条通道的连接是物理的，由硬件实现，这就是连接介质。计算机之间要通信交换信息，彼此就需要有某些约定和规则，这就是协议。计算机网络的组成2012-05《管理信息系统》电子工业出版社计算机网络系统由硬件系统和软件系统组成。网络硬件通常由服务器、客户机、网络接口卡、传输介质和网络互联设备等组成。网络软件主要包括网络操作系统、网络通信协议和各种网络应用程序。计算机网络的组成按照计算机网络系统的逻辑功能（结构），一个网络可以划分为通信子网和资源子网，如图3-14所示。2012-05《管理信息系统》电子工业出版社计算机网络的组成2012-05《管理信息系统》电子工业出版社通信子网主要负责全网的数据通信，为网络用户提供数据传输、转接、加工和交换等通信处理工作。它主要包括通信控制处理机（网络连接设备）、通信线路（即传输介质）、通信协议和控制软件等。资源子网主要负责全网的信息处理，为网络用户提供网络服务和资源共享。它主要包括网络中的主机、终端、I/O设备、各种软件资源和数据库等。计算机网络的分类2012-05《管理信息系统》电子工业出版社按覆盖范围划分局域网——范围在l0～1000m内办公楼群或校园内的计算机相互连接所构成的计算机网络城域网——作用范围为一个城市，地理范围为5

～

10km，传输速率在1Mbit/s以上。广域网——通常跨接很大的地理范围，可以是一个地区、一个省、一个国家，地理范围一般在100km以上，传输速率较低。计算机网络的分类2012-05《管理信息系统》电子工业出版社按通信介质划分有线网——采用同轴电缆、双绞线、光纤等物理介质来传输数据的网络。无线网——采用卫星、微波等无线形式来传输数据的网络。计算机网络的分类2012-05《管理信息系统》电子工业出版社按使用对象划分公用网——对所有人提供服务，只要符合网络拥有者的要求就能使用这个网，也就是说它是为全社会所有人提供服务的网络。专用网——为一个或几个部门所拥有，它只为拥有者提供服务，不允许非拥有者使用。计算机网络的分类按网络拓扑结构划分总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构2012-05《管理信息系统》电子工业出版社计算机网络的应用2012-05《管理信息系统》电子工业出版社方便的信息检索现代化的通信方式办公自动化企业的信息化电子商务与电子政务远程教育与E_learnin