管理信息系統PAGEPAGE３１第二章MIS的技術基礎教學目的：通過本章內容的學習，1、了解計算機硬件技術、軟件技術是信息系統的技術基礎；理解計算機系統的功能；理解和識別主要常見的計算機硬件設備；掌握計算機軟件的主要分類構成。2、掌握數據庫技術設計的基本概念、了解數據處理及數據庫系統的發展歷史、掌握基本的關系數據庫理論。3、了解數據通信及計算機網絡中的基本概念及常識；了解計算機網絡的分類；了解局域網的基本知識；了解Internet的基本知識。教學重點：1、計算機的系統觀；計算機的硬件及軟件構成。2、數據模型及關系模型、SQL、關系數據庫規范化設計理論。3、計算機網絡的OSI七層模型及TCP/IP四（五）層模型、計算機網絡的主要分類、局域網技術要點、Internet基本知識。教學難點：1、計算機的系統觀。2、關系數據庫規范設計理論。3、OSI及TCP/IP模型的關系、現代以太網技術§2.1信息技術概述信息技術是管理信息系統的基礎，只有把信息技術與管理結合起來，才能真正發揮管理信息系統的作用。信息技術是計算機硬件技術、軟件技術及通信技術的總稱。2.1.11、計算機的發展史1946年第一臺電子計算機誕生后，其發展階段劃分主要依據硬件設備的水平而定。20世紀50年代真空電子管計算機20世紀50年代末到60年代中期晶體管計算機20世紀60年代中期至70年代末集成電路電子計算機20世紀70年代末至今大規模和超大規模集成電路電子計算機20世紀上世紀80年代開始智能計算機（處于研究階段）2、計算機系統(強調計算機是一個系統)類型：分類標準：大型機特點：具有強有力的傳輸數據和處理數據能力，具有大容量的內外存，大型機采用專用的操作系統等。適用范圍：大型計算機可以做聯機中央計算機，批處理計算機。舉例。在大型商場、銀行、航空公司訂票訂票處理機構、國民經濟管理部門中，一般都需要采用大型機做后臺服用處理。我國的銀河計算機。小型機特點：專用操作系統，常采用多CPU結構，具有較大容量的內在和多臺大容量硬盤，數據處理功能較強，實時處理性能比較好等。適用范圍：作為聯機事務處理系統有服務器，或作為有較大數據流量的局域網服務器。舉例。工作站特點：一般采用UNIX操作系統，具有多任務、多用戶的功能，適合于分布式處理等。適用范圍：企業管理、工程設計、科學研究和圖形處理等應用，CAD（計算機輔助設計）的設備，圖形實時仿真、動畫處理、多媒體處理、模擬管理等。舉例。SunBlade150型工作站微型計算機按所適用的業務范圍分為商用機、家用機。按外形大小分為臺式機、便攜機（筆記本型、掌上型）。管理信息系統多用臺式機作為基本的信息處理工具，其主要作用是數據的輸入輸出、分布式的數據處理、數據存儲等。微機的性能指標由各個硬件組成部件的配置參數決定性的。舉例。一臺典型的臺式計算機3、計算機系統的功能如下圖所示：計算機并非進行電子數據處理的“黑匣子”，也不是一系列組成部分的簡單集合。強調計算機是一個系統。具有系統的特征。2.1.2計算機硬件、軟件技術計算機技術的快速發展使其應用領域得到迅速膨脹，如字處理、決策支持、數據庫管理、繪圖、通信、工程、教育以及娛樂等無處沒有計算機的影子。1、計算機硬件設備硬件設備是計算機物理設備的總稱，通常指電子的、機械的、磁性的或光的元器件或裝置。一般包括：A、中央處理器（CentralProcessingUnit,CPU）是計算機系統最主要的部件，它由運算器和控制器兩個主要部分組成：運算器：計算機的運算單元。主要用于完成算術運算和邏輯運算。控制器：計算機的神經中樞，它按照主頻的節拍發出各種控制信息，以指揮整個計算機工作。CPU運算速度是決定計算機系統性能的重要指標，到目前為止，CPU功能檔次的研究與開發周期已少于一年。B、存儲器（memory）存儲器是計算機必備的主要部件，主要分為主存儲器和輔助存儲兩類。主存儲器（ReadOnlyMemory,ROM）：計算機運行過程中用來存儲數據和程序指令的。