1、第三章管理信息系統(tǒng)的技術基礎,3.1計算機系統(tǒng) 3.2計算機網(wǎng)絡技術 3.3數(shù)據(jù)庫技術,3.1計算機系統(tǒng),計算機系統(tǒng)的組成 一個完整的計算機系統(tǒng)應該包括硬件、軟件和人三大部分； 硬件是構成計算機系統(tǒng)的物理設備的總稱，通常是電子的、機械的、磁性的或光的元器件或裝置； 軟件是程序及有關文檔的總稱；程序是由一系列指令組成的； 人是計算機系統(tǒng)的重要組成部分，也是管理信息系統(tǒng)的重要組成部分；,3.1計算機系統(tǒng),馮諾依曼計算機結構的基本思想 世界上各類計算機的基本結構大多數(shù)是建立在馮諾依曼計算機基礎之上的。他在自己領導的計算機研制小組進行的方案設計中，明確提出了兩個及其重要的思想：存儲程序和二進制； 二進

2、制基本思想：計算機指令和數(shù)據(jù)均以二進制編碼的形式存儲。,3.1計算機系統(tǒng),計算機硬件系統(tǒng) 計算機硬件是指組成一臺計算機的各種物理裝置，是計算機進行工作的物質基礎。根據(jù)馮諾依曼體系結構，計算機硬件系統(tǒng)一般由五大部分組成，即運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。 計算機硬件系統(tǒng)的結構：,3.1計算機系統(tǒng),計算機程序的運行 計算機指令的執(zhí)行 計算機是通過執(zhí)行程序中的指令進行工作的，計算機的指令格式由程序設計語言和計算機的類型決定； 指令的最基本的格式包含兩個部分：操作碼和操作數(shù)； 指令的執(zhí)行可以分為兩個階段：指令周期和執(zhí)行周期；,計算機指令系統(tǒng) 一臺計算機能夠執(zhí)行的各種不同類型的指令的總和稱為

3、該機的指令系統(tǒng)；指令系統(tǒng)的指令越多，計算機功能越強，實現(xiàn)指令操作的線路也就越復雜；,3.1計算機系統(tǒng),3.1計算機系統(tǒng),計算機軟件系統(tǒng) 軟件的概念 軟件是一些程序的集合；廣義的圖案件一般包括三部分：程序、文檔和使用說明書； 軟件的分類 根據(jù)用途和性能，軟件分為系統(tǒng)軟件和應用軟 件兩種； 系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)，語言處理程序，數(shù)據(jù)庫 管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡通信程序； 應用軟件：公用應用軟件，專用應用軟件；,程序設計語言與開發(fā)工具 源程序：程序設計人員用程序設計語言編寫出 來的程序； 目標程序：可以直接由計算機執(zhí)行的程序，或稱 為執(zhí)行程序； 編譯系統(tǒng)：將源程序翻譯成目標程序的特殊程 序； 有些程序設計語言不是

4、采用編譯運行的方式， 而是采用解釋運行的方式，如基礎的BASIC語言；,3.1計算機系統(tǒng),程序設計語言的分類： 機器語言 匯編語言 高級語言（BASIC,FORTRAN,COBOL,PASCAL,C） 第四代語言 面向對象的程序設計語言,3.1計算機系統(tǒng),3.2計算機網(wǎng)絡技術,數(shù)據(jù)通信技術 數(shù)據(jù)：傳遞信息的實體，它分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)兩種。 信號：數(shù)據(jù)的電編碼或電磁編碼。它分為模擬信號數(shù)字信 號兩種。 信道：在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，信道是指能夠傳送電信號的 一條通路。 模擬傳輸和數(shù)字傳輸：模擬傳輸是傳輸模擬信號的方式， 數(shù)字傳輸是傳輸數(shù)字信號的方式。 調制解調器：用于信號變換的裝置。,3.2計算機

5、網(wǎng)絡技術,帶寬：每種信號要占據(jù)一定的頻率范圍。該頻率范圍稱為帶寬。 數(shù)據(jù)率：數(shù)據(jù)傳輸速率，指傳輸線路上傳輸信息的速度，有信號速率和調制速率兩種。 誤碼率：即二進制在傳輸中被傳錯的概率，它是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)或通信信道傳輸可靠性的一個參數(shù)。 延遲：表示信道中從發(fā)送第一位數(shù)據(jù)起，到最后一位數(shù)據(jù)被接收所經(jīng)歷的時間。,3.2計算機網(wǎng)絡技術,數(shù)據(jù)通信方式和通信交換方式 數(shù)據(jù)通信方式：按數(shù)據(jù)的傳送方向，數(shù)據(jù)通信方式有單 工通信，半雙工通信，全雙工通信。 并行傳輸和串行傳輸：按數(shù)據(jù)本身的組合傳送方式，可 分為并行傳輸和串行傳輸。 數(shù)據(jù)同步方式：串行傳輸中，解決字符同步的方式有兩 種，即異步傳輸和同步傳輸方式。

