管理信息系統(tǒng)：第3章 管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

第3章管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)本章主要內(nèi)容：第一節(jié)計算機硬件與軟件第二節(jié)數(shù)據(jù)處理第三節(jié)數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)管理第四節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)第一節(jié)計算機硬件與軟件本節(jié)內(nèi)容：

1.1計算機系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)1.2計算機硬件1.3計算機軟件1.1計算機系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)計算機由軟件和硬件組成。圖1-1計算機系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)1.2計算機硬件硬件是計算機物理設(shè)備的總稱，也加硬件設(shè)備。計算機硬件的功能包括輸入（input）、處理（process）、輸出（output）三個環(huán)節(jié)。

圖1-2計算機硬件結(jié)構(gòu)計算機的主要部件由中央處理器（CPU）、主存儲器(primarystorage)、各種I/O設(shè)備及總線（bus）組成圖1-3基于總線的硬件結(jié)構(gòu)1.2計算機硬件（續(xù)）1.2.1中央處理器中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）可以控制數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運算，它們也引導和控制數(shù)據(jù)在不同位置之間的傳輸。主要組成部分：?運算器：由算術(shù)/邏輯單元（ArithmeticLogicUnit，ALU）、累加器（accumulator）、狀態(tài)寄存器和寄存器陣列（通用寄存器）組成。

?控制器

圖1-4（1）運算器的結(jié)構(gòu)圖圖1-4（2）控制器的結(jié)構(gòu)圖1.2計算機硬件（續(xù)）1.2.2內(nèi)存內(nèi)存，又稱主存，主存貯器，可以存儲將要處理的數(shù)據(jù)和將要執(zhí)行的指令。

內(nèi)存的種類隨機存取存儲器（RandomAccessMemory，RAM）動態(tài)隨機存儲器（DRAM）靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）只讀存儲器（Read-OnlyMemory，ROM）可編程只讀存儲器（ProgrammableRead-OnlyMemory，PROM）可擦除可重寫只讀存儲器（ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，EPROM）1.2計算機硬件（續(xù)）1.2.3輔助存儲器?與主存相比，輔助存儲器有數(shù)據(jù)非易失性、容量大和價格便宜等優(yōu)點；?輔助存儲器的存取速度比主存慢；?存取方式：順序存取和直接存取；?輔助存儲器設(shè)備：磁帶、磁盤、RAID、光盤、閃存類存儲器、固態(tài)硬盤。1.2計算機硬件（續(xù)）1.2.4輸入/輸出設(shè)備外圍設(shè)備是所有輸入/輸出設(shè)備和二級存儲設(shè)備的通稱，通過各種I/O接口與計算機系統(tǒng)的中央處理器連接并通信。常用外圍設(shè)備有：

計算機鍵盤與顯示終端；點觸式設(shè)備（如電子鼠標器、軌跡球、觸碰板等）；計算機筆（如光筆）；視頻輸入/輸出；打印輸出；聲音識別（如iPhone提供的Siri聲控程序）；體感設(shè)備。。。。。。1.3計算機軟件1.3.1軟件的概念計算機軟件就是一系列相關(guān)的程序和相應(yīng)的文檔組成的集合。計算機軟件主要分為：系統(tǒng)軟件（SystemSoftware）：管理和支持計算機系統(tǒng)資源及操作的程序；應(yīng)用軟件（ApplicationSoftware）：處理特定應(yīng)用的程序。計算機軟件的分類1.3計算機軟件（續(xù)）1.3.2系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是負責管理計算機系統(tǒng)中各種獨立的硬件，使得它們可以協(xié)調(diào)工作；系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、計算機編譯語言和各種系統(tǒng)服務(wù)性程序。所有軟件中，操作系統(tǒng)是基礎(chǔ)，它是其他軟件的平臺。沒有操作系統(tǒng)，其他軟件就無法工作。操作系統(tǒng)的作用：操作系統(tǒng)是在計算機硬件上加載的第一層軟件，是對計算機硬件功能的首次擴充。其他軟件只有在操作系統(tǒng)的支持下，才能對計算機硬件工作。操作系統(tǒng)的作用如圖所示。操作系統(tǒng)的四種作用形式：用戶通過編寫的源程序，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）或編譯系統(tǒng)的作用下，由操作系統(tǒng)控制和解釋給硬件去執(zhí)行；用戶通過服務(wù)性程序（也稱工具軟件），經(jīng)操作系統(tǒng)的作用，來完成對計算機的操作；用戶通過可執(zhí)行程序，經(jīng)操作系統(tǒng)的作用來實現(xiàn)對硬件的操作；用戶通過操作系統(tǒng)提供的命令來實現(xiàn)對硬件的操作。操作系統(tǒng)的目標：1.方便性：操作系統(tǒng)最終是要為用戶服務(wù)的。所以，設(shè)計操作系統(tǒng)時必須考慮用戶能否方便地操作計算機。用戶的操作包括直接使用命令完成各種操作，也包括通過設(shè)計程序讓計算機完成各種操作。