計算機的主存儲器主要是由半導體存儲器組成。主存儲器的容量是決定計算機處理速度和處理能力的重要指標。1K=210B，1M=210K，1G=210M，1T=210G輔助存儲器：輔助存儲器又稱外部存儲器，簡稱外存，用于數據和程序的長久保存。常用的輔助存儲器有：磁盤（帶）、光盤、移動硬盤、閃存存儲器：USBFLASH盤（又稱優盤和閃盤）存儲器的速度、容量、及成本是幾個相互制約的因素。例如：內存與外存比較而言，運算速度快，但容量較大，成本相對較高。C、輸入設備計算機鍵盤（Keyboard）鼠標器(Mouse)圖文掃描儀條形碼閱讀器觸摸屏語音輸入設備手寫體輸入設備磁盤（帶）A/D，D/A模塊D、輸出設備顯示器打印機：針式/激光/噴墨繪圖儀語音合成與輸出設備磁盤（帶）A/D，D/A模塊E、其他設備機箱、主板、系統功能擴展卡（聲卡、顯卡、網卡等）、光驅等2、計算機軟件設備僅僅只有硬件的計算機，稱之為“裸機”，它是不能進行數據處理的，甚至不能運轉。計算機的硬件只有在軟件支持下才能發揮作用。在計算機硬件技術發展相對穩定的今天，計算機軟件技術發展迅速，并與人們的工作、學習、生活密切相關。計算機軟件是計算機系統構成的重要組成部分。計算機軟件主要分為系統軟件和應用軟件兩大類：系統軟件（SystemSoftware）用于管理計算機中的CPU、存儲器、通信聯接以及各種外部設備等所有系統資源的程序，其主要作用是管理的控制計算機系統的各個部分，使之協調運行，并為各種數據處理提供基礎功能；應用軟件（ApplicationSoftware）是用來完成用戶所要求的數據處理任務或實現用戶特定功能的程序。系統軟件和應用軟件還可以進一步分為若干個類別。A、操作系統軟件操作系統（OperationSystem，OS）軟件用于管理計算機中的CPU、存儲器、通信聯接以及各種外部設備等所有系統資源的程序，其主要作用是管理的控制計算機系統的各個部分，使之協調運行，并為各種數據處理提供基礎功能。操作系統具備兩大功能：系統資源的管理者。通過CPU管理、存儲管理、設備管理及作業管理對各種資源進行合理的調度與分配，改善資源的共享和利用狀況，最大限度地提高計算機在單位時間內處理工作的能力。用戶與計算機之間的接口。使用未配置操作系統的計算機（“裸機”），用戶要面對是難懂的機器語言，配上OS后用戶面對的是操作方便，服務周到的操作系統軟件，從而明顯地提高了用戶的工作效率。當前操作系統多使用用戶接口友好的GUI（圖形接口界面）操作系統軟件的版本：單機版：Windows9x、Windows2000、Linux、Unix……網絡版：NovellNetware、WindowsNT,……B、數據庫管理系統軟件數據庫管理系統（DatabaseManagementSystem，DBMS）軟件是專門對數據記錄進行綜合管理的軟件，以數據文件結構的定義、數據記錄的更新、數據記錄的查詢以及對數據記錄的各種運算提供全面的支持。C、程序設計語言與編譯系統計算機指令是用程序設計語言編寫的。程序設計語言是人與計算機進行交流的工具。機器語言：這是一種在計算機上可以直接執行的二進制代碼指令。匯編語言：用便于人記憶的助記符作為操作指令，一種十分接近機器語言的符號語言。因其編譯過程稱為匯編，因此也稱匯編語言。高級語言：采用英語詞匯作為指令關鍵詞，按照規定的語義和語法結構要求編寫程序。高級語言中每一條語句的功能相當于匯編語言的多條指令的功能。也被稱為第三代語言（3GL）。舉例。C第四代語言（4GL）：第四代語言是為降低程序開發難度和提高程序開發效率而設計的通用語言。如某些數據庫系統的查詢語句和應用軟件包的宏語言就具有第四代語言的特征。編寫的程序是非過程化的，即程序指令只要告訴計算機需要“做什么”，而不必詳述“怎樣做”的具體過程。舉例。SQL面向對象的程序語言：這是1980年代后新發展的程序設計語言，面向對象語言將數據與操作合成為對象。即對象數據和操作，這樣的對象可以重用，從而大大提高編程效率。舉例。