第二章管理信息系统的理论与技术

1、第第 2 2 章章 管理信息系统的理论与技术管理信息系统的理论与技术主要内容主要内容 管理科学管理科学 信息技术信息技术 数据库技术基础数据库技术基础 数据通信和计算机网络数据通信和计算机网络2.12.1管理科学管理科学 管理贯穿于管理信息系统的全过程。管理管理贯穿于管理信息系统的全过程。管理信息系统与管理科学有着密不可分的联系。这种信息系统与管理科学有着密不可分的联系。这种联系体现在三个方面：首先，管理信息系统的研联系体现在三个方面：首先，管理信息系统的研究开发对象是管理，服务目标也是管理，即提高究开发对象是管理，服务目标也是管理，即提高管理品质，发展生产力；其次，成功开发管理信管理品质，发

2、展生产力；其次，成功开发管理信息系统，必须深刻理解管理对象与管理过程；最息系统，必须深刻理解管理对象与管理过程；最后，项目开发和运行维护需要运用管理。后，项目开发和运行维护需要运用管理。 2.1.12.1.1管理科学概述管理科学概述 管理科学是研究管理理论、方法和管理实管理科学是研究管理理论、方法和管理实践活动的一般规律的科学。管理科学理论是以第践活动的一般规律的科学。管理科学理论是以第二次世界大战期间用于解决军事问题的定量方法二次世界大战期间用于解决军事问题的定量方法为基础发展起来的。它是一种以现代自然科学和为基础发展起来的。它是一种以现代自然科学和技术科学的最新成果为手段，运用数学模型，对

3、技术科学的最新成果为手段，运用数学模型，对管理领域中的人力、物力、财力、信息等资源进管理领域中的人力、物力、财力、信息等资源进行系统的定量分析，并作出最优规划和决策的理行系统的定量分析，并作出最优规划和决策的理论。论。 管理科学理论的意义管理科学理论的意义 管理科学理论试图用科学的方法解决生产与业务管理问题，管理科学理论试图用科学的方法解决生产与业务管理问题，以现代自然科学和技术科学的最新成果如先进的数学方法、电子计以现代自然科学和技术科学的最新成果如先进的数学方法、电子计算机技术以及系统论、信息论、控制论等为手段，研究企业管理中算机技术以及系统论、信息论、控制论等为手段，研究企业管理中的一些

4、复杂问题，特别是注重运用系统理论和观点，提出解决企业的一些复杂问题，特别是注重运用系统理论和观点，提出解决企业管理问题的最适宜的方法。并认为应用各种数学模型来表示计划、管理问题的最适宜的方法。并认为应用各种数学模型来表示计划、组织、控制、决策等合乎逻辑的程序，有助于求出最优的解决方案，组织、控制、决策等合乎逻辑的程序，有助于求出最优的解决方案，以达到企业的目标。在实践中，管理科学方法主要用于企业决策，以达到企业的目标。在实践中，管理科学方法主要用于企业决策，特别是计划与控制决策，即在进行决策时，以充足的事实为依据，特别是计划与控制决策，即在进行决策时，以充足的事实为依据，采取严密的逻辑思考方法

5、，对大量的资料和数据按照事务的内在联采取严密的逻辑思考方法，对大量的资料和数据按照事务的内在联系进行系统分析和计算，遵循科学程序作出正确决策，这是定量方系进行系统分析和计算，遵循科学程序作出正确决策，这是定量方法对管理的最直接的贡献。在企业管理中采取管理科学方法，有助法对管理的最直接的贡献。在企业管理中采取管理科学方法，有助于减少决策的风险，提高决策质量。管理科学理论从另一方面开拓于减少决策的风险，提高决策质量。管理科学理论从另一方面开拓了管理学的研究领域，使管理研究从以往的定性描述开始跨入定量了管理学的研究领域，使管理研究从以往的定性描述开始跨入定量分析预测阶段。分析预测阶段。 管理科学的特

6、点管理科学的特点力求减少决策的个人艺术成分。依靠建立一套决策程序和数力求减少决策的个人艺术成分。依靠建立一套决策程序和数学模型以增加决策的科学性。他们将众多方案中的各种变学模型以增加决策的科学性。他们将众多方案中的各种变数或因素加以数量化，利用数学工具建立数量模型研究各数或因素加以数量化，利用数学工具建立数量模型研究各变数和因素之间的相互关系，寻求一个用数量表示的最优变数和因素之间的相互关系，寻求一个用数量表示的最优化答案。决策的过程就是建立和运用数学模型的过程。化答案。决策的过程就是建立和运用数学模型的过程。 各种可行的方案均是以经济效果作为评价的依据。例如成各种可行的方案均是以经济效果作为

7、评价的依据。例如成本、总收入和投资利润率等。本、总收入和投资利润率等。 广泛地使用电子计算机。现代企业管理中影响某一事务的广泛地使用电子计算机。现代企业管理中影响某一事务的因素错综复杂，建立模型后，计算任务极为繁重，依靠传因素错综复杂，建立模型后，计算任务极为繁重，依靠传统的计算方法获得结果往往需要若干年时间，致使计算结统的计算方法获得结果往往需要若干年时间，致使计算结果无法用于企业管理。电子计算机的出现大大提高了运算果无法用于企业管理。电子计算机的出现大大提高了运算的速度，使数学模型应用于企业和组织成为可能。的速度，使数学模型应用于企业和组织成为可能。2.1.2 管理科学在管理科学在MISM

