管理信息系統(tǒng)教案第二章 MIS的技術基礎

管理信息系統(tǒng)PAGEPAGE３１第二章MIS的技術基礎教學目的：通過本章內(nèi)容的學習，1、了解計算機硬件技術、軟件技術是信息系統(tǒng)的技術基礎；理解計算機系統(tǒng)的功能；理解和識別主要常見的計算機硬件設備；掌握計算機軟件的主要分類構成。2、掌握數(shù)據(jù)庫技術設計的基本概念、了解數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展歷史、掌握基本的關系數(shù)據(jù)庫理論。3、了解數(shù)據(jù)通信及計算機網(wǎng)絡中的基本概念及常識；了解計算機網(wǎng)絡的分類；了解局域網(wǎng)的基本知識；了解Internet的基本知識。教學重點：1、計算機的系統(tǒng)觀；計算機的硬件及軟件構成。2、數(shù)據(jù)模型及關系模型、SQL、關系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化設計理論。3、計算機網(wǎng)絡的OSI七層模型及TCP/IP四（五）層模型、計算機網(wǎng)絡的主要分類、局域網(wǎng)技術要點、Internet基本知識。教學難點：1、計算機的系統(tǒng)觀。2、關系數(shù)據(jù)庫規(guī)范設計理論。3、OSI及TCP/IP模型的關系、現(xiàn)代以太網(wǎng)技術§2.1信息技術概述信息技術是管理信息系統(tǒng)的基礎，只有把信息技術與管理結合起來，才能真正發(fā)揮管理信息系統(tǒng)的作用。信息技術是計算機硬件技術、軟件技術及通信技術的總稱。2.1.11、計算機的發(fā)展史1946年第一臺電子計算機誕生后，其發(fā)展階段劃分主要依據(jù)硬件設備的水平而定。20世紀50年代真空電子管計算機20世紀50年代末到60年代中期晶體管計算機20世紀60年代中期至70年代末集成電路電子計算機20世紀70年代末至今大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路電子計算機20世紀上世紀80年代開始智能計算機（處于研究階段）2、計算機系統(tǒng)(強調(diào)計算機是一個系統(tǒng))類型：分類標準：大型機特點：具有強有力的傳輸數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)能力，具有大容量的內(nèi)外存，大型機采用專用的操作系統(tǒng)等。適用范圍：大型計算機可以做聯(lián)機中央計算機，批處理計算機。舉例。在大型商場、銀行、航空公司訂票訂票處理機構、國民經(jīng)濟管理部門中，一般都需要采用大型機做后臺服用處理。我國的銀河計算機。小型機特點：專用操作系統(tǒng)，常采用多CPU結構，具有較大容量的內(nèi)在和多臺大容量硬盤，數(shù)據(jù)處理功能較強，實時處理性能比較好等。適用范圍：作為聯(lián)機事務處理系統(tǒng)有服務器，或作為有較大數(shù)據(jù)流量的局域網(wǎng)服務器。舉例。工作站特點：一般采用UNIX操作系統(tǒng)，具有多任務、多用戶的功能，適合于分布式處理等。適用范圍：企業(yè)管理、工程設計、科學研究和圖形處理等應用，CAD（計算機輔助設計）的設備，圖形實時仿真、動畫處理、多媒體處理、模擬管理等。舉例。SunBlade150型工作站微型計算機按所適用的業(yè)務范圍分為商用機、家用機。按外形大小分為臺式機、便攜機（筆記本型、掌上型）。管理信息系統(tǒng)多用臺式機作為基本的信息處理工具，其主要作用是數(shù)據(jù)的輸入輸出、分布式的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲等。微機的性能指標由各個硬件組成部件的配置參數(shù)決定性的。舉例。一臺典型的臺式計算機3、計算機系統(tǒng)的功能如下圖所示：計算機并非進行電子數(shù)據(jù)處理的“黑匣子”，也不是一系列組成部分的簡單集合。強調(diào)計算機是一個系統(tǒng)。具有系統(tǒng)的特征。2.1.2計算機硬件、軟件技術計算機技術的快速發(fā)展使其應用領域得到迅速膨脹，如字處理、決策支持、數(shù)據(jù)庫管理、繪圖、通信、工程、教育以及娛樂等無處沒有計算機的影子。1、計算機硬件設備硬件設備是計算機物理設備的總稱，通常指電子的、機械的、磁性的或光的元器件或裝置。一般包括：A、中央處理器（CentralProcessingUnit,CPU）是計算機系統(tǒng)最主要的部件，它由運算器和控制器兩個主要部分組成：運算器：計算機的運算單元。主要用于完成算術運算和邏輯運算?？刂破鳎河嬎銠C的神經(jīng)中樞，它按照主頻的節(jié)拍發(fā)出各種控制信息，以指揮整個計算機工作。CPU運算速度是決定計算機系統(tǒng)性能的重要指標，到目前為止，CPU功能檔次的研究與開發(fā)周期已少于一年。B、存儲器（memory）存儲器是計算機必備的主要部件，主要分為主存儲器和輔助存儲兩類。主存儲器（ReadOnlyMemory,ROM）：計算機運行過程中用來存儲數(shù)據(jù)和程序指令的。計算機的主存儲器主要是由半導體存儲器組成。主存儲器的容量是決定計算機處理速度和處理能力的重要指標。1K=210B，1M=210K，1G=210M，1T=210G輔助存儲器：輔助存儲器又稱外部存儲器，簡稱外存，用于數(shù)據(jù)和程序的長久保存。常用的輔助存儲器有：磁盤（帶）、光盤、移動硬盤、閃存存儲器：USBFLASH盤（又稱優(yōu)盤和閃盤）存儲器的速度、容量、及成本是幾個相互制約的因素。