管理信息系统(第3章 管理信息系统的技术基础).ppt

第三章管理信息系统的技术基础 3 1计算机系统3 2计算机网络技术3 3数据库技术 3 1计算机系统 计算机系统的组成一个完整的计算机系统应该包括硬件 软件和人三大部分 硬件是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 人是计算机系统的重要组成部分 也是管理信息系统的重要组成部分 3 1计算机系统 冯 诺依曼计算机结构的基本思想世界上各类计算机的基本结构大多数是建立在冯 诺依曼计算机基础之上的 他在自己领导的计算机研制小组进行的方案设计中 明确提出了两个及其重要的思想 存储程序和二进制 二进制基本思想 计算机指令和数据均以二进制编码的形式存储 3 1计算机系统 计算机硬件系统计算机硬件是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 根据冯 诺依曼体系结构 计算机硬件系统一般由五大部分组成 即运算器 控制器 存储器 输入设备和输出设备 计算机硬件系统的结构 3 1计算机系统 计算机程序的运行计算机指令的执行计算机是通过执行程序中的指令进行工作的 计算机的指令格式由程序设计语言和计算机的类型决定 指令的最基本的格式包含两个部分 操作码和操作数 指令的执行可以分为两个阶段 指令周期和执行周期 计算机指令系统一台计算机能够执行的各种不同类型的指令的总和称为该机的指令系统 指令系统的指令越多 计算机功能越强 实现指令操作的线路也就越复杂 3 1计算机系统 3 1计算机系统 计算机软件系统软件的概念软件是一些程序的集合 广义的图案件一般包括三部分 程序 文档和使用说明书 软件的分类根据用途和性能 软件分为系统软件和应用软件两种 系统软件 操作系统 语言处理程序 数据库管理系统 网络通信程序 应用软件 公用应用软件 专用应用软件 程序设计语言与开发工具源程序 程序设计人员用程序设计语言编写出来的程序 目标程序 可以直接由计算机执行的程序 或称为执行程序 编译系统 将源程序翻译成目标程序的特殊程序 有些程序设计语言不是采用编译运行的方式 而是采用解释运行的方式 如基础的BASIC语言 3 1计算机系统 程序设计语言的分类 机器语言汇编语言高级语言 BASIC FORTRAN COBOL PASCAL C 第四代语言面向对象的程序设计语言 3 1计算机系统 3 2计算机网络技术 数据通信技术数据 传递信息的实体 它分为模拟数据和数字数据两种 信号 数据的电编码或电磁编码 它分为模拟信号数字信号两种 信道 在数据通信系统中 信道是指能够传送电信号的一条通路 模拟传输和数字传输 模拟传输是传输模拟信号的方式 数字传输是传输数字信号的方式 调制解调器 用于信号变换的装置 3 2计算机网络技术 带宽 每种信号要占据一定的频率范围 该频率范围称为带宽 数据率 数据传输速率 指传输线路上传输信息的速度 有信号速率和调制速率两种 误码率 即二进制在传输中被传错的概率 它是衡量数据通信系统或通信信道传输可靠性的一个参数 延迟 表示信道中从发送第一位数据起 到最后一位数据被接收所经历的时间 3 2计算机网络技术 数据通信方式和通信交换方式数据通信方式 按数据的传送方向 数据通信方式有单工通信 半双工通信 全双工通信 并行传输和串行传输 按数据本身的组合传送方式 可分为并行传输和串行传输 数据同步方式 串行传输中 解决字符同步的方式有两种 即异步传输和同步传输方式 通信交换方式 把数据从一个结点传送到另一个结点 直至到达其目的站 通常使用电路交换 报文交换和分组交换技术 3 2计算机网络技术 计算机网络计算机网络是将地理位置不同 并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来 在功能完善的网络软件支持下 向多个用户提供各种应用服务 从而实现数据 程序与硬件等各类资源共享的系统 计算机网络的功能数据通信功能资源共享功能提高或可靠性功能促进分布式数据处理和分布式数据库的发展 3 2计算机网络技术 计算机网络的分类按地理范围分类局域网LAN LocalAreaNetwork 城域网MAN MetropolitanAreaNetwork 广域网WAN