信息系统技术

第7章信息系统技术第7章信息系统技术信息系统技术是在信息系统开发与运用中所运用的各种技术的总称。其主要内容包括计算机技术、网络通讯技术、程序设计技术和数据库技术等。此外还有一些间接技术，如数据采集技术、计算机控制技术、离散事件系统仿真技术，以及商业智能与数据发掘和地理信息系统等，它们虽不属于信息系统的中心支撑技术，也并非一切信息系统都要用到，但是实际阐明，绝大多数信息系统，都会或多或少地运用其中的某一项或某几项技术，并且在某些特定范围内，对信息系统的胜利与否起着关键的作用。第7章信息系统技术7.1系统与信息系统的概念7.2数据库与数据仓库技术、知识库与知识仓库技术7.3信息系统的开发工具7.4从电子数据处置系统到决策支持系统的开展过程7.5信息系统的体系构造与运用方式7.6信息系统的开发过程及开发技术简介7.1系统与信息系统的概念系统的概念“系统(System)〞一词是目前现代科学的一切领域都离不开的概念，但其含义究竟是什么，至今还没有一个一致的定义。通常以为：系统是由一些存在亲密联络的部件组成的，为到达某种目的而相互作用的有机整体。系统的分类按照组成系统要素的性质来划分，现实世界中的系统可以分为以下三种：(1)自然系统；(2)人工系统；(3)复合系统。系统的特征从各种各样详细的系统中可以笼统出来系统的共性，这就是系统的特征。普通地，系统都具有如下特征：(1)目的性；(2)相关性；(3)层次性；(4)整体性。信息系统的概念信息系统是与信息的加工、传送、存贮以及利用等有关的系统，它是一个人造系统。人类自从进入文明社会以来就不断从事着信息处置任务，经过手工方法和技术，利用纸笔等工具进展信息的传送和交流。亦即信息系统可以不涉及计算机等现代技术，甚至可以是纯人工的。但计算机与网络通讯技术的开展，使信息系统的处置才干得到了很大提高。现代信息系统是由计算机硬件、网络和通讯设备、计算机软件、信息资源、信息用户和规章制度组成的，是以处置信息流为目的的人机一体化系统。1.信息系统的根本功能(1)输入功能；(2)存储功能；(3)处置功能；(4)输出功能；(5)控制功能。2.信息系统的层次在不同的组织里，甚至同一个组织的不同群体里，由于人们的利益、专业和需求层次不相，因此存在着为满足人们不同需求而设计的不同类型的信息系统，这些信息系统相互交叉和集成，共同支持整个组织的完全信息管理。信息系统按组织层次和功能可划分为以下几种：(1)业务处置层系统；(2)管理控制层系统(3)战略方案层系统7.2数据库与数据仓库技术、知识库与知识仓库技术信息系统在运转过程中会产生大量的数据，系统必需将其有效地保管起来并进展加工处置，以便从中抽取有用的信息。因此信息系统的一个重要的功能就是数据和信息的存储，同时还需求借助先进的数据处置技术，以开掘出数据的价值。数据的存储和处置要求具有平安性、严密性、可共享性、可运用性和可维护性，随着信息系统数据量的激增，现代信息系统必需运用计算机来完成数据处置。调查显示，绝大多数现代信息系统运用了数据库和数据仓库来存储信息系统的数据，而随着知识经济时代的到来和知识管理系统的出现，知识库和知识仓库也遭到人们的注重并得到广泛运用。1.数据库技术数据库技术是计算机技术中开展最快的领域之一，也是运用最广的技术之一，它是信息系统的中心技术和重要根底。数据库，顾名思义，是存放数据的仓库，但严厉地讲，数据库是长期存储在计算机内、有组织、可共享的大量数据的集合。1.数据库系统的特点(1)数据构造化(2)数据共享性好，冗余度低(3)数据独立性高(4)数据由数据库管理系统〔DBMS〕一致管理和控制2.分布式数据库系统分布式数据库系统〔DistributedDatabaseSystem〕是在传统集中式数据库系统成熟技术的根底上开展起来的，是计算机技术和网络技术相互浸透和有机结合的产物，具有以下特点：(1)数据独立性；(2)集中与自治相结合的控制构造；(3)适当添加数据冗余度；(4)全局的一致性、可串行性和可恢复性20世纪70年代出现的第二代数据库——关系数据库，开展成为当今最为流行的商用数据库系统。