C++、Java標記語言：由于因特網廣泛應用，標記語言也開始引起人們的注意。HTML是Web通用語言，表示文件格式的標簽集是固定的。XML側重于數據本身，它的標簽集不是固定的。舉例。HTML、XML開發工具：在高級程序設計語言（第三代語言）的基礎上，為提高軟件開發的質量和效率，從規劃、分析、設計、測試、文檔管理各方面，對軟件開發者提供各種不同程度的幫助的一類廣泛的軟件。D、應用軟件應用軟件是直接面向最終用戶的具體應用軟件。以操作系統為基礎，用程序設計語言編寫，或用數據庫管理系統構造，用于滿足用戶的各種具體要求。通用應用軟件：某些具有通用信息處理功能的商品化軟件。它的特點是通用性，因此可以被許多類似應用需求的用戶所使用。它所提供的功能往往可以由用戶通過選擇、設置和調配來滿足用戶的特定需求。比較典型的通用軟件有文字處理軟件、表格處理軟件、數值統計分析軟件、財務核算軟件等。舉例。MicrosoftOffice、用友財務軟件專用應用軟件：滿足用戶特定要求的應用軟件。因為某些情況下，用戶對數據處理的功能需求存在很大的差異性，通用軟件不能滿足要求時，此時需要由專業人士采取單獨開發的方法，為用戶開發具有特定要求的專門應用軟件。舉例。為某公司定制的人力資源管理信息系統針對某一用戶所開發的管理信息系統，通常為哪類軟件？3、數據通信技術數據通信系統是以計算機為中心，結合分散在遠程的終端裝置或其他計算機，通過通信線路彼此連接起來，進行數據的傳輸、交換、存儲和處理的設備總稱。數據通信系統的組成：中央處理設備:終端設備:當時的主機通常指大型機或功能較強的小型機，而終端則是指一種計算機外部設備，現在的終端概念已定位到一種由CRT顯示器、控制器及鍵盤合為一體的設備，它與我們平常指的微型計算機的根本區別是沒有自己的中央處理單元（CPU），當然也沒有自己的內存，其主要功能是將鍵盤輸入的請求數據發往主機（或打印機）并將主機運算的結果顯示出來。而隨著互聯網的發展，目前對于“終端”一詞又引入了新的含義。對互聯網而言，終端泛指一切可以接入網絡的計算設備，如個人電腦、網絡電視、可上網手機、PDA等。通信線路及相關設備教學小結：計算機系統是管理信息系統賴以工作的技術基礎，特別需要強調的是，計算機系統是一種系統，它既有相關的硬件設備，也需要相應的軟件系統。管理信息系統一般來說是借助于計算機系統、管理等知識，結合用戶具體實際情況開發的專用應用軟件系統。計算機系統所涉及的軟硬件系統發展非常迅速，需要不斷跟蹤其發展，在管理信息系統軟件開發過程中，充分發揮其性能。學習指導：本節所介紹內容是計算機系統的基本知識，由于計算機系統更新換代速度非常之快，在學習本節內容后，還需要通過各種期刊雜志、網絡資源，不斷跟蹤計算機軟硬件系統的發展變化。同時，為了使學習更有成效，還需要實際動手，親自看看計算機系統的構成（DoItYourself,DIY）網絡資源：電腦之家/計算機世界/驅動之家/§2.2數據處理2.2.1數據處理的概念數據處理指把來處科學研究、生產實踐和社會經濟活動等領域中的原始數據，用一定的設備和手段，按一定的使用要求，加工成另一種形式的數據。1、數據處理的主要目的把數據轉換成便于觀察分析、傳送或進一步處理的形式。從大量的原始數據中抽取、推導出對人們有價值的信息以作為行動和決策的依據。科學地保存和管理已經過處理（如校驗、整理等）的大量數據，以人們能方便而充分地利用這些寶貴的信息資源。2、數據處理的基本內容數據處理的中心問題：數據管理數據收集數據轉換數據的篩選、分組和排序數據的組織數據的運算數據存儲數據檢索數據輸出數據處理是管理活動的最基本內容，也是管理信息系統的基本功能。數據處理一般不涉及復雜的數學計算，但要求處理的數據量很大，因此，進行數據處理時需要考慮以下幾個方面的問題：數據以何種方式存儲在計算機中采用何種數據結構能有利于數據的存儲和取用采用何種方法從已組織好的數據中檢索數據2.2.2數據處理的發展過程數據處理的發展過程大致如下：簡單應用（人工管理階段）（20世紀50年代以前）。