WideAreaNetwork 因特网 Internet 按传输速率分类网络的传输速率有快有慢 传输速率快的称高速网 传输速率慢的称低速网 3 2计算机网络技术 按传输介质分类有线网无线网按网络拓扑结构分类星型拓扑结构环型拓扑结构总线拓扑树型拓扑网状拓扑 3 2计算机网络技术 计算机网络的组成资源子网资源子网由主计算机系统 终端 终端控制器 联网外设 各种软件资源组成 通信子网通信子网由网络通信控制处理机 通信线路与其他通信设备组成 完成全网数据传输 转发等功能 访问控制方式访问控制方式是解决局域网信道争端的协议 主要带有载波侦听多路存取访问法 令牌环和令牌总线 载波侦听多路存取访问法 主要作用是载波听 令牌环 令牌环的主要优点在于它提供的访问方式的调整性和确定性 且各站具有同等访问环的权力 但也可以有优先权操作和带宽保护令牌总线 是一个使用令牌通过接入到一个总线拓扑的局域网架构 3 2计算机网络技术 3 2计算机网络技术 常用的组网设备及用途计算机网络系统由硬件系统 软件系统及网络信息构成 硬件系统是计算机网络的基础 硬件系统由计算机 通信设备 连接设备及辅助设备组成 主要组网设备有如下几种 服务器 客户机 网卡 调制解调器 集线器 网桥 路由器 中继器 计算机网络通信标准计算机网络通信标准 即协议 是两台计算机之间进行通信必须遵循的一组规则 OSI模型TCP IP通信标准IEEE802通信标准 3 3数据库技术 数据库技术的基本概念数据 通常指用符号记录下来的 可以识别的信息 数据库 是指按一定方式组织起来的相互关联 的数据集合 如学生成绩库 人事档案库等 数据库管理系统 为数据库的建立 使用和维护而配置的软件称为数据库管理系统 数据库系统 是实现有组织地 动态地存储大量关联数据 方便多用户访问的计算机软件 硬件和数据资源组成的系统 数据库技术 是在操作系统的文件系统的基础上发展起来们的 它是研究数据库的机构 存储 设计 管理和使用的一门软件学科 3 3数据库技术 3 3数据库技术 数据描述实体 凡是可以相互区别而可以被人们识别的事 物 概念等统统抽象为实体 属性 实体都具有若干特征 这些特征称为实体的属性 联系 现实世界中客观事物内部及客观事物之间的联系在信息世界中被描述为实体 型 内部的联系和实体 型 之间的联系 实体集 具有相同性质的同类实体的集合 主键 唯一标识实体的属性集称为主键 3 3数据库技术 信息在及其世界中是以数据形式存储的 其数据描述需要用到以下术语 字段 标记实体属性的命名单位 记录 字段的有序集合称为记录 文件 同一类记录的汇集称为文件 文件是描述实体集合的 主键 能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集 3 3数据库技术 实体是相互联系的 实体的联系有两类 一类是实体内部联系 即同一记录内部各个字段之间的联系 另一类是实体与实体之间的联系 即记录之间的联系 机器世界与信息世界的术语对应关系 3 3数据库技术 先考虑两个不同实体集的实体之间的联系 它有以下三种情形 a 一对一联系 1 1 如果对于实体集A中每一个实体 实体集B中至多只有一个实体与之联系 反之对于实体集B中每一个实体 实体集A中也至多只有一个实体与之联系 我们称实体集A与实体集B之间具有一对一联系 记为1 1 3 3数据库技术 b 一对多联系 1 n 如果对于实体集A中每一个实体 实体集B中有n个实体 n 0 与之联系 反之对于实体集B中每一个实体 实体集A中至多只有一个实体与之联系 我们称实体集A与实体集B之间具有一对多联系 记为1 n 一对一联系是一对多联系的特例 3 3数据库技术 c 多对多联系 m n 如果对于实体集A中每一个实体 实体集B中有n个实体 n 0 与之联系 反之对于实体集B中每一个实体 实体集A中也有m个实体 m 0 与之联系 我们称实体集A与实体集B之间具有多对多联系 记为m n 一对多联系是多对多联系的特例 3 3数据库技术 数据模型数据模型是现实世界数据特征的抽象 由于计算机不可能直接处理现实世界中的具体事物 所以人们必须先把具体事物转换成计算机能够处理的数据 概念模型通常是通过ER图来描述现实世界的概念模型 ER方法也称为ER模型 ER方法提供以下四个基本工具来实现ER图 