管理信息系统（第六版）第03章管理信息系统的技术基础

1、第3章 管理信息系统的技术基础第3章 管理信息系统的技术基础第3章 管理信息系统的技术基础本章所讲内容如下：计算机系统1 数据仓库与数据挖掘 3数据通信与计算机网络4数据管理技术2第3章 管理信息系统的技术基础本节所讲的内容如下：1.计算机的发展2. 计算机系统的构成3. 计算机硬件系统4. 计算机软件系统第3章 管理信息系统的技术基础3.1计算机系统 从第一台电子计算机诞生至今,计算机的发展经历了半个多世纪,一般将现代计算机的发展归纳为四个阶段,其对比如表3-1所示。第3章 管理信息系统的技术基础3.1.1计算机的发展第一代第二代第三代第四代时间19461957年19581964年19651

2、969年1970年至今主要元件电子管晶体管中、小规模集成电路大规模、超大规模集成电路软件特征机器语言和汇编语言高级程序设计语言操作系统逐步成熟、结构化程序设计数据库系统,分布式操作系统,分时、实时数据处理应用领域军事和科研部门工程设计、数据处理文字处理、企业管理、自动控制社会生活的各个方面表3-1 计算机四个发展阶段的特征比较计算机系统硬件系统软件系统主机外部设备中央处理器CPU运算器控制器内存随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）输入设备输出设备外存储器系统软件应用软件操作系统语言处理程序服务程序公共应用软件专用应用软件 图31 计算机系统的组成第3章 管理信息系统的技术基础3.1.2计算

3、机系统的构成输入设备输出设备存储器运算器控制器CPU数据流控制流图32 计算机硬件工作原理图第3章 管理信息系统的技术基础3.1.3计算机硬件系统 计算机硬件系统主要由五部分组成,即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备,其中运算器和控制器统称为中央处理器(CPU)。 计算机硬件操作系 统其 它系统软件应用软件第3章 管理信息系统的技术基础3.1.4 计算机软件系统 计算机软件是指计算机程序及相关文档,它是在计算机硬件的基础上对硬件的完善和扩充。计算机软件系统一般分为系统软件和应用软件两大部分。 系统软件是指负责管理、监控和维护计算机硬件和软件资源的一种软件。 应用软件是为解决某些应用领域

4、中的具体任务而编制的程序。 图3-3计算机系统的层次结构3.2 数据管理技术本节所讲的内容如下：1.数据库系统2.数据库系统的结构3.数据库设计第3章 管理信息系统的技术基础数据是一种重要的资源，数据管理是信息管理的一部分，如果没有数据及处理数据的能力，组织就无法成功地完成大部分的业务活动。第3章 管理信息系统的技术基础 数据库是以一定的组织方式存储在一起的相关数据的集合，它用综合的方法组织数据，使数据独立性高、冗余小，可供多个用户共享，能够保证数据的安全性和可靠性，允许并发地使用数据库，并能保证数据的一致性和完整性。 数据库的三个主要目标：使数据冗余最小，达到数据独立性和共享性。数据冗余：数

5、据的重复，即同一数据存储在多个文件中。数据独立性：数据结构与处理该数据的应用程序相互独立。数据共享性：允许多用户并发地使用数据库中的数据。 第3章 管理信息系统的技术基础3.2.1 数据库系统数据库 数据库系统是指组织、存取和维护大量数据的人机管理系统，是由计算机、数据库、数据库管理系统和有关人员组成的有机整体。 一个组织的数据库系统一般有四个组成部分：第3章 管理信息系统的技术基础3.2.2 数据库系统数据库系统计算机系统数据库知识工作者数据库管理系统 数据库管理系统是指对数据进行管理的软件系统,是数据库系统的核心, 主要目的是使数据作为一种可管理的资源,从而使数据易于为各种用户所共享,同时