特征：無數據管理、完全分散、手工方式。計算機主要用于科學計算硬件設備粗糙（無磁盤）軟件方面（無操作系統和數據管理軟件）以批處理作為數據處理方法。缺點：數據不保存用完就撤走。沒有軟件系統對數據進行管理，數據域程序不具備獨立性。無文件概念一組數據對應一個程序，數據是面向應用的。文件系統（50年代后期到60年代中期）。特征：有面向應用的數據管理功能，分散、非手工方式。計算機除用于計算外，更用于管理磁盤、磁鼓等外存儲設備出現了數據管理軟件處理方式即批處理，又聯機實時處理。特點：數據需要長期保存有共同的管理模塊文件已經多樣化數據存取以記錄為單位缺點：數據冗余度大數據和程序缺乏獨立性數據庫系統（60年代后期開始）。特點：面向全組織的復雜數據結構；數據冗余度小，易于擴充；數據與程序獨立；統一的數據控制功能。計算機用于管理的規模更為龐大有了大容量的磁盤聯機實時處理要求更多，并開始提出和考慮分布式處理。軟件價格上升，硬件價格下降。特點：面向全組織的復雜的數據結構數據的冗余度小數據與程序獨立統一的數據控制功能2.2.3數據組織在管理信息系統中，大量數據以一定的形式存放在各種存儲介質中，數據的組織方式及內在聯系的表示方式決定著數據處理的效率，因而設計數據結構是數據處理工作的主要內容之一。1、數據結構數據結構可分為數據的邏輯結構和物理結構。數據的邏輯結構是指數據間的邏輯關系，邏輯結構包括兩大類：線性結構和非線性結構，線性表、棧、隊列及串為線性結構，而樹和圖則為非線性結構；數據的物理結構又稱為存儲結構，指數據元素在計算機存儲器中的存儲方式，存儲方式一般有四種：順序存儲、鏈接存儲、索引存儲及散列存儲。同一種邏輯結構采用不同存儲方式可以得到不同的數據結構，如線性表以順序存儲方式存儲時得到順序表數據結構，而以鏈接存儲方式存儲則得到鏈表數據結構。對于給定的邏輯結構需要尋找一種恰當的與其對應的存儲結構，以便在計算機中存儲，通常把這種對應關系稱為映象。a、指針與鏈在數據結構中，表征某一數據結構特點及其連接方式的基本單位稱為結構的結點（node）。一個結點可以是一個字符、一個數字，也可以是一個記錄、一個集合。一個結點通常有幾個域，用來存放與結點有關的信息。存放結點本身信息的域稱為數據域，存放結構點與其他結點關系信息的域，稱為指針域或鏈域，其中存放的與結點有關的結點的地址稱為指針。若干帶指針的結點組成的集合，稱為鏈。通常把指針指向的下一結點叫做后繼結點，與本結點鄰接的前一結點稱為前趨結點。直接后繼、直接前趨、單向鏈表、雙向鏈表、樹、圖等概念。利用指針可以把數據的邏輯結構與物理結構分離開。b、線性表線性表是指數據的結構形式本質上是一維的線性關系，其中每個結點都是同一類型的數據結構。在順序表中，每個結點的存放位置可由公式直接計算得到。對順序表任何一個結點的檢索很方便，但要在順序表插入或刪除一個結點很麻煩，而且工作量驚人。因此，順序表僅適用于經常進行檢索而數據不經常變動的情況。在鏈表中插入或刪除結點，只需改變前后結點的指針，而不需要進行大量的數據移動。鏈表的檢索比順序表困難，循環鏈表、雙向鏈表比單鏈表稍好。c、樹樹是結點之間有分支的、層次關系的結構。樹結構在數據處理中應用最廣泛，也是最重要的一類非線性結構。2、數據文件a、數據文件的概念在信息系統中，數據組織一般采用文件組織和數據庫組織。文件組織是一種按某種數據結構把數據記錄存放在外存設備上的方式，一般適用于數據記錄存儲的比較簡單的場合。數據文件是為了某一特定目的而形成的同類記錄的集合。記錄是文件中可存取的最小單位，它由若干數據項構成。數據項是文件中可作用的最小單位。數據項名和數據項值的概念。記錄中能唯一地標志該記錄的數據項稱作主鍵。文件系統是負責存取和管理文件的軟件，它利用磁盤等大容量的外存設備作為存放文件的存儲器，用戶可以把一批數據定義成一個文件，通過文件系統命名，實現對文件的按名存取。文件系統是數據處理的主要方式，建造容易，使用靈活，處理速度快，特別適合單項業務系統使用。