第三章_管理信息系统的技术基础

第三章管理信息系统的技术基础 第一节信息技术概述第二节数据处理第三节数据库技术第四节计算机网络 第一节信息技术概述 一 计算机硬件技术文字处理 数学计算 决策 通信 工程 教育 娱乐等领域二 计算机软件技术操作系统 数据库管理系统 应用软件三 数据通信技术通信线路 通信协议 第2章计算机技术 1 第一台电子计算机 ENIAC ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator 电子数字积分器和计算器 1946年4月 美陆军阿伯丁弹道实验室 占地170m2 重30吨 18800个电子管 1500个继电器 7000个电阻 耗电150千瓦 5000次 秒 计算机发展阶段 第一代 电子管计算机时代 1946 1958 器件 电子管软件 机器语言 汇编语言应用 科学计算第二代 晶体管计算机时代 1959 1964 器件 晶体管软件 高级语言应用 数据处理 工业控制第三代 集成电路计算机时代 1965 1970 器件 集成电路软件 操作系统应用 文字处理 图形处理第四代 大规模 超大规模集成电路计算机时代 1971至今 器件 大规模集成电路软件 数据库 网络等应用 社会各领域 1冯 诺依曼计算机原理 第一台真正具有现代计算机结构的电子计算机EDVAC ElectricDiscreteVariableAutomaticComputer 电子离散变量自动计算机 采用二进制并能存储程序和数据 冯 诺依曼计算机 其运算速度是ENIAC的240倍 2计算机的特点 电子计算机 简称计算机 又称电脑 信息处理机 是一种能够高速 自动地进行信息处理的电子设备 它具有如下特点 1 速度快 2 精度高 3 存储容量大 4 具有逻辑判断力 5 自动控制能力 3计算机的分类 巨型机 速度最快 处理能力最强例如 曙光4000A644GB内存 浮点运算达每秒8万亿次 大型 通用 较快 较强大型机 作 客户机 服务器 的服务器作 终端 主机 的主机 小型机 规模小 结构简单 设计试制周期短工艺先进 使用维护简单 工作站 介于PC与小型机之间高分辨率 大容量内外存 图形功能较强 微型计算机 小 巧 轻 使用方便 价格便宜中央处理器 一个芯片 网络计算机 基于Java技术的瘦客户机系统 按计算机的功能分 专用计算机和通用计算机 按处理方式分类 模拟机 数字机 数字模拟混合机 计算机发展方向 微型化 Altair8800 计算机不再是单一的计算机器 而是一种信息机器 一种个人的信息机器 巨型机 4计算机的应用 1 数据处理 信息处理 2 科学计算3 实时控制4 人工智能 2 2计算机硬件系统 计算机硬件系统结构 计算机硬件系统结构 微机基本结构 1 中央处理器CPU 存放程序和数据 中央处理器 控制器 运算器 控制整个计算机所有部件的工作 执行算术运算和逻辑运算 存储器 大容量存储器 I O设备 I O子系统 中央处理器一般也称CPU CentralProcessUnit 由运算器和控制器组成 双核心处理器 在一块CPU基板上集成两个处理器核心 并通过并行总线将各处理器核心连接起来 从而提高计算能力 类型 Intel 8088 80286 80386 Pentium P 733PIV3 0奔腾D 双核 AMD 80286 80386 80486 K5 K6 K7 X2 双核 工作频率P 733733 MHZ工作频率越大速度越快 Intel奔腾D8202 8GHz AMDAthlon64X23800 2 存储器 内部存储器访问速度快信息暂时性相对价格高 外部存储器访问速度慢信息永久性相对价格低 微型计算机存储器分内部存储器和外部存储器 2 内存储器 主存 内存按功能分为两种 只读存储器 ROM 储存的信息只能读出 不能写入 断电后信息不会丢失 随机存储器 RAM 储存的信息可以读出 也可以写入 断电后存储的信息会丢失 高速缓存 Cache 为了解决CPU与内存之间的速度不匹配而影响系统运行速度的问题 Cache的储存容量256K 512K 2M等 Cache的储存容量不是越大越好 1KB 210B 1024B1MB 1024KB1GB 1024MB1TB 1024GB 数据存储的最小单位 位 bit 数据存储的最基本单位 字节 Byte 计算机处理数据的基本单位 字 word 数据的存储单位 内存以字节为单位编址 目前 内存的容量一般为 128M 256M 512M等 3 外存储器 辅助存储器 软磁盘 硬盘 光盘等扇区0道软磁盘 1 44MB 3 25 结构 N道 硬盘 1968年IBM公司提出了温砌斯特技术 其技术以硬盘盘片和驱动器密封在一起为特色 今天 温盘几乎成了硬盘的同义词 硬盘与软盘的不同之处在于 软盘具有使用携带方便的特点 存储容量小 读写速度慢 对大量数据的储存就显得力不从心 而硬盘则与其相反 它的读写速度快 存储容量大 目前的容量多为80GB或160GB 希捷Barracuda7200 9160GB SATA 硬盘的磁道 扇区 柱面 硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成 读写硬盘时 磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬浮在盘面上而不接触盘面 硬盘容量视具体类型而定 光盘光盘 用于计算机系统的光盘有三种类型 只读型光盘 CD ROM 一次写入型光盘 WROM WriteOnceReadManyDick 可擦型光盘 ErasableOpticalDick 光盘只能在光盘驱动器上使用 CD ROM驱动器是CompactDiskReadOnlyMemory的简称 又称光驱 它的特点是只能由制造厂家写一次 写好的信息将永久保存 不可重写 它使用激光技术将数字信息记录在CD ROM上 一张光盘可储存650MB以上的信息 大约相当于500张3 5英寸软盘 移动存储产品 Flash存储设备 闪存芯片为存储介质采用USB的接口可擦写100万次以上 4 输入设备 键盘鼠标 扫描仪 5 输出设备 显示器 类型有阴极射线管 CRT 和液晶 LCD 大小有14 15 17 20英寸 或更大 技术指标有点距 像素和分辩率等 目前CRT基本被淘汰了 液晶LCD 阴极射线管CRT 5 输出设备 打印机 种类有针式打印机 如EPSONLQ1600K 喷墨打印机 激光打印机 如HP6L 越来越趋于智能化 惠普HPlaserjet1020 主板 主板 MainBoard 简称MB 主板上布满了各种电子元件 插槽 接口等 它为CPU 内存和各种功能 声 图 通信 网络 TV SCSI等 卡提供安装插座 槽 为各种磁 光存储设备 打印和扫描等IO设备以及数码相机 摄像头 Modem等多媒体和通讯设备提供接口 华硕M2N E 显示卡 显示卡 又称显示适配器 作用是控制显示器的显示方式 目前大多数计算机都使用AGP借口的显示卡 显示卡有一个15针的VGA输出端口 卡上有图形处理芯片 显示内存及BIOS芯片 显示卡的性能主要取决于显卡上使用的图形芯片 显示内存的大小影响到显示卡可以显示的颜色多少和可以支持的最高分辨率 声卡 2 3计算机软件系统 计算机软件系统系统软件操作系统编译程序语言处理程序数据库管理系统应用软件通用软件专用软件 第二节数据处理 本节内容 一 数据处理的概念和发展阶段二 数据组织 一 数据处理的概念和发展阶段 1 数据处理的概念数据处理指把来自科学研究 生产实践和社会经济活动等领域中的原始数据 用一定的设备和手段 按一定的使用要求 加工成另一种形式的数据 数据处理的目的1 把数据转换成便于观察分析 传送或进一步处理的形式 2 从大量的原始数据中抽取 推导出对人们有价值的信息以作为行动和决策的依据 3 利用计算机科学地保存和管理已经过处理 如校验 整理等 的大量数据 以便人们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资源 一 数据处理的概念和发展阶段 2 数据处理的基本内容1 数据收集2 数据转换3 数据的筛选 分组和排序4 数据的组织5 数据的运算 指算术运算和逻辑运算6 数据存储7 数据检索8 数据输出 一 数据处理的概念和发展阶段 3 一 数据结构数据结构是计算机信息处理中的一个重要概念 包括数据的存储结构及结构上的运算或操作 包括 逻辑结构物理结构映象 二 数据组织 1 逻辑结构数据间的逻辑关系 逻辑结构包括两大类 线性结构和非线性结构 线性表 栈 队列及串为线性结构 而树和图则为非线性结构 物理结构又称存贮结构 指数据元素在计算机存贮器中的存储方式 存储方式一般有四种 顺序存储 链接存储 索引存储及散列存储 映象对于给定的逻辑结构需要寻找一种对应的存储结构 以便在计算机中存储 通常把这种对应关系称为映象 二 数据组织 2 指针与链在数据结构中 表征某一数据结构特点及其连接方式的基本单位称为结构的结点 Node 一个结点通常有几个域 用来存放与结点有关的信息 存放结点本身信息的域称为数据域 存放结点与其他结点关系信息的域 称为指针域或链域 其中存放有与结点有关的结点的地址称为指针 若干带指针的结点组成的集合 称为链 结点的结构如下图 二 数据组织 3 线性表线性表是指数据的结构形式本质上是一维的线性关系 其中的每个结点都是同一类型的数据结构 二 数据组织 4 线性表的顺序存贮线性表的结点按逻辑次序依次存放在一组连续的存贮单元里 用这种方法存储的线性表称为顺序表 对于顺序表 若开始结点的存放位置为LOC k1 每个结点占用空间大小为L 则第i个结点ki的存放位置可由下式直接计算得到LOC ki LOC k1 L i 1 顺序表对于任何一个结点的检索都很方便 二 数据组织 5 线性表的插入与删除要在线性表中插入一个元素 由于插入后的线性表仍要求有序 必须将插入位置以后的元素依次向后移动一个单元 同样 若要删除元素 则需把后面的元素依次向前移动一个单元 二 数据组织 6 二 数据组织 7 链表链接方式存储的线性表称为链表 链表结构在每个结点设有链指针 用来指示下一个结点的位置 