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第二 章 管理信息系统的主要技术,1,本章内容,2.1 计算机硬件、软件技术 2.2 通讯与网络技术 2.3 数据库技术基础 2.4 常用开发工具介绍 2.5 数据采集技术 2.6 数据整合技术 2.7 系统集成技术概述 2.8 管理技术 2.9 辅助决策相关技术,2,2.1 计算机硬件、软件技术,3,计算机硬件技术,计算机的硬件 指组成一台计算机的各种物理装置,是计算机进行工作的物质基础。 计算机软件 指计算机程序和相关的文档。 硬件系统 由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大基本部分组成,称为冯诺依曼体系结构。,计算机硬件系统结构,计算机硬件技术,微型计算机的结构示意图,运算器,是对数据进行加工处理的部件 在控制器的作用下实现与内存的数据交换 负责进行各类基本的算术运算、逻辑运算和其他操作。 包含有暂时存放数据或结果的寄存器。 运算器由算术逻辑单元(arithmeticlogicunit,alu)、累加器、状态寄存器和通用寄存器等组成。alu是用于完成加、减、乘、除等算术运算,与、或、非等逻辑运算以及移位、求补等操作的部件。,控制器,是整个计算机系统的指挥中心 负责对指令进行分析,并根据指令的要求,有序地、有目的地向各个部件发出控制信号,使计算机的各部件协调一致地工作。 控制器由指令指针寄存器、指令寄存器、控制逻辑电路和时钟控制电路等组成。,输入设备 将原始信息输入计算机的一类设备。常用的输入设备有键盘、鼠标器、扫描仪、光笔、磁带、磁盘和光盘等。 输出设备(output device) 实现人与计算机交互的一类设备,用于数据的输出。它可以利用数字、字符、图像、声音等多种形式将各种计算结果数据或信息表示出来。常见的有显示器、打印机、绘图仪、语音输出系统、影像输出系统、磁记录设备等。,计算机软件技术,计算机软件的分类,系统软件,操作系统 1)现有软件是否与该操作系统兼容? 2)该操作系统是否与大部分软件兼容? 3)操作系统的可靠性如何?它是不是时常瘫痪? 4)该操作系统是否可用于大部分硬件上? 5)它运行速度如何? 6)它是否易学和易使用? 7)它是否易安装和测试? 8)它价格是否便宜?,程序设计语言和语言处理系统,传统的程序处理过程,应用软件,应用软件是指为解决各类实际问题而设计的程序(完成用户任务)。例如学生学籍管理系统、教工管理系统、图书管理系统等都属于应用软件。,2.2 通讯与网络技术,13,计算机网络,是指将位于不同地理位置的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。 计算机网络的拓扑结构 星型结构 优点:结构简单、建网简单,故障诊断容易。 缺点:安装费用多;太依赖中央节点,可靠性低。,总线结构,所有节点都连到一条主干电缆上,缺点是故障诊断困难,总线故障会引起整个网络瘫痪。 环型结构,各节点形成闭合的环,可实现任意两点间通信。缺点:环中任意一处故障都会造成网络瘫痪。,树型结构,各节点形成一棵倒挂的树,树叶就是用户终端设备。 特点:结构易于扩展,结点发生故障容易从网络上脱离,便于隔离故障。 网型结构,各节点都有几条路径与网络相联,一条线路出故障,通过迂回线路,网络仍能正常工作,但是必须进行路由选择。 特点:结构可靠性高,但路由选择和网络控制比较复杂,一般用在广域网上。,计算机网络的分类-按网络的作用范围分类,广域网(wan,wide area network):也称为远程网 作用范围通常为几十千米到几千千米。 局域网(lan, local area network):作用范围通常在1km左右。 一般通过高速通信线路相连(数据传输速率通常在10mbps以上),将有限范围内(如一个实验室、一幢大楼、一个校园)的各种微型计算机、终端与外部设备互联成网。 城域网(man,metropolitan area network):作用范围在广域网和局域网之间 作用距离约为550km。由于主干网采用光纤作为传输介质,因此数据传输速率比局域网更高。,局域网与广域网的区别,广域网(wan),就是我们通常所说的internet,它是一个遍及全世界的网络。 局域网(lan),相对于广域网(wan)而言,主要是指在小范围内的计算机互联网络。这个“小范围”可以是一个家庭,一所学校,一家公司,或者是一个政府部门。常常提到的公网、外网,即广域网(wan);私网、内网,即局域网(lan)。 