2.有效性：操作系統(tǒng)的主要工作是要支持和管理計算機硬件的，如何有效地利用計算機的硬件資源，充分發(fā)揮它們的使用效率是操作系統(tǒng)解決的主要問題。3.可擴充性：操作系統(tǒng)是為應(yīng)用服務(wù)的，隨著應(yīng)用環(huán)境的變化，操作系統(tǒng)自身的功能也必須不斷增加和完善。在設(shè)計操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)時，要采用合理的結(jié)構(gòu)使其能夠不斷地擴充和完善。4.開放性：操作系統(tǒng)的主要功能是管理計算機硬件，隨著計算機硬件技術(shù)的發(fā)展，為了使這些硬件能夠正確、有效地協(xié)同工作，就必須實現(xiàn)應(yīng)用程序的可移植性和互操作性，因而要求計算機系統(tǒng)具有統(tǒng)一的開放環(huán)境。操作系統(tǒng)的層次模型：操作系統(tǒng)可以看成是一個層次結(jié)構(gòu)，其最底層為操作系統(tǒng)的操作對象，中間層為管理操作對象的軟件集合，最高層為提供給用戶的系統(tǒng)接口。1.操作對象：主要是指操作系統(tǒng)所管理的各種軟硬件資源，包括處理器、存儲器、I/O設(shè)備、文件和作業(yè)。

2.管理軟件：管理軟件是操作系統(tǒng)的核心，它集中了操作系統(tǒng)的主要功能。這些功能包括處理器管理、存儲器管理、設(shè)備管理、文件管理和作業(yè)管理。

3.系統(tǒng)接口：系統(tǒng)接口是操作系統(tǒng)為方便用戶的使用提供給用戶的各種功能和服務(wù)，這些接口包括命令接口和程序接口。操作系統(tǒng)的特征：

1．并發(fā)性：是指兩個或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生，即宏觀上有多道程序同時執(zhí)行，而微觀上，在單處理器系統(tǒng)中每一個時刻僅能執(zhí)行一道程序。并發(fā)的目的是改善系統(tǒng)的利用率和提高系統(tǒng)的吞吐量。2．共享性：是指系統(tǒng)中的資源可以供多個并發(fā)執(zhí)行的進程使用。3．虛擬性：是指通過某種技術(shù)把一個物理實體變成若干個邏輯實體。即物理上雖然只有一個實體，但是，用戶使用時感覺有多個實體可以供使用。4．異步性：是指在多道程序環(huán)境下，允許多個進程并發(fā)執(zhí)行。由于資源的限制，進程的執(zhí)行不是“一氣呵成”的，是“走走停?！钡?。但是，只要環(huán)境相同，一個作業(yè)經(jīng)過多次運行，都會得到相同的結(jié)果。操作系統(tǒng)的功能：從資源管理角度而言，操作系統(tǒng)的功能主要五個方面：

處理器管理存儲器管理設(shè)備管理文件管理作業(yè)管理與系統(tǒng)接口1．處理器管理：主要任務(wù)是對處理器進行分配，并且對其運行進行有效地控制和管理。處理器管理的主要功能：（1）進程控制：為作業(yè)創(chuàng)建進程，撤消已結(jié)束的進程，以及控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

（2）進程同步：對多個進程的運行進行協(xié)調(diào)。（3）進程通信：為了實現(xiàn)相互合作進程之間的通信。

（4）進程調(diào)度：從進程就緒隊列中，按照一定的算法選擇一個進程，把處理器分配給它，并且為它設(shè)置運行現(xiàn)場，使進程投入運行。

2．存儲器管理：主要任務(wù)是對為多道程序的運行提供良好的主存環(huán)境，方便用戶使用主存儲器，提高主存儲器的利用率，并且能從邏輯上擴充主存儲器。存儲器管理的主要功能有：（1）主存分配：為每道程序分配主存空間，提高主存空間的利用率。（2）主存保護：確保每道用戶程序都在自己的主存空間中運行，互不干擾。（3）地址映射：將程序的邏輯地址轉(zhuǎn)換為主存的物理地址（4）主存擴充：讓小主存運行大程序。3．設(shè)備管理：主要任務(wù)是完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配I/O設(shè)備，提高CPU與I/O設(shè)備的利用率，提高I/O設(shè)備的運行速度，方便用戶使用I/O設(shè)備。設(shè)備管理的主要功能有：（1）緩沖管理：管理好各種類型的緩沖區(qū)，提高系統(tǒng)的效率。

（2）設(shè)備分配：根據(jù)用戶的I/O請求，為之分配所需要的設(shè)備。

（3）設(shè)備處理：實現(xiàn)CPU和設(shè)備控制器之間的通信。（4）設(shè)備獨立性：指應(yīng)用程序獨立于物理設(shè)備，以使用戶編制的程序與實際使用的物理設(shè)備無關(guān)，從而提高分配的效率。

（5）虛擬設(shè)備：指把每次允許一個進程使用的物理設(shè)備，改造為能同時供多個進程使用的設(shè)備，從而提高設(shè)備的利用率。4．文件管理：主要任務(wù)是對用戶文件和系統(tǒng)文件進行管理，方便用戶使用，并且保證文件的安全性。文件管理的主要功能有：（1）文件存儲空間管理：為每個文件分配必要的外存空間，提高外存的利用率和文件系統(tǒng)的工作速度。（2）目錄管理：為每個文件建立目錄項，并且對眾多的目錄加以組織，以實現(xiàn)文件的按名存取，實現(xiàn)文件的共享，提供快速的目錄查詢手段，提高文件的檢索速度。（3）文件讀寫管理：根據(jù)用戶請求，從外存上讀取數(shù)據(jù)或把數(shù)據(jù)寫入外存。（4）存取控制：防止系統(tǒng)中的文件被非法竊取和破壞。5．作業(yè)管理與系統(tǒng)接口：（1）作業(yè)管理：主要任務(wù)是完成用戶要求的全過程處理上的宏觀管理。作業(yè)管理的功能有作業(yè)注冊、作業(yè)調(diào)度、作業(yè)運行、作業(yè)終止等。