盡管現在數據庫系統獲得了廣泛應用，但其基礎仍是文件系統，學習文件系統對數據的組織和操作方式對理解信息系統的運行過程是很有意義的。B、數據文件的組織方式順序文件順序文件即文件中的記錄是按照某些關鍵字排序的文件。在順序文件中，記錄的物理次序與連接次序一致。順序文件是根據記錄的序號或相對位置進行存取的文件組織方式。特點：存取第i個記錄，必須先存取前面的第i-1個記錄。插入記錄只能加在末尾。對于順序文件采用順序查找，分塊查找和折半查找。當采用順序查找時，平均查找長度為（n+1）/2索引文件索引文件包括文件數據區和索引表兩大部分。索引表用以指示邏輯記錄和物理記錄之間對應關系。它是按照順序排序的。稱為索引順序文件。文件數據區就是指文件本身。可以按照順序排序，也可以不按照順序排序。稱為索引非順序文件。當記錄數目很多時，可以對索引表建立一個索引，稱為查找表。直接存取文件（散列文件）直接地址法：相對鍵法：調用一個算法過程對記錄的鍵號進行計算，求出相應的記錄地址。設鑒別鍵號為K，相應的記錄用RK表示，其地址用DRK，則有DRK=f(k).例如：學生證號K是從000~999的連續號，現在為每個學生存儲一個記錄長度為100字節的記錄，如現在學生文件存儲的起點地址為4000，則每個學生記錄的存儲地址為DRK=K*100+4000，以此為鍵號，即可實現記錄的直接存取。雜湊法：利用一種稱之為雜湊函數的算法，把鍵號轉換為相應記錄的地址，達到壓縮存儲空間的目的。兩個不同的鍵號經過雜湊法計算所得結果相同而發生沖突。為了解決鍵號在壓縮過程中產生的這種矛盾可以采用溢流法。解決方法：利用兩個表來存儲記錄的鍵號：主表和溢流表，當一個記錄要加入文件時先將其鍵號按雜湊函數算法計算得主表的存儲地址，如果主表的存儲地址已經存儲有信息，則表示發生碰撞現象。這時可將此記錄的鍵號存入溢流表中，以鏈地址指明溢流表存儲單元的地址。如果這個地址也已占滿可以指向溢流表其他單元。三種組織方式各有其特點和應用環境。不同的數據組織方法和不同的存儲介質，對于采用何種類型文件，數據處理的效果和文件使用的效果有很大影響。P67表3.3說明了它們之間的關系。C、數據文件的操作數據文件的建立數據文件的修改數據文件中記錄的刪除數據文件的排序數據文件的更新數據文件的檢索計算、顯示和打印3、數據庫數據庫是比文件系統更高級的一種數據組織方式。在文件系統中，文件由記錄構成，通過種種數據結構描述應用領域及其關系，數據的存取以記錄為單位。由于文件系統的結構只限于記錄內部，因而僅能適用于單項應用的場合。為了實現整個組織數據的結構化，要求在數據組織結構中不僅能夠描述數據本身，而且要能描述數據之間的關系。因而在復雜的應用中，應采用數據庫組織數據。§2.3數據庫技術2.3.1數據庫系統的產生和構成1、數據庫系統的產生數據庫是以一定的組織方式存儲在一起的相關數據的集合，它能以最佳的方式，最少的數據冗余為多種應用服務，程序與數據具有較高的獨立性。數據庫技術的萌芽可以追溯到20世紀60年代中期，60年代末到70年代初數據庫技術日益成熟，具有了堅實的理論基礎；70年代，數據庫技術有了很大發展，出現了許多基于層次或網狀模型的商品化數據庫系統，并廣泛運行在企業管理、交通運輸、情報檢索、軍事指揮、政府管理和輔助決策等各個方面，這一時期，關系模型的理論研究和軟件系統研制也取得了很大進展；80年代以來，幾乎所有新開發的數據庫系統都是關系型的，微型機平臺的關系數據庫管理系統也越來越多，功能越來越強，其應用已經遍及各個領域。2、數據庫系統的構成數據庫系統DBS(databasesystem)是實現有組織、動態在存儲尤其是關聯數據、方便多用戶訪問的計算機軟件、硬件和數據資源組成的系統，即它是采用了數據庫技術的計算機系統。數據庫系統是由計算機系統、數據、數據庫管理系統和有關人員組成的具有高度組織的總體。Ａ、計算機系統Ｂ、數據庫Ｃ、數據庫管理系統（DBMS）數據庫管理系統功能包括：定義數據庫的功能。