信息系统的技术基础

信息系统的技术基础2.1计算机硬件与软件2.2数据库技术2.3计算机网络技术本章习题本章小结教学目标与要求：了解计算机基本组成了解数据库技术的发展趋势了解计算机网络的分类了解计算机网络的工作模式掌握数据库设计中的概念模型信息系统的技术基础目录上页下页结束信息技术信息技术（informationtechnology，IT）作为获取信息资源的基本手段，是构建信息化社会的根本工具。信息技术和信息资源是手段与目标的关系。对于管理者来说，再单纯地依靠手工、人工的方式收集、加工、处理、使用信息资源，对单位、组织进行管理，显然是力不从心的。因此，在现代社会，要想更加科学、更加有效地利用信息资源实施管理，管理者必须了解相关的信息技术，借此发挥管理的最佳效果。与信息系统密切相关的信息技术，主要包括计算机硬件与软件、数据库技术、计算机网络技术。用户应用系统数据库系统计算机系统通信与网络系统系统管理员管理信息系统的一般结构信息系统的技术基础目录上页下页结束2.1计算机硬件与软件一个完整的计算机系统广义上是由硬件、软件和用户三部分组成。硬件是指构成计算机系统的物理设备的总称，通常是电子的、机械的、磁性的或光的元器件或装置。软件是程序及有关文档的总称。程序是由一系列指令组成的，指挥计算机按照指定顺序完成特定任务。裸机计算机系统层次结构用户程序或文档其他软件操作系统裸机信息系统的技术基础目录上页下页结束2.1计算机硬件与软件2.1.1计算机硬件系统的组成图2-1硬件系统结构图信息系统的技术基础目录上页下页结束计算机的基本工作原理工作原理（冯·诺依曼原理）（1）采用二进制形式表示数据和指令。（2）采用程序存储方式。（3）由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五大基本部件组成计算机。存储器数据流控制流运算器外存储器输出设备内存储器输入设备控制器信息系统的技术基础目录上页下页结束2.1.2计算机软件软件分为系统软件和应用软件两大类。应用软件必须通过系统软件起作用。图2-2软件系统结构图信息系统的技术基础目录上页下页结束1.系统软件系统软件（systemsoftware）负责协调整个计算机系统的硬件和各种程序间的活动和功能的实现。系统软件主要依赖于计算机系统的制造商及计算机的类型。（1）操作系统（OperatingSystem，OS）操作系统是计算机系统中最基本的软件包，它控制计算机硬件，在应用软件与硬件之间起着接口的作用，为用户使用计算机提供各种服务。操作系统通常安装在磁盘上，系统启动或重启后，操作系统的大部分内容被调入内存。常用的操作系统有四种：①MS-DOS操作系统②Windows（视窗）操作系统③UNIX操作系统④Linux操作系统（2）程序设计语言和语言处理系统（3）数据库管理系统裸机操作系统应用软件用户主要功能有：•作业管理•进程管理•存储管理•设备管理•文件管理信息系统的技术基础目录上页下页结束2.应用软件应用软件（applicationsoftware）是由帮助用户解决特定问题或满足用户特定功能要求的一系列程序组成。它的主要任务就是利用计算机的优势和能力，为个人、小组或组织提供解决问题和完成特定工作的能力。从应用软件的服务对象分类：服务于个人用户：字处理软件、电子表格、绘图程序、数据库应用程序、软件套装等；服务于用户组的：常被称为组件或群件（groupware），它可以用来帮助工作小组更有效、更高效地协作工作；如视频会议、电子邮件、公文自动化软件等。服务于整个组织：由企业通过购买或自行开发对整个组织均有用的软件，如企业中的人力资源管理软件、财务管理软件等，这类应用软件是企业信息系统的主体，组织中各个管理层次、各个功能领域都可以应用相应的应用程序来支持工作任务的完成、支持管理问题的解决或支持决策的制定。信息系统的技术基础目录上页下页结束2.2数据库技术数据与劳动力、原材料、资金和设备等一样，都是是重要的组织资源。数据库技术是数据管理的重要技术手段。是信息系统的核心和基础。2.2.1数据库与数据库管理系统1.数据管理对于来自科学研究、生产实践和社会经济活动等领域中的原始数据，我们需要通过一定的设备和手段，按一定的使用要求，加工成另一种形式的数据，以便于我们的使用，这个过程就是对数据的管理。在信息系统中，数据管理一般采用文件管理和数据库管理这两种方式。（1）文件管理利用文件进行管理是传统的数据管理方法。一个文件是相关记录的集合。记录是文件中数据组织的基本单位，由若干个数据项（属性）组成，数据项又是数据处理的最小单位。图2-3文件系统管理数据存在问题：数据的冗余、程序与数据的相互依赖、缺乏灵活性、安全性差等。信息系统的技术基础目录上页下页结束（2）数据库管理在数据库数据管理中，数据由数据库管理系统统一管理，实现了数据与程序的真正独立，并且最大限度地降低了数据冗余，充分做到了数据为多个用户（组织甚至组织间）共享，提高了数据的一致性，并且允许多个用户同时访问某一数据（并发使用），对数据的安全保密和完整性也有了保证措施。图2-4数据库系统管理数据信息系统的技术基础目录上页下页结束表2-1两种数据管理方式的特点信息系统的技术基础目录上页下页结束2.数据库（1）数据库和数据库系统数据库是存放数据的仓库。只不过这个仓库是在计算机存储设备上，而且数据是按一定的格式存放的。数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。信息系统的技术基础目录上页下页结束数据库系统是面向计算机的，而数据库的应用是面向现实世界的，两个世界之间存在着很大的差异，要直接将现实世界中的语义映射到数据世界（计算机世界）是十分困难的，因此，需引入信息世界，作为现实世界通向计算机世界的桥梁。现实世界：是由实际存在的事物组成的，事物之间有着错综复杂的联系。信息世界：是现实世界在人脑中的反映，通常用概念模型来描述。数据世界：是信息世界数据化的产物，通常用数据模型来描述。现实世界、信息世界和数据世界信息系统的技术基础目录上页下页结束（2）概念模型概念模型（信息模型），是按用户的观点来对数据和信息建模。概念模型的表示方法：实体-联系方法（Entity-RelationshipApproach）。该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型，E-R方法也称为E-R模型。首先介绍E-R图中的几个基本概念及符号。