6、还能保证数据的安全性、可靠性、完整性、一致性和高度独立性。应具备的功能： 数据库定义 数据库的操纵 数据库查询 数据库控制 数据库通信 第3章 管理信息系统的技术基础3.2.2 数据库系统数据库管理系统 （一）数据描述 在人们对现实世界的认识和对其进行数字化描述的过程中经历了三个不同的世界（或称领域）： 现实世界 信息世界 数据世界第3章 管理信息系统的技术基础3.2.2 数据库系统的结构现实世界、信息世界和数据世界三个世界的关系 如下图所示：现实世界信息世界（实体联系方法）数据世界（DBMS支持的数据模型）对信息进行收集、分类和抽象对信息进行加工转换图34数据描述的三个阶段第3章 管理信息系

7、统的技术基础3.2.2 数据库系统的结构1.现实世界 现实世界是指客观存在的世界中的事实及其联系，它是人类社会存在和发展的环境。 如：学生、课程、教师等（一）数据描述2.信息世界 信息世界是现实世界中客观事物在人们头脑中的反 映，是一种抽象化、概念化了的世界。第3章 管理信息系统的技术基础3.2.2 数据库系统的结构信息世界相关术语：实体：是指客观存在并相互区别的事物。如：一名教师、一名学生 、学生的一次选课、一次借书 属性：实体具有许多特性，每一个特性都称为属性。如：学生实体可由学号、姓名、性别、年龄、系别等属性构成主键：惟一标识实体的属性集称为主键。如：学生实体的学号可作为学生实体的主键实

8、体集：是具有相同特性的同类实体的集合。 如：所有教师、所有学生 第3章 管理信息系统的技术基础3.2.2 数据库系统的结构实体之间的联系 ： a. 一对一联系(1：1)如：学校里一个班级中有一个正班长，而一个正班长只在一个班级中任职，则班级与班长之间具有一对一联系。 b.一对多联系(1：n)如：一个班级中有若干名学生，而每个学生只在一个班级中学习，则班级与学生之间具有一对多联系。 c.多对多联系(m：n)如：一门课程同时有若干名学生选修，而一名学生可以同时选修多门课程，则课程与学生之间具有多对多联系。第3章 管理信息系统的技术基础3.2.2 数据库系统的结构 3.数据世界 数据世界也称计算机世

9、界，它是现实世界中的事物及其联系经过信息世界的抽象后，转换到计算机中的表示形式。 字段（fields）：标记实体属性的命名单位称为字段（或数据项） 如：学生有学号、姓名、性别、出生年月等字段 记录（record）：字段的有序集合称为记录 文件（file）：同一类记录的汇集称为文件如：所有学生记录组成一个学生文件 主键（file）：能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集 如：学号可以作为学生记录的主键第3章 管理信息系统的技术基础3.2.2 数据库系统的结构 数据库设计是指对于一个给定的应用环境,提供一个良好的数据模型与处理模式的逻辑设计,以及确定一个良好的数据库存储结构与存取方法的物理设计,从

10、而建立起既能反映现实世界信息和信息联系,满足用户数据要求和处理要求,又能被某个数据库管理系统(DBMS)所接受,同时能实现系统目标并能有效地存取数据的数据库。 第3章 管理信息系统的技术基础3.2.3 数据库的设计数据库的设计 数据库设计分为用户需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计四个阶段,如图3-6所示。第3章 管理信息系统的技术基础3.2.3 数据库的设计图3-6数据库设计的四个阶段1.用户需求分析2.概念结构设计 图3-6实体及其属性图图3-7实体之间的联系3.逻辑结构设计4.物理结构设计图3-8学校课程管理E-R图本节所讲的内容如下：数据仓库（Data Warehouse

11、，DW）1数据挖掘（Data Mining，DM）2第3章 管理信息系统的技术基础3.3 数据仓库与数据挖掘（一）数据仓库的定义数据仓库是支持管理决策过程的、面向主题的、集成的、随时间变化的、但信息本身是相对稳定的数据集合。DW的最终目标是把企业范围内的所有数据集成在一个大仓库中，让用户能运行查询、产生报告、执行分析。 第3章 管理信息系统的技术基础3.3.1 数据仓库（一）数据仓库的定义“主题”是指用户使用DW辅助决策时所关心的重点问题，每个主题对应一个客观分析领域，如销售、成本、利润的情况等。所谓面向主题就是指DW中的信息是按主题组织的，按主题来提供信息的。 “集成的”是指DW中的数据不是