6、 通信交換方式：把數(shù)據(jù)從一個結點傳送到另一個結點， 直至到達其目的站。通常使用電路交換、報文交換和分組交換 技術。,3.2計算機網(wǎng)絡技術,計算機網(wǎng)絡 計算機網(wǎng)絡是將地理位置不同，并具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)通過通信設備和線路連接起來，在功能完善的網(wǎng)絡軟件支持下，向多個用戶提供各種應用服務，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)、程序與硬件等各類資源共享的系統(tǒng)。 計算機網(wǎng)絡的功能 數(shù)據(jù)通信功能 資源共享功能 提高或可靠性功能 促進分布式數(shù)據(jù)處理和分布式數(shù)據(jù)庫的發(fā)展,3.2計算機網(wǎng)絡技術,計算機網(wǎng)絡的分類 按地理范圍分類 局域網(wǎng)LAN（Local Area Network） 城域網(wǎng)MAN（Metropolitan Are

7、a Network） 廣域網(wǎng)WAN（Wide Area Network） 因特網(wǎng)（Internet） 按傳輸速率分類 網(wǎng)絡的傳輸速率有快有慢,傳輸速率快的稱高速網(wǎng),傳輸速率慢的稱低速網(wǎng)。,3.2計算機網(wǎng)絡技術,按傳輸介質分類 有線網(wǎng) 無線網(wǎng) 按網(wǎng)絡拓撲結構分類 星型拓撲結構 環(huán)型拓撲結構 總線拓撲 樹型拓撲 網(wǎng)狀拓撲,3.2計算機網(wǎng)絡技術,計算機網(wǎng)絡的組成 資源子網(wǎng) 資源子網(wǎng)由主計算機系統(tǒng)、終端、終端控制 器、聯(lián)網(wǎng)外設、各種軟件資源組成。 通信子網(wǎng) 通信子網(wǎng)由網(wǎng)絡通信控制處理機、通信線路 與其他通信設備組成，完成全網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、轉發(fā) 等功能。,訪問控制方式 訪問控制方式是解決局域網(wǎng)信道爭端的協(xié)議

8、，主要 帶有載波偵聽多路存取訪問法、令牌環(huán)和令牌總線； 載波偵聽多路存取訪問法：主要作用是載波聽； 令牌環(huán)：令牌環(huán)的主要優(yōu)點在于它提供的訪問方式的 調整性和確定性，且各站具有同等訪問環(huán)的權力，但也可 以有優(yōu)先權操作和帶寬保護 令牌總線：是一個使用令牌通過接入到一個總線拓撲 的局域網(wǎng)架構 ；,3.2計算機網(wǎng)絡技術,3.2計算機網(wǎng)絡技術,常用的組網(wǎng)設備及用途 計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)及網(wǎng)絡信息構成。硬件系統(tǒng)是計算機網(wǎng)絡的基礎，硬件系統(tǒng)由計算機、通信設備、連接設備及輔助設備組成，主要組網(wǎng)設備有如下幾種：服務器、 客戶機、網(wǎng)卡、調制解調器、集線器、網(wǎng)橋、路由器、中繼器。 計算機網(wǎng)絡通信標準

9、計算機網(wǎng)絡通信標準（即協(xié)議）是兩臺計算機之間進行通信必須遵循的一組規(guī)則。 OSI模型 TCP/IP通信標準 IEEE802通信標準,3.3數(shù)據(jù)庫技術,數(shù)據(jù)庫技術的基本概念 數(shù)據(jù)：通常指用符號記錄下來的、可以識別的 信息； 數(shù)據(jù)庫：是指按一定方式組織起來的相互關聯(lián)、 的數(shù)據(jù)集合。如學生成績庫、人事檔案庫等； 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：為數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護 而配置的軟件稱為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量關 聯(lián)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問的計算機軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源組 成的系統(tǒng)； 數(shù)據(jù)庫技術：是在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)的基礎上發(fā) 展起來們的，它是研究數(shù)據(jù)庫的機構、存儲、設計、管理和 使

