1、第三章 管理信息系統的技術基礎,主要內容 信息技術概述 數據處理 數據庫技術 計算機網絡,一、信息技術概述,什么是信息技術？ 信息技術是一個外延很廣的概念。一般地，信息技術是計算機硬件技術、 軟件技術及通信技術的總稱。,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。 1、中央處理器（Central Processing Unit, CPU） CPU是系統最主要的部件，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。

2、 CPU運算速度是決定計算機系統性能的重要指標,2、存儲器（memory） 存儲器是計算機必備的主要部件，分為主存儲器和輔助存儲兩類： 主存儲器（Read Only Memory, 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。 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：USB FLASH盤（又稱優盤和閃盤） 3、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、手寫體輸入 設備、語音輸入設備； 磁盤（

3、帶）、A/D，D/A模塊。,4、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 5、其他設備 例如：機箱、主板、系統功能擴展卡（聲卡、顯卡、網卡等）、光驅等。,計算機軟件,系統軟件（System Software）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（Application Software）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。

4、,1、操作系統軟件（Operation System，OS） 操作系統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、用戶與計算機之間的接口 操作系統軟件的版本： 單機版：Windows9x、Windows2000、Linux、Unix 網絡版：Novell、Windows NT.,2、數據庫管理軟件（Database Management System，DBMS） 數據庫管理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

5、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。 3、程序設計語言與編譯系統 機器語言 匯編語言 高級語言 第四代語言（4GL） 面向對象的程序語言 標記語言,4、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： 專用應用軟件：,通用應用軟件：Microsoft Office 、用友財務軟件,專用應用軟件：為某公司定制的人力資源管理信息系統,數據通信技術 通信技術是信息技術的另一個重要組成部分 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

6、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。 數據通信系統主要由中央處理裝置、終端設備、通信線路及相關設備 (如調制解調器、集線器)等三大部分組成。,1、中央處理裝置包括主處理機、前端機及通信處理機，其主要功能有:完成兩個部件之目的通信;在通信系統與計算機主機之間形成一個計算機級的接口，用以實現速度緩沖或串/并行轉換。2、終端設備是向系統發送數據或程序并從系統接收信息的設備。3、通信線路是連接所有設備的通道，它可以是電話線路、雙絞線路或光纖線路等。通信線路的優劣常由傳輸速率和出錯率兩個指標衡量。通信線路的連接方式有點-點連接、分支連接和集線式連接，通信線路的通

7、信方式有單工通信、半雙工通信和全雙工通信。4、調制解調器可將終端或處理機的脈沖信號轉變成載波信號送人電話網絡系統或將電話網絡中的載波信號轉變為脈沖信號傳送給終端或處理機。5、集線器是將兩個以上的通信信道組合在一起，形成一個更高速的通信信道，以降低通信線路費用。,二、數據處理,1.數據處理的概念 數據處理指把來自科學研究、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。,數據處理的目的 1.把數據轉換成便于觀察分析、傳送或進一步處理的形式。 2.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。 3.利用計算機科

8、學地保存和管理已經過處理(如校驗、整理等)的大量數據,以便人們能方便而充分地利用這些寶貴的信息資源。,數據處理的基本內容 1.數據收集 2.數據轉換 3.數據的篩選、分組和排序 4.數據的組織 5.數據的運算:指算術運算和邏輯運算 6.數據存儲 7.數據檢索 8.數據輸出,2.數據組織 數據結構是計算機信息處理中的一個重要概念，包括數據的存儲結構及結構上的運算或操作。包括： 邏輯結構 物理結構 映象,邏輯結構 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。 物理結構 又稱存貯結構，指數據元素在計算機存貯器中的存儲方式，存儲方

9、式一般有四種：順序存儲、鏈接存儲、索引存儲及散列存儲。 映象 對于給定的邏輯結構需要尋找一種對應的存儲結構，以便在計算機中存儲。通常把這種對應關系稱為映象。,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，存放結點與其他結點關系信息的域，稱為指針域或鏈域，其中存放有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。 結點的結構如下圖：,在表3.1所示的職工登記表中，每個職工的登記項有三項:工作證號(No.)、姓名 (NAME)和年齡(AGE)。對應于這