12、事物处理系统数据的简单拼凑，而是经过系统地加工整理，是相互一致的、具有代表性的全局数据。第3章 管理信息系统的技术基础3.3.1 数据仓库（一）数据仓库的定义 “随时间变化的”指DW中存储的是一个时间段的数据，而不仅仅是某一个时间点的数据，所以主要用于进行时间趋势分析。一般DW的数据时限为510年，数据量也比较大，一般为10GB左右。 “信息本身相对稳定”指数据一旦进入DW后，一般情况下将被长期保留，极少有更新或删除操作。 第3章 管理信息系统的技术基础3.3.1 数据仓库 （二）数据仓库的特征 1.数据仓库将来自不同数据库的信息结合在一起 2.数据仓库是多维的 3.数据仓库支持决策而不是事务

13、处理 第3章 管理信息系统的技术基础3.3.1 数据仓库1.数据仓库将来自不同DB的信息结合在一起 数据仓库将企业中各个业务DB中的信息结合起来(通过汇总与合计)。当人们从各类业务DB中提取信息来创建数据仓库时，收集的只是那些进行决策所需的信息。这种“所需的信息”是用户按照他们对逻辑化的决策信息需求而确定的。故数据仓库只包含与用户进行决策有关的信息。第3章 管理信息系统的技术基础3.3.1 数据仓库2.数据仓库是多维的RDB模型中，信息是用一系列二维表表示的。数据仓库是多维度的，即它们包含若干层的行和列，称为多维数据库。数据仓库中的层次根据不同的维度来表示信息，这种多维度的信息图表被称为超立体

14、结构。 第3章 管理信息系统的技术基础3.3.1 数据仓库3.数据仓库支持决策而不是事务处理在企业中，多数DB是面向事务对象的。即它们都支持联机事务处理(OLTP)，可以说这类DB是一种事务性DB。数据仓库不是面向事务对象的，它们是用来支持企业中各类决策任务的。故：数据仓库支持联机分析处理(0LAP)。第3章 管理信息系统的技术基础3.3.1 数据仓库 （三）数据集市 数据集市特点： （1）规模小，灵活，可以按照多种方式来组织数据，如按特定的应用、部门、地域或主题等； （2）能快速实现，并且实现价格相对低廉，可将投资快速收回； （3）工具集的紧密集成； （4）开发工作一般由业务部门定义、设计、

15、开发、管理和维护； （5）有利于进一步升级到完整的数据仓库或形成分布式数据仓库。第3章 管理信息系统的技术基础3.3.1 数据仓库 1.数据挖掘的定义 数据挖掘是从大量的、不完全的、模糊的、随机的数据中抽取出有效的、新颖的和潜在有用的知识的过程。 DM的过程一般由三个主要的阶段组成：数据准备、挖掘操作、结果表达和解释。 数据源数据目标数据预处理后数据模式知识数据集成数据选择预处理数据挖掘解释评价数据准备数据挖掘结果表达和解释第3章 管理信息系统的技术基础3.3.2 数据挖掘（1）关联分析（2）分类分析（3）聚类分析2. 常用的数据挖掘技术第3章 管理信息系统的技术基础3.3.2 数据挖掘3.数

16、据挖掘的应用（1）在商业经营方面数据库营销（database marketing） 数据库营销的任务是通过交互式查询、数据分割和模型预测等方法来选择潜在的顾客以便向他们推销产品。 货篮分析（basket analysis） 货篮分析是分析市场销售数据（如POS数据库）以识别顾客的购买行为模式 第3章 管理信息系统的技术基础3.3.2 数据挖掘（2）在金融保险方面。利用分类分析方法可以对贷款偿还进行预测,利用聚类和分类对目标市场客户进行分析和归类,利用关联规则对金融欺诈进行分析等。 （3）在客户关系管理方面。利用聚类和分类分析法识别顾客的购买行为,利用分类分析方法对顾客忠诚度进行分析等。（4）在

