第2章 管理信息系统的技术基础

第二章管理信息系统的技术基础本章内容：第一节信息技术概述第二节数据资源管理第三节计算机网络本章要掌握的主要内容信息技术的定义；计算机的分类；系统软件、应用软件；数据通信系统模型数据处理的概念和内容；数据处理的发展阶段；Ｅ－Ｒ关系图；数据库系统的构成；数据联系的类型；数据模型计算机网络的相关概念（网络介质、协议、节点、链路）；计算机网络的演变与发展；网络拓朴结构的主要形式；主要网络设备；计算机网络的分类2.1信息技术概述

信息技术是管理信息系统的技术基础，只有将信息技术和管理技术结合起来，才能真正发挥管理信息系统的作用。信息技术（InformationTechnology，简称IT），是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术（InformationandCommunicationsTechnology,ICT）。主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。信息技术是管理信息系统的技术基础2.1.1计算机的发展趋势世界上第一台电子计算机诞生于1946年真空电子管计算机（1946-1958）晶体管计算机（1958-1965）中小规模集成电路计算机（1965-1970）大规模集成电路和超大规模集成电路计算机（1971至今）正在进入第五代(生物计算机、量子计算机、智能计算机等等)计算机的发展计算机的产生（现代史）1945年,美国数学家冯.诺依曼博士发表《电子计算工具逻辑设计》论文，提出二进制表达方式和存储程序控制计算机构想。1946年,美国宾西法尼亚大学研制成功电子数字计算机ENIAC。重28吨，耗电150kW，占地170平米，用电子管18800个，耗资40万美元，每秒5000次加法。ENIAC(1946)掌上电脑(2000)计算机的分类（六大分类）巨型机：世界几家公司生产，最快1.4万亿次，9千个CPU组成。Cray-1,Cray-2,Cray-3,国产银河I,银河II,银河III。小巨型机：功能同巨型机相近，价格相对便宜，发展十分迅速。美国Convex公司的C系列机为其代表产品。大型机：大中型企事业单位作为计算中心的主机使用，统一调度主机资源。代表产品有IBM360，370，4300等。小型机：可以满足部门性的需求，供小型企事业单位使用，典型产品有IBM-AS/400，DEC-VAX系列，国产太级工作站：用于特殊的专业领域，例如图象处理和辅助设计等。典型产品有HP-APOLLO，SUN工作站等。微型机：个人或家庭使用，PC机/个人计算机，价格低廉计算机的应用领域计算机的应用领域科学研究计算密码破译，天气预报，地质勘探，卫星轨道计算过程控制机器人以及各种自动化装备，温度调节，阀门控制辅助设计/分析/制造/教学机械CAD，建筑CAD，CAE，CAM，CAI数据处理数据库管理，企业信息管理，统计汇总、办公自动化智能模拟人工智能、专家系统、自学习计算机系统构成中央处理器微处理器一般功能进行算术逻辑运算可接收和发送数据可暂存少量数据提供控制信号对指令解码CPU的发展辅助处理器对偶处理器并行处理器RISC处理器MMX处理器Pentium系列存储系统主存储器（内存储器）只读存储器（ROM，BIOS）随机存储器（RAM）存储系统辅存储器（外存储器）磁盘、磁带、光盘输入/输出设备输入设备键盘、扫描仪、鼠标、写字笔输出设备打印机、显示器视频声音识别光和磁识别2.1.2计算机软件技术软件技术就是研究计算机系统软件、应用软件及其所依赖的基础理论(如数据结构、数据库原理等)和基本方法(如系统开发方法等)。系统软件应用软件计算机软件管理程序支持程序开发程序通用应用程序专业应用程序操作系统操作环境数据库管理系统通信管理器系统应用程序执行管理器安全管理器程序设计语言翻译器程序设计环境计算机辅助软件工程包（case）字处理电子表数据库管理通信绘图会计-通用帐务市场-销售分析制造-产品控制财务-投资预算