10、樣一張表，如果采用鏈接存儲方式，則每個結點有職工的No.、NAME、AGE數據域及指向下一個職工記錄的指針域NEXT。通常把本結點的指針指向的下一結點叫做本結點的直接后繼，反之，與本結點鄰接的前一結點稱為本結點的直接前趨,指針是數據結構中的一個重要概念。上例中每個結點只有一個指針，指向其下一個結點，稱為單項鏈。當結點指針多于一個時，就可以構造多種復雜的數據結構，如雙向鏈表、樹、圖等。利用指針可以把數據的邏輯結構與物理結構分離開;數據的物理存儲位置可以任意安排，而在邏輯上通過指針把它們聯系起來。,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，其中的每個結點都是同一類型的數據結構。,線性

11、表的順序存貯 線性表的結點按邏輯次序依次存放在一組連續的存貯單元里，用這種方法存儲的線性表稱為順序表。對于順序表，若開始結點的存放位置為LOC(k1)， 每個結點占用空間大小為L，則第i個結點ki的存放位置可由下式直接計算得到 LOC(ki)=LOC(k1)+L*(i-1) 順序表對于任何一個結點的檢索都很方便。,線性表的插入與刪除 要在線性表中插入一個元素，由于插入后的線性表仍要求有序，必須將插入位置以后的元素依次向后移動一個單元。同樣，若要刪除元素，則需把后面的元素 依次向前移動一個單元。,鏈表 鏈接方式存儲的線性表稱為鏈表 。鏈表結構在每個結點設有鏈指針，用來指示下一個結點的位置，結點本

12、身則可以存放在任意一組存貯單元中，這些存貯單元可以是連續的，也可以是分散的。結點之間的邏輯關系由指針表示。 鏈表的插入與刪除 在鏈表的插入和刪除操作中，只需改變前后結點的指針，而不需要進行大量的數據移動。,樹 樹是結點之間有分支的、層次關系的結構，類似于自然界中的樹。是最重要的一類非線性結構。 反映不同規格的鋼材的庫存情況 的樹結構如下圖,3.數據文件 把數據按某種數據結構組織起來存放在外部設備上，就構成數據文件。 常用的文件的組織方式： 順序文件 索引文件,1)順序文件。順序文件即文件中的記錄是按照某些關鍵宇排序的文件。 2)索引文件。有時為了便于檢索，除文件本身外，另外建一張指示邏輯記錄和

13、物理記錄之間對應關系的索引表，這類包括文件數據區和索引表兩大部分的文件稱為索引文件。,三、數據庫技術,數據庫系統的產生和構成 數據庫系統的構成 計算機系統 數據庫 數據庫管理系統(DBMS) 人員 數據庫管理員 系統程序員 用戶,數據庫設計的主要內容 按用戶的觀點對數據和信息建模。常常首先將現實世界的客觀對象抽象為某一種不依賴于計算機系統和某一個DBMS的信息結構即概念模型，然后再把概念模型轉換為計算機上某一DBMS支持的數據模型。如E-R模型,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: 1、實體(Entity)?！皩嶓w”是觀念世界中描述客觀事物的概念。實體可以是人，

14、也可以是物或抽象的概念;可以指事物本身，也可以指事物之間的聯系。 2、屬性。“屬性”指實體具有的某種特性。屬性用來描述一個實體。 3、聯系。事物之間的聯系可分為兩類:一是實體內部的聯系，如組成實體的各屬性之間的關系;一是實體之間的聯系。 實體有個體和總體之分?？傮w泛指個體組成的集合。 總體又有同質總體 (如職工)和異質總體之分。數據文件描述的是同質總體，而數據庫描述的是異質總體。,設A，B為兩個包含若干個體的總體，其間建立了某種聯系，其聯系方式可分為三類: 1、一對一聯系：如果對于A中的一個實體，B中至多有一個實體與其發生聯系，反之，B中的每一實體至多對應A中一個實體，則稱A與B是一對一聯系。