8、IS中的应用中的应用 从管理信息系统的实现过程来看，它是一个技术过从管理信息系统的实现过程来看，它是一个技术过程，但是管理信息系统与管理科学的关系非常密切。可以程，但是管理信息系统与管理科学的关系非常密切。可以说，管理是说，管理是MISMIS学科体系的基石，也是学科体系的基石，也是MISMIS成功的课题。这成功的课题。这是因为是因为MISMIS得研究和开发对象是真实具体的管理过程，对管得研究和开发对象是真实具体的管理过程，对管理过程的研发需要管理科学的指导与规范，如流程重组。理过程的研发需要管理科学的指导与规范，如流程重组。成功的项目开发离不开良好的项目管理，系统的运行维护成功的项目开发离不开

9、良好的项目管理，系统的运行维护同样离不开管理。在整个同样离不开管理。在整个MISMIS生命期，都在研究管理，也都生命期，都在研究管理，也都离不开管理。管理和技术不仅是企业的两大基础，也是开离不开管理。管理和技术不仅是企业的两大基础，也是开发发MISMIS项目的两大基础，缺一不可。成功的项目的两大基础，缺一不可。成功的MISMIS项目一定是项目一定是管理和技术的统一。管理是实现技术要素的基础，在技术管理和技术的统一。管理是实现技术要素的基础，在技术水平的前提下，管理是水平的前提下，管理是MISMIS成功的关键性因素，如项目管理、成功的关键性因素，如项目管理、质量管理、配置管理和对整个过程的资源和

10、成本管理。所质量管理、配置管理和对整个过程的资源和成本管理。所以，在整个开发和运行过程中，要像重视技术一样重视管以，在整个开发和运行过程中，要像重视技术一样重视管理。理。 MISMIS与管理的关系与管理的关系 MIS MIS 与管理密切相关，在与管理密切相关，在MIS MIS 中，总可找到中，总可找到管理的内涵。管理的内涵。MIS MIS 管理是项目管理，项目管理是管管理是项目管理，项目管理是管理的重要分支，具有管理的一般特征，体现管理的理的重要分支，具有管理的一般特征，体现管理的科学性，更体现管理的艺术性。科学性，更体现管理的艺术性。MIS MIS 在管理中的应在管理中的应用，不仅体现在对特

11、定管理对象和管理过程的深刻用，不仅体现在对特定管理对象和管理过程的深刻入微的理解，也体现在对项目的管理。它的对象是入微的理解，也体现在对项目的管理。它的对象是管理，它的过程本身也是管理。管理，它的过程本身也是管理。 2.1.3 MISMIS与信息技术需求支持的关系与信息技术需求支持的关系 通信支持技术是指小组、组织和多组织之间的相通信支持技术是指小组、组织和多组织之间的相互通信的信息技术，一般包括：电子邮件、计算互通信的信息技术，一般包括：电子邮件、计算机会议（机会议（Computer ConferenceComputer Conference）和视频会议（）和视频会议（ViVideo Con

12、ferencedeo Conference）等多种形式。）等多种形式。 协调支持技术指用于协调组织资源、设施和项目协调支持技术指用于协调组织资源、设施和项目或任务的技术，例如群件（或任务的技术，例如群件（Groupware Groupware ）。群件）。群件是一种用于协调和支持队组工作的信息系统环境，是一种用于协调和支持队组工作的信息系统环境，具体有多种系统形式，甚至可以包括通信和决策具体有多种系统形式，甚至可以包括通信和决策支持功能，但其中主要功能特征是支持与协调资支持功能，但其中主要功能特征是支持与协调资源。源。MISMIS与信息技术需求支持的关系与信息技术需求支持的关系 过滤支持技术指

13、用于筛选和汇总由基层传递上来过滤支持技术指用于筛选和汇总由基层传递上来的信息的技术，比如目前用于通信和协调支持的的信息的技术，比如目前用于通信和协调支持的技术，包括电子邮件、计算机会议等系统形式。技术，包括电子邮件、计算机会议等系统形式。结合了人工智能技术的过滤支持技术，则可以提结合了人工智能技术的过滤支持技术，则可以提高系统的信息分类、排序和响应请求的自动化程高系统的信息分类、排序和响应请求的自动化程度、效率和效果。在人工信息处理过程中，也包度、效率和效果。在人工信息处理过程中，也包含了信息过滤的功能。含了信息过滤的功能。 决策支持技术指用于改善组织及其成员决策制定决策支持技术指用于改善组织

14、及其成员决策制定过程的效率和效果的一类信息技术。过程的效率和效果的一类信息技术。 监控和保障支持技术指基于计算机系统，用于监监控和保障支持技术指基于计算机系统，用于监控和保障系统安全的信息系统环境。控和保障系统安全的信息系统环境。 2.2 2.2 信息技术信息技术 从广义上讲，一切涉及信息的生产、处理、存储、从广义上讲，一切涉及信息的生产、处理、存储、物流、应用的相关技术，均可称为信息技术。信物流、应用的相关技术，均可称为信息技术。信息技术也就是扩展人类信息器官功能的专门技术。息技术也就是扩展人类信息器官功能的专门技术。 从狭义上讲，信息技术就是运用计算技术和现代从狭义上讲，信息技术就是运用计