管理數據庫的功能。維護數據庫的功能。數據通信的功能。Ｄ、人員數據庫管理員（DBA）、系統程序員、用戶。2.3.2數據庫設計的主要內容信息是人們對客觀世界各種事物特征的反映，而數據則是表示信息的一種符號。從客觀事物到信息，再到數據，是人們對現實世界的認識和描述過程，這個過程經過了三個世界：現實世界：指人們頭腦之外的客觀世界，它包含客觀事物及其相互聯系。觀念世界：又稱信息世界，是現實世界在人們頭腦中的反映。客觀事物在觀念世界中稱為實體，為了反映實體和實體的聯系，可以采用實體聯系模型（E-R模型）。數據世界：是信息世界中信息的數據化。數據庫設計的步驟包括用戶要求分析、概念結構設計、邏輯結構設計和物理結構設計四個階段：概念結構設計：根據用戶需求設計的數據庫模型，可用實體聯系模型（E-R模型）表示，也可用3NF關系群表示。邏輯結構設計是將概念模型轉換成某種數據庫管理系統（DBMS）支持的數據模型物理結構設計是為數據模型在設備上選定合適的存儲結構和存取方法。2.3.3實體聯系模型（E-R模型）數據描述是數據處理中的一個重要環節。信息世界的數據描述主要是將現實世界在人腦中的反映，用文字和符號表示出來，實體關系圖（Relationship-Entity,E-R）圖是最常用的工具：學籍管理局部應用的分E-R圖實體聯系模型反映的是現實世界中的事物及其相互聯系，與此有關的概念有：實體(entity):是指明客觀存在并相互區別的事物。實體可以是具體對象。舉例。一本書、一個工廠、一種材料等。實體也可以是抽象的概念和聯系。舉例。學生的一次選課、一次借書等。實體集(entityset):具有相同性質的同類實體的集合。舉例。所有教師、所有選課等。屬性(attribute)：實體具有許多特性，每一個特性稱為屬性。每個屬性有一個取值范圍，即值域。舉例。學生的實體可由學號、姓名、性別、年齡、系別等屬性組成。性別的取值范圍是“男”或“女”。主鍵(key)：惟一標識實體的屬性集稱為主鍵。舉例。學生實體的學號可作為學生實體的主鍵。實體間的聯系：現實世界中，事物是相互聯系的。這種聯系必然在信息世界中體現出來，即實體是相互關聯的。兩個不同實體集的實體間的聯系，它有以下三種情形：一對一聯系，記為1:1。舉例。工廠與廠長之間，科研任務與課題組長之間都是1:1聯系。一對多聯系，記為1:N。舉例。一個學校有若干學生，而每個學生都在一個學校學習，學校與學生之間是一對多的聯系。多對多聯系，記為M:N。舉例。課程與學生之間，一個學生可選多門課程，而每一門課程可有多個學生選修，課程與學生之間是多對多的聯系。實體有個體和總體之分。總體又有同質總體和異質總體之分。一個異質總體可以分解出多個同質總體，數據文件描述的是同質總體，而數據庫描述的是異質總體。2.3.4數據模型數據模型是對客觀事物及其聯系的數據化描述。數據模型是數據庫系統中用于提供信息表示和操作手段的形式構架，是數據庫系統實現的基礎。目前，在實際數據庫系統中支持的數據模型主要有三種：層次模型，網狀模型和關系模型，其中關系模型是三種數據模型中最重要的模型。層次模型：用樹型結構表示。網狀模型：用有向圖結構表示。S1S1S2T1T2T3T4T5W1W2W3網狀模型示例關系模型：用二維表結構表示。結算編碼合同號數量金額J0012HT1008200050000J0043HT110960013000J0033GT112323006000面向對象模型：用對象和類來表示實體類型和實體間聯系的數據模型。“學生”類具有屬性“姓名”、“性別”和“年齡”，其中“大學生”類屬性在繼承“學生”類屬性的基礎上，還有“系別”和“專業”兩個屬性。“中學生”類的屬性在繼承“學生”類屬性的基礎上，還有“班級”和“特長”兩個屬性。關系模型是建立在數學概念的基礎上，應用關系代數和關系演算等數學理論處理數據庫系統的方法。在關系模型下，數據的邏輯結構是一張二維表。實體間的聯系均通過關系進行描述。