15、 2、一對多聯系：如果對于A中的每一實體，實體B中有一個以上實體與之發生聯系；反之，B中的每一實體至多只能對應于A中的一個實體，則稱A與B是一對多聯系。 3、多對多聯系：如果A中至少有一實體對應于B中一個以上實體，反之，B中也至少有一個實體對應于A中一個以上實體，則稱A與B為多對多聯系。,多對多聯系圖示,一對多聯系圖示,一對一聯系圖示,數據模型是對客觀事物及其聯系的數據化描述。目前，在實際數據庫系統中支持的數據模型主要有三種:,其中關系模型是三種數據模型中最重要的模型。20世紀80年代以來，計算機系統商推出的數據庫管理系統幾乎全部是支持關系模型的。,關系數據庫 關系數據庫是以二維表作為數據模型

16、的數據庫系統。 1、關系模型組成 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)、記錄(record)、文件（file）、主鍵(key,關系模型的三類完整性： 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

17、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。,從ER圖導出關系數據模型E-R圖如何轉換為一個個關系框架，使之相互聯系構成一個整體結構化了的數據模型？關鍵是建立不同聯系的關系模型。 ER圖中每個實體，都相應地轉換為一個關系，該關系應包括對應實體的全部屬性，并根據該關系確定出關鍵字。 對于ER圖中的聯系，要根據聯系方式的不同，采取不同手段以使被它聯系的實體所對應的關系彼此實現某種聯系。 如果兩實體間是

18、1：N 聯系，就將“1”的關鍵字納入“N”方實體對應的關系中作為外部關鍵字，同時把聯系的屬性也一并納入“N”方的關系中。 如果兩實體間是M：N 聯系，則需對聯系單獨建立一個關系，用來聯系雙方實體，該關系的屬性中至少要包括被它它所聯系的雙方實體的關鍵字，如聯系有屬性，也要歸入這個關系中。 如果兩實體間是1：1 聯系，轉換時只要在將其中一方的關鍵字納入另一方，就能實現彼此的聯系。,產品與倉庫兩個實體的E-R圖為：,倉庫（倉庫號，地點，面積）,產品（貨號，品名，價格，,倉庫號，數量）,學生課程兩個實體之間的E-R圖為:,學生（學號，姓名，性別，助學金）,課程（課程號，課程名，學時數）,學習（學號，課

19、程號，成績）,廠長與工廠兩個實體的E-R圖為：,廠長（廠長編號，廠號，姓名，性別，年齡） 工廠（廠號，廠名，地點）,或： 廠長（廠長編號，姓名，性別，年齡） 工廠（廠號，廠長編號，廠名，地點）,規范化設計理論 E.F.Codd 于1971年提出規范化理論。他定義了五種規范化模式（Normal From,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。 在五種范式中，通常只用到前三種：,1NF 下表不符合第一范式的關系 由非1NF規范化為1NF,1NF轉化為2NF 上表中關系滿足1NF，但不滿足2NF。 這種關系會引發下列問題：

20、 數據冗余、插入異常、刪除異常。 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。,由2NF規范化為3NF: 上表符合第二范式，但是不符合第三范式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： 教師關系：教師代碼、姓名、職稱、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。 3NF消除了插入異常、刪除異常、數據冗余及修改復雜等

21、問題，已經是比較規范的關系。,2.3 數據通信與計算機網絡,一、計算機通信與網絡概述 1、計算機網絡發展 通信技術是信息技術的一個重要組成部分。數據通信是20世紀50年代后期隨著電子計算機的廣泛應用而發展起來的。計算機網絡是計算機技術與通信技術緊密結合的產物。計算機網絡的形成與發展經歷了三個階段： 面向終端的計算機網絡。例如50年代初美國的SAGE系統。 以資源共享為目標的計算機計算機網絡階段。例如60年代美國的ARPA網，IBM的SNA網，DEC的DNA網等。 開放式標準化網絡階段。例如Internet。,2、計算機網絡的典型分類 計算機網絡的分類方法很多。通常按計算機網絡覆蓋的范圍將其分