广域网上的每一台电脑(或其他网络设备)都有一个或多个广域网ip地址(或者说公网、外网ip地址),广域网ip地址一般要到交费之后才能申请到,广域网ip地址不能重复; 局域网(lan)上的每一台电脑(或其他网络设备)都有一个或多个局域网ip地址(或者说私网、内网ip地址),局域网ip地址是局域网内部分配的,不同局域网的ip地址可以重复,不会相互影响。 广域网(wan、公网、外网)与局域网(lan、私网、内网)电脑交换数据要通过路由器或网关的nat(网络地址转换)进行。 一般说来,局域网(lan、私网、内网)内电脑发起的对外连接请求,路由器或网关都不会加以阻拦,但来自广域网对局域网内电脑连接的请求,路由器或网关在绝大多数情况下都会进行拦截。,计算机网络的分类-按网络的使用范围分类,公用网(public network):一般是国家邮电部门建造的网络。 “公用”的意思就是所有愿意按邮电部门规定交纳费用的人都可以使用。因此公用网也称为公众网。 专用网(private network):是某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。 这种网络不向本单位以外的用户提供服务。例如,军队、铁路、电力等系统均有本系统的专用网。,计算机网络的分类-按网络的控制方式分类,集中式网络,又称为星型网 所有的信息流必须经过中央处理设备(即交换节点)。 链路都从中央交换节点向外辐射。 这个中心节点的可靠性基本上决定了整个网络的可靠性。 分散式网络又称为非集中式网络。 特点是它的某些集中器或复用器具有一定的交换功能,因此网络变为星型网与网状网的混合网。显然,分散式网络的可靠性提高了。 分布式网络是网状网 任何一个结点都至少和其他两个结点直接相连,因而分布式网络的可靠性是最高的。 现在一些网络把主要的主干网络做成分布式的,而非主干网络则做成集中式的。,计算机网络的分类-按对通信信道的使用情况分类,按对通信信道的使用情况进行分类,可以将计算机网络划分为点对点通信方式及多点共享信道通信方式。 单工 双工,互联网、企业内部网与企业外部网,互联网(internet),即由广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果。 企业内部网(intranet),是internet技术在企业内部的应用。它实际上是采用internet技术建立的企业内部网络,它的核心技术是基于web的计算。intranet的基本思想是:在内部网络上采用tcp/ip作为通信协议,利用internet的web模型作为标准信息平台,同时建立防火墙把内部网和internet分开。当然intranet并非一定要和internet连接在一起,它完全可以自成一体作为一个独立的网络。,intranet所提供的是一个相对封闭的网络环境。这个网络在企业内部是分层次开放的,内部有使用权限的人员访问intranet可以不加限制,但对于外来人员进入网络,则有着严格的授权。 与internet相比,intranet不仅是内部信息发布系统,而且是该机构内部业务运转系统。 intranet与internet相比,可以说internet是面向全球的网络,而intranet则是internet技术在企业机构内部的实现,它能够以极少的成本和时间将一个企业内部的大量信息资源高效合理地传递到每个人。 intranet为企业提供了一种能充分利用通讯线路、经济而有效地建立企业内联网的方案,应用intranet,企业可以有效的进行财务管理、供应链管理、进销存管理、客户关系管理等等。,企业外部网,企业外部网(extranet),尚未有人给出准确的定义,但大多数人都能接受的extranet的定义是:extranet是一个使用internet/intranet技术使企业与其客户和其它企业相连来完成其共同目标的合作网络。 extranet可以作为公用的internet和专用的intranet(企业内部网)之间的桥梁,也可以被看作是一个能被企业成员访问或与其它企业合作的企业intranet的一部分。 extranet通常与intranet一样位于防火墙之后,但不像internet为大众提供公共的通信服务,intranet只为企业内部服务不对公众公开,而是对一些有选择的合作者开放或向公众提供有选择的服务。extranet访问是半私有的,用户是由关系紧密的企业结合而成的小组,信息在信任的圈内共享。 extranet非常适合于具有时效性的信息共享和企业间完成共有利益目的的活动。任何公司,如果拥有共同商业投资,如共同运作、合作项目、客户与提供商等等,都会从extranet中获益。