17、远程网络通信方面。基于数据挖掘的分析能够协助组织不断变更策略,以适应外部环境的变化,用数据挖掘技术来确定市场变化模式,以指导销售计划。 第3章 管理信息系统的技术基础3.3.2 数据挖掘3.4 数据通信与计算机网络本节所讲内容：1.数据通信概述 2.计算机网络概述 3网络协议4Internet5计算机网络应用第3章 管理信息系统的技术基础 （一） 数据通信系统 数据通信就是通过适当的传输线路将数据信息从一台机器传送到另一台机器。数据通信实质上包含了数据处理和数据传输两方面内容。 通信系统的基本构成要素为：计算机、通信处理机、数据信号转换器、通信信道（即传输介质）及通信协议。 主要由计算机系统完

18、成依靠通信系统实现计算机A数据信号转换器通信处理机计算机B数据信号转换器通信处理机通信信道图312 数据通信系统简化模型3.4.1.数据通信概述第3章 管理信息系统的技术基础 （二）数据通信中的基本概念 1.模拟数据通信与数字数据通信 模拟数据是连续变化的数值，模拟数据通信是指在传输介质上用模拟信号进行传输 数字数据是离散的数值 ，数字数据通信是指直接在传输介质上传送脉冲数字信号。两者差异： 模拟通信比数字通信误码率高得多 数字通信可将多种多媒体信息合成起来传输，而模拟 通信不行 数字通信设备可用性越来越强发展趋势：无论是模拟数据还是数字数据，都将用数字通信传输。第3章 管理信息系统的技术基础

19、3.4.1.数据通信概述 2. 信号传输方向 单工通信方式 ：半双工方式 ：全双工方式 ： 3. 通信传输介质 双绞线 同轴电缆 光纤 无线传输介质：ABABAB第3章 管理信息系统的技术基础3.4.1.数据通信概述双绞线由两根相互绝缘并绞扭在一起的铜导线对组成。绞扭的目的：是为减少线对间的电磁干扰。双绞线很早就用于传统的电话系统中，即用于传输模拟信号，也可用于传输数字信号，传输的距离可达几公里到十几公里。在局域网中，常选用双绞线进行点对点的高速连接，每段长度不超过100米，数据速率可达100Mbit/s。第3章 管理信息系统的技术基础3.4.1.数据通信概述双绞线各线对之间以色标相区别，不同

20、颜色的线对用于实现不同功能，安装使用非常方便。常用的八芯UTP(无屏蔽)四对线的颜色及实现模拟的功能分别为：蓝：模拟话音橙：数据绿：数据棕：电源 第3章 管理信息系统的技术基础同轴电缆由一对导体组成，其内导体为铜质导线，外包一层绝缘材料，再外边为网状编织细铜丝组成的外导体，最外层是保护性塑料外套。“同轴”：指内导体的铜芯线与外导体铜丝编织网是同轴的，这种结构中的铜丝编织网可以有效地屏蔽外界电磁干扰，故而同轴电缆可用于较高速的数据传输。 第3章 管理信息系统的技术基础3.4.1.数据通信概述基带同轴电缆：用于传输数字信号，通常用于局域网，使用曼彻斯特编码，数据速率可达10Mbps。优点：安装简单

21、，价格便宜，但信号易衰减和畸变，故传输距离较短，通常不超过一公里。(近年因为100Mbps以上的高速网已成为主流，局域网中已很少选用同轴电缆作传输媒体)。宽带同轴电缆:传输模拟信号,带宽可达300-500MHz。典型的应用为CATV(有线电视)中用来作为标准传输电缆。因其频带特宽，故常使用频分多路复用技术将其划分为多个子频带，这些子频带可同时传输声音信号、视频图像和数字信号等综合信息，传送的距离可达几十公里。不足：电缆中的模拟信号只能进行单向传输，传输技术较复杂，设备相对昂贵。 第3章 管理信息系统的技术基础3.4.1.数据通信概述光导纤维(光纤)它的内层是能传导光波的玻璃纤维，外层加比玻璃折