例如：內(nèi)存與外存比較而言，運算速度快，但容量較大，成本相對較高。C、輸入設備計算機鍵盤（Keyboard）鼠標器(Mouse)圖文掃描儀條形碼閱讀器觸摸屏語音輸入設備手寫體輸入設備磁盤（帶）A/D，D/A模塊D、輸出設備顯示器打印機：針式/激光/噴墨繪圖儀語音合成與輸出設備磁盤（帶）A/D，D/A模塊E、其他設備機箱、主板、系統(tǒng)功能擴展卡（聲卡、顯卡、網(wǎng)卡等）、光驅等2、計算機軟件設備僅僅只有硬件的計算機，稱之為“裸機”，它是不能進行數(shù)據(jù)處理的，甚至不能運轉。計算機的硬件只有在軟件支持下才能發(fā)揮作用。在計算機硬件技術發(fā)展相對穩(wěn)定的今天，計算機軟件技術發(fā)展迅速，并與人們的工作、學習、生活密切相關。計算機軟件是計算機系統(tǒng)構成的重要組成部分。計算機軟件主要分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類：系統(tǒng)軟件（SystemSoftware）用于管理計算機中的CPU、存儲器、通信聯(lián)接以及各種外部設備等所有系統(tǒng)資源的程序，其主要作用是管理的控制計算機系統(tǒng)的各個部分，使之協(xié)調(diào)運行，并為各種數(shù)據(jù)處理提供基礎功能；應用軟件（ApplicationSoftware）是用來完成用戶所要求的數(shù)據(jù)處理任務或實現(xiàn)用戶特定功能的程序。系統(tǒng)軟件和應用軟件還可以進一步分為若干個類別。A、操作系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)（OperationSystem，OS）軟件用于管理計算機中的CPU、存儲器、通信聯(lián)接以及各種外部設備等所有系統(tǒng)資源的程序，其主要作用是管理的控制計算機系統(tǒng)的各個部分，使之協(xié)調(diào)運行，并為各種數(shù)據(jù)處理提供基礎功能。操作系統(tǒng)具備兩大功能：系統(tǒng)資源的管理者。通過CPU管理、存儲管理、設備管理及作業(yè)管理對各種資源進行合理的調(diào)度與分配，改善資源的共享和利用狀況，最大限度地提高計算機在單位時間內(nèi)處理工作的能力。用戶與計算機之間的接口。使用未配置操作系統(tǒng)的計算機（“裸機”），用戶要面對是難懂的機器語言，配上OS后用戶面對的是操作方便，服務周到的操作系統(tǒng)軟件，從而明顯地提高了用戶的工作效率。當前操作系統(tǒng)多使用用戶接口友好的GUI（圖形接口界面）操作系統(tǒng)軟件的版本：單機版：Windows9x、Windows2000、Linux、Unix……網(wǎng)絡版：NovellNetware、WindowsNT,……B、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，DBMS）軟件是專門對數(shù)據(jù)記錄進行綜合管理的軟件，以數(shù)據(jù)文件結構的定義、數(shù)據(jù)記錄的更新、數(shù)據(jù)記錄的查詢以及對數(shù)據(jù)記錄的各種運算提供全面的支持。C、程序設計語言與編譯系統(tǒng)計算機指令是用程序設計語言編寫的。程序設計語言是人與計算機進行交流的工具。機器語言：這是一種在計算機上可以直接執(zhí)行的二進制代碼指令。匯編語言：用便于人記憶的助記符作為操作指令，一種十分接近機器語言的符號語言。因其編譯過程稱為匯編，因此也稱匯編語言。高級語言：采用英語詞匯作為指令關鍵詞，按照規(guī)定的語義和語法結構要求編寫程序。高級語言中每一條語句的功能相當于匯編語言的多條指令的功能。也被稱為第三代語言（3GL）。舉例。C第四代語言（4GL）：第四代語言是為降低程序開發(fā)難度和提高程序開發(fā)效率而設計的通用語言。如某些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢語句和應用軟件包的宏語言就具有第四代語言的特征。編寫的程序是非過程化的，即程序指令只要告訴計算機需要“做什么”，而不必詳述“怎樣做”的具體過程。舉例。SQL面向對象的程序語言：這是1980年代后新發(fā)展的程序設計語言，面向對象語言將數(shù)據(jù)與操作合成為對象。即對象數(shù)據(jù)和操作，這樣的對象可以重用，從而大大提高編程效率。舉例。C++、Java標記語言：由于因特網(wǎng)廣泛應用，標記語言也開始引起人們的注意。HTML是Web通用語言，表示文件格式的標簽集是固定的。XML側重于數(shù)據(jù)本身，它的標簽集不是固定的。舉例。HTML、XML開發(fā)工具：在高級程序設計語言（第三代語言）的基礎上，為提高軟件開發(fā)的質(zhì)量和效率，從規(guī)劃、分析、設計、測試、文檔管理各方面，對軟件開發(fā)者提供各種不同程度的幫助的一類廣泛的軟件。D、應用軟件應用軟件是直接面向最終用戶的具體應用軟件。以操作系統(tǒng)為基礎，用程序設計語言編寫，或用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)構造，用于滿足用戶的各種具體要求。通用應用軟件：某些具有通用信息處理功能的商品化軟件。它的特點是通用性，因此可以被許多類似應用需求的用戶所使用。它所提供的功能往往可以由用戶通過選擇、設置和調(diào)配來滿足用戶的特定需求。比較典型的通用軟件有文字處理軟件、表格處理軟件、數(shù)值統(tǒng)計分析軟件、財務核算軟件等。舉例。MicrosoftOffice、用友財務軟件專用應用軟件：滿足用戶特定要求的應用軟件。