（2）系統(tǒng)接口：主要任務(wù)是方便用戶使用操作系統(tǒng)。系統(tǒng)接口的主要功能有命令接口和程序接口。1.3計算機軟件（續(xù)）1.3.2系統(tǒng)軟件（續(xù)）主要操作系統(tǒng)產(chǎn)品MicrosoftWindows操作系統(tǒng)（如WindowsVista、WindowsXP等）UNIX類系統(tǒng)Linux系統(tǒng)MacOS系統(tǒng)……其中Windows服務(wù)器操作系統(tǒng)的市場占有額高達70%，其他30%的企業(yè)服務(wù)器使用的是某種形式的UNIX或Linux操作系統(tǒng)。UNIX和Linux操作系統(tǒng)有擴展性大、可靠性強以及與大型主機操作系統(tǒng)相比價格低廉等優(yōu)點，還可以在不同類型的處理器上運行。1.3計算機軟件（續(xù)）1.3.3應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是用來完成用戶所要求的數(shù)據(jù)處理任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)用戶特定功能的程序。分為通用軟件和專用軟件：專用軟件：專門為某類用戶或應(yīng)某個用戶的要求而專門設(shè)計的軟件，如OTREXPRESS。通用軟件：通用軟件是可以在多個行業(yè)中不同層次的用戶使用的應(yīng)用軟件，如MSWord、WPS、MSExcel、MSPowerPoint等。第二節(jié)數(shù)據(jù)處理本節(jié)內(nèi)容：

2.1多媒體數(shù)據(jù)簡介

2.2數(shù)據(jù)處理的基本概念2.3數(shù)據(jù)組織2.1多媒體數(shù)據(jù)簡介計算機中處理的對象不僅包含數(shù)值和字符，而且還有大量圖形、圖像、聲音、視頻等多媒體數(shù)據(jù)。多媒體數(shù)據(jù)：

字符數(shù)據(jù)；文本數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)、文獻、檔案等；聲音數(shù)據(jù)：音樂、語音等；圖形數(shù)據(jù)：GIS/CAD等。通常用符號或特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示；圖像數(shù)據(jù)：照片、圖片等；視頻數(shù)據(jù)。多媒體數(shù)據(jù)可以分為兩大類：

離散型多媒體數(shù)據(jù)。如：文本數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)等

連續(xù)型多媒體數(shù)據(jù)。如：音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)。常見的多媒體數(shù)據(jù)文件格式：

文本文件：1．TXT：純文本文件，可用“記事本”編輯。2．DOC：可用MicrosoftWord處理的文檔。3．WPS：可用金山WPS軟件處理的文檔。4．HTML：可用字處理軟件編輯的超文本標記語言文檔。5．PDF：電子圖書文檔，需用AdobeAcrobatReader軟件來閱讀。圖形、圖像文件：1．BMP：位圖格式，是將圖像以像素的顏色值進行存取的格式，“畫圖”工具使用的標準格式。2．JPG：按JPEG標準進行靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮形成的格式。3．GIF：圖形交換文件格式，最多只能支持256種顏色，占用計算機存儲空間小，常被用于網(wǎng)頁制作。4．PSD：Photoshop圖像處理軟件專用格式，是以圖層的形式生成圖像5.TIFF（TIF）文件。TIFF是一種復(fù)雜、靈活、全面的圖像格式。TIFF也不損失原始圖像的信息，適合于跨平臺使用。6.PNG文件。PNG是一種優(yōu)秀的網(wǎng)頁設(shè)計用圖像格式。它繼承了GIF與JPG圖像格式的主要優(yōu)點，以數(shù)據(jù)流的形式保存圖像，將圖像數(shù)據(jù)壓縮到了極限但卻保存了所有與圖像品質(zhì)有關(guān)的信息，適合于網(wǎng)絡(luò)傳輸。聲音文件：1．Wav：波形文件格式，是實際聲音的采樣和編嗎，文件的容量很大，可用“錄音機”工具進行聲音的錄制。2．MID：是記錄MIDI信息的標準格式，是一個由樂器數(shù)字接口指令序列組成的計算機樂譜。所占存儲空間較小。3．MP3：當前流行的音樂文件格式，音質(zhì)可與CD媲美，占磁盤空間小4.WMA（WindowsMediaAudio）格式。WMA是Microsoft公司定義的一種流式聲音格式。采用WMA格式壓縮的聲音文件比起由相同文件轉(zhuǎn)化而來的MP3文件要小得多，但在音質(zhì)上卻毫不遜色。。。。。。。。。。。。視頻與動畫文件：1．AVI：是一種音頻、視頻信號交叉存儲的格式，是Windows的標準視頻格式。2．MPG：是按MPEG標準壓縮的視頻文件。和AVI格式相比所占磁盤空間小得多。3.flv：網(wǎng)絡(luò)視頻現(xiàn)在通常用flv。4.SWF格式。SWF格式是Flash的動畫文件。Flash是Micromedia公司推出的一種動畫制作軟件，它制作出一種后綴名為.swf的動畫，這種格式的動畫能用比較小的體積來表現(xiàn)豐富的多媒體形式，并且可以嵌入到網(wǎng)頁中。。。。。。。。。。。多媒體數(shù)據(jù)的特點：