10、用的一門軟件學科。,3.3數(shù)據(jù)庫技術,3.3數(shù)據(jù)庫技術,數(shù)據(jù)描述 實體：凡是可以相互區(qū)別而可以被人們識別的事、物、概念等統(tǒng)統(tǒng)抽象為實體； 屬性：實體都具有若干特征，這些特征稱為實體的屬性； 聯(lián)系：現(xiàn)實世界中客觀事物內部及客觀事物之間的聯(lián) 系在信息世界中被描述為實體（型）內部的聯(lián)系和實體（型） 之間的聯(lián)系； 實體集：具有相同性質的同類實體的集合； 主鍵：唯一標識實體的屬性集稱為主鍵；,3.3數(shù)據(jù)庫技術,信息在及其世界中是以數(shù)據(jù)形式存儲的，其數(shù)據(jù) 描述需要用到以下術語： 字段：標記實體屬性的命名單位； 記錄：字段的有序集合稱為記錄； 文件：同一類記錄的匯集稱為文件；文件是描述實體集合的； 主鍵：能

11、唯一標識文件中每個記錄的字段或字段集；,3.3數(shù)據(jù)庫技術,實體是相互聯(lián)系的。實體的聯(lián)系有兩類：一類是實體內部聯(lián)系，即同一記錄內部各個字段之間的聯(lián)系；另一類是實體與實體之間的聯(lián)系，即記錄之間的聯(lián)系。,機器世界與信息世界的術語對應關系：,3.3數(shù)據(jù)庫技術,先考慮兩個不同實體集的實體之間的聯(lián)系，它有 以下三種情形： a.一對一聯(lián)系(1:1) 如果對于實體集A中每一個實體，實體集B中至多只有一個實體與之聯(lián)系；反之對于實體集B中每一個實體，實體集A中也至多只有一個實體與之聯(lián)系。我們稱實體集A與實體集B之間具有一對一聯(lián)系。記為1:1；,3.3數(shù)據(jù)庫技術,b.一對多聯(lián)系(1:n) 如果對于實體集A中每一個實

12、體，實體集B中有n個實體(n=0)與之聯(lián)系；反之對于實體集B中每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系。我們稱實體集A與實體集B之間具有一對多聯(lián)系。記為1:n。一對一聯(lián)系是一對多聯(lián)系的特例。,3.3數(shù)據(jù)庫技術,c.多對多聯(lián)系(m:n) 如果對于實體集A中每一個實體，實體集B中有n個實體(n=0)與之聯(lián)系；反之對于實體集B中每一個實體，實體集A中也有m個實體(m=0)與之聯(lián)系。我們稱實體集A與實體集B之間具有多對多聯(lián)系。記為m:n。一對多聯(lián)系是多對多聯(lián)系的特例。,3.3數(shù)據(jù)庫技術,數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象。由于計算機不可能直接處理現(xiàn)實世界中的具體事物，所以人們必須先把具體

13、事物轉換成計算機能夠處理的數(shù)據(jù)。 概念模型 通常是通過ER圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型，ER方法也稱為ER模型，ER方法提供以下四個基本工具來實現(xiàn)ER圖：,3.3數(shù)據(jù)庫技術,3.3數(shù)據(jù)庫技術,數(shù)據(jù)模型：層次模型 層次模型用樹形結構來表示實體以及實體之間的聯(lián)系。層次模型必須滿足兩個條件：(1)有且只有一個結點沒有雙親結點（這個結點稱為根結點）；(2)根結點以外的其他結點有且只有一個雙親結點。因此，雙親結點與子女結點之間的聯(lián)系是一對多。所以，層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只能直接處理實體間一對多的聯(lián)系。,3.3數(shù)據(jù)庫技術,系,教研室,學生,教員,實例：教員學生數(shù)據(jù)庫層次模型,3.3數(shù)據(jù)庫技術,D02,計算機,信息樓

14、,R01,數(shù)據(jù)庫,S63871,文繼榮,A,E2101,王大明,數(shù)據(jù)庫,R02,信息系統(tǒng),S63874,劉華,C,R03,網(wǎng)絡,S63874,張孝,A,E1709,馮靈,數(shù)據(jù)倉庫,E3501,孟勇,并行數(shù)據(jù)庫,E1101,陳芝,網(wǎng)絡安全,E3102,張豪,網(wǎng)絡管理,系,教研室,學生,教員,教員學生數(shù)據(jù)庫的一個值,3.3數(shù)據(jù)庫技術,數(shù)據(jù)模型：關系模型 用二維表格數(shù)據(jù)來表示實體和實體間聯(lián)系的模型叫做關系數(shù)據(jù)模型。二維表由行和列組成。,學生情況表,院系表,3.3數(shù)據(jù)庫技術,數(shù)據(jù)模型：關系模型 關系(Relation)：一個關系對應通常說的一張表，描述一 個實體集中各類數(shù)據(jù)的集合，如上一張幻燈片中的學