因為某些情況下，用戶對數(shù)據(jù)處理的功能需求存在很大的差異性，通用軟件不能滿足要求時，此時需要由專業(yè)人士采取單獨開發(fā)的方法，為用戶開發(fā)具有特定要求的專門應用軟件。舉例。為某公司定制的人力資源管理信息系統(tǒng)針對某一用戶所開發(fā)的管理信息系統(tǒng)，通常為哪類軟件？3、數(shù)據(jù)通信技術數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是以計算機為中心，結合分散在遠程的終端裝置或其他計算機，通過通信線路彼此連接起來，進行數(shù)據(jù)的傳輸、交換、存儲和處理的設備總稱。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成：中央處理設備:終端設備:當時的主機通常指大型機或功能較強的小型機，而終端則是指一種計算機外部設備，現(xiàn)在的終端概念已定位到一種由CRT顯示器、控制器及鍵盤合為一體的設備，它與我們平常指的微型計算機的根本區(qū)別是沒有自己的中央處理單元（CPU），當然也沒有自己的內(nèi)存，其主要功能是將鍵盤輸入的請求數(shù)據(jù)發(fā)往主機（或打印機）并將主機運算的結果顯示出來。而隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，目前對于“終端”一詞又引入了新的含義。對互聯(lián)網(wǎng)而言，終端泛指一切可以接入網(wǎng)絡的計算設備，如個人電腦、網(wǎng)絡電視、可上網(wǎng)手機、PDA等。通信線路及相關設備教學小結：計算機系統(tǒng)是管理信息系統(tǒng)賴以工作的技術基礎，特別需要強調(diào)的是，計算機系統(tǒng)是一種系統(tǒng)，它既有相關的硬件設備，也需要相應的軟件系統(tǒng)。管理信息系統(tǒng)一般來說是借助于計算機系統(tǒng)、管理等知識，結合用戶具體實際情況開發(fā)的專用應用軟件系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)所涉及的軟硬件系統(tǒng)發(fā)展非常迅速，需要不斷跟蹤其發(fā)展，在管理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)過程中，充分發(fā)揮其性能。學習指導：本節(jié)所介紹內(nèi)容是計算機系統(tǒng)的基本知識，由于計算機系統(tǒng)更新?lián)Q代速度非常之快，在學習本節(jié)內(nèi)容后，還需要通過各種期刊雜志、網(wǎng)絡資源，不斷跟蹤計算機軟硬件系統(tǒng)的發(fā)展變化。同時，為了使學習更有成效，還需要實際動手，親自看看計算機系統(tǒng)的構成（DoItYourself,DIY）網(wǎng)絡資源：電腦之家/計算機世界/驅動之家/§2.2數(shù)據(jù)處理2.2.1數(shù)據(jù)處理的概念數(shù)據(jù)處理指把來處科學研究、生產(chǎn)實踐和社會經(jīng)濟活動等領域中的原始數(shù)據(jù)，用一定的設備和手段，按一定的使用要求，加工成另一種形式的數(shù)據(jù)。1、數(shù)據(jù)處理的主要目的把數(shù)據(jù)轉換成便于觀察分析、傳送或進一步處理的形式。從大量的原始數(shù)據(jù)中抽取、推導出對人們有價值的信息以作為行動和決策的依據(jù)?？茖W地保存和管理已經(jīng)過處理（如校驗、整理等）的大量數(shù)據(jù)，以人們能方便而充分地利用這些寶貴的信息資源。2、數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容數(shù)據(jù)處理的中心問題：數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)轉換數(shù)據(jù)的篩選、分組和排序數(shù)據(jù)的組織數(shù)據(jù)的運算數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)檢索數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)處理是管理活動的最基本內(nèi)容，也是管理信息系統(tǒng)的基本功能。數(shù)據(jù)處理一般不涉及復雜的數(shù)學計算，但要求處理的數(shù)據(jù)量很大，因此，進行數(shù)據(jù)處理時需要考慮以下幾個方面的問題：數(shù)據(jù)以何種方式存儲在計算機中采用何種數(shù)據(jù)結構能有利于數(shù)據(jù)的存儲和取用采用何種方法從已組織好的數(shù)據(jù)中檢索數(shù)據(jù)2.2.2數(shù)據(jù)處理的發(fā)展過程數(shù)據(jù)處理的發(fā)展過程大致如下：簡單應用（人工管理階段）（20世紀50年代以前）。特征：無數(shù)據(jù)管理、完全分散、手工方式。計算機主要用于科學計算硬件設備粗糙（無磁盤）軟件方面（無操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理軟件）以批處理作為數(shù)據(jù)處理方法。缺點：數(shù)據(jù)不保存用完就撤走。沒有軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行管理，數(shù)據(jù)域程序不具備獨立性。無文件概念一組數(shù)據(jù)對應一個程序，數(shù)據(jù)是面向應用的。文件系統(tǒng)（50年代后期到60年代中期）。