22、射率低的材料作保护层。以一定角度进入光纤的光波可在两种材料的介面上形成全反射，从而可以不断地向前传输。第3章 管理信息系统的技术基础3.4.1.数据通信概述相对金属导线，光纤中传输的是光信号，故而用于传送电信号时在发送端和接收端要进行光电信号的转换，两端的转换设备一般比较昂贵。光纤的优点：可提供高速的数据速率(100Mbit/s以上)、更低的误码率(10-9)、较低的损耗和更宽的频带；光纤不受电磁干扰或噪声影响，可进行长距离传输，而且不能被偷听，安全保密性好；光纤重量轻、体积小，易于铺设。以前制约光纤大量应用的因素主要是价格昂贵，安装和配置技术复杂。随着技术的进步，这两个障碍已经不再重要，光纤

23、正在逐步取代金属类介质成为有线类介质的第一选择。 第3章 管理信息系统的技术基础 微波通信无线通信介质指的是不须通过线缆，通过空间传输信号。包括微波、激光、红外线和短波等几种。微波通信的载波频率为2GHz40GHz，因为频率高，故而可以同时高速传递大量信息。微波通信系统分：地面微波系统和卫星微波系统。第3章 管理信息系统的技术基础3.4.1.数据通信概述微波通信示意第3章 管理信息系统的技术基础地面微波系统中，因为微波以直线传播，地球表面是曲面，因而要架设较高的天线并在超过一定距离后用中继站来接力。通信卫星可以看成设在空中的微波中继站，一般利用的是地球同步卫星，三个地球同步卫星就可以覆盖地球上

24、的全部通信区域。卫星通信的优点：容量大，距离远，但因为地球同步卫星位于距地36000公里的高空，从发送站经卫星到接收站有约270ms的延迟，组建卫星网络时必须对这一因素加以考虑。 第3章 管理信息系统的技术基础3.4.1.数据通信概述卫星通信示意第3章 管理信息系统的技术基础 计算机网络是用传输介质把分布在不同地理位置的计算机和其他通信设备连接起来，实现数据通信和资源共享的分布式系统。 计算机网络的构成包括：计算机系统、通信设备、传输介质和网络软件。 （一）计算机网络的功能 计算机网络从功能上分成通信子网和资源子网两部分。 通信子网：计算机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合。主要负责整

25、个网络的通信管理与控制。资源子网：计算机网络中实现资源共享的设备和软件的集合。由主机和终端设备构成，负责数据处理，向网络提供可供选用的硬件资源、软件资源和数据资源。3.4.2 计算机网络概述第3章 管理信息系统的技术基础 （一）计算机网络的功能 1.数据通信 2.资源共享 3.提高计算机的可靠性和可用性 4.易于进行分布式信息处理 （二）网络拓扑结构 网络拓扑是网络布局的方法，常见的拓扑结构有星型、环型、总线型、树型等 ，如下图所示：第3章 管理信息系统的技术基础3.4.3 计算机网络概述星型结构 星型环型结构. 环型总线结构树型结构 星型图 3-16 网络拓扑结构第3章 管理信息系统的技术基

26、础3.4.3 计算机网络概述 （三）网络的类型 1.按网络的覆盖的地理范围分局域网（local area network, LAN）几公里几十公里城域网 (metropolitan area network, MAN)10100公里广域网 (wide area network, WAN) 几百公里几千公里 2.按网络的所有权分类公共网络专用网 增值网 虚拟专用网 第3章 管理信息系统的技术基础3.4.3 计算机网络概述无线局域网示意第3章 管理信息系统的技术基础 （四）网络的接口部件 在计算机与信道之间需要安装一些特殊设备,这些特殊设备被称为信道接口部件。几种常用的接口部件： 调制解调器。 网