3 3数据库技术 3 3数据库技术 数据模型 层次模型层次模型用树形结构来表示实体以及实体之间的联系 层次模型必须满足两个条件 1 有且只有一个结点没有双亲结点 这个结点称为根结点 2 根结点以外的其他结点有且只有一个双亲结点 因此 双亲结点与子女结点之间的联系是一对多 所以 层次数据库系统只能直接处理实体间一对多的联系 3 3数据库技术 系 教研室 学生 教员 实例 教员 学生数据库层次模型 3 3数据库技术 D02 计算机 信息楼 R01 数据库 S63871 文继荣 A E2101 王大明 数据库 R02 信息系统 S63874 刘华 C R03 网络 S63874 张孝 A E1709 冯灵 数据仓库 E3501 孟勇 并行数据库 E1101 陈芝 网络安全 E3102 张豪 网络管理 系 教研室 学生 教员 教员 学生数据库的一个值 3 3数据库技术 数据模型 关系模型用二维表格数据来表示实体和实体间联系的模型叫做关系数据模型 二维表由行和列组成 学生情况表 院系表 3 3数据库技术 数据模型 关系模型关系 Relation 一个关系对应通常说的一张表 描述一个实体集中各类数据的集合 如上一张幻灯片中的学生情况表 元组 Tuple 表中的一行即为一个元组 属性 Attribute 表中的一列即为一个属性 每列的标识称为属性名 如学生情况表表明该关系拥有六个属性 学号 姓名 性别 年龄 院系编号和年级 主码 Key 表中某个属性或属性组可以唯一标识一个元组 如学生情况表中的学号属性 可以唯一确定一个学生 也就成为本关系的主码 3 3数据库技术 域 Domain 属性的取值范围 如大学生的年龄属性的域是14 38岁 性别的域是男 女 院系编号的域是整个学校所有院系编号的集合 分量 元组中的一个属性值 关系模式 对关系的描述 一般表示为 关系名 属性1 属性2 属性n 学生情况表表示的关系可描述为 学生 学号 姓名 性别 年龄 院系编号 年级 3 3数据库技术 利用二维表构建关系模型注意事项 1 关系中的每一列属性 都是不能再分的基本字段 这种特性称为原子性 例如下表中的成绩可分为平时成绩 期末成绩和总评成绩 表中有表 因此不符合关系模型的要求 2 同一关系中的属性名不能重复 3 各行相异 不允许重复 4 行 列次序无关紧要 3 3数据库技术 数据模型 网状模型用网状结构来表示实体以及实体之间的联系 凡是满足 1 允许一个以上的结点无双亲 2 一个结点可以有多于一个的双亲这两个条件的基本层次联系集合为网状模型 层次模型是网状模型的特例 3 3数据库技术 3 3数据库技术 数据模型 面向对象模型用对象和类来表示实体类型和实体间联系的数据模型 3 3数据库技术 数据库的体系结构外部级 是最接近用户的一级 是每个用户所能看到的数据库内容 每个外视图的具体表示称为外模式 概念级 所观察到的是整个数据库的全部信息 称为全局视图 内部级 是最接近存储设备的一级 从这一级所观察到的就是被存储的数据库 称为内视图 内视图的具体表示称为内模式 3 3数据库技术 用户A 用户B 用户C 外模式 概念模式 外模式 外模式 内模式 数据库 外部级 概念级 内部级 3 3数据库技术 数据库系统的构成硬件软件 操作系统 数据库管理系统 应用软件包和应用程序 人员 系统分析员 系统程序员 应用程序员 数据库管理员 数据库 3 3数据库技术 数据库管理系统功能定义数据库 包括定义数据的整体逻辑结构 模式 局部逻辑结构 外模式 存储结构 内模式 还包括保密定义及信息格式定义等 管理数据库 包括控制数据库系统的运行 控制用户的并发性访问 即同时有两个或多个用户访问一个对象 维护数据库 包括初始时装入数据库 运行时记录工作日志 监视数据库性能等 数据通信 负责数据传输这一部分工作 通常与操作系统协同完成 3 3数据库技术 组成数据描述语言 存取数据库中的数据 应用程序员和DBA必须正确的描述数据与数据之间的联系 DBMS根据这些数据定义从物理记录导出全局逻辑记录 进而导出应用程序所需的记录 DBMS提供了DDL来完成这一描述工作 模式DDL DBA用来定义数据库整体逻辑结构即数据库的模式 外模式DDL 用来定义用户所用数据库的局部逻辑结构的 物理DDL 用来定义数据的物理存储