特征：有面向應用的數(shù)據(jù)管理功能，分散、非手工方式。計算機除用于計算外，更用于管理磁盤、磁鼓等外存儲設備出現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理軟件處理方式即批處理，又聯(lián)機實時處理。特點：數(shù)據(jù)需要長期保存有共同的管理模塊文件已經(jīng)多樣化數(shù)據(jù)存取以記錄為單位缺點：數(shù)據(jù)冗余度大數(shù)據(jù)和程序缺乏獨立性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（60年代后期開始）。特點：面向全組織的復雜數(shù)據(jù)結構；數(shù)據(jù)冗余度小，易于擴充；數(shù)據(jù)與程序獨立；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能。計算機用于管理的規(guī)模更為龐大有了大容量的磁盤聯(lián)機實時處理要求更多，并開始提出和考慮分布式處理。軟件價格上升，硬件價格下降。特點：面向全組織的復雜的數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)的冗余度小數(shù)據(jù)與程序獨立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能2.2.3數(shù)據(jù)組織在管理信息系統(tǒng)中，大量數(shù)據(jù)以一定的形式存放在各種存儲介質(zhì)中，數(shù)據(jù)的組織方式及內(nèi)在聯(lián)系的表示方式?jīng)Q定著數(shù)據(jù)處理的效率，因而設計數(shù)據(jù)結構是數(shù)據(jù)處理工作的主要內(nèi)容之一。1、數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)結構可分為數(shù)據(jù)的邏輯結構和物理結構。數(shù)據(jù)的邏輯結構是指數(shù)據(jù)間的邏輯關系，邏輯結構包括兩大類：線性結構和非線性結構，線性表、棧、隊列及串為線性結構，而樹和圖則為非線性結構；數(shù)據(jù)的物理結構又稱為存儲結構，指數(shù)據(jù)元素在計算機存儲器中的存儲方式，存儲方式一般有四種：順序存儲、鏈接存儲、索引存儲及散列存儲。同一種邏輯結構采用不同存儲方式可以得到不同的數(shù)據(jù)結構，如線性表以順序存儲方式存儲時得到順序表數(shù)據(jù)結構，而以鏈接存儲方式存儲則得到鏈表數(shù)據(jù)結構。對于給定的邏輯結構需要尋找一種恰當?shù)呐c其對應的存儲結構，以便在計算機中存儲，通常把這種對應關系稱為映象。a、指針與鏈在數(shù)據(jù)結構中，表征某一數(shù)據(jù)結構特點及其連接方式的基本單位稱為結構的結點（node）。一個結點可以是一個字符、一個數(shù)字，也可以是一個記錄、一個集合。一個結點通常有幾個域，用來存放與結點有關的信息。存放結點本身信息的域稱為數(shù)據(jù)域，存放結構點與其他結點關系信息的域，稱為指針域或鏈域，其中存放的與結點有關的結點的地址稱為指針。若干帶指針的結點組成的集合，稱為鏈。通常把指針指向的下一結點叫做后繼結點，與本結點鄰接的前一結點稱為前趨結點。直接后繼、直接前趨、單向鏈表、雙向鏈表、樹、圖等概念。利用指針可以把數(shù)據(jù)的邏輯結構與物理結構分離開。b、線性表線性表是指數(shù)據(jù)的結構形式本質(zhì)上是一維的線性關系，其中每個結點都是同一類型的數(shù)據(jù)結構。在順序表中，每個結點的存放位置可由公式直接計算得到。對順序表任何一個結點的檢索很方便，但要在順序表插入或刪除一個結點很麻煩，而且工作量驚人。因此，順序表僅適用于經(jīng)常進行檢索而數(shù)據(jù)不經(jīng)常變動的情況。在鏈表中插入或刪除結點，只需改變前后結點的指針，而不需要進行大量的數(shù)據(jù)移動。鏈表的檢索比順序表困難，循環(huán)鏈表、雙向鏈表比單鏈表稍好。c、樹樹是結點之間有分支的、層次關系的結構。樹結構在數(shù)據(jù)處理中應用最廣泛，也是最重要的一類非線性結構。2、數(shù)據(jù)文件a、數(shù)據(jù)文件的概念在信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)組織一般采用文件組織和數(shù)據(jù)庫組織。文件組織是一種按某種數(shù)據(jù)結構把數(shù)據(jù)記錄存放在外存設備上的方式，一般適用于數(shù)據(jù)記錄存儲的比較簡單的場合。數(shù)據(jù)文件是為了某一特定目的而形成的同類記錄的集合。記錄是文件中可存取的最小單位，它由若干數(shù)據(jù)項構成。數(shù)據(jù)項是文件中可作用的最小單位。數(shù)據(jù)項名和數(shù)據(jù)項值的概念。記錄中能唯一地標志該記錄的數(shù)據(jù)項稱作主鍵。文件系統(tǒng)是負責存取和管理文件的軟件，它利用磁盤等大容量的外存設備作為存放文件的存儲器，用戶可以把一批數(shù)據(jù)定義成一個文件，通過文件系統(tǒng)命名，實現(xiàn)對文件的按名存取。文件系統(tǒng)是數(shù)據(jù)處理的主要方式，建造容易，使用靈活，處理速度快，特別適合單項業(yè)務系統(tǒng)使用。盡管現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)獲得了廣泛應用，但其基礎仍是文件系統(tǒng)，學習文件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的組織和操作方式對理解信息系統(tǒng)的運行過程是很有意義的。