數(shù)據(jù)量大等時性和同步非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)特殊的用戶接口及操作2.2數(shù)據(jù)處理的基本概念數(shù)據(jù)處理的概念數(shù)據(jù)處理指把來自科學研究、生產(chǎn)實踐和社會經(jīng)濟活動等領(lǐng)域中的原始數(shù)據(jù),用一定的設(shè)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)。數(shù)據(jù)處理的目的:

1.把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成便于觀察分析、傳送或進一步處理的形式。

2.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)。

3.利用計算機科學地保存和管理已經(jīng)過處理(如校驗、整理等)的大量數(shù)據(jù),以便人們能方便而充分地利用這些寶貴的信息資源。數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容:1.數(shù)據(jù)收集2.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換3.數(shù)據(jù)的篩選、分組和排序4.數(shù)據(jù)的組織5.數(shù)據(jù)的運算:指算術(shù)運算和邏輯運算6.數(shù)據(jù)存儲7.數(shù)據(jù)檢索8.數(shù)據(jù)輸出2.3數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)是信息的存在形式，而信息則是現(xiàn)實世界的反映。圖2-1從現(xiàn)實世界到數(shù)據(jù)世界的映射2.3.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機信息處理中的一個重要概念，包括數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)上的運算或操作。包括：邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系，邏輯結(jié)構(gòu)包括兩大類：線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)，線性表、棧、隊列及串為線性結(jié)構(gòu)，而樹和圖則為非線性結(jié)構(gòu)。物理結(jié)構(gòu)又稱存貯結(jié)構(gòu)，指數(shù)據(jù)元素在計算機存貯器中的存儲方式，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。映象對于給定的邏輯結(jié)構(gòu)需要尋找一種對應(yīng)的存儲結(jié)構(gòu)，以便在計算機中存儲。通常把這種對應(yīng)關(guān)系稱為映象。

指針與鏈在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，表征某一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點及其連接方式的基本單位稱為結(jié)構(gòu)的結(jié)點(Node)。一個結(jié)點通常有幾個域，用來存放與結(jié)點有關(guān)的信息。存放結(jié)點本身信息的域稱為數(shù)據(jù)域，存放結(jié)點與其他結(jié)點關(guān)系信息的域，稱為指針域或鏈域，其中存放有與結(jié)點有關(guān)的結(jié)點的地址稱為指針。若干帶指針的結(jié)點組成的集合，稱為鏈。結(jié)點的結(jié)構(gòu)如下圖：LLINKINFORLINK線性表

線性表是指數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)形式本質(zhì)上是一維的線性關(guān)系，其中的每個結(jié)點都是同一類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

線性表的順序存貯

線性表的結(jié)點按邏輯次序依次存放在一組連續(xù)的存貯單元里，用這種方法存儲的線性表稱為順序表。對于順序表，若開始結(jié)點的存放位置為LOC(k1)，每個結(jié)點占用空間大小為L，則第i個結(jié)點ki的存放位置可由下式直接計算得到:LOC(ki)=LOC(k1)+L*(i-1)

順序表對于任何一個結(jié)點的檢索都很方便。線性表的插入與刪除

要在線性表中插入一個元素，由于插入后的線性表仍要求有序，必須將插入位置以后的元素依次向后移動一個單元。同樣，若要刪除元素，則需把后面的元素依次向前移動一個單元。

鏈表

鏈接方式存儲的線性表稱為鏈表。鏈表結(jié)構(gòu)在每個結(jié)點設(shè)有鏈指針，用來指示下一個結(jié)點的位置，結(jié)點本身則可以存放在任意一組存貯單元中，這些存貯單元可以是連續(xù)的，也可以是分散的。結(jié)點之間的邏輯關(guān)系由指針表示。鏈表的插入與刪除

在鏈表的插入和刪除操作中，只需改變前后結(jié)點的指針，而不需要進行大量的數(shù)據(jù)移動。

H

A

B.C

D∧

H.A.B×

C

D∧(b)插入結(jié)點

C.D∧.H.A

B

C.D∧.H.A(a)刪除結(jié)點

鏈表存儲的優(yōu)缺點鏈表是一塊不連續(xù)的動態(tài)空間，長度可變。鏈表需要按順序檢索節(jié)點，效率低。鏈表可以快速插入和刪除節(jié)點，大小動態(tài)分配長度不需要固定。

樹

樹是結(jié)點之間有分支的、層次關(guān)系的結(jié)構(gòu)，類似于自然界中的樹。是最重要的一類非線性結(jié)構(gòu)。

反映不同規(guī)格的鋼材的庫存情況的樹結(jié)構(gòu)如下圖

代碼直徑指針1直徑指針2直徑長度指針1長度指針2直徑長度指針1長度指針2長度單價庫存量長度單價庫存量長度單價庫存量長度單價庫存量2.3.2數(shù)據(jù)文件

把數(shù)據(jù)按某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織起來存放在外部設(shè)備上，就構(gòu)成數(shù)據(jù)文件。