15、生情況 表； 元組（Tuple）：表中的一行即為一個元組； 屬性（Attribute）：表中的一列即為一個屬性，每列的 標識稱為屬性名。如學生情況表表明該關系擁有六個屬性：學 號、姓名、性別、年齡、院系編號和年級； 主碼（Key）：表中某個屬性或屬性組可以唯一標識一個 元組，如學生情況表中的學號屬性，可以唯一確定一個學生， 也就成為本關系的主碼；,3.3數(shù)據(jù)庫技術,域（Domain）：屬性的取值范圍，如大學生的年齡屬 性的域是1438歲，性別的域是男、女，院系編號的域是整 個學校所有院系編號的集合； 分量：元組中的一個屬性值； 關系模式：對關系的描述，一般表示為：關系名（屬性 1，屬性2，屬性

16、n）。學生情況表表示的關系可描述為： 學生（學號，姓名，性別，年齡，院系編號，年級）；,3.3數(shù)據(jù)庫技術,利用二維表構建關系模型注意事項: (1)關系中的每一列屬性，都是不能再分的基本字段，這種特性稱為原子性；例如下表中的成績可分為平時成績、期末成績和總評成績，表中有表，因此不符合關系模型的要求； (2)同一關系中的屬性名不能重復； (3)各行相異，不允許重復； (4)行、列次序無關緊要。,3.3數(shù)據(jù)庫技術,數(shù)據(jù)模型：網(wǎng)狀模型 用網(wǎng)狀結構來表示實體以及實體之間的聯(lián)系。凡是滿足：(1)允許一個以上的結點無雙親； (2)一個結點可以有多于一個的雙親這兩個條件的基本層次聯(lián)系集合為網(wǎng)狀模型。層次模型是

17、網(wǎng)狀模型的特例。,3.3數(shù)據(jù)庫技術,3.3數(shù)據(jù)庫技術,數(shù)據(jù)模型：面向對象模型 用對象和類來表示實體類型和實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。,3.3數(shù)據(jù)庫技術,數(shù)據(jù)庫的體系結構 外部級：是最接近用戶的一級，是每個用戶所能看到 的數(shù)據(jù)庫內容。每個外視圖的具體表示稱為外模式。 概念級：所觀察到的是整個數(shù)據(jù)庫的全部信息，稱為 全局視圖。 內部級：是最接近存儲設備的一級，從這一級所觀察 到的就是被存儲的數(shù)據(jù)庫，稱為內視圖。內視圖的具體表示稱 為內模式。,3.3數(shù)據(jù)庫技術,用戶A,用戶B,用戶C,外模式,概念模式,外模式,外模式,內模式,數(shù)據(jù)庫,外部級,概念級,內部級,3.3數(shù)據(jù)庫技術,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構成 硬件 軟件（

18、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應用軟 件包和應用程序） 人員(系統(tǒng)分析員、系統(tǒng)程序員、應用程序員、 數(shù)據(jù)庫管理員) 數(shù)據(jù)庫,3.3數(shù)據(jù)庫技術,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 功能 定義數(shù)據(jù)庫：包括定義數(shù)據(jù)的整體邏輯結構（模式）、 局部邏輯結構（外模式）、存儲結構（內模式），還包括 保密定義及信息格式定義等； 管理數(shù)據(jù)庫：包括控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運行，控制用戶 的并發(fā)性訪問（即同時有兩個或多個用戶訪問一個對象）； 維護數(shù)據(jù)庫：包括初始時裝入數(shù)據(jù)庫，運行時記錄工 作日志、監(jiān)視數(shù)據(jù)庫性能等； 數(shù)據(jù)通信：負責數(shù)據(jù)傳輸這一部分工作，通常與操作系 統(tǒng)協(xié)同完成；,3.3數(shù)據(jù)庫技術,組成 數(shù)據(jù)描述語言：存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，應用程序員和 DBA必須正確的描述數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，DBMS根據(jù)這些數(shù) 據(jù)定義從物理記錄導出全局邏輯記錄，進而導出應用程序所需 的記錄。DBMS提供了DDL來完成這一描述工作； 模式DDL：DBA用來定義數(shù)據(jù)庫整體邏輯結構即數(shù)據(jù)庫的模 式； 外模式DDL：用來定義用戶所用數(shù)據(jù)庫的局部邏輯結構 的； 物理DDL：用來定義數(shù)據(jù)的物理存