15、算技术和现代通讯技术，对信息资源进行采集、加工、存储、通讯技术，对信息资源进行采集、加工、存储、传递、反馈的专门技术。传递、反馈的专门技术。 信息技术基础设施构成2.2.1 计算机硬件系统计算机硬件系统 输入设备是将数据、程序、文字符号、图像、声音输入设备是将数据、程序、文字符号、图像、声音等信息输送到计算机中。常用的输入设备有，键盘、等信息输送到计算机中。常用的输入设备有，键盘、鼠标、数字化仪器、光笔、光电阅读器和图像扫描鼠标、数字化仪器、光笔、光电阅读器和图像扫描器以及各种传感器等。器以及各种传感器等。 输出设备是能够将计算机的运算结果或者中间结果输出设备是能够将计算机的运算结果或者中间结

16、果打印或显示出来的设备。常用的输出设备有：显示打印或显示出来的设备。常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪等。器、打印机、绘图仪等。 存储器：将输入设备接收到的信息以二进制的数据存储器：将输入设备接收到的信息以二进制的数据形式存到存储器中。存储器有两种，分别叫做内存形式存到存储器中。存储器有两种，分别叫做内存储器和外存储器。储器和外存储器。 运算器是完成各种算术运算和逻辑运算的装置，运算器是完成各种算术运算和逻辑运算的装置，能作加、减、乘、除等数学运算，也能作比较、能作加、减、乘、除等数学运算，也能作比较、判断、查找、逻辑运算等。判断、查找、逻辑运算等。 控制器是计算机的指挥中心，负责决定执

17、行程序控制器是计算机的指挥中心，负责决定执行程序的顺序，给出执行指令时机器各部件需要的操作的顺序，给出执行指令时机器各部件需要的操作控制命令。控制命令。CPUCPU一般由逻辑运算单元、控制单元和一般由逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成。存储单元组成。 2.2.2 计算机软件系统计算机软件系统 计算机软件是一系列相关的程序和相应的文计算机软件是一系列相关的程序和相应的文档组成的集合。它利用计算机本身提供的逻辑功档组成的集合。它利用计算机本身提供的逻辑功能，合理地组织计算机的工作，简化或代替人们能，合理地组织计算机的工作，简化或代替人们在使用计算机过程中的各个环节，提供给用户的在使用计算机过程中

18、的各个环节，提供给用户的一个便于掌握操作的工作环境。计算机软件主要一个便于掌握操作的工作环境。计算机软件主要分为系统软件（分为系统软件（System SoftwareSystem Software）和应用软件）和应用软件（Application SoftwareApplication Software）两大类。）两大类。 系统软件是指控制和协调计算机及外部设备，支持应用软系统软件是指控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行的系统，是无需用户干预的各种程序的集合，件开发和运行的系统，是无需用户干预的各种程序的集合，主要功能是调度，监控和维护计算机系统；负责管理计算主要功能是调度，监控和

19、维护计算机系统；负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。系统机系统中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。系统软件使得计算机使用者和其他软件将计算机当作一个整体软件使得计算机使用者和其他软件将计算机当作一个整体而不需要顾及到底层每个硬件是如何工作的。而不需要顾及到底层每个硬件是如何工作的。 应用软件（应用软件（application softwareapplication software）是用户可以使用的各）是用户可以使用的各种程序设计语言，以及用各种程序设计语言编制的应用程种程序设计语言，以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合，分为应用软件包和用户程序。应用软件包是利

20、序的集合，分为应用软件包和用户程序。应用软件包是利用计算机解决某类问题而设计的程序的集合，供多用户使用计算机解决某类问题而设计的程序的集合，供多用户使用。应用软件是为满足用户不同领域、不同问题的应用需用。应用软件是为满足用户不同领域、不同问题的应用需求而提供的那部分软件。它除了可以拓宽计算机系统的应求而提供的那部分软件。它除了可以拓宽计算机系统的应用领域，放大硬件的功能，还具有无限丰富和美好的开发用领域，放大硬件的功能，还具有无限丰富和美好的开发前景。前景。 2.2.3 计算机的发展趋势计算机的发展趋势 计算机技术是世界上发展最快的科学技术计算机技术是世界上发展最快的科学技术之一，产品不断升级

21、换代。当前计算机正朝着多之一，产品不断升级换代。当前计算机正朝着多极化、微型化、智能化、网络化等方向发展，计极化、微型化、智能化、网络化等方向发展，计算机本身的性能越来越优越，应用范围也越来越算机本身的性能越来越优越，应用范围也越来越广泛，从而使计算机成为工作、学习和生活中必广泛，从而使计算机成为工作、学习和生活中必不可少的工具。未来的计算机将会是量子计算机、不可少的工具。未来的计算机将会是量子计算机、神经网络计算机神经网络计算机 、化学、生物计算机、化学、生物计算机 、光计算、光计算机等。机等。2.3 数据库技术基础数据库技术基础 随着计算机技术的迅速发展，计算机具有的高速处理能随着计算机技