指为管理、控制和维护计算机及外设，以及提供计算机与用户界面等的软件。系统软件

指面向用户的、为用户服务的软件。应用软件

如操作系统(OS)、数据库管理系统(DBMS)、各种语言编译系统等。

如科学计算类软件、数据处理类软件、辅助设计类软件等。操作系统操作系统具备五大功能:１、用户界面。２、资源管理。３、文件管理。４、任务管理。５、实用服务程序管理。WindowsUnix操作系统Linux操作系统OS/2操作系统MacOS操作系统1、MS-DOS（DiskOperatingSystem）曾经是PC机上最常用的操作系统，以简单、可靠赢得了广大用户的青睐。但由于未能紧跟计算机硬件技术的发展，最终退出了历史舞台。2、MS-Windows（95、98、NT、2000、2003、VISTA、WIN7、WIN8）在DOS的基础上改进了用户接口、内存管理和设备管理，增加了对多媒体的支持，实现了图形用户界面，为PC机操作系统的进一步发展打下了基础。3、UNIX系统经过20多年的锤炼，以高可靠性、高效率和强大的TCP/IP支持、支持并行处理和多处理器和独有的64位计算使其成为企业级应用的首选。操作系统4、LINUX秉承了UNIX系统的优秀特性，以可靠、高效和近乎为零的使用成本而成为一种重要的操作系统。5、NetWare以其独特的结构、良好的运行效率和强大的目录管理服务，成为PC局域网络的最主要的网络操作系统。6、MacOS7、用于移动终端设备的操作系统其他系统管理软件其他系统管理软件数据库管理系统（DBMS）OracleSybaseMSSQLserver通信管理器系统支持程序2.1.3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。计算机（远程通信软件）....远程通信处理器远程通信信道和介质数据通信系统模型发信者编码调制信道解调译码收信者第一节信息技术概述第二节数据资源管理第三节计算机网络数据处理数据的组织与管理数据库技术数据库设计数据处理对象数据信息知识识别、检测、表达转变、处理获取、创造１、数据处理概念

按照应用的要求，采用一定的方法和手段对数据进行收集、存储、加工、传输和输出这样一个过程的总称。应用的要求一定的方法和手段输出数据处理的依据决定了数据处理的效率和效果数据处理的归宿２、数据处理的发展应用程序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、数据间联系弱3、缺少数据字典，缺乏灵活性用户用户用户传统文件处理系统４、数据不独立，不能共享

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数据库处理系统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银行数据库处理系统客户交易处理数据库管理系统核对帐户程序存款帐目程序分期贷款程序客户数据库..银行文件处理系统客户财务报表分期贷款程序帐户核对处理存款处理分期贷款处理贷款分析报告客户票据存款文件修改文件修改核对帐户核对程序分期贷款文件修改存款程序客户交易数据处理数据的组织与管理数据库技术数据库设计数据的组织与管理

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。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１、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汉云数据库系统489包含：学生姓名、所选课程、学分及成绩的记录刘汉云（名字字段）学生数据库课程文件简历文件财务文件课程文件刘汉云数据库系统489李卓宇数据库系统485张昕阳数据库系统485图

数据的层次２、数据管理的内容企业建立和维护其信息资源的全部工作称为信息资源管理数据是一种资源，对它进行管理的过程称为数据管理。包括：数据收集存储维护加工处理安全保证组织检索数据输出数据处理数据的组织与管理数据库技术数据库设计数据库系统的诞生（20世纪60年代末和70年代初）1、IMS(InformationManagementSystem)

1968年研制成功、1969年形成产品。IBM(InternationalBusinessMachine)

层次数据模型数据库是统一管理的相关数据的集合。一、数据库系统的产生与构成2、DBTG报告

美国数据系统语言协会（ConferenceOnDataSystemLanguage）下属的数据库任务组（DatabaseTaskGroup）发表了若干个报告，奠定了数据库的很多概念、方法和技术。

网状数据模型3、1970年，IBM公司的研究员E.F.Codd发表了论文“大型共享数据库的关系模型”，为关系数据库的发展奠定了理论基础。

关系数据模型

数据库系统是由计算机系统、数据库、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二、数据库系统的构成

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）数据之间的关系三、数据模型（HierarchicalModel）用树形结构表示客观事物之间联系的模型。ABCDEF层次模型仓库号城市面积仓库仓库号器件号数量库存仓库号职工号工资职工职工号供应商号订购单号订购日期订购单(NetworkModel)用网络结构表示客观事物之间联系的数据模型。网状模型(RelationalModel)用二维表表示实体与实体之间联系的模型。仓库号城市面积WH1北京370WH2上海500WH3广州200仓库器件号器件名称P1显示卡P2声卡P3解压卡P4散热风扇器件仓库器件库存关系模型仓库号城市面积WH1北京370WH2上海500WH3广州200仓库器件号器件名称P1显示卡P2声卡P3解压卡P4散热风扇仓库号器件号数量WH1P2675WH1P3250WH1P4340WH2P1280WH2P2200WH2P4270WH3P2500WH3P1330器件库存器件仓库库存