關系模型由三部分組成：數據結構（即關系）、關系操作、關系的完整性。單一的數據結構——關系：在關系模型中，無論是實體還是實體之間的聯系均由單一的類型結構——關系來表示。關系操作：基本操作有并、交、差、笛卡爾乘積、限制、投影、連接、除。關系操作可以用兩種方式表示：代數方式即關系代數，邏輯方式即關系演算。信息在機器世界中是以數據形式存儲的，其數據描述需要用到以下術語：字段(field):標記實體屬性的命名單位稱為字段（數據項）。它是可以命名的最小信息單位。舉例。學生、姓名、性別、年齡、系別等字段。記錄(record):字段的有序集合稱為記錄（數據元素）。一般用一個記錄描述一個實體。舉例。一個學生記錄，由有序的字段集組成：（學號、姓名、性別、年齡、系別）。文件（file）：同一類記錄的匯集稱為文件。文件是描述實體集的。舉例。所有學生記錄組成了一個學生文件。主鍵(key)：能惟一標識文件中每個記錄的字段集，稱為文件的主鍵。舉例。學號可以作為學生記錄的主鍵。2.3.5關系的規范化E.F.Codd于1971年提出規范化理論。他定義了五種規范化模式（NormalForm,NF）,簡稱范式。范式表示的是關系模式的規范化程序，也即滿足某種約束條件的關系模式，根據滿足的約束條件的不同來確定范式。如滿足最低要求，則為第一范式（FirstNormalForm,簡稱1NF）。符合1NF而又進一步滿足一些約束條件的成為第二范式（2NF），等等。在五種范式中，通常只用到前三種。范式條件第一范式（1NF）元組中每一個分量都必須是不可分割的數據項第二范式（2NF）不僅滿足第一范式，而且所有非主屬性完全依賴于其主碼第三范式（3NF）不僅滿足第二范式，而且它的任可一個非主屬性都不傳遞于任何主關鍵字1NF舉例：下表不符合第一范式的關系教師代碼姓名職稱系電話研究課題研究課題號研究課題名1101王一麗教授管理系3324500管理信息1102劉明副教授管理系3324800金融工程1254李愛軍講師投資系3341630電子商務由非1NF規范化為1NF：符合第一范式的關系教師代碼姓名職稱系電話研究課題號研究課題名1101王一麗教授管理系3324500管理信息1102劉明副教授管理系3324800金融工程1254李愛軍講師投資系3341630電子商務由1NF規范化為2NF: 上表中關系滿足1NF，但不滿足2NF。在表中，“教師代碼”和“研究課題號”共同組成主關鍵字，“姓名”、“職稱”和“研究課題名”是非主屬性。非主屬性（職稱、職稱、研究課題名）不完全依賴于由教師和課題代碼組成的主關鍵字。其中，“姓名”和“職稱”只依賴于主關鍵字的一個分量——“教師代碼”，而“研究課題名”只依賴于主關鍵字的另一個分量——“研究課題號”。這種關系會引發下列問題：數據冗余：當某個教師有多項研究課題時，必須有多條記錄，而這多條記錄中，該教師的姓名和職稱數據項完全相同。插入異常：當新調入一個教師時，只有教師代碼、姓名、職稱的信息，沒有研究課題的信息，而研究課題號是主關鍵字之一，缺少時無法輸入該教師信息。反之，當插入一個新的研究課題時也往往缺少相應的教師代碼，以致無法插入。刪除異常：當刪除某個教師的信息時，常常會丟失研究課題的信息。解決的方法是將一個非2NF的關系模式分解為多個2NF的關系模式。在本例中，可將關分解為如下三個關系：教師關系：教師代碼、姓名、職稱、教師所在系、電話；課題關系：研究課題號、研究課題名；教師與課題關系：教師代碼、研究課題號。這些關系與課題符合2NF要求。上表符合第二范式，但是不符合第三范式產品代碼產品名生產廠名生產廠地址系 由2NF規范化為3NF:這樣的關系同樣存在著高度冗余和更新異常問題。消除傳遞依賴關系的辦法是將關系分解為如下幾個3NF關系：產品關系：產品代碼、產品名、生產廠名；生產廠關系關系：生產廠名、生產廠地址；3NF消除了插入異常、刪除異常、數據冗余及修改復雜等問題，已經是比較規范的關系。數據庫操作可以使用關系數據庫標準語言——結構化查詢語言SQL來完成數據庫的操作。