27、络适配器。 集线器。 网桥(Bridge)。路由器(Router)。 第3章 管理信息系统的技术基础3.4.2 计算机网络概述 要保证各节点之间交换数据的有序性和正确性,就必须制定一个网络数据交换的规则、约定与标准,这种规则、约定与标准称为网络协议(Protocol),其作用是控制并指导通信双方的对话过程,发现对话过程中出现的差错并确定处理策略。 一个网络协议主要由三个要素组成:语法、语义与时序。 (1)语法:规定了用户数据与控制信息的结构与格式。 (2)语义:规定了用户控制信息的意义,以及完成的控制动作与响应。 (3)时序:对事件实现顺序进行详细说明。3.4.3 网络协议第3章 管理信息系统

28、的技术基础Internet上的资源浩如烟海，它提供的典型服务有以下几个方面： 电子邮件E-mail WWW 电子公告板BBS 网络新闻服务Usenet 文件传输协议FTP 远程登录Telnet IP电话和视频会议3.4.4 Internet第3章 管理信息系统的技术基础（一）企业内部网（Intranet）及其应用 Intranet是使用Internet技术组建的企业内部网 ，以WWW方式向企业内的用户提供各种信息资源。Intranet所定义的企业网络除访问Internet公用资源外，纯粹用于企业内部信息交流，它强调的是提高企业的内部效率。各种财务、人事、制造等应用软件确实成功的帮助企业提高了企

29、业的工作效率。 3.4.5 计算机网络应用第3章 管理信息系统的技术基础（二）企业外部网（Extranet）及其应用 Extranet（企业外部网）是Intranet的一种延伸，它不仅仅局限于一个企业内部，而是把相互合作企业的Intranet网络连在一起，是一种广义上的企业内部网。 Extranet把企业内部已存在的网络扩展到企业之外，从而可以完成一些合作性的商业应用（如企业和其客户及供应商之间的电子商务、供应管理等）。3.4.5 计算机网络应用第3章 管理信息系统的技术基础（三）联机事务处理 联机事务处理是指利用计算机网络，将分布于不同地理位置的业务处理计算机设备或网络与业务管理中心网络联接

30、，以便于在任何一个网络节点上都可以进行统一、实时的业务处理活动或客户服务。 （四）POS系统 POS（Point Of Sales）系统是基于计算机网络的商业企业管理信息系统，它将柜台上用于收款结算的商业收款机与计算机系统联成网络，对商品交易提供实时的综合信息管理和服务。 第3章 管理信息系统的技术基础3.4.5 计算机网络应用（五）电子数据交换系统EDI 电子数据交换系统（Electronic Data Interchange，简称EDI）是将商贸业务中贸易、运输、金融、海关和保险等相关业务信息，用国际公认的标准格式，通过计算机网络，按照协议在贸易合作者的计算机系统之间快速传递，完成以贸易为

31、中心的业务处理过程。 第3章 管理信息系统的技术基础3.4.5 计算机网络应用 （六） 企业APP和微信公众号 企业APP(APPlication),是基于iOS (iPhone OS)或安卓系统的智能手机,做成可在手机上安装使用的企业业务应用软件。 微信公众号是开发者或商家在微信公共平台上申请的应用账号,该账号与QQ账号互通。第3章 管理信息系统的技术基础3.4.5 计算机网络应用（七）人工智能（Artificial Intelligence，AI） 是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。目前，人工智能在计算机领域内得到了广泛重视，并在机器人

32、、经济政治决策、控制系统、仿真系统中得到应用。 各分支领域都是深入且各不相通的，因而涉及范围极广。人工智能学科研究的主要内容包括：知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面。 问题求解（ 下 棋程序），逻辑推理与定理证明，自然语言处理，智能信息检索技术，专家系统等。人工智能的研究是高度技术性和专业性的人工智能的应用领域目前涉及以下方面（八）区块链技术 所谓 简称BT（Blockchain Technology），也被称为分布式账本技术，是一种互联网数据库技术， 其特点是 去中心化、公开透明，让每个人均可参与数据库记录。区块链技术 （九） 物联网 （Internet of Things，IOT）的概念，国内外普遍公认的是由美国麻省理工学院（MIT）Auto-ID中心的Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的，当时叫传感网。在2005年国