常用的文件的組織方式：?順序文件：文件的順序組織方式是文件中數(shù)據(jù)記錄的物理順序與邏輯順序一致。在順序文件中，文件的記錄按關(guān)鍵字的遞增或遞減次序排列，形成記錄的邏輯順序，如磁帶文件。順序文件連續(xù)存取的速度快，適合用于批處理和定期處理任務(wù)。如數(shù)據(jù)備份和定期財務(wù)報表?索引文件：具有索引表的文件稱為索引文件第三節(jié)數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)管理本節(jié)內(nèi)容：3.1數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的發(fā)展3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成3.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級體系結(jié)構(gòu)3.4數(shù)據(jù)庫模型3.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫3.6數(shù)據(jù)倉庫3.1數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的發(fā)展程序管理階段數(shù)據(jù)和程序結(jié)合成不可分的一個整體；一組數(shù)據(jù)對應(yīng)一個程序。文件系統(tǒng)管理階段程序通過文件系統(tǒng)讀入數(shù)據(jù)并執(zhí)行數(shù)據(jù)操作；降低程序的復(fù)雜程度；可以在一定程度上實現(xiàn)不同程序間的數(shù)據(jù)共享；各文件相互獨立，分散保管。數(shù)據(jù)一致性不易控制。圖3-1文件數(shù)據(jù)管理方式數(shù)據(jù)庫方法階段?什么是數(shù)據(jù)庫（Database）有組織的，服務(wù)于多種應(yīng)用的數(shù)據(jù)集合。相關(guān)文件的集合。是一個信息集合，可以按照信息的邏輯結(jié)構(gòu)對其進行組織和存取。定義：數(shù)據(jù)庫是以一定的組織方式存儲在一起的相關(guān)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(yīng)用服務(wù)，程序與數(shù)據(jù)具有較高的獨立性。?什么是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）？？DatabaseManagementSystemDBMS是操作系統(tǒng)支持下的管理數(shù)據(jù)庫的軟件，是整個系統(tǒng)的核心，負責對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理。組成部分數(shù)據(jù)定義語言（DDL）:負責數(shù)據(jù)的模式定義與數(shù)據(jù)的物理存取構(gòu)建數(shù)據(jù)操縱語言（DML）:負責數(shù)據(jù)的操縱，如查詢與增、刪、改等數(shù)據(jù)控制語言（DCL）:負責數(shù)據(jù)完整性、安全性的定義與檢查以及并發(fā)控制、故障恢復(fù)等數(shù)據(jù)庫方法：使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不僅描述數(shù)據(jù)本身，還描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系圖3-2數(shù)據(jù)庫管理方式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢集中管理數(shù)據(jù)、存取、利用和安全降低組織的信息系統(tǒng)環(huán)境的復(fù)雜性；降低數(shù)據(jù)的冗余和不一致；利用數(shù)據(jù)建立和定義的集中控制剔除數(shù)據(jù)的混亂；降低程序與數(shù)據(jù)之間的相互依賴性；大大增強了信息系統(tǒng)的適應(yīng)性；大幅度提升了信息的存取和利用的可能性。圖3-3數(shù)據(jù)庫在現(xiàn)代信息系統(tǒng)中的核心地位3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)用程序用戶：數(shù)據(jù)庫管理人員，最終用戶，應(yīng)用程序開發(fā)人員計算機硬件和軟件工資數(shù)據(jù)庫庫存數(shù)據(jù)庫銷售數(shù)據(jù)庫客戶數(shù)據(jù)庫其他數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)工資程序銷售開票程序庫存控制管理查詢報表報表報表報表用戶應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫接口數(shù)據(jù)庫圖3-4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實例3.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級體系結(jié)構(gòu)美國國家標準協(xié)會（ANSI）于1975年規(guī)定了數(shù)據(jù)庫按三級體系結(jié)構(gòu)組織的標準。模式：又稱概念模式，即數(shù)據(jù)模型。他是一種對數(shù)據(jù)庫組織的全局邏輯觀點，反映企業(yè)數(shù)據(jù)庫的整體組織和邏輯結(jié)構(gòu)。外模式：數(shù)據(jù)庫的外層，也是與用戶相聯(lián)系的一層，它屬于模式的一個子集，是面向用戶的邏輯組織。內(nèi)模式：數(shù)據(jù)的存儲方式，具體描述數(shù)據(jù)如何組織并存入外部存儲器上。三個層次之間的兩種映射?模式與子模式之間的映射，這種映射把概念級數(shù)據(jù)庫和用戶數(shù)據(jù)庫聯(lián)系起來。?模式與內(nèi)模式之間的映射，這種映射把概念級數(shù)據(jù)庫與物理數(shù)據(jù)庫聯(lián)系起來。3.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級體系結(jié)構(gòu)（續(xù)）3.4數(shù)據(jù)庫模型數(shù)據(jù)庫模型：建立一個企業(yè)的數(shù)據(jù)庫，首先要建立組織的數(shù)據(jù)庫模型。該模型能使數(shù)據(jù)以記錄的形式組織在一起。該模型能夠反映組織中各部門業(yè)務(wù)信息所存在的內(nèi)聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫模型主要有以下三種類型：