22、類：局域網、城域網和廣域網。 局域網LAN（local area network） 城域網 MAN（metropolitan area network） 廣域網WAN（wide area network） 其它分類有：交換方式、拓撲結構等。局域網、Internet是應用重點。,3、計算機網絡的組成與結構 計算機網絡完成數據處理與數據傳輸兩個任務，從結構上可分為資源子網和通信子網兩個部分。,4、計算機網絡的拓撲結構 計算機網絡的拓撲結構表示網絡中的結點與通信線路之間的幾何關系，反映網絡中各實體間的結構關系。 拓撲結構主要有：星形拓撲、總線拓撲、環形拓撲、樹形拓撲及網形拓撲。,5、傳輸媒體 傳輸媒

23、體是通信網絡中發送方和接收方之間的物理通路，計算機網絡中采用的傳輸媒體分有線和無線兩大類。 有線傳輸媒體： 雙絞線(TP) 同軸電纜 光纖( 按使用的波長區的不同分為單模和多模光纖通信方式 ) 無線傳輸媒體 （微波通信、衛星通信、紅外通信和激光通信。）他們又統稱為視線媒體,6、常見的網絡互聯設備 調制解調器：在通信過程中將數據信號轉換成模擬信號或者將模擬信號轉換成數據信號的設備。 網絡接口卡：網絡接口卡簡稱網卡，用來負責計算機和網絡之間的集中數據轉換。 中繼器：中繼器是一種連接設備，用來連接兩個以至于同類網絡的網段。中繼器的作用是對信號進行整形，防止因線路的阻抗造成信號的衰減和畸變，增加信息傳

24、輸的距離。 集線器：集線器（HUB）是一個具有多個連接端口的設備，每個端口可連接一個節點。 交換機：交換機（Switch）是用來連接多網段的中規模以上的局域網的一種網絡連接設備。,二、局域網 局域網的特性主要涉及拓撲結構、傳輸媒體和媒體訪問控制 (Medium Access Control, MAC)等三項技術問題，其中最重要的是媒體 訪問控制方法。 1、以太網技術 傳統局域網使用的就是采用上述標準的以太網技術，包括采用總線 拓撲結構、具有沖突檢測的載波監聽多路訪問CSMA/CD的總線爭用技 術。 2、快速以太網 IEEE于1995年通過了100Mbps快速以太網的100 BASE-T標準，并

25、 正式命名為IEEE802.3u標準，作為對IEEE802.3標準的補充。100BASE-T標準不但在最大程度上保持了IEEE802.3標準的完整 性，而且保留了核心以太網的細節規范。,三、因特網（Internet） 因特網是一個建立在網絡互聯基礎上的、開放的全球性網絡。所有 采用TCP/IP協議的計算機都可加入Internet,實現信息共享和相互通信。 1、Internet的結構特點 Internet采用了目前最流行的客戶機服務器工作模式，凡是使用 TCP/IP協議，并能與Internet的任意主機進行通信的計算機，無論是何 種類型、采用何種操作系統，均可看成是Internet的一部分。 2

26、、ISP接入方式 幀中繼方式。 專線(DDN)方式。 ISDN方式。,3、用戶接入方式 仿真終端方式。 撥號IP方式。 局域網連接方式。 4、Internet的關鍵技術 TCP/IP技術 主機IP地址 IP地址由32位（即4字節）二進制數組成，為書寫方便起見，常將 每的個字節作為一段并以十進制數來表示，每段間用“.”分隔。,例如，202.96.209.5就是一個合法的IP地址。,IP地址由網絡標識和主機標識兩部分組成。常用的IP地址有A、B、 C三類，每類均規定了網絡標識和主機標識在32位中所占的位數。 A類地址：0.0.0.0127.255.255.255，A類地址一般分配具有大量主機的網絡使用。 B類地址：128.0.0.0191.255.255.255，B類地址通常分配給規模中等的網絡使用。 C類