B、數(shù)據(jù)文件的組織方式順序文件順序文件即文件中的記錄是按照某些關鍵字排序的文件。在順序文件中，記錄的物理次序與連接次序一致。順序文件是根據(jù)記錄的序號或相對位置進行存取的文件組織方式。特點：存取第i個記錄，必須先存取前面的第i-1個記錄。插入記錄只能加在末尾。對于順序文件采用順序查找，分塊查找和折半查找。當采用順序查找時，平均查找長度為（n+1）/2索引文件索引文件包括文件數(shù)據(jù)區(qū)和索引表兩大部分。索引表用以指示邏輯記錄和物理記錄之間對應關系。它是按照順序排序的。稱為索引順序文件。文件數(shù)據(jù)區(qū)就是指文件本身?？梢园凑枕樞蚺判?，也可以不按照順序排序。稱為索引非順序文件。當記錄數(shù)目很多時，可以對索引表建立一個索引，稱為查找表。直接存取文件（散列文件）直接地址法：相對鍵法：調(diào)用一個算法過程對記錄的鍵號進行計算，求出相應的記錄地址。設鑒別鍵號為K，相應的記錄用RK表示，其地址用DRK，則有DRK=f(k).例如：學生證號K是從000~999的連續(xù)號，現(xiàn)在為每個學生存儲一個記錄長度為100字節(jié)的記錄，如現(xiàn)在學生文件存儲的起點地址為4000，則每個學生記錄的存儲地址為DRK=K*100+4000，以此為鍵號，即可實現(xiàn)記錄的直接存取。雜湊法：利用一種稱之為雜湊函數(shù)的算法，把鍵號轉換為相應記錄的地址，達到壓縮存儲空間的目的。兩個不同的鍵號經(jīng)過雜湊法計算所得結果相同而發(fā)生沖突。為了解決鍵號在壓縮過程中產(chǎn)生的這種矛盾可以采用溢流法。解決方法：利用兩個表來存儲記錄的鍵號：主表和溢流表，當一個記錄要加入文件時先將其鍵號按雜湊函數(shù)算法計算得主表的存儲地址，如果主表的存儲地址已經(jīng)存儲有信息，則表示發(fā)生碰撞現(xiàn)象。這時可將此記錄的鍵號存入溢流表中，以鏈地址指明溢流表存儲單元的地址。如果這個地址也已占滿可以指向溢流表其他單元。三種組織方式各有其特點和應用環(huán)境。不同的數(shù)據(jù)組織方法和不同的存儲介質(zhì)，對于采用何種類型文件，數(shù)據(jù)處理的效果和文件使用的效果有很大影響。P67表3.3說明了它們之間的關系。C、數(shù)據(jù)文件的操作數(shù)據(jù)文件的建立數(shù)據(jù)文件的修改數(shù)據(jù)文件中記錄的刪除數(shù)據(jù)文件的排序數(shù)據(jù)文件的更新數(shù)據(jù)文件的檢索計算、顯示和打印3、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是比文件系統(tǒng)更高級的一種數(shù)據(jù)組織方式。在文件系統(tǒng)中，文件由記錄構成，通過種種數(shù)據(jù)結構描述應用領域及其關系，數(shù)據(jù)的存取以記錄為單位。由于文件系統(tǒng)的結構只限于記錄內(nèi)部，因而僅能適用于單項應用的場合。為了實現(xiàn)整個組織數(shù)據(jù)的結構化，要求在數(shù)據(jù)組織結構中不僅能夠描述數(shù)據(jù)本身，而且要能描述數(shù)據(jù)之間的關系。因而在復雜的應用中，應采用數(shù)據(jù)庫組織數(shù)據(jù)?！?.3數(shù)據(jù)庫技術2.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的產(chǎn)生和構成1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫是以一定的組織方式存儲在一起的相關數(shù)據(jù)的集合，它能以最佳的方式，最少的數(shù)據(jù)冗余為多種應用服務，程序與數(shù)據(jù)具有較高的獨立性。數(shù)據(jù)庫技術的萌芽可以追溯到20世紀60年代中期，60年代末到70年代初數(shù)據(jù)庫技術日益成熟，具有了堅實的理論基礎；70年代，數(shù)據(jù)庫技術有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了許多基于層次或網(wǎng)狀模型的商品化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并廣泛運行在企業(yè)管理、交通運輸、情報檢索、軍事指揮、政府管理和輔助決策等各個方面，這一時期，關系模型的理論研究和軟件系統(tǒng)研制也取得了很大進展；80年代以來，幾乎所有新開發(fā)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都是關系型的，微型機平臺的關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也越來越多，功能越來越強，其應用已經(jīng)遍及各個領域。2、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DBS(databasesystem)是實現(xiàn)有組織、動態(tài)在存儲尤其是關聯(lián)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問的計算機軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)，即它是采用了數(shù)據(jù)庫技術的計算機系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和有關人員組成的具有高度組織的總體。