22、术的迅速发展，计算机具有的高速处理能力和存储容量巨大的特点，使得人们有可能对大量的信息进力和存储容量巨大的特点，使得人们有可能对大量的信息进行保存和加工处理。为了记载信息，人们使用各种各样的物行保存和加工处理。为了记载信息，人们使用各种各样的物理符号和它们的组合来表示信息，这些符号及其组合就是数理符号和它们的组合来表示信息，这些符号及其组合就是数据。有了数据就产生了数据处理的问题，人们收集到的各种据。有了数据就产生了数据处理的问题，人们收集到的各种数据需要经过加工处理。所谓数据处理包括对数据的收集、数据需要经过加工处理。所谓数据处理包括对数据的收集、记载、分类、排序、存储和计算等工作。其目的是

23、使有效的记载、分类、排序、存储和计算等工作。其目的是使有效的信息资源得到合理和充分地利用，从而促进社会生产力的发信息资源得到合理和充分地利用，从而促进社会生产力的发展。数据库技术研究的问题就是如何科学的组织和存储数据，展。数据库技术研究的问题就是如何科学的组织和存储数据，如何高效的获取和处理数据。数据库技术已成为社会信息化如何高效的获取和处理数据。数据库技术已成为社会信息化时代不可缺少的方法和工具。时代不可缺少的方法和工具。2.3.1 数据库的发展数据库的发展 数据管理技术先后经历了三个发展阶段，数据管理技术先后经历了三个发展阶段，即人工管理阶段、文件系统管理阶段和数据库系即人工管理阶段、文件

24、系统管理阶段和数据库系统管理阶段。统管理阶段。l 人工管理阶段人工管理阶段: :又称为自由管理阶段。其特点是：又称为自由管理阶段。其特点是：数据不能长期保存，数据与程序不独立，一组数数据不能长期保存，数据与程序不独立，一组数据对应于一个程序，没有软件系统对数据进行管据对应于一个程序，没有软件系统对数据进行管理，基本上没有文件的概念。理，基本上没有文件的概念。 应用程序1数据集合1应用程序3数据集合3应用程序2数据集合2应用程序n数据集合nl 文件系统管理阶段文件系统管理阶段: :硬件方面已有了磁盘、磁硬件方面已有了磁盘、磁鼓等直接存取的存储设备；软件方面，操作系鼓等直接存取的存储设备；软件方面

25、，操作系统中已经有了专门的数据管理软件，一般称为统中已经有了专门的数据管理软件，一般称为文件系统；数据处理方式上不仅有了批处理，文件系统；数据处理方式上不仅有了批处理，而且能够联机实时处理。而且能够联机实时处理。 应用程序1文件n应用程序n文件管理系统应用程序n文件2文件1但是，文件系统仍存在以下缺点。但是，文件系统仍存在以下缺点。 A A数据共享性差，冗余度大。在文件系统中，一个数据文件数据共享性差，冗余度大。在文件系统中，一个数据文件基本上对应于一个应用程序，即数据仍然是面向应用的。当不基本上对应于一个应用程序，即数据仍然是面向应用的。当不同的应用程序具有部分相同的数据时，也必须建立各自的

26、文件，同的应用程序具有部分相同的数据时，也必须建立各自的文件，而不能共享相同的数据，因此数据的冗余度大，浪费存储空间。而不能共享相同的数据，因此数据的冗余度大，浪费存储空间。同时，由于相同数据的重复存储、各自管理，容易造成数据的同时，由于相同数据的重复存储、各自管理，容易造成数据的不一致性，给数据的修改和维护带来困难。不一致性，给数据的修改和维护带来困难。 B B数据独立性差。文件系统中的文件是为某一特定应用服务数据独立性差。文件系统中的文件是为某一特定应用服务的，文件的逻辑结构对该应用程序来说是优化的。因此，要想的，文件的逻辑结构对该应用程序来说是优化的。因此，要想对现有的数据再增加一些新的

27、应用会很困难，系统不容易扩充。对现有的数据再增加一些新的应用会很困难，系统不容易扩充。一旦数据的逻辑结构改变，必须修改应用程序；应用程序的改一旦数据的逻辑结构改变，必须修改应用程序；应用程序的改变，也将引起文件的数据结构的改变。因此数据与程序之间仍变，也将引起文件的数据结构的改变。因此数据与程序之间仍缺乏独立性。缺乏独立性。l 数据库系统管理阶段数据库系统管理阶段 为了解决多用户、多应用共享数据，使数为了解决多用户、多应用共享数据，使数据为尽可能多的应用服务，显然，文件系统已不据为尽可能多的应用服务，显然，文件系统已不能满足应用需求，于是数据库技术便应运而生。能满足应用需求，于是数据库技术便应