数据库技术与计算机网络通讯技术、人工智能技术、面向对象程序设计技术等技术相互浸透与结合，成为当前数据库技术开展的主要特征。随着数据库技术的广泛运用，数据库也在朝着大型化和微型化的两极开展。2.数据仓库技术数据仓库概念是由W.H.Inmon在<BuildingtheDataWarehouse>一书中提出的。经过对比操作型数据和分析型数据，以为数据仓库是一个面向主题的(SubjectOriented)、集成的(Integrate)、相对稳定的(Non-Volatile)、不同时间的(TimeVariant)的数据集合，用于支持运营管理中的决策制定过程。数据仓库的建立，就是为了充分利用已有的数据资源，将数据转换为信息，并从中发掘出知识，提炼成智慧，最终发明出效益。1.数据仓库的特征(1)面向主题；(2)集成的；(3)稳定的；(4)随时间变化的2.数据仓库的组成(1)数据抽取工具。数据抽取工具又叫ETL(ExtractTransformLoad)工具，它把数据从各式各样的数据存储中抽取出来，并按一定规那么进展必要的清洗、转换，再加载到数据仓库内。(2)数据仓库数据库。数据仓库数据库是整个数据仓库环境的中心，它担任数据的存储管理和数据存取，同时为数据仓库访问工具提供检索接口。(3)元数据。元数据是描画数据仓库内数据的构造和建立方法的数据。可将其按用途的不同分为两类，技术元数据和商业元数据。(4)数据仓库访问工具。数据仓库访问工具为用户提供了强大的数据仓库访问手段，包括查询和报表工具、联机分析处置〔OLAP〕工具、数据发掘工具、运用开发工具和经理信息系统〔EIS〕等。3.主流数据仓库产品引见包含了业界领先的数据库平台、开发工具和运用系统，可以提供一系列的数据仓库工具集和效力，具有多用户数据仓库管理才干，较强的与OLAP工具的交互才干，及快速和便利的数据挪动机制等特性。结合了DB2数据效力器的优点和IBM的商业智能根底设备，集成了用于仓库管理、数据转换、数据发掘以及OLAP分析和报告的中心组件。Microsoft在SQLServer2005中整合了数据仓库方面的功能，从此正式进入数据仓库管理系统的主流市场，开展势头非常迅猛。于2021年发布了新型数据仓库参考体系构造——SQLServerFastTrack数据仓库Oracle数据仓库处理方案IBM数据仓库处理方案Microsoft数据仓库处理方案3.知识库技术21世纪是知识经济时代，知识已成为最主要的财富来源，组织的开展将更多地依赖于其所拥有的无形知识资产。管理学者彼得·德鲁克(PeterF.Drucker)早在一九六五年即预言：“知识将取代土地、劳动、资本与机器设备，成为最重要的消费要素〞。据IDC在1999年的调查显示，企业经过知识管理添加利润收入67%，改善称心度54%，开发新产品与效力35%。知识与知识员工成为组织管理的新内容，组织的信息管理不可防止的需求将知识纳入管理范畴，构成知识管理〔KnowledgeManagement,KM〕，信息管理的内容也就从数据、信息提高到知识层次。1.知识库及其特点知识库(KnowledgeBase)是知识工程中的一种构造化、易操作、易利用、全面、有组织的知识集群，是针对某一(或某些)领域问题求解的需求，采用某种(或假设干)知识表示方式在计算机存储器中存储、组织、管理和运用的相互联络的知识单元集合。特点：(1)知识库中的知识根据其运用领域特征、背景特征〔获取时的背景信息〕、运用特征、属性特征等被转换成便于利用的、有构造的组织方式。(2)知识库的知识是有层次的。