Ａ、計算機系統(tǒng)Ｂ、數(shù)據(jù)庫Ｃ、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能包括：定義數(shù)據(jù)庫的功能。管理數(shù)據(jù)庫的功能。維護數(shù)據(jù)庫的功能。數(shù)據(jù)通信的功能。Ｄ、人員數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）、系統(tǒng)程序員、用戶。2.3.2數(shù)據(jù)庫設計的主要內(nèi)容信息是人們對客觀世界各種事物特征的反映，而數(shù)據(jù)則是表示信息的一種符號。從客觀事物到信息，再到數(shù)據(jù)，是人們對現(xiàn)實世界的認識和描述過程，這個過程經(jīng)過了三個世界：現(xiàn)實世界：指人們頭腦之外的客觀世界，它包含客觀事物及其相互聯(lián)系。觀念世界：又稱信息世界，是現(xiàn)實世界在人們頭腦中的反映?？陀^事物在觀念世界中稱為實體，為了反映實體和實體的聯(lián)系，可以采用實體聯(lián)系模型（E-R模型）。數(shù)據(jù)世界：是信息世界中信息的數(shù)據(jù)化。數(shù)據(jù)庫設計的步驟包括用戶要求分析、概念結構設計、邏輯結構設計和物理結構設計四個階段：概念結構設計：根據(jù)用戶需求設計的數(shù)據(jù)庫模型，可用實體聯(lián)系模型（E-R模型）表示，也可用3NF關系群表示。邏輯結構設計是將概念模型轉換成某種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）支持的數(shù)據(jù)模型物理結構設計是為數(shù)據(jù)模型在設備上選定合適的存儲結構和存取方法。2.3.3實體聯(lián)系模型（E-R模型）數(shù)據(jù)描述是數(shù)據(jù)處理中的一個重要環(huán)節(jié)。信息世界的數(shù)據(jù)描述主要是將現(xiàn)實世界在人腦中的反映，用文字和符號表示出來，實體關系圖（Relationship-Entity,E-R）圖是最常用的工具：學籍管理局部應用的分E-R圖實體聯(lián)系模型反映的是現(xiàn)實世界中的事物及其相互聯(lián)系，與此有關的概念有：實體(entity):是指明客觀存在并相互區(qū)別的事物。實體可以是具體對象。舉例。一本書、一個工廠、一種材料等。實體也可以是抽象的概念和聯(lián)系。舉例。學生的一次選課、一次借書等。實體集(entityset):具有相同性質(zhì)的同類實體的集合。舉例。所有教師、所有選課等。屬性(attribute)：實體具有許多特性，每一個特性稱為屬性。每個屬性有一個取值范圍，即值域。舉例。學生的實體可由學號、姓名、性別、年齡、系別等屬性組成。性別的取值范圍是“男”或“女”。主鍵(key)：惟一標識實體的屬性集稱為主鍵。舉例。學生實體的學號可作為學生實體的主鍵。實體間的聯(lián)系：現(xiàn)實世界中，事物是相互聯(lián)系的。這種聯(lián)系必然在信息世界中體現(xiàn)出來，即實體是相互關聯(lián)的。兩個不同實體集的實體間的聯(lián)系，它有以下三種情形：一對一聯(lián)系，記為1:1。舉例。工廠與廠長之間，科研任務與課題組長之間都是1:1聯(lián)系。一對多聯(lián)系，記為1:N。舉例。一個學校有若干學生，而每個學生都在一個學校學習，學校與學生之間是一對多的聯(lián)系。多對多聯(lián)系，記為M:N。舉例。課程與學生之間，一個學生可選多門課程，而每一門課程可有多個學生選修，課程與學生之間是多對多的聯(lián)系。實體有個體和總體之分?？傮w又有同質(zhì)總體和異質(zhì)總體之分。一個異質(zhì)總體可以分解出多個同質(zhì)總體，數(shù)據(jù)文件描述的是同質(zhì)總體，而數(shù)據(jù)庫描述的是異質(zhì)總體。2.3.4數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是對客觀事物及其聯(lián)系的數(shù)據(jù)化描述。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用于提供信息表示和操作手段的形式構架，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎。目前，在實際數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中支持的數(shù)據(jù)模型主要有三種：層次模型，網(wǎng)狀模型和關系模型，其中關系模型是三種數(shù)據(jù)模型中最重要的模型。層次模型：用樹型結構表示。網(wǎng)狀模型：用有向圖結構表示。S1S1S2T1T2T3T4T5W1W2W3網(wǎng)狀模型示例關系模型：用二維表結構表示。結算編碼合同號數(shù)量金額J0012HT1008200050000J0043HT110960013000J0033GT112323006000面向對象模型：用對象和類來表示實體類型和實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。“學生”類具有屬性“姓名”、“性別”和“年齡”，其中“大學生”類屬性在繼承“學生”類屬性的基礎上，還有“系別”和“專業(yè)”兩個屬性?！爸袑W生”類的屬性在繼承“學生”類屬性的基礎上，還有“班級”和“特長”兩個屬性。