28、运而生。出现了统一管理数据的专门软件系统出现了统一管理数据的专门软件系统数据库数据库管理系统管理系统(DBMS(DBMS，DataBaseDataBase Management System) Management System)。数据库系统管理数据克服了文件系统存在的缺点，数据库系统管理数据克服了文件系统存在的缺点，对所有数据实行统一、集中的管理，使数据的存对所有数据实行统一、集中的管理，使数据的存储独立于他的程序，从而实现数据共享，减少了储独立于他的程序，从而实现数据共享，减少了数据冗余。数据冗余。 应用程序1应用程序n应用程序nDBMS数据库2.3.2 数据库的几个基本概念数据库的几个基

29、本概念 数据库是存储在一起的相关数据的集合，这些数据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，则该系统包含一构上完全分开的若干个数据库时，则该系统包含一个个“数据库集合数据库集合”。 数据库管理系统数据库管理系统(d

30、atabase management system)(database management system)是是一种操纵和管理数据库的大型软件，是用于建立、一种操纵和管理数据库的大型软件，是用于建立、使用和维护数据库，简称使用和维护数据库，简称dbmsdbms。它对数据库进行统。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。 数据库系统数据库系统DBSDBS（Data Base SystemData Base System，简称，简称DBSDBS）是）是一个实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据一个实际可运行的存储、维护和应用系统

31、提供数据的软件系统，是存储介质、处理对象和管理系统的的软件系统，是存储介质、处理对象和管理系统的集合体。数据库系统一般由集合体。数据库系统一般由4 4个部分组成：数据库，个部分组成：数据库，即存储在磁带、磁盘、光盘或其他外存介质上、按即存储在磁带、磁盘、光盘或其他外存介质上、按一定结构组织在一起的相关数据的集合。数据库一定结构组织在一起的相关数据的集合。数据库管理系统（管理系统（DBMSDBMS）。它是一组能完成描述、管理、）。它是一组能完成描述、管理、维护数据库的程序系统。它按照一种公用的和可控维护数据库的程序系统。它按照一种公用的和可控制的方法完成插入新数据、修改和检索原有数据的制的方法完

32、成插入新数据、修改和检索原有数据的操作。数据库管理员（操作。数据库管理员（DBADBA），一般是由业务水平），一般是由业务水平较高、资历较深的人员担任。用户和应用程序。较高、资历较深的人员担任。用户和应用程序。2.3.3 数据模型及数据库组织结构数据模型及数据库组织结构 数据模型（数据模型（Data ModelData Model）是数据特征的抽象，是数据）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。数据模型包括数据库数据的结构部分、操作手段的形式构架。数据模型包括数据库数据的结构部分、数据

33、库数据的操作部分和数据库数据的约束条件。数据库数据的操作部分和数据库数据的约束条件。数据模型所描述的内容包括三个部分数据模型所描述的内容包括三个部分: : 数据结构：数据模型中的数据结构主要描述数据的类型、内数据结构：数据模型中的数据结构主要描述数据的类型、内容、性质以及数据间的联系等。数据结构是数据模型的基础，容、性质以及数据间的联系等。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。不同的操作和约束。 数据操作：数据模型中数据操作主要描述在相应的数据结构数据操作：数据模型中数据操作主要描述在

34、相应的数据结构上的操作类型和操作方式。上的操作类型和操作方式。 数据约束：数据模型中的数据约束主要描述数据结构内数据数据约束：数据模型中的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。据动态变化的规则，以保证数据的正确、有效和相容。 数据模型按不同的应用层次分成三种类型：数据模型按不同的应用层次分成三种类型：概念数据模型（概念数据模型（Conceptual Data ModelConceptual Data Model）：简称概念模型，是面向数据）：简称概念模

35、型，是面向数据库用户的实现世界的模型，主要用来描述世界的概念化结构，它使数据库库用户的实现世界的模型，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，摆脱计算机系统及的设计人员在设计的初始阶段，摆脱计算机系统及DBMSDBMS的具体技术问题，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，与具体的数据管理系统（集中精力分析数据以及数据之间的联系等，与具体的数据管理系统（DataDatabase Management Systembase Management System，简称，简称DBMSDBMS）无关。概念数据模型必须换成逻辑）无关。概念数据模型必须换成逻辑数据模

36、型，才能在数据模型，才能在DBMSDBMS中实现。在概念数据模型中最常用的是中实现。在概念数据模型中最常用的是E-RE-R模型，模型，在后文中会详细介绍。在后文中会详细介绍。逻辑数据模型（逻辑数据模型（Logical Data ModelLogical Data Model）：简称数据模型，这是用户从数据）：简称数据模型，这是用户从数据库所看到的模型，是具体的库所看到的模型，是具体的DBMSDBMS所支持的数据模型，如网状数据模型（所支持的数据模型，如网状数据模型（NeNetwork Data Modeltwork Data Model）、层次数据模型（）、层次数据模型（Hierarchica

37、l Data ModelHierarchical Data Model）等等。）等等。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（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（DBMSDBMS）的实现。在逻辑数据类型中最常用的是层次模型、网状模型、关系模型。的实现。在逻辑数据类型中最常用的是层次模型、网状模型、关系模型。物理数据模型（物理数据模型（Physical Data ModelPhysical Data Model）：简称物理模型，是面向计算机）：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，它不但与具体的物理表示的模型，描述了数