结点本身则可以存放在任意一组存贮单元中 这些存贮单元可以是连续的 也可以是分散的 结点之间的逻辑关系由指针表示 二 数据组织 8 链表的插入与删除在链表的插入和删除操作中 只需改变前后结点的指针 而不需要进行大量的数据移动 二 数据组织 9 树树是结点之间有分支的 层次关系的结构 类似于自然界中的树 是最重要的一类非线性结构 反映不同规格的钢材的库存情况的树结构如下图 二 数据组织 10 二 数据文件 把数据按某种数据结构组织起来存放在外部设备上 就构成数据文件 常用的文件的组织方式 顺序文件索引文件 二 数据组织 11 本节内容 一 数据库系统的产生和构成二 数据库设计的主要内容三 实体联系模型四 数据模型五 关系的规范化六 数据库操作七 数据库保护 第三节数据库技术 数据库系统的构成计算机系统数据库数据库管理系统 DBMS 人员数据库管理员系统程序员用户 一 数据库系统的产生和构成 按用户的观点对数据和信息建模 常常首先将现实世界的客观对象抽象为某一种不依赖于计算机系统和某一个DBMS的信息结构即概念模型 然后再把概念模型转换为计算机上某一DBMS支持的数据模型 如E R模型 二 数据库设计的主要内容 概念实体 Entity 属性联系一对一联系 1 1 一对多联系 1 n 多对多联系 m n 三 实体联系模型 数据模型是对客观事物及其联系的数据化描述 在数据库系统中 对现实世界中数据的抽象 描述以及处理等都是通过数据模型来实现的 数据模型在数据库系统设计中是用来提供信息表示和操作手段的形式构架 是数据库系统实现的基础 目前 主要的数据模型是关系模型 RelationalModel 四 数据模型 1 关系模型每一个关系为一张二维表 相当于一个文件 实体间的联系均通过关系进行描述 下表用m行n列的二维表表示了具有n元组 n Tuple 的 付款 关系 每一行即一个n元组 相当于一个记录 用来描述一个实体 四 数据模型 2 关系必须是规范化的关系 满足一定的约束条件 称为范式 NormalForm 第一范式 1NF 元组中的每一个分量都必须是不可分割的数据项 第二范式 2NF 关系不仅满足第一范式 而且所有非主属性完全依赖于其主码 第三范式不仅满足第二范式 而且它的任何一个非主属性都不传递依赖于任何主关键字 五 关系的规范化 数据库操作主要有基本表的建立与删除 数据查询及更改等 一般使用关系数据库标准语言 结构化查询语言SQL StructuredQueryLanguage 来完成上述操作 如 SQL的核心语句是数据库查询语句 其一般格式为 SELECTFROM WHERE GROUPBY ORDERBY ASC DESC 其功能是根据WHERE子句中的条件表达式 从指定表中找出满足条件的元组 六 数据库操作 为了保证数据的安全可靠和正确有效 DBMS必须提供统一的数据保护功能 主要包括数据的安全性 完整性 并发控制和数据库恢复等内容 七 数据库保护 第四节计算机网络 本节内容 一 计算机网络的概念与分类二 局域网技术三 网际互联 INTERNET技术 一 基本概念计算机网络用通信介质把分布在不同地理位置的计算机和其它网络设备连接起来 实现信息互通和资源共享的系统 网络介质数据传输的物理通道 有同轴电缆 双绞线 光纤 微波 卫星信道等 协议网络设备间进行通信的一组约定 如TCP IP IEEE802 3 802 4 FDDI ATM等 网络协议具体规定了设备间通信的电气性能 数据组织方式等 节点网络中某分支的端点或网络中若干条分支的公共汇交点 链路是指两个相邻节点之间的通信线路 一 计算机网络的概念与分类 1 网络拓扑结构是指网络的链路和节点在地理上所形成的几何构形 计算机网络从功能上可分为两部分 资源子网和通信子网 一 计算机网络的概念与分类 2 二 计算机网络的分类局域网 LAN 传输距离0 1 10km 传送速率在1Mbps 10Mbps 广域网 WAN 相距较远的局域网经由公共电信网络互联而成 数据传输速率一般在1 2kbps 1 554Mbps 传输距离可遍及全球 Internet 因特网 是国际最大的互联网 Internet已形成覆盖全球的网络 成为远程网的代名词 我国的CHINANET CERNET等都是该网的一部分 综合业务数字网 ISDN 综合业务数字网是一种能在一个网络内传送多种业务信息的网络 包括数据 图像 语音 文字等 能够满足一个单位日常业务中网络应用的需要 一 计算机网络的概念与分类 3 二 局域网技术 一 网络体系结构文件服务器 工作站客户机 服务器分布式处理Intranet Extranet 二 网络操作系统管理网络资源的软件 三 几种典型的局域网以太网 令牌环网 快速以太网 FDDI ATM 网际互联即通过主干网络把不同标准 不同结构甚至不同协议类型的局域网在一定的网络协议的支持下联系起来 从而实现更大范围的信息资源共享 ISO 国际标准化组织 提出了网络互联协议的基本框架 称为开放系统互联 OSI 参考模型 该模型把网络功能分为七个层次 1 物理层2 数据链路层3 网络