(3)知识库中可有一种不只属于某一层次(或者说在任一层次都存在)的特殊方式的知识——可信度(或称信任度，置信测度等)。(4)知识库中还可存在一个通常被称为典型方法库的特殊部分。2.知识库的作用(1)使信息和知识有序化是知识库对组织的首要奉献(2)加快知识和信息的流动，有利于知识共享、交流和创新。(3)协助企业实现对客户知识的有效管理4.知识仓库技术知识仓库〔KnowledgeWarehouse〕起初来源于数据仓库，是以多行业、多类别数据仓库组成的一个集合。它涉及多行业、多层次的单位，在方式上包括文字、影像、图形等以多媒体方式的信息，也包括以某种实际、假想算法，推论存在等笼统的知识。它是一个较庞大的知识综合体，大到可以指点一个国家(如各国的智库)乃至一个世界开展的方向，小到可以指点一个企业的开展战略或影响个人的开展出路。知识仓库不等同于知识管理系统，二者在目的和范围都存在差别。知识仓库也不同于知识库，它包含了知识库，不仅含有组织的知识存储，还含有这些知识产生、运用的相关背景和参考阅历。知识仓库的功能(1)知识获取功能；(2)知识导入功能；(3)知识的分类存贮和检索功能；(4)知识维护功能；(5)知识推送功能7.3信息系统的开发工具信息系统的开发工具是在信息系统建立的整个过程中运用的各类工具的总称。随着信息系统功能的强大，信息系统的开发过程变得非常复杂，为了满足现代信息系统开发中质量高、速度快和规范化的要求，各种开发工具应运而生并且迅速开展。信息系统开发工具是信息系统技术的代表，它经过自动化、规范化工具协助开发人员按照需求高效、正确地生成符合规范的产品。它们有的运用于系统开发的某个阶段，有的那么在整个开发过程中发扬作用。简单的开发辅助工具CASE工具集成化软件开发环境1.信息系统开发工具的开展历程信息系统的开发辅助工具是指一些通用的处置软件，如字处置软件、图形编辑软件和简单的编程工具等。计算机辅助软件工程可以加快开发速度，提高运用软件消费率并保证运用软件的可靠质量。将支持计算机系统软件、工具集、信息库、网络管理、人员与场地设备等全部开发资源进展有效灵敏的集成。2.几种常用的信息系统开发工具J2EE模型(2)WEB开发工具(3)EJB开发工具(4)运用程序效力器的衔接器(5)J2EE工程部署效力(6)数据库效力(1)极具人性化的界面(2)强大的数据库管理功能(3)自动完成和方便的查错、调试功能(4)大量的组件(1)系统功能模型设计模块(2)系统数据模型设计模块(3)运用原型快速生成模块(4)团队开发模块J2EE和MyEclipsePowerDesignerVisualStudio7.4从电子数据处置系统到决策支持系统的开展过程信息管理学思想和信息系统技术的开展共同促进了组织信息系统的提高。它们不但改动了信息系统的功能和目的，还改动着组织的业务方式和运营管理方式。以信息系统技术特别是网络通讯技术为规范，对信息系统划分为如下四个开展阶段。(1)电子数据处置(2)管理信息系统(3)决策支持系统(4)战略用户支持系统1.电子数据处置1954年，美国通用电器公司首先运用计算机进展工资和本钱会计核算，开场了现代信息系统开展的第一个阶段。在这一阶段(20世纪50-60年代)，信息系统主要运用于以计算机为根底的数据处置和存储，以支持管理任务中的统计计算、制表以及文字处置等事务处置过程，其目的是替代繁重的手工数据处置，提高组织运营的效率以及数据操作的准确性。这一阶段主要的典型系统有以下两种：电子数据处置系统(ElectronicDataProcessingSystems,EDPS)业务处置(TransactionProcessingSystem,TPS)2.管理信息系统20世纪60-70年代随着数据库技术的开展和分布式系统技术的出现，由中型机、小型机和终端机组成的网络被广泛运用于企业管理实际，并构成了传统构造化的管理信息系统(MIS)。