38、据在储存介质上的组织结构，它不但与具体的DBMSDBMS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起对应的物理数据模型。都有起对应的物理数据模型。DBMSDBMS为了保证其独立性与可移植性，大部分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又系统自动完成，而设计者只设计索引、聚集等物理数据模型的实现工作又系统自动完成，而设计者只设计索引、聚集等特殊结构。特殊结构。 层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次数据库系统采用层次模型作为数据的组织方层次数据库系

39、统采用层次模型作为数据的组织方式，典型代表是式，典型代表是IBMIBM公司在公司在19681968年推出的的年推出的的IMS(InIMS(Informationformation Management Systems) Management Systems)数据库管理系统。数据库管理系统。层次模型是以记录类型为结点的倒立的树，即树层次模型是以记录类型为结点的倒立的树，即树的每一个结点都表示一个记录类型，它的特点是：的每一个结点都表示一个记录类型，它的特点是：有且仅有一个结点没有双亲结点，这个结点称为有且仅有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点；根以外的其它结点有且只有一个双亲结根结点；根以

40、外的其它结点有且只有一个双亲结点；每个结点可以有若干个孩子结点。点；每个结点可以有若干个孩子结点。 网状模型（网状模型（Network ModelNetwork Model）在现实世界中事物之间）在现实世界中事物之间的联系更多的是非层次关系，若用层次模型表示很的联系更多的是非层次关系，若用层次模型表示很不直接，网状模型则可以克服这一缺点。网状数据不直接，网状模型则可以克服这一缺点。网状数据库系统采用网状模型作为数据的组织方式，网状模库系统采用网状模型作为数据的组织方式，网状模型是以记录类型为结点的有向图，典型代表是型是以记录类型为结点的有向图，典型代表是DBTGDBTG系统，它是系统，它是20

41、20世纪世纪7070年代数据系统语言研究会年代数据系统语言研究会(Conf(Conference On Data System Language)erence On Data System Language)下属的数据库下属的数据库任务组任务组(DBTG(DBTG，DataBaseDataBase Task Group) Task Group)提出的一个提出的一个系统方案。在网状模型中，数据间紧密相连，呈现系统方案。在网状模型中，数据间紧密相连，呈现出一种网状的关系形式。它的特征是：允许一个以出一种网状的关系形式。它的特征是：允许一个以上的结点无双亲；允许一个结点有多于一个的双亲；上的结点无双

42、亲；允许一个结点有多于一个的双亲；任意两个结点之间可以有多于一个以上的联系。任意两个结点之间可以有多于一个以上的联系。 关系模型（关系模型（Relational ModelRelational Model）严格符合现代数据模型的）严格符合现代数据模型的定义。数据结构简单清晰。存取路径完全向用户隐蔽，使定义。数据结构简单清晰。存取路径完全向用户隐蔽，使程序和数据具有高度的独立性。程序和数据具有高度的独立性。19701970年美国年美国IBMIBM公司公司San JoSan Josese研究室的研究员研究室的研究员E. F. E. F. CoddCodd首次提出了数据库系统的关首次提出了数据库系统

43、的关系模型，开创了数据库关系方法和关系数据理论的研究，系模型，开创了数据库关系方法和关系数据理论的研究，为数据库技术奠定了理论基础。关系模型的数据语言非过为数据库技术奠定了理论基础。关系模型的数据语言非过程化程度较高，用户性能好，具有集合处理能力，并有定程化程度较高，用户性能好，具有集合处理能力，并有定义、操纵、控制一体化的优点。关系模型中，结构、操作义、操纵、控制一体化的优点。关系模型中，结构、操作和完整性规则三部分联系紧密。关系模型是由行和列组成和完整性规则三部分联系紧密。关系模型是由行和列组成的二维表，一个关系型数据库可以看作一系列的二维表。的二维表，一个关系型数据库可以看作一系列的二维

44、表。 学号S姓名SN系别XBS1王某管理系S2李某电子系S3张某中文系SN陈某建筑系 数据库组织结构主要是指美国国家标准学会（数据库组织结构主要是指美国国家标准学会（ANSIANSI）于于19751975年规定了数据库按三级体系结构组织的标准年规定了数据库按三级体系结构组织的标准SPARCSPARC。 三级结构：三级结构： 内模式：存储模式或物理模式，是数据库最内层。包含记录内模式：存储模式或物理模式，是数据库最内层。包含记录的顺序、存储块的大小、存储器的索引、指针的使用和所用的顺序、存储块的大小、存储器的索引、指针的使用和所用的存取策略等信息。的存取策略等信息。 概念模式：数据库结构的中间一

45、层，也叫逻辑模式，指出每概念模式：数据库结构的中间一层，也叫逻辑模式，指出每个数据的逻辑定义及数据之间的逻辑关系，统一考虑所有用个数据的逻辑定义及数据之间的逻辑关系，统一考虑所有用户的要求。户的要求。 外模式：子模式或用户模式，是最靠近用户的一层，使用逻外模式：子模式或用户模式，是最靠近用户的一层，使用逻辑数据模型对用户所用到的那份数据的描述。辑数据模型对用户所用到的那份数据的描述。2.3.4 2.3.4 数据库开发工具数据库开发工具 随着网络技术的发展，客户机随着网络技术的发展，客户机/ /服务器（服务器（Client/ServerClient/Server，C/SC/S）结构的数据库系统已