層次模型網(wǎng)絡(luò)模型關(guān)系模型

層次模型 層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用樹性結(jié)構(gòu)表示實體之間聯(lián)系的模型叫層次模型層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的典型代表是IBM公司的IMS系統(tǒng)學生姓名性別年齡系號系名負責人教師號姓名職務(wù)專業(yè)代號專業(yè)名課程課程名學時學分層次模型的特點每一個記錄只有一個父節(jié)點只有一個節(jié)點沒有父節(jié)點總是由父記錄指向子記錄聯(lián)系一般用指針實現(xiàn)每一個記錄只有一個查找路徑網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用有向圖結(jié)構(gòu)表示實體類型及實體間的關(guān)系特點可以有一個以上的節(jié)點無父節(jié)點至少有一個結(jié)點多于一個父節(jié)點聯(lián)系有指針實現(xiàn)每個記錄可以有多條查找路徑學校領(lǐng)導領(lǐng)導教師班級教學管理學生關(guān)系模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫在80年代推出，新推出的DBMS都支持關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型。關(guān)系模型以表（table）來表示數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫有一套完整的關(guān)系代數(shù)理論和方法支持。副教授劉平0012教授王平0011職稱姓名教師號教師關(guān)系關(guān)系模型中的主要術(shù)語：關(guān)系（relation）：對應(yīng)于實體集合的二維表；元組（tuple）：也稱為記錄（record），即二維表中的一行，對應(yīng)于一個實體；屬性（attribute）：即二維表中的一列，代表實體的一個數(shù)據(jù)側(cè)面，屬性在元組上的取值就是數(shù)據(jù)項；關(guān)系模式：即對關(guān)系的描述，用關(guān)系名（屬性1，屬性2，……，屬性n）的形式表達。關(guān)系模型的規(guī)范化理論：●關(guān)系模型的好壞對數(shù)據(jù)的存儲，操作有很大的影響。因此，要對得到的關(guān)系模型進行優(yōu)化（規(guī)范化）?！褚?guī)范化理論是E.F.Codd在1971年提出的，研究關(guān)系模型中個屬性之間的關(guān)系，探討關(guān)系模型應(yīng)具備的性質(zhì)和設(shè)計方法。初步得到的關(guān)系模型優(yōu)化后的關(guān)系模型（數(shù)據(jù)庫設(shè)計結(jié)果）規(guī)范化理論范式的定義：1NF：如果一個關(guān)系模型R中的所有屬性都是基本的，不可分的，則稱R是第一范式。第一范式就是無重復(fù)的域。2NF：如果關(guān)系模型R是1NF，而且非關(guān)鍵字的屬性完全依賴于關(guān)鍵字屬性，那么關(guān)系模型R為第二范式。第二范式（2NF）是在第一范式（1NF）的基礎(chǔ)上建立起來的，即滿足第二范式（2NF）必須先滿足第一范式（1NF）。第二范式（2NF）要求數(shù)據(jù)庫表中的每個實例或記錄必須可以被唯一地區(qū)分。選取一個能區(qū)分每個實體的屬性或?qū)傩越M，作為實體的唯一標識。第二范式（2NF）要求實體的屬性完全依賴于主關(guān)鍵字。所謂完全依賴是指不能存在僅依賴主關(guān)鍵字一部分的屬性，如果存在，那么這個屬性和主關(guān)鍵字的這一部分應(yīng)該分離出來形成一個新的實體，新實體與原實體之間是一對多的關(guān)系。為實現(xiàn)區(qū)分通常需要為表加上一個列，以存儲各個實例的唯一標識。簡而言之，第二范式就是在第一范式的基礎(chǔ)上屬性完全依賴于主鍵。3NF：如果關(guān)系模型R是2NF，而且每個非關(guān)鍵字的屬性不是傳遞依賴于關(guān)鍵字，那么關(guān)系模型R是第三范式。任何非主屬性不依賴于其它非主屬性[在2NF基礎(chǔ)上消除傳遞依賴]。第三范式就是屬性不依賴于其它非主屬性，也就是在滿足2NF的基礎(chǔ)上，任何非主屬性不得傳遞依賴于主屬性。BCNF（巴斯-科德范式）：若關(guān)系模型R中的每個決定因素，都是R的一個候選關(guān)鍵字，則稱R為BCNF3.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是二維表。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的三種基本操作：

?

選擇：在表中找出符合指點條件的記錄

?連接：把相關(guān)的表合并起來，給用戶提供比單個表更多的信息

?投影：在已有表的基礎(chǔ)上，選擇所需要的列建立一個新的表上海工業(yè)設(shè)備廠s4北京機床配件廠S2地址廠家代號12鋁法蘭盤P514鋼螺絲釘P417鐵螺栓P212鋼螺絲冒P1規(guī)格材質(zhì)配件編號600P5S4500P4S4300P4S4400P2S2300P1S2數(shù)量編號代號3.5.1完整性約束及數(shù)據(jù)依賴關(guān)系—數(shù)據(jù)完整性約束是關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計的一項重要內(nèi)容?！獢?shù)據(jù)完整性約束包括三方面：屬性的值類型和值域：決定該屬性的基本數(shù)據(jù)特征；實體完整性：每一條數(shù)據(jù)記錄都應(yīng)該具有身份標識；參照完整性：反映數(shù)據(jù)屬性值之間的某種“存在性”關(guān)系。圖3-5參照完整性3.5.1完整性約束及數(shù)據(jù)依賴關(guān)系（續(xù)）—數(shù)據(jù)依賴關(guān)系反映數(shù)據(jù)屬性值之間的“對應(yīng)”關(guān)系?！院瘮?shù)依賴為例，屬性組B依賴于屬性組A（記為A→B）是指：如果任兩條記錄的A值相等，則必有相等的B值與之相對應(yīng)。換句話說，A→B反映了“相等的B值對應(yīng)相等的A值”這樣的語義。3.5.2E-R模型ER模型是關(guān)系數(shù)據(jù)庫建模的一種常用的標準手段。可以對企業(yè)中的對象進行抽象和描述。傳統(tǒng)ER模型通過實體、關(guān)系和屬性三方面對現(xiàn)實世界中的對象進行描述。E-R符號一個大學E-R圖從圖中可以看出：大學是按照系組織而成的；教師在行政上是屬于一個系的，其他需要記錄的屬性包括姓名、ID#（工作證號）、地址、性別、薪水以及生日。教師存在層次組織結(jié)構(gòu)，每個研究或教學小組都由一個組長領(lǐng)導；教師教授課程，這些課程都有課程名稱、一個唯一的課程編號、課時、教授學生最大容量以及所分配的教室；每個學生都被分配到系，并會選修若干課程，課程成績作為專門的屬性保存。另外要保存學生的姓名、學號、性別、生日以及地址。此外，每個從事論文工作的還會有一個教師作為他的導師；通常，出于人事管理和醫(yī)療保險等需要，學校還記錄教師家屬的有關(guān)信息，比如家屬名稱、性別、生日、和該教師的關(guān)系。3.5.2E-R模型（續(xù)）ER模型通過實體、關(guān)系和屬性這三個方面來對現(xiàn)實世界中的對象進行描述。