美国IBM公司的E.F.Codd，从1970年起连续发表了多篇论文，提出关系模型，奠定了关系数据库的理论基础。仓库号器件号数量WH1P2675WH1P3250WH1P4340WH2P1280WH2P2200WH2P4270WH3P2500WH3P1330库存器件仓库库存四、关系数据模型(RelationalModel)2、元组。表中一行称为一个元组。3、属性。表中一列称为一个属性。给每列起一个名即为属性名。4、主码(PrimaryKey，也称主关键字)。1、关系。一个关系对应于一张二维表。每个表有且仅有一个主码,每一个主码值必须唯一,而且不允许为Null或重，主码为空意味着实体不存在.5、域。属性的取值范围。6、分量。元组中的一个属性值。7、关系模式。对关系的描述，用

关系名(属性1，属性2，…属性n)来表示。eg.库存（仓库号，器件号，数量）仓库（仓库号，城市，面积）数据处理数据的组织与管理数据库技术数据库设计一、数据库设计概述二、概念结构设计（ER图）三、逻辑结构设计（关系模式）四、物理结构设计一、数据库设计的主要内容现实世界观念世界数据世界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

1数据库设计概述

2概念结构设计（ER图）

3逻辑结构设计（关系模式）

4物理结构设计二、实体联系模型(E-R模型)实体联系模型反映的是现实世界中的事物及其相互联系。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、实体(Entity)描述客观事物的概念实体名称表示方法：2、属性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联系的类型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。教研室教师联系1n3、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。E—R图建模实体及其联系概念模型E—R图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：

1数据库设计概述

2概念结构设计（ER图）

3逻辑结构设计（关系模式）

4物理结构设计三、ER图向

关系数据模型的转换回顾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数据世界DBMS的数据模型信息世界E-R模型eg.

库存（仓库号，器件号，数量）仓库（仓库号，城市，面积）关系模式对关系的描述，用关系名(属性1，属性2，…属性n)来表示。转换过程示意图E-R图关系模型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。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。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）管理（厂号*，厂长号）转换举例一仓库号*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）转换举例二学号*姓名年龄学生课程号*课程名学时数课程学习mn学生（学号*，姓名，年龄）课程（课程号*，课程名，学时数）成绩学习（学号*，课程号，成绩）转换举例三

1数据库设计概述

2概念结构设计（ER图）

3逻辑结构设计（关系模式）

4物理结构设计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，以获得数据库的最佳存取效率。数据库的物理结构设计就是对一个给定的逻辑结构选取一个最适合应用环境的物理结构的过程。 适合：一个是要使设计出的物理数据库占用较少的存储空间，另一个对数据库的操作具有尽可能高的速度。 四、数据库的物理结构设计确定数据存放位置为了提高系统性能，数据应该根据应用情况将易变部分和稳定部分、经常存取部分和存取频率较低的部分分开存放。例如将易变的、存取频繁的数据存放在高速存储器上；稳定的、存取频度小的数据存放在低速存储器上。第一节信息技术概述第二节数据资源管理第三节计算机网络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。一、计算机网络的概念二、计算机网络的

几个重要概念网络介质：数据传输的物理通道，双绞线、同轴电缆、光纤、微波、卫星信道等。协议：网络设备间进行通讯的一组约定。网络协议具体规定了设备间通讯的电气性能、数据组织方式等。如TCP/IP、HTTP（HTTPS）、FTP协议等。结点：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：是指两个结点之间的通讯线路。三、计算机网络的组成1、计算机网络硬件网络服务器工作站

传输介质网络连接设备2、计算机网络软件网络操作系统网络协议网络管理软件其他工具软件等

为用户提供分时共享方式共享CPU资源、并具有强大的数据存储和信息处理的能力，目前厂商主要有IBM（如ES9000，S/390等）、SGI（如CrayJ系列和CrayT系列）和富士通等。1）网络服务器大型主机服务器1、计算机网络硬件大型主机服务器高端服务器高端服务器大型主机服务器

适应于企业级网络，目前，生产小型机的厂商比较著名的有SGI（如Origin系列和Onyx2系列等）、SUN（如UltraEnterprise系列等）、IBM（如AS/400，RS6000等）、HP和DEC等。生产UNIX工作站服务器的著名厂商有Sun(如Ultra系列)、SGI（如OCTANE、和等）。小型机服务器高端服务器小型机服务器