实体（Entity），是客观存在并可相互区别的事物。它可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系，如一个学生、一个部门、一门课程、学生的一次选课、学生与学院的关系（即某位学生在学校的某学院学习）等都是实体。在E-R图中用矩形表示，矩形框内写明实体名。图2-6实体信息系统的技术基础目录上页下页结束属性（Attribute），是指实体所具有的某一特征。一个实体可以由若干个属性来刻画，如学生实体可以由姓名、性别、学号、出生年月、专业、入学时间等属性来描述。在E-R图中用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来。图2-7学生实体及其属性信息系统的技术基础目录上页下页结束联系（Relationship），在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在信息世界中反映为实体内部的联系（属性之间）和实体之间的联系。在E-R图中用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1：1，1：n，m：n）。两个实体之间的联系可以分为三类：一对一联系（1：1）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至少有一个（也可以没有）实体与之联系，反之亦然。一对多联系（1：n）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）与之联系；反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，。多对多联系（m：n）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）与之联系；反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m≥0）与之联系。系主任领导系辅导员管理学生教师讲授课程1nn11m信息系统的技术基础目录上页下页结束（3）数据模型数据模型是反映客观事物及客观事物间联系的数据组织的结构和形式。数据模型是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于数据库管理系统的实现。目前，数据库领域中最常用的数据模型有四种，它们是层次模型（HierarchicalModel）、网状模型（NetworkModel）、关系模型（RelationalModel）、面向对象模型（ObjectOrientedModel），其中层次模型和网状模型统称为非关系模型。信息系统的技术基础目录上页下页结束关系模型关系模型(RelationalModel)是以二维表来组织和存贮数据。关系模型是目前最重要的一种数据模型。这种模型数据组织直观，查询方便，能够在数据之间建立各种关系满足一些特殊的查询，并且设计、维护简单。当前广泛应用的数据库管理系统几乎都是支持关系模型的，被称为关系数据库关系系统（RelationalDatabaseManagementSystem，RDBMS）。信息系统的技术基础目录上页下页结束数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，简称DBMS）是数据库系统的一个重要组成部分，是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。它的主要任务是科学地组织和存储数据，高效地获取和维护数据。目前流行的数据库管理系统有许多种，常见的有：文件、小型桌面数据库、大型商业数据库、开源数据库、Java数据库和国产数据库。文件多以文本字符型方式出现，用来保存论文、公文和电子书等；MicrosoftAccess为目前流行的运行在Windows操作系统下的小型桌面数据库，适合于初学者学习和数据采集用；以Oracle为代表的大型关系数据库，更适合大型中央集中式数据管理场合；MySQL属于开源数据库，在网站建设中应用较广；跨平台的Java数据库目前已经出现；我国国产自主版权数据库也在不断产生和发展。3.数据库管理系统信息系统的技术基础目录上页下页结束2.2.2数据库技术的发展趋势数据仓库(DataWarehouse，DW)：是一个面向主题的、集成的、相对稳定的、反映历史变化的数据集合，用于支持管理决策。在数据仓库的应用中，有一个极其重要、同时又相对独立的方面和工具，那便是数据挖掘。如果数据仓库是一个矿坑，那么数据挖掘就是深入矿坑进行采矿的工作。数据挖掘（DataMining），又称为数据库中的知识发现，就是从存放在数据库、数据仓库或其他信息库中的大量的数据中获取有效的、新颖的、潜在有用的、最终可理解的模式的非平凡过程。如：预测即将流失的客户、评价客户的贡献价值、消费关联分析（销售提醒、营销方式）。信息系统的技术基础目录上页下页结束2.3计算机网络技术1.计算机网络的概念计算机网络是计算机技术和通信技术结合的产物。计算机网络：将地理位置不同且具有独立功能的计算机系统，通过通信线路和通信设备连接起来，在网络软件的支持下，实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统。信息系统的技术基础目录上页下页结束2.3计算机网络技术2.计算机网络的分类（1）地域（作用范围）局域网（LocalAreaNetwork，LAN）局域网是将不超过10km范围内（如一个实验室、一幢大楼、一个校园）的各种计算机、终端与外部设备等互联成网。传输媒介主要采用双绞线、同轴电缆。城域网（MetropolitnAreaNetwork，MAN）是将整个城市范围内的的大量企业、机关、事业单位等多个局域网互联。传输媒介主要采用光缆。广域网（WideAreaNetwork，WAN）广域网也称为远程网。它所覆盖的范围从几十公里到几万公里，可以覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络。通信传输装置和媒体一般由电信部门提供。Internet是所有这些网络连接在一起的产物。局域网和广域网技术是互联网络的逻辑互联基础。信息系统的技术基础目录上页下页结束2.3计算机网络技术（2）拓扑结构计算机网络拓