—實體：一個實體就是現(xiàn)實世界中的一個“事物”，它具有獨立存在性，如一個特定的學生。常用一個中間寫有實體類型名稱矩形框來表示?！獙傩裕簩傩杂脕砻枋鰧嶓w的性質(zhì)，例如，一個教師實體就是通過姓名、ID#（工作證號）、性別、生日、地址以及薪水來進行描述的；ER圖中用橢圓表示屬性，屬性名稱放在橢圓中；關(guān)鍵屬性的值能對實體進行唯一標識；ER圖中關(guān)鍵屬性在屬性名稱下加下劃線。

3.5.2E-R模型（續(xù)）—關(guān)系：實體之間的聯(lián)系。在ER圖中，每個關(guān)系類型是以菱形框表示，在框中是關(guān)系的名稱，而且它通過一條直線和表示參與實體類型的方框相連。實體間關(guān)系的種類：一對一的對應(yīng)關(guān)系（1:1）一對多的對應(yīng)關(guān)系（1:n）多對多的對應(yīng)關(guān)系（n:m）3.5.3E-R模型到關(guān)系數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換支持ER模型-關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間轉(zhuǎn)換的開發(fā)工具：ERWinOracleDeveloperSybasePowerDesigner圖3-6ER模型與關(guān)系數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)E-R模型到關(guān)系數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換規(guī)則：?E-R模型中的每一個實體集對應(yīng)一個關(guān)系，實體集名作為關(guān)系名，實體集的屬性作為該關(guān)系的屬性；?E-R模型中的聯(lián)系也對應(yīng)于一個關(guān)系，該聯(lián)系的屬性及與該聯(lián)系相連的各實體集的主碼作為該關(guān)系的屬性；3.6數(shù)據(jù)倉庫3.6.1從事物處理到分析處理—事務(wù)處理（OnlineTransactionProcessing，OLTP）—分析處理（OnlineAnalysisProcessing，OLAP）圖3-7OLTP和OLAP3.6.2數(shù)據(jù)倉庫（datawarehouse）即把一個組織中的歷史數(shù)據(jù)收集到一個中央倉庫中以便于處理；是支持決策過程的、面向主題的、集成的、隨時間而變的、持久的數(shù)據(jù)集合；是OLAP應(yīng)用的環(huán)境和基礎(chǔ)；是當今信息管理中的主流趨勢之一。數(shù)據(jù)倉庫和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相比具有以下特征：面向主題；管理大量信息；信息存儲在多個存儲介質(zhì)上；跨越數(shù)據(jù)庫模式的多個版本；信息的概括和聚集；從許多數(shù)據(jù)來源中將信息集成并使之關(guān)聯(lián)。3.6.3在線分析處理（OLAP）案例：中西部以及山地區(qū)域的商店在十一月份售出的滑雪撬有多少是由A公司制造的。與去年和前年相比銷售額有何不同、與實際計劃相比又有何不同？本月的銷售額度應(yīng)該是多少?商業(yè)數(shù)據(jù)事實上是一種多維數(shù)據(jù)，需要采用多維分析，通過在線分析處理（OLAP）來解決。在線分析處理主要完成以下一些功能：

給出數(shù)據(jù)倉庫中數(shù)據(jù)的多維的邏輯視圖；通常包含交互式查詢和對數(shù)據(jù)的分析；提供分析的建模功能；在各個維度上對數(shù)據(jù)進行多層次的概括統(tǒng)計，并能夠?qū)崿F(xiàn)不同維度的交叉概括計算；支持功能模型以進行預(yù)測、趨勢分析和統(tǒng)計分析；檢索并顯示二維或三維表格、圖表和圖形化的數(shù)據(jù)，并且應(yīng)該能夠容易地變換基準軸；迅速響應(yīng)查詢；具有多維數(shù)據(jù)存儲引擎，按陣列存儲數(shù)據(jù)，這些陣列是商業(yè)維的邏輯表示。