46、成为主流，数据库应用快速开发工具也迅速向客户结构的数据库系统已成为主流，数据库应用快速开发工具也迅速向客户机服务器结构转移。新一代客户机机服务器结构转移。新一代客户机/ /服务器前端快速开发工具具备的特服务器前端快速开发工具具备的特点是：点是： 支持与多种数据库的连接，可进行异种数据库源的透明访问。支持与多种数据库的连接，可进行异种数据库源的透明访问。 支持独立于特定支持独立于特定DBMS DBMS 的应用开发，提供统一的访问的应用开发，提供统一的访问DBMS DBMS 的用户界的用户界面和应用程序接口。面和应用程序接口。 支持可视化图形用户界面。支持可视化图形用户界面。 支持面向对象的程序设

47、计。支持面向对象的程序设计。 提供完善的数据对象。提供完善的数据对象。 支持开发性。支持开发性。 工具的完备和集成一体化。工具的完备和集成一体化。 支持汉化。支持汉化。 当前应用并发工具的发展趋势是：采用三层的当前应用并发工具的发展趋势是：采用三层的Client / Server Client / Server 结构；对结构；对Web Web 应用的支持：开放的、构件式的分布式计算环境。应用的支持：开放的、构件式的分布式计算环境。2.3.5 数据仓库和数据挖掘 数据仓库是决策支持系统（数据仓库是决策支持系统（dssdss）和联机分析应用数据源的结构化数）和联机分析应用数据源的结构化数据环境。数

48、据仓库研究和解决从数据库中获取信息的问题。数据仓库据环境。数据仓库研究和解决从数据库中获取信息的问题。数据仓库的特征在于面向主题、集成性、稳定性和时变性。的特征在于面向主题、集成性、稳定性和时变性。数据仓库的出现，并不是要取代数据库。目前，大部分数据仓库还是数据仓库的出现，并不是要取代数据库。目前，大部分数据仓库还是用关系数据库管理系统来管理的。可以说，数据库、数据仓库相辅相用关系数据库管理系统来管理的。可以说，数据库、数据仓库相辅相成、各有千秋。成、各有千秋。数据库是面向事务的设计，数据仓库是面向主题设计的。数据库是面向事务的设计，数据仓库是面向主题设计的。数据库一般存储在线交易数据，数据仓

49、库存储的一般是历史数据。数据库一般存储在线交易数据，数据仓库存储的一般是历史数据。数据库设计是尽量避免冗余，一般采用符合范式的规则来设计，数据数据库设计是尽量避免冗余，一般采用符合范式的规则来设计，数据仓库在设计是有意引入冗余，采用反范式的方式来设计。仓库在设计是有意引入冗余，采用反范式的方式来设计。数据库是为捕获数据而设计，数据仓库是为分析数据而设计，它的两数据库是为捕获数据而设计，数据仓库是为分析数据而设计，它的两个基本的元素是维表和事实表。个基本的元素是维表和事实表。数据库库在基本容量上要比数据仓库小的多。数据库库在基本容量上要比数据仓库小的多。数据库是为了高效的事务处理而设计的，服务对

50、象为企业业务处理方数据库是为了高效的事务处理而设计的，服务对象为企业业务处理方面的工作人员，而数据仓库是为了分析数据进行决策而设计的，服务面的工作人员，而数据仓库是为了分析数据进行决策而设计的，服务对象为企业高层决策人员。对象为企业高层决策人员。数据挖掘 分类（分类（ClassificationClassification）: :首先从数据中选出已经首先从数据中选出已经分好类的训练集，在该训练集上运用数据挖掘分类分好类的训练集，在该训练集上运用数据挖掘分类的技术，建立分类模型，对于没有分类的数据进行的技术，建立分类模型，对于没有分类的数据进行分类。分类。 估值与分类类似，不同之处在于，分类描述

51、的是离估值与分类类似，不同之处在于，分类描述的是离散型变量的输出，而估值处理连续值的输出；分类散型变量的输出，而估值处理连续值的输出；分类的类别是确定数目的，估值的量是不确定的。的类别是确定数目的，估值的量是不确定的。 预言是通过分类或估值起作用的，也就是说，通过预言是通过分类或估值起作用的，也就是说，通过分类或估值得出模型，该模型用于对未知变量的预分类或估值得出模型，该模型用于对未知变量的预言。从这种意义上说，预言其实没有必要分为一个言。从这种意义上说，预言其实没有必要分为一个单独的类。预言其目的是对未来未知变量的预测，单独的类。预言其目的是对未来未知变量的预测，这种预测是需要时间来验证的，

52、即必须经过一定时这种预测是需要时间来验证的，即必须经过一定时间后，才知道预言准确性是多少。间后，才知道预言准确性是多少。 相关性分组或关联规则分析和决定哪些事情将一起相关性分组或关联规则分析和决定哪些事情将一起发生。发生。 聚集是对记录分组，把相似的记录在一个聚集里。聚集是对记录分组，把相似的记录在一个聚集里。聚集通常作为数据挖掘的第一步。聚集通常作为数据挖掘的第一步。 描述和可视化（描述和可视化（Description and VisualizationDescription and Visualization）是对数据挖掘结果的表示方式。能生成用易于理解是对数据挖掘结果的表示方式。能生成用