,2.3 数据库技术基础,25,数据库的定义,严格地说,数据库是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库”。 数据库是存储在一起的相关数据的集合 这些数据是结构化的,无有害的或不必要的冗余,并为多种应用服务; 数据的存储独立于使用它的程序; 对数据库插入新数据,修改和检索原有数据均能按一种公用的和可控制的方式进行。 当某个系统中存在结构上完全分开的若干个数据库时,则该系统包含一个“数据库集合”。,数据库的发展大致经历下述三个阶段,(1)人工管理阶段 (20世纪50年代以前) (2)文件系统阶段 (50年代后期到60年代中期) (3)数据库系统阶段 (60年代后期开始),数据库管理系统,数据库管理系统(databbase management system, dbms),dbms在数据库系统中的作用,数据库管理系统,提供的功能包含以下几个方面: (1)数据定义功能。 dbms通过提供的数据定义语言(data definition language, ddl)来定义数据库结构,可以刻画数据库框架,数据库的框架信息被保存在数据字典中。 (2)数据存取功能。 dbms提供数据操纵语言(data manipulation language, dml),实现对数据库数据的基本存取操作:检索、插入、修改和删除等。 (3)数据库运行管理功能。 dbms对数据库的建立、运行和维护提供统一管理、统一控制的功能,以确保数据的安全性、完整性和并发控制等,从而保障数据库的运行可以有效地控制和管理,以确保数据正确有效。 (4)数据库的建立和维护功能。 dbms作为数据库系统的重要组成部分,可以通过一些实用程序来完成如下功能:数据库初始数据的载入、转换,数据库的转储、恢复、重组织,系统性能监视、分析,系统故障后的恢复等。 (5)数据库的传输。 dbms提供处理数据的传输,实现用户程序与dbms之间的通信,通常与操作系统协调完成。,数据模型的组成要素,数据(data)是数据库中存储的基本对象,是描述事物的符号记录。描述事物的符号可以是数字,也可以是文字、图形、图像、声音、语言等,数据有多种表现形式,它们都可以经过数字化后存入计算机。 模型(model)是对现实世界中某个对象特征的模拟和抽象,可以是一张地图、一组建筑设计沙盘、一架飞机模型等等。 数据模型(data model)是数据特征的抽象,是数据库管理的教学形式框架。数据库系统中用以提供信息表示和操作手段的形式构架。数据模型一般应该满足三方面要求:一是能比较真实地模拟现实世界;二是容易为人所理解;三是便于在计算机上实现。,数据模型的组成要素,1)数据结构:数据结构描述数据库的组成对象以及对象之间的联系,描述的内容通常包含两类:一类是与数据的类型、内容、性质有关的,一类是与数据之间联系有关的对象。数据结构是数据模型的基础,数据操作和约束都建立在数据结构上。不同的数据结构具有不同的操作和约束。 2)数据操作:数据操作是指对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的操作的集合,包括操作及有关的操作规则,是建立在相应的数据结构上的操作类型和操作方式。在数据库中,主要有查询和更新(包括插入、删除、修改)两大类操作。 3)数据完整性约束:数据约束主要描述数据结构内数据间的语法、词义联系、他们之间的制约和依存关系,以及数据动态变化的规则,以保证数据的正确、有效和相容。,数据模型的类型,(1)概念数据模型(conceptual data model):简称概念模型,是现实世界到机器世界的一个中间层次,主要用来描述世界的概念化结构,它使数据库的设计人员在设计的初始阶段,摆脱计算机系统及dbms的具体技术问题,集中精力分析数据以及数据之间的联系等。信息世界中涉及的基本概念主要有: 1)实体(entity),实体是客观存在并可相互区别的事物,实体可以是具体的人、事、物,也可以是抽象的概念或联系。 2)属性(attribute),实体所具有的某一特性称为属性,一个实体往往具有若干个属性。 3)联系(relationship),由于现实世界中事物内部以及事物之间都是有联系的,因此这种联系也应该体现在实体的内部或实体之间。,数据模型的类型,(2)逻辑数据模型(logical data model):简称数据模型 是用户从数据库所看到的模型,是具体的dbms所支持的数据模型 如层次数据模型(hierarchical data model)、网状数据模型(network data model)、关系模型(relational model)、面向对象模型(object oriented model)等。 