關系模型是建立在數(shù)學概念的基礎上，應用關系代數(shù)和關系演算等數(shù)學理論處理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的方法。在關系模型下，數(shù)據(jù)的邏輯結構是一張二維表。實體間的聯(lián)系均通過關系進行描述。關系模型由三部分組成：數(shù)據(jù)結構（即關系）、關系操作、關系的完整性。單一的數(shù)據(jù)結構——關系：在關系模型中，無論是實體還是實體之間的聯(lián)系均由單一的類型結構——關系來表示。關系操作：基本操作有并、交、差、笛卡爾乘積、限制、投影、連接、除。關系操作可以用兩種方式表示：代數(shù)方式即關系代數(shù)，邏輯方式即關系演算。信息在機器世界中是以數(shù)據(jù)形式存儲的，其數(shù)據(jù)描述需要用到以下術語：字段(field):標記實體屬性的命名單位稱為字段（數(shù)據(jù)項）。它是可以命名的最小信息單位。舉例。學生、姓名、性別、年齡、系別等字段。記錄(record):字段的有序集合稱為記錄（數(shù)據(jù)元素）。一般用一個記錄描述一個實體。舉例。一個學生記錄，由有序的字段集組成：（學號、姓名、性別、年齡、系別）。文件（file）：同一類記錄的匯集稱為文件。文件是描述實體集的。舉例。所有學生記錄組成了一個學生文件。主鍵(key)：能惟一標識文件中每個記錄的字段集，稱為文件的主鍵。舉例。學號可以作為學生記錄的主鍵。2.3.5關系的規(guī)范化E.F.Codd于1971年提出規(guī)范化理論。他定義了五種規(guī)范化模式（NormalForm,NF）,簡稱范式。范式表示的是關系模式的規(guī)范化程序，也即滿足某種約束條件的關系模式，根據(jù)滿足的約束條件的不同來確定范式。如滿足最低要求，則為第一范式（FirstNormalForm,簡稱1NF）。符合1NF而又進一步滿足一些約束條件的成為第二范式（2NF），等等。在五種范式中，通常只用到前三種。范式條件第一范式（1NF）元組中每一個分量都必須是不可分割的數(shù)據(jù)項第二范式（2NF）不僅滿足第一范式，而且所有非主屬性完全依賴于其主碼第三范式（3NF）不僅滿足第二范式，而且它的任可一個非主屬性都不傳遞于任何主關鍵字1NF舉例：下表不符合第一范式的關系教師代碼姓名職稱系電話研究課題研究課題號研究課題名1101王一麗教授管理系3324500管理信息1102劉明副教授管理系3324800金融工程1254李愛軍講師投資系3341630電子商務由非1NF規(guī)范化為1NF：符合第一范式的關系教師代碼姓名職稱系電話研究課題號研究課題名1101王一麗教授管理系3324500管理信息1102劉明副教授管理系3324800金融工程1254李愛軍講師投資系3341630電子商務由1NF規(guī)范化為2NF: 上表中關系滿足1NF，但不滿足2NF。在表中，“教師代碼”和“研究課題號”共同組成主關鍵字，“姓名”、“職稱”和“研究課題名”是非主屬性。非主屬性（職稱、職稱、研究課題名）不完全依賴于由教師和課題代碼組成的主關鍵字。其中，“姓名”和“職稱”只依賴于主關鍵字的一個分量——“教師代碼”，而“研究課題名”只依賴于主關鍵字的另一個分量——“研究課題號”。這種關系會引發(fā)下列問題：數(shù)據(jù)冗余：當某個教師有多項研究課題時，必須有多條記錄，而這多條記錄中，該教師的姓名和職稱數(shù)據(jù)項完全相同。插入異常：當新調(diào)入一個教師時，只有教師代碼、姓名、職稱的信息，沒有研究課題的信息，而研究課題號是主關鍵字之一，缺少時無法輸入該教師信息。反之，當插入一個新的研究課題時也往往缺少相應的教師代碼，以致無法插入。刪除異常：當刪除某個教師的信息時，常常會丟失研究課題的信息。解決的方法是將一個非2NF的關系模式分解為多個2NF的關系模式。在本例中，可將關分解為如下三個關系：教師關系：教師代碼、姓名、職稱、教師所在系、電話；課題關系：研究課題號、研究課題名；教師與課題關系：教師代碼、研究課題號。這些關系與課題符合2NF要求。上表符合第二范式，但是不符合第三范式產(chǎn)品代碼產(chǎn)品名生產(chǎn)廠名生產(chǎn)廠地址系 由2NF規(guī)范化為3NF:這樣的關系同樣存在著高度冗余和更新異常問題。消除傳遞依賴關系的辦法是將關系分解為如下幾個3NF關系：產(chǎn)品關系：產(chǎn)品代碼、產(chǎn)品名、生產(chǎn)廠名；生產(chǎn)廠關系關系：生產(chǎn)廠名、生產(chǎn)廠地址；3NF消除了插入異常、刪除異常、數(shù)據(jù)冗余及修改復雜等問題，已經(jīng)是比較規(guī)范的關系。數(shù)據(jù)庫操作可以使用關系數(shù)據(jù)庫標準語言——結構化查詢語言SQL來完成數(shù)據(jù)庫的操作。結構查詢語言(StructuredQueryLanguage，SQL)是一個功能強大的數(shù)據(jù)庫語言。SQL是關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的標準語言。SQL語句通常用于完成一些數(shù)據(jù)庫的操作任務，比如在數(shù)據(jù)庫中更新數(shù)據(jù)，或者從數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)。標準的SQL命令主要有："Select"、"Insert"、"Update"、"Delete"、"Create"和"Drop"常常被用于完成絕大多數(shù)數(shù)據(jù)庫的操作。