这一阶段的主要目的是提高系统处置的综合性、系统性和时效性，使之能从企业全局出发，经过数据共享，发扬系统的综合才干，协助管理者分析、方案、预测和控制企业信息。与EDPS相比，MIS在信息处置方法、手段和技术方面都有很大改良，比如，MIS更强调对数据的深层次开发利用，更强调信息系统对消费运营过程的预测和控制造用；采用规范化的工具和技术手段，构建低本钱的系统构造和数据处置问题，但对组织构造和管理人员的决策行为研讨缺乏，亦即对人在决策中的作用注重不够。因此对企业高层管理决策的辅助作用并不明显。3.决策支持系统这个阶段的信息系统目的改动了以往只注重运营活动效率改善的情况，而更加强调组织决策的有效性，因此其中心技术是以人机对话、模型库和人工智能等为根底的技术，所构建的典型信息系统为决策支持系统(DSS)，主要用于处理非构造化和半构造化的决策问题。人工智能的开展使决策支持系统向智能化开展。决策支持系统的根本特征主要有：(1)重点是处理高层管理者面临的半构造化问题。(2)支持但不是替代高层决策者制定决策。(3)主要目的在于改善决策质量而不是提高决策效率。(4)强调对环境及用户决策方法改动的灵敏性及顺应性。(5)特别注重让非计算机专业人员以交互方式运用系统。4.战略用户支持系统20世纪90年代的信息技术获得了革命性的进展，集中表达在图形界面技术、网络技术和人工智能技术等方面。这一阶段的主要目的是协助组织实现业务转型的变革、提供良好的任务环境、寻求高素质人才等，并以高速网络传输技术、多媒体技术、人工智能技术的新开展以及系统的运用集成技术等为手段，借用Internet、WWW、中间件技术以及电子商务技术(E-Business)等详细实现新型高度集成的运用系统，主要以ERP、SCM、CRM等商业通用和公用系统为代表，它们标志着信息系统运用的高级阶段，也使得组织的运营从最初的简单的部分的事务处置转变到更大范围和更高层次的运营方案控制上来。主要有以下两种信息系统：主管信息系统(ExecutiveInformationSystem,EIS)专家系统(ES)7.5信息系统的体系构造与运用方式信息系统的体系构造表达了信息系统各组成部分之间的逻辑关系，信息系统的运用方式那么表达了信息系统各部分的物理关系。随着信息管理学思想的开展和信息系统技术的变革，信息系统的体系构造不断改动，各种系统模型的出现标志着信息系统体系构造的成熟。信息系统的运用方式随着信息系统技术，特别是网络通讯技术而不断完善，从原始的单机无网络构造迅速开展成为依托互联网、强大的数据库和成熟的开发平台的多层构造，显示了信息系统运用方式的生长过程。1.信息系统的体系构造根据用户审视信息系统的角度不同，信息系统的体系构造可以分为外体系构造和内体系构造。1.信息系统的外体系构造这是从信息系统用户或者组织的信息任务着的角度察看信息系统而得出的体系构造。它包括了信息系统运转的一整套环境，主要包括以下几个方面：计算机硬件及网络通讯环境，计算机周边配件，机房及配电室等。计算机操作系统数据库及其管理系统、J2EE或.NET框架、Web效力器等信息系统中心及其开发工具客户端环境信息系统用户2.信息系统的内体系构造信息系统的内体系构造是信息系统开发人员对信息系统各部分组成的看法，也即外体系构造中信息系统中心的内部构成。按照该体系构造，信息系统可以分为以下几个组成部分：用户信息存储信息处置信息的输入、输出与维护2.信息系统的运用方式信息系统的运用方式是指信息系统中各组成部分在实施后的物理构造情况和运用方式，它与信息系统的可运用性和可维护性严密相关。信息系统功能的日益丰富和数据库中储存数据量的爆炸性增长，使信息系统中各组成部分之间的通讯量日益添加。这一变化并没有对信息系统的体系构造呵斥太大影响，却使信息系统的运用方式发生了宏大变化。特别是，技术的开展使全球范围内的信息系统成为能够，人们为了让信息系统可以更好地发扬作用，加强数据和资源的共享，不断地改良信息系统的运用方式。