結構查詢語言(StructuredQueryLanguage，SQL)是一個功能強大的數據庫語言。SQL是關系數據庫管理系統的標準語言。SQL語句通常用于完成一些數據庫的操作任務，比如在數據庫中更新數據，或者從數據庫中檢索數據。標準的SQL命令主要有："Select"、"Insert"、"Update"、"Delete"、"Create"和"Drop"常常被用于完成絕大多數數據庫的操作。SQL功能可以分成以下幾組：DML（DataManipulationLanguage，數據操作語言）：用于檢索或者修改數據。SELECT用于檢索數據；INSERT用于增加數據到數據庫；UPDATE用于從數據庫中修改現存的數據；DELETE用于從數據庫中刪除數據。DDL（DataDefinitionLanguage，數據定義語言）：用于定義數據的結構，比如創建、修改或者刪除數據庫。CREATETABLEDROPTABLECREATEINDEXDROPINDEXDCL（DataControlLanguage，數據控制語言）：用于定義數據庫用戶的權限。ALTERPASSWORD2.3.6數據庫保護為了保證數據的安全可靠和正確有效，DBMS必須提供統一的數據保護功能，主要包括數據的安全性、完整性、并發控制和數據庫恢復等內容。數據的安全性是指保護數據庫以防止不合法的使用所造成的數據泄露、更改和破壞。數據的安全可通過對用戶標識和鑒定、存取控制、OS級安全保護措施得到一定的保障。數據的完整性是指數據的正確性、有效性與相容性。關系模型的完整性有實體完整性、參照完整性及用戶定義的完整性。實體完整性：若屬性A是基本關系R的主關鍵字中的屬性（即主屬性），則屬性A不能取空值。參照完整性：若基本關系R中含有另一個基本關系S的主關鍵字Ks所對應的屬性組F（F稱為R的外部關鍵字），則在關系R中的每個元組中的F上的值必須滿足：a.或取空值；b.或等于S中某個元組的主關鍵字的值。用戶定義的完整性：用戶自己對數據完整性的要求。并發控制是指當多外用戶同時存取、修改數據庫時，可能會發生互相干擾而得到錯誤的結果并使數據庫的完整性遭到破壞，因此必須對多用戶的并必操作加以控制、協調。數據庫恢復是指當計算機軟、硬件或網絡通信線路發生故障而破壞了數據或對數據庫的操作失敗使數據出現錯誤或丟失時，系統應能進行應急處理，指數據庫恢復到正常狀態。§2.4計算機網絡計算機網絡是管理信息系統運行的基礎。2.4.1計算機網絡的概念與分類1.計算機網絡的概念計算機網絡是用通信介質把分布在不同地理位置的計算機和其他網絡設備連接起來，實現信息互通和資源共享的系統。網絡介質：數據傳輸的物理通道，有同軸電纜、雙絞線、光纖、微波、衛星信道等。協議：網絡設備間進行通信的一組約定。如IEEE802.3，802.4，FDDI，ATM等。網絡協議具體規定了設備間通信的電氣性能、數據組織方式等。節點：網絡中某分支的端點或網絡中若干條分支的公共匯交點。鏈路：兩個相鄰節點之間的通令線路。2.網絡拓撲結構所謂網絡拓撲結構是指網絡的鏈路和節點在地理上所形成的幾何結構。計算機網絡從功能上可分為兩部分：資源子網和通信子網。根據通信信道的類型，計算機網絡具有以下幾種結構：點-點信道結構：星形拓撲、環形拓撲、樹形拓撲、網形拓撲共享信道網絡：總線拓撲、環形拓撲、樹形拓撲。3.計算機網絡的分類計算機網絡根據網絡應用范圍和應用方式不同，可分為以下幾類：局域網（LAN）。局域網指傳輸距離在0.1~10km，傳送速率在1Mb/s~10Mb/s范圍較小的一種網絡。廣域網（WAN）。廣域網一般由相距較遠的局域網經由公共電信網絡互連而成，數據傳輸速率一般在1.2Kbps~1.554Kbps，傳輸距離可遍及全球。綜合業務數字網（ISDN）。綜合業務數字網是一種能在一個網絡內傳送多種業務信息的網絡，包括數據、圖像、語音、文字等。Internet。即因特網，是最大的國際互連網，包含