随着性能迅速提高，如IntelCPU处理器不断提高和采用多处理器技术，其功能可与RISC服务器相匹配，而价格要低得多。目前，提供PC服务器知名度较高厂商主要有IBM（如Netfinity3500、7000等）、Compag(如ProLiant1200、1600、2500、3000、5500、6000、7000等)、HP、DELL和DEC等。PC服务器网络服务器的角色MailServerDatabaseServerDatabaseWebServer视频ServerDirectoryServicesServerClientComputer视频ServerDatabaseServerMailServerWebServerMailServerDatabaseServerDatabaseWebServer视频Server同轴电缆同轴电缆传送语音、视频和数据；使用其他较为廉价的网络电缆无法实现更远距离的数据传送；技术成熟，并具有良好的数据安全性。2）传输介质(线缆)铜线铜线聚氯乙烯套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP双绞线电缆铜缆或铜线连接到以太网的示意图主机箱主机箱主机箱双绞线集线器BNCT型接头收发器电缆网卡插入式分接头MAUMDI保护外层外导体屏蔽层内导体收发器DB-15连接器BNC连接器插口RJ-45插头传输介质:光缆在光缆中，光导纤维以调制的光脉冲形式传送数字数据信号。光缆上没有电信号，因此这种传送数据的方式比较安全。由于信号纯净，衰减小，所以光缆是实现高速、大容量数据传输的好方法。光缆传输不受电信号的干扰，而且传输速率可以达到100Mbps，理论上速率可以达到1Gbps以上。光纤传送信号（光脉冲）的距离可以很远。折射角入射角包层（低折射率的媒体）包层（低折射率的媒体）纤芯（高折射率的媒体）包层纤芯光线在光纤中的折射高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射光纤的工作原理输入脉冲输出脉冲单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤多模光纤与单模光纤多模光纤：1、多模发光器件为发光二极管（LED），光频谱宽、光波不纯净、光传输色散大、传输距离小。1000Mbit/s带宽传输，可靠距离为255米(m)。100Mbit/s带宽传输，可靠距离为2公里(km)。2、因多模发光器件固有的局限性和多模光纤已有的光学特性限制，多模光纤通信的带宽最大为1000Mbit/s单模光纤：1、单模光纤通信的带宽大，通常可传100Gbit/s以上。实际使用一般分为155Mbit/s、1.25Gbit/s、2.5Gbit/s、10Gbit/s。2、单模发光器件为激光器，光频谱窄、光波纯净、光传输色散小，传输距离远。单模激光器分为FP、DFB、CWDM三种。FP激光器通常可传输60公里(km)，DFB和CWDM激光器通常可传输100公里(km)非导向传输媒体无线网络传输无线传输所使用的频段很广。短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。微波在空间主要是直线传播。地面微波接力通信卫星通信

S3026核心层汇聚层接入层QuidwayS8500/8000/6500QuidwayS5000

QuidwayS3000QuidwayS2000QuidwayS3000VQuidwayNetEngine80/5000QuidwayR3600/2600/170010G/2.5G/RPRMPLSVPNQuidwayNetEngine40/20QuidwayA8010ExpertQuidwayWA1000QuidwayMA5200QuidwayNetEngine16E/08E/05QuidwayMA5200

MDNTMiTELLINOpenDSETM/CAMSTMiManagerTMN2000/QuidviewTM媒体分发网络业务平台网络管理平台

ViewpointTM视频平台QuidwayEudemon100/200/10003）网络连接设备实现骨干网络之间的优化传输,保证冗余能力、可靠性和高速的传输。

网卡（通信适配器）提供了电缆和计算机之间的接口。网卡通常叫做NIC，安装在每台计算机或者服务器的扩展槽内。安装网卡后，网线要接到网卡的端口，从而实现计算机和网络其他部件的物理连接。网络连接设备－－网卡网络连接设备－－网卡网络连接设备－－无线网卡接受数据信号并将其转换成电信号接受电信号并将其转换成数据信号进行串行/并行转换对数据进行缓存实现以太网协议控制计算机和布线系统之间的数据流；具有MAC地址，决定是否处理收到的数据。网卡的作用网络连接设备－集线器(hub)HubTransmitsdatatoallconnectedcomputersinastartopologyHub网络连接设备－交换机网络连接设备－交换机网络连接设备－交换机Switch中低端路由器网络连接设备－路由器定位于骨干网边缘、企业网中心17槽、双总线4G、双主控、12个通用板位/24IO槽3电源（2＋1备份）整机性能2.4