此模型既要面向用户,又要面向系统,主要用于数据库管理系统(dbms)的实现。 (3)物理数据模型(physical data model):简称物理模型 是面向计算机物理表示的模型,描述了数据在储存介质上的组织结构,它不但与具体的dbms有关,而且还与操作系统和硬件有关。每一种逻辑数据模型在实现时都有对应的物理数据模型。 dbms为了保证其独立性与可移植性,大部分物理数据模型的实现工作由系统自动完成,而设计者只设计索引、聚集等特殊结构。,概念模型的表示,(1)实体型:用矩形表示,矩形框内写明实体名称; (2)属性:用椭圆形表示,并用无向边将其与相应的实体连接起来; (3)联系: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。一般来说,e-r图中的联系可以分为三类:一对一联系,一对多联系,多对多联系。,(a)总经理和物流公司1:1 联系,(b)仓库与商品1:n联系,(c)供应商和商品m:n联系,关系数据库基本概念,关系模型作为关系数据库的基础模型,是用二维表的形式来表示实体和实体间联系的数据模型,包括: (1)关系数据结构 关系模型的数据结构非常单一。在关系模型中,现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示。在用户看来,关系模型中数据的逻辑结构就是一张二维表。 在关系数据库中,元组是基本概念,关系是一张表,表中的每行(即数据库中的每条记录)就是一个元组,每列就是一个属性。如果关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组,则称该属性组为候选码。若一个关系有多个候选码,则选定其中一个为主码。主码的诸属性称为主属性。,(2)关系操作 关系模型中的数据操作主要包括两个部分,分别为查询操作和更新操作。 查询操作包括:选择(select)、投影(project)、连接(join)、除(divide)、并(union)、交(intersection)、差(difference); 数据更新操作包括:增加(insert)、删除(delete)、修改(update)。 在非关系数据模型中,数据的操作通常是一次一记录的方式,而关系操作的特点是集合操作方式,即操作的对象和结果都是以集合方式进行的,这种操作方式被称作为一次一集合的方式。,(3)关系完整性约束 在关系模型中,一般包括三类完整性约束,分别为 1)实体完整性规则,关系模型中,基本关系的所有主属性值不能为空值。因为主码是作为关系模型的唯一性标识存在的。 2)参照完整性规则,参照完整性规则定义了主码与外码之间的引用规则,并且对外码的取值作出如下要求:取值为空;或者等于某个元组的主码值。 3)用户自定义完整性,反映出某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求,是根据实际需要由用户作出的完整性规则,例如,学生关系中的“性别”的取值只能为“男”或“女”。 一般来说,关系通常具有六个方面的性质 列是同质的,每一列中的分量是同一类型的数据; 每一列为一个属性,并且具有不同的属性名; 列的顺序无所谓,可以任意交换; 任意两个元组不能完全相同; 行的顺序可以任意交换; 每一个属性都是不可再分的数据项。,常用关系数据库系统简介,microsoft office access(access) microsoft sql server oracle sybase database2(db2) mysql 数据库的安全访问 防火墙 用户身份认证 授权控制 监视跟踪 备份与故障恢复,2.4 常用开发工具介绍,39,常用的程序设计语言,java .net asp php c/c+ vb pb,2.5 数据采集技术,41,数据采集,数据采集亦称“数据收集”,是将在空间上或时间上分散的源数据集中起来的过程,该过程产生的数据将成为数据挖掘的主要对象。本节主要从三个方面对数据采集系统进行介绍,包括: 采集的手段: 人工输入 设备采集 条形码技术; gps rfid射频识别技术。 传感器 信息分类编码技术,信息分类编码技术,信息分类(information classifying)就是根据信息内容的属性或特征,将信息按照一定的原则和方法进行区分和归类,建立相应的分类系统或排列顺序,把大信息集合划分成小信息集合以便更好地管理和使用信息。 由于观察角度、分类目的等因素的不同,对同一个事物集合的分法也会有所不同,因此做好信息分类工作应当遵循以下几项原则:科学性、系统性、可扩展性、兼容性以及综合实用性。 