53、易于理解的点线图、直方图、饼图、网状图以及各种综合报的点线图、直方图、饼图、网状图以及各种综合报表等。表等。 复杂数据类型挖掘（复杂数据类型挖掘（Text, Web ,Text, Web ,图形图像，视频，图形图像，视频，音频等）是对图像或音乐等复杂数据分析重复或相音频等）是对图像或音乐等复杂数据分析重复或相似的片段，例如相貌识别、指纹识别、声音识别等似的片段，例如相貌识别、指纹识别、声音识别等系统。系统。 数据挖掘是数据信息资源利用价值的再发数据挖掘是数据信息资源利用价值的再发现，它突破了传统意义上的数据查询，在更大的现，它突破了传统意义上的数据查询，在更大的范围、更深的层次中提高数据的使用

54、价值，但数范围、更深的层次中提高数据的使用价值，但数据挖掘永远不能替代有经验的分析师或管理人员据挖掘永远不能替代有经验的分析师或管理人员所起的作用，它只是提供一个强大的工具，使得所起的作用，它只是提供一个强大的工具，使得这些人员在进行智能化决策时更容易、更方便，这些人员在进行智能化决策时更容易、更方便，而且有根据。而且有根据。2.4 数据通信和计算机网络数据通信和计算机网络 数据通信对管理信息系统起着重要的作用，利用数据数据通信对管理信息系统起着重要的作用，利用数据通信可以将管理信息系统资源在长距离内有效的分配。通信可以将管理信息系统资源在长距离内有效的分配。 数据通信系统是以计算机为中心，结

55、合分散在远程的数据通信系统是以计算机为中心，结合分散在远程的终端装置或其他计算机，通过通讯线路彼此连接起来，进行终端装置或其他计算机，通过通讯线路彼此连接起来，进行数据或信息的传输、交换、存储和处理的设备总称。通信系数据或信息的传输、交换、存储和处理的设备总称。通信系统的三个基本要素：信源、通信媒体、信宿。信源是通信发统的三个基本要素：信源、通信媒体、信宿。信源是通信发生和发送信息的设备或计算机；信号转换设备和信号复原设生和发送信息的设备或计算机；信号转换设备和信号复原设备一般使用调制解调器完成；通信媒体是信源和信宿之间的备一般使用调制解调器完成；通信媒体是信源和信宿之间的通信线路；信宿是通信

56、过程中接收和处理信息的设备或计算通信线路；信宿是通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。机。 数据通信系统的组成信源通信媒体信源信号转换设备调制设备信号复原设备解调设备2.4.2 计算机网络简介计算机网络简介 计算机网络就是利用通信线路和通信设备将分布在不同地计算机网络就是利用通信线路和通信设备将分布在不同地点的具有独立功能的多个计算机互相连接起来，在网络软件的支点的具有独立功能的多个计算机互相连接起来，在网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源贡共享的系统。持下实现彼此之间的数据通信和资源贡共享的系统。 从地理范围划分可以把计算机网络划分为从地理范围划分可以把计算机网络划分为: : 局域

57、网局域网(LAN ):(LAN ):几米至几米至1010公里以内公里以内 城域网城域网(MAN):(MAN):距离可以在距离可以在1010100100公里，在一个大型城市或都市公里，在一个大型城市或都市地区，一个地区，一个MANMAN网络通常连接着多个网络通常连接着多个LANLAN网网. . 广域网广域网(WAN):(WAN):覆盖的范围比城域网（覆盖的范围比城域网（MANMAN）更广，它一般是在不）更广，它一般是在不同城市之间的同城市之间的LANLAN或者或者MANMAN网络互联，地理范围可从几百公里到几网络互联，地理范围可从几百公里到几千公里。千公里。 互联网互联网(Internet):(

58、Internet):信息量大，传播广，无论你身处何地，只要信息量大，传播广，无论你身处何地，只要联上互联网你就可以对任何可以联网用户发出你的信函和广告。联上互联网你就可以对任何可以联网用户发出你的信函和广告。 网络的拓扑结构 拓扑结构指用传输媒体互连各种设备的拓扑结构指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式要有星型结构、环型结构、总

59、线结构、分布式结构、树型结构、网状结构等。结构、树型结构、网状结构等。 星型结构星型结构 星型结构是指各工作站星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。以星型方式连接成网。网络有中央节点，其他网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中中心，因此又称为集中式网络。式网络。 星型结构的特点星型结构的特点 这种结构便于集中控制，因为端用户之间的这种结构便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点，也带来了易通信必须经过中心站。由于这一特点，也带来了易于维护和安

60、全等优点。端用户设备因为故障而停机于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时它的网络时也不会影响其它端用户间的通信。同时它的网络延迟时间较小，传输误差较低。但这种结构非常不延迟时间较小，传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是，中心系统必须具有极高的可靠性，因利的一点是，中心系统必须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。性。总线结构总线结构 总线结构是使用同一媒体总线结构是使用同一媒体或电缆连接所