1.单机方式单机方式是指基于微型计算机系统的信息系统运用方式。早期开发的事务处置系统普通都是基于这此种方式。详细地说，假设在一个信息系统内的多台计算机是各自独立运用的，这样的系统就是单机构造的信息系统。单机信息系统中的计算机处于各自为政的孤立形状，各自运转本人的信息系统和数据，计算机在这里仅起到了信息处置的作用，计算机之间无法进展直接的信息交流，不能共享资源，系统效率低、实时性差、技术手段落后。但单机系统具有天然的平安性和易操作性。这种分散式构造往往存在于仅运用单机的组织中。假设组织的各个部门拥有单机信息处置系统，而没有构成一致的信息系统，那么就会构成一个个“信息孤岛〞，各部门也无法利用计算机来进展协调与协作。目前，这种构造仍存在于一些小型组织中，需求经过网络来实现其信息共享。2.主机/终端方式20世纪60年代早期，面向终端的第一代计算机网络出现，采用了宿主机与多个仿真终端连网的方式，主机/终端方式(Master/Terminal方式)随之投入运用。在这样的信息系统中，除了一台中心计算机(称为主机,Host)外，其他终端不具备自主处置功能，因此主机是网络的中心和控制者。信息系统终端分布在各处，并与主机相连，经过本地的终端运用远程的主机，并由分时系统支配共享主机的集成数据处置系统。主机/终端方式相对于过去分散的处置方式有很大提高。由于数据集中处置，提高了信息处置的效率，能高效地完成数据归集任务。系统具有费用低、易于管理控制，可以保证数据的平安性和一致性等优点。但程序运转和文件存取都在主机上，用户完全依赖于主机，一旦主机出现缺点就会使一切用户遭到影响。3.客户机/效力器方式20世纪90年代初，客户机/效力器方式(Client/Server方式，简称C/S方式)出现，它的本质是将数据存取和运用程序别分开来，客户机运转运用程序，经过屏幕及键盘、鼠标完成交互和输入输出等前台义务，而效力器那么运转DBMS(DataBaseManagementSystem)，完成大量的数据处置及存储管理等后台义务。这种处置方式使后台处置的数据不需求在前台之间频繁传输，从而有效处理了文件效力器/任务站方式下的“传输瓶颈〞问题。用户在客户端经过网络和效力器打交道，客户端又包括用户界面和企业逻辑，网络上传送的数据主要是客户端向效力器发出的恳求以及效力器发送给客户端的呼应结果和出错信息。客户机/效力器方式可以显著地减少局域网的数据传输量、降低对数据控制的难度，它提供了多用户开发特性，保证了用户的投资。4.阅读器/效力器方式随着Internet技术的兴起，人们对C/S方式进展了一些改良，让用户任务界面在阅读器中实现，而把主要事务逻辑放在效力器端，构成了阅读器/效力器方式(Browser/Server方式，简称B/S方式)。在分布式技术成熟之后建立起来的三层构造概念不断开展，并在一些大型企业信息系统中逐渐取代了两层构造。它的根本思想是将用户界面同企业逻辑分别，把信息系统按功能划分为表示层(Presentation)、功能层(BusinessLogic)、数据层(DataService)三个相对独立的单元，分别放置在一样或不同的硬件平台上。7.6信息系统的开发过程及开发技术简介信息系统的开发是一个庞大的系统工程，它涉及组织的内部构造、管理方式、消费加工、运营管理过程、数据的搜集与处置过程、计算机硬软件系统的管理和运用、软件系统的开发等多个方面。这使得信息系统开发的工程规模和难度都很大，必需在科学的开发方法实际和技术指点下才干顺利进展。信息系统的开发可根据企业的技术力量、资源、规模及外部环境采取不同的开发方式，主要有自行开发、委托开发、结合开发和购买成熟的商品化软件包等方式。它们有的开发周期长、胜利率低，但可以提供组织的信息开发才干；有的虽本钱高，但是开发效果好；有的虽然节省开发时间和本钱，却有运用方面的限制。