基本的信息分类方法有: 线分类法; 面分类法; 混合分类法。,(1)线分类法,线分类法也称层级分类法。它是将初始的分类对象(即被划分的事物或概念)按所选定的若干属性或特征(作为分类的划分基础)逐次地分成相应的若干层级的类目,并排成一个有层次的、逐级展开的分类体系。 在这个分类体系中,同位类类目之间存在并列关系;下位类与上位类类目之间存在着隶属关系;同位类类目不重复、不交叉。,(1)线分类法,所谓上位类:即在线分类体系中,一个类目相对于由它直接划分出来的下一级类目而言,称为上位类。 下位类:即在线分类体系中,由上位直接划分出来的下一级类目相对于上位类而言,称为下位类。 同位类:即在线分类体系中,由一个类目直接划分出来的下一级中的各类目,彼此称为同位类。,(1)线分类法,线分类法的原则: 在线分类中,由某一上位类划分出来的下位类类目的总范围应与上位类类目相等; 当某一个上位类类目划分成若干个下位类类目时,应选择一个划分基准: 同位类类目之间不交叉、不重复,并只对应于一个上位类; 分类要依次进行,不应有空层或加层。 线分类法的优点是: 层次性好,能较好地反映类目之间的逻辑关系; 使用方便,既符合手工处理信息的传统习惯,又便于计算机处理信息; 线分类法的缺点是: 结构弹性较差,分类结构一经确定,不易改动; 当分类层次较多时,为其所设计的代码位数会比较大,影响数据处理的效率与速度。,(2)面分类法,面分类法是将所选定的分类对象的若干个属性或特征视为若干个“面”,每个“面”中有可分成彼此独立的若干个类目,再按一定的顺序将各个“面”平行排列。 使用时可根据需要将这些“面”中的类目按指定的顺序组合在一起,形成一个新的复合类目。,(2)面分类法,面分类法的原则: 根据需要选择分类对象本质的属性或特征作为分类对象的各个“面”; 不同面内的类目不应相互交叉,也不能重复出现; 每个“面”有严格的固定位置; “面”的选择以及位置的确定,根据实际需要而定。 面分类法的优点: 具有较大的弹性,一个“面”内类目改变,不会影响其它的“面”; 适应性强,可根据需要组成任何类目,同时也便于计算机处理信息; 易于添加和修改类目。 面分类法的缺点: 不能充分利用容量,可组配的类目很多,但有时实际应用的类目不多; 难于手工处理信息。,(1)代码的功能,信息代码是一个或一组有序的、易于计算机和人识别与处理的符号,有时也称为“码”。代码的功能如下: 标识:代码是鉴别编码对象的唯一标志; 分类:当按编码对象的属性或特征(如工艺、材料、用途等等)分类,并赋予不同的类别代码时,代码又可以作为区分编码对象类别的标志; 排序:当按编码对象发现(产生)的时间、所占有的空间或其他方面的顺序关系分类,并赋予不同的代码时,代码又可作为编码对象排序的标志; 特定含义:代码是在一定分类体系下产生的,因此代码可提供一定的特定含义; 在这些功能中,标识功能是代码的最基本的特性,任何代码都必须具备此种基本特性。代码的其他功能是人们为了便于处理信息、管理信息而选用的,是人为赋予的。,(2)代码设计的基本原则,唯一性 虽然一个编码对象可能有很多不同的名称,也可按照各种不同方式对其进行描述,但是,在一个分类编码标准中,每一个编码对象仅有一个代码,一个代码只唯一表示一个编码对象。 合理性 代码结构要与分类体系相适应。 可扩充性 必须留有适当的后备容量,以便适应不断扩充的需要。 简单性 代码结构应尽量简单,以便节省计算机存储空间和减少代码的差错率,同时提高计算机的处理效率。 适用性 代码要尽可能反映编码对象的特点,有助记忆,便于填写。 规范性 在一个分类编码标准中,代码的类型、代码的结构以及代码编写格式必须统一。,(3)常用代码设计方案,顺序码 顺序码是一种用连续数字代表项目名的编码 设计、处理、管理方面较容易 代码弹性、代码的组织和体系性较差 01 数学系 02 物理系,(3)常用代码设计方案,表意码 表意码是把直接或间接表示编码化对象属性的某些文字、数字、记号原封不动作为编码 见码忆意,易记、易理解,(3)常用代码设计方案,位别码 位别码是用不同的位来代表不同的类别,每一位具有某一类别含义,(3)常用代码设计方案,合成码 合成码是把编码对象用两种以上的代码方案进行组合,4)分类编码的设计步骤,在编码设计过程中,建议按照下面的设计步骤进行。 选定编码化的对象。在充分调查的基础上,确定对象所属的子系统,需要编码的项目,确定编码的名称。 明确编码化的目的及编码在系统中的作用。 确定编码使用范围。编码使用范围不只限于特定部门,它

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