數(shù)據(jù)倉庫和OLAP產(chǎn)品OracleExpressServerOracleDiscovererIBMDB2OLAPServerSybaseAdaptiveServerIQ。。。。。。。。。第四節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)本節(jié)主要內(nèi)容：4.1通信技術(shù)基礎(chǔ)4.2計算機網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)4.3局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)4.4互聯(lián)網(wǎng)4.5MIS的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4.1通信技術(shù)基礎(chǔ)4.1.1通信方式模擬和數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸通過數(shù)字信號傳遞信息稱為數(shù)字傳輸；多數(shù)計算機利用數(shù)字信號進行通信；“開”、“關(guān)”兩種離散的電脈沖構(gòu)成比特，進而組成字或節(jié)。模擬傳輸：聲音，包括人的語音，通過模擬信號傳輸；模擬信號是連續(xù)的正弦波；連續(xù)變化。4.1.1通信方式（續(xù)）同步傳輸和異步傳輸異步傳輸（AsynchronousTransmission）：將數(shù)據(jù)分成小組進行傳送，發(fā)送方可以在任何時刻發(fā)送這些比特組，而接收方從不知道它們會在什么時候到達；同步傳輸（SynchronousTransmission）：通過數(shù)據(jù)幀的方式進行傳輸；同步傳輸通常要比異步傳輸快速得多。4.1.1通信方式（續(xù)）單工、半雙工、全雙工傳輸單工傳輸：有些網(wǎng)絡(luò)的通道能夠單向傳輸信息，如商用無線電廣播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；半雙工傳輸：有些網(wǎng)絡(luò)的通道允許信息雙向傳輸，但在某一特定時刻，僅有一個方向允許信息傳送，如CB無線電收發(fā)裝置；全雙工傳輸：一些網(wǎng)絡(luò)的通道允許同時向兩個方向傳輸信息，如公用電話網(wǎng)。4.1.1通信方式（續(xù)）線路交換和分組交換線路交換（circuitswitching）首先在通信雙方之間建立連接通道；在連接建立成功之后，雙方的通信活動才能開始。分組交換（packetswitching）把發(fā)送方所發(fā)出的數(shù)據(jù)分割成小段，并將這些數(shù)據(jù)小段通過網(wǎng)絡(luò)分別發(fā)送接收方，每個小段可能通過各自不同的路徑抵達接收方；分組交換技術(shù)提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的利用率。4.1.2傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纜無線傳輸傳輸性能指標信道容量4.2計算機網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)4.2.1網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)（1）星型結(jié)構(gòu)：以中央節(jié)點為中心，將其他多個節(jié)點通過點到點的線路聯(lián)接到中央節(jié)點上。優(yōu)點

結(jié)構(gòu)簡單延遲小容易擴充缺點

可靠性差利用率不高圖4-1星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)4.2.1網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)（續(xù)）（2）環(huán)型結(jié)構(gòu)：多個節(jié)點彼此串接并首尾相連，形成閉合環(huán)形。優(yōu)點網(wǎng)絡(luò)管理簡單通信線路節(jié)點少缺點傳輸效率降低一個節(jié)點斷開影響全網(wǎng)工作圖4-2環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)4.2.1網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)（續(xù)）（3）總線結(jié)構(gòu)：多個節(jié)點聯(lián)接在一條公共的總線上，每個節(jié)點采用廣播式發(fā)送信息，信號沿著總線向兩側(cè)傳送，并可以被其他所有節(jié)點收到。優(yōu)點節(jié)點增加和拆卸十分方便所需線路很少可靠性高響應(yīng)速度快缺點故障隔離困難圖4-3總線型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)4.2.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（Protocol）是計算機網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定的集合。

三要素語法，用來規(guī)定信息格式；語義，用來說明通信雙方應(yīng)當怎么做；時序，詳細說明事件的先后順序。主要的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP、ICMP、ARP、RARP、TCP、UDP、FTP、Telnet、SMTP、HTTP等協(xié)議4.2.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指通信系統(tǒng)的整體設(shè)計，它為網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件、協(xié)議、存取控制和拓撲提供標準?！衲壳?，最具規(guī)范性影響的是國際標準化組織（ISO）在1979年提出的開放系統(tǒng)互連（OSI，OpenSystemInterconnection）的參考模型；●在實踐中應(yīng)用最為廣泛的則是互聯(lián)網(wǎng)中所實施的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。4.2.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（續(xù)）OSI模型圖4-4OSI參考模型4.2.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（續(xù)）TCP/IP模型

圖4-5TCP/IP協(xié)議集4.3局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)局域網(wǎng)（LAN）：指傳輸距離在0.1—10公里，傳輸速率在1mbps—10mbps的范圍較小的網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)在企事業(yè)單位中發(fā)揮著重要作用。廣域網(wǎng)（WAN）：通過遠距離通信手段將不同地區(qū)、不同國家的計算機相連，形成規(guī)模更大，信息更豐富的網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)是局域網(wǎng)的擴展。（internet）局域網(wǎng)局域網(wǎng)是在小范圍內(nèi)將許多數(shù)據(jù)通信設(shè)備以高速線路互聯(lián)，進行數(shù)據(jù)通信的計算機網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)的主要特點覆蓋地理范圍比較?。煌ㄐ潘俾瘦^高；從應(yīng)用角度通常屬于一個部門所有；成本低，便于安裝和維護，可靠性高。局域網(wǎng)絡(luò)的組成局域網(wǎng)絡(luò)一般由傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)適配器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、用戶工作站和網(wǎng)絡(luò)軟件等組成。一個典型的局域網(wǎng)廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)是能夠?qū)⒌乩砦恢孟嗑噍^遠的多個計算機系統(tǒng)通過通信線路聯(lián)接起來以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的計算機網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)存儲網(wǎng)絡(luò)?存儲網(wǎng)絡(luò)（storagenetwork）打破了傳統(tǒng)模