无论采用哪种信息系统开发方式，都要认识到信息系统开发存在较大风险，关系着组织的未来，要引起组织管理人员的高度注重，要从整体思索，切忌急功近利、贪大求全，以免呵斥反复开发和开发失败。1.信息系统开发方法1.构造化生命周期法该方法把信息系统的开发划分为系统规划、系统分析、系统设计、系统实现和系统评价与维护等5个首尾相连的义务阶段，构成信息系统的生命周期，然后严厉按照开发准那么循序渐进地组织各阶段的开发。优点：强调系统开发过程的整体性和全局性，强调在整体优化前提下思索详细的分析设计问题，即贯彻自顶向下的观念。它从时间角度提出每个阶段相对独立的义务和目的，可有效降低系统开发的复杂性，提高可操作性。另外，每个阶段都对该阶段的成果进展严厉的审批，可及时发现问题并反响和纠正，保证软件开发质量。特别是在开发过程中产生的大量图表和文档资料，有利于提高软件的可维护性。缺陷：开发周期较长，而且前一阶段所犯的错误解带入后一阶段，并且越是前面犯的错误对后面任务的影响也越大，更正错误需付出的代价也越大。在功能需求经常发生变化的情况下，该方法难以顺应变化要求，不支持反复开发。2.原型法根本思想：并非一切的需求都能预先明确地定义；有快速地建立模型和编程的工具；需求有动态的系统模型；同时反复修正是必要的而且不可防止的。它的系统开发过程可以描画为：系统开发人员在对用户需求进展初步了解的根底上，借助功能强大的辅助系统开发工具，快速地开发一个系统的原型(初始模型)，并将其演示给用户。之后开发人员根据用户的意见和评价对该原型进展修正，如此反复，逐渐完善，直到用户完全称心为止。优点：经过与用户进展交互可以获取用户真实的、详细的需求，用户称心度高；利用高效的开发环境可以迅速开发出系统原型；在环境发生变化时具有很强的应变才干。缺陷：容易走上计算机模拟手工的方式，无益于改善企业的运营管理；对于小型信息系统是非常有效的，但对于具有复杂逻辑和运算的大型信息系统将难以奏效。3.面向对象方法面向对象方法(Object-OrientedMethod)是一种把面向对象的思想用于指点信息系统开发活动的方法。该方法建立在“对象〞概念根底上，希望可以像组装硬件那样组装软件，将信息系统分解成一个个对象。20世纪90年代，随着面向对象程序设计言语成为计算机软件开发的主流编程言语，人们开展了面向对象的系统分析和系统设计技术，从而使面向对象方法成为一种完好的信息系统开发方法。面向对象系统开发分为面向对象分析(OOA)、面向对象设计(OOD)和面向对象程序设计(OOP)等3个阶段，分别构成信息系统的逻辑模型、物理模型和计算机可执行的信息系统。优点：以对象为根底描画客观世界，简化了从分析到设计的转换。缺陷：对于复杂的信息系统，用面向对象方法进展笼统比较困难，甚至无法满足信息系统的需求。2.系统规划系统规划(SystemPlanning)是关于组织信息系统的长期方案，是系统开发的必要预备和总体部署，主要是弄清楚信息系统的目的和可行性，它是信息系统建立的第一步，其任务质量将直接影响信息系统开发的成败。系统规划阶段的任务是根据组织的目的和开展战略、信息系统建立的客观规律以及组织的内外部环境，科学地制定信息系统的开发战略、实现战略和总体方案，确定其子系统的开发顺序，规划信息系统的配置，从而合理地安排系统建立的进程。1.信息系统规划的意义(1)系统规划是系统开发的前提条件(2)系统规划是系统开发的纲领性文件(3)系统规划是系统开发胜利的保证(4)系统规划是系统验收评价的规范2.信息系统规划的目的和内容系统规划阶段的主要目的是制定信息系统的长期开展方案，决议信息系统在整个生命周期内的开展方向、规模以及开展进程。B.Bowman和G.B.Davis等人对信息系统规划过程的义务和方法进展了分类研讨，提出了具有普遍意义的三阶段规划模型。该模型将信息系