SQL功能可以分成以下幾組：DML（DataManipulationLanguage，數(shù)據(jù)操作語言）：用于檢索或者修改數(shù)據(jù)。SELECT用于檢索數(shù)據(jù)；INSERT用于增加數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫；UPDATE用于從數(shù)據(jù)庫中修改現(xiàn)存的數(shù)據(jù)；DELETE用于從數(shù)據(jù)庫中刪除數(shù)據(jù)。DDL（DataDefinitionLanguage，數(shù)據(jù)定義語言）：用于定義數(shù)據(jù)的結構，比如創(chuàng)建、修改或者刪除數(shù)據(jù)庫。CREATETABLEDROPTABLECREATEINDEXDROPINDEXDCL（DataControlLanguage，數(shù)據(jù)控制語言）：用于定義數(shù)據(jù)庫用戶的權限。ALTERPASSWORD2.3.6數(shù)據(jù)庫保護為了保證數(shù)據(jù)的安全可靠和正確有效，DBMS必須提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護功能，主要包括數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫恢復等內(nèi)容。數(shù)據(jù)的安全性是指保護數(shù)據(jù)庫以防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄露、更改和破壞。數(shù)據(jù)的安全可通過對用戶標識和鑒定、存取控制、OS級安全保護措施得到一定的保障。數(shù)據(jù)的完整性是指數(shù)據(jù)的正確性、有效性與相容性。關系模型的完整性有實體完整性、參照完整性及用戶定義的完整性。實體完整性：若屬性A是基本關系R的主關鍵字中的屬性（即主屬性），則屬性A不能取空值。參照完整性：若基本關系R中含有另一個基本關系S的主關鍵字Ks所對應的屬性組F（F稱為R的外部關鍵字），則在關系R中的每個元組中的F上的值必須滿足：a.或取空值；b.或等于S中某個元組的主關鍵字的值。用戶定義的完整性：用戶自己對數(shù)據(jù)完整性的要求。并發(fā)控制是指當多外用戶同時存取、修改數(shù)據(jù)庫時，可能會發(fā)生互相干擾而得到錯誤的結果并使數(shù)據(jù)庫的完整性遭到破壞，因此必須對多用戶的并必操作加以控制、協(xié)調(diào)。數(shù)據(jù)庫恢復是指當計算機軟、硬件或網(wǎng)絡通信線路發(fā)生故障而破壞了數(shù)據(jù)或對數(shù)據(jù)庫的操作失敗使數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤或丟失時，系統(tǒng)應能進行應急處理，指數(shù)據(jù)庫恢復到正常狀態(tài)?！?.4計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡是管理信息系統(tǒng)運行的基礎。2.4.1計算機網(wǎng)絡的概念與分類1.計算機網(wǎng)絡的概念計算機網(wǎng)絡是用通信介質(zhì)把分布在不同地理位置的計算機和其他網(wǎng)絡設備連接起來，實現(xiàn)信息互通和資源共享的系統(tǒng)。網(wǎng)絡介質(zhì)：數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢硗ǖ?，有同軸電纜、雙絞線、光纖、微波、衛(wèi)星信道等。協(xié)議：網(wǎng)絡設備間進行通信的一組約定。如IEEE802.3，802.4，F(xiàn)DDI，ATM等。網(wǎng)絡協(xié)議具體規(guī)定了設備間通信的電氣性能、數(shù)據(jù)組織方式等。節(jié)點：網(wǎng)絡中某分支的端點或網(wǎng)絡中若干條分支的公共匯交點。鏈路：兩個相鄰節(jié)點之間的通令線路。2.網(wǎng)絡拓撲結構所謂網(wǎng)絡拓撲結構是指網(wǎng)絡的鏈路和節(jié)點在地理上所形成的幾何結構。計算機網(wǎng)絡從功能上可分為兩部分：資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。根據(jù)通信信道的類型，計算機網(wǎng)絡具有以下幾種結構：點-點信道結構：星形拓撲、環(huán)形拓撲、樹形拓撲、網(wǎng)形拓撲共享信道網(wǎng)絡：總線拓撲、環(huán)形拓撲、樹形拓撲。3.計算機網(wǎng)絡的分類計算機網(wǎng)絡根據(jù)網(wǎng)絡應用范圍和應用方式不同，可分為以下幾類：局域網(wǎng)（LAN）。局域網(wǎng)指傳輸距離在0.1~10km，傳送速率在1Mb/s~10Mb/s范圍較小的一種網(wǎng)絡。廣域網(wǎng)（WAN）。廣域網(wǎng)一般由相距較遠的局域網(wǎng)經(jīng)由公共電信網(wǎng)絡互連而成，數(shù)據(jù)傳輸速率一般在1.2Kbps~1.554Kbps，傳輸距離可遍及全球。綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）。綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)是一種能在一個網(wǎng)絡內(nèi)傳送多種業(yè)務信息的網(wǎng)絡，包括數(shù)據(jù)、圖像、語音、文字等。Internet。即因特網(wǎng)，是最大的國際互連網(wǎng)，包含