第2章

管理信息系統的技術基礎

主要內容：介紹計算機的硬件技術、軟件技術、數據庫技術、數據通信和計算機網絡等。

信息技術術？計算機技技術；通通訊技術術；網絡絡技術計算機系系統硬件系統統軟件系統統2.1計算機系系統的組組成計算機系系統由硬硬件系統統和軟件件系統兩兩大部分分組成。。計算機的的硬件是是指組成成一臺計計算機的的各種物物理裝置置，是計計算機進進行工作作的物質質基礎。。計算機軟軟件是指指計算機機程序和和有關的的文檔。。2.1..1計算機硬硬件系統統硬件系統統由運算算器、控控制器、、存儲器器、輸入入設備和和輸出設設備等五五大基本本部分組組成，稱稱為馮·諾依曼體體系結構構。指令數據線控制信號線輸出設備原始數據存儲器運算器輸入設備外部設備接口外存儲器控制器計算程序

計算結果2.1..1計算機硬硬件系統統（續））運算器：：執行算算術運算算和邏輯輯運算的的部件。。控制器：：指揮計計算機各各部件按按照指令令功能的的要求自自動協調地運行行所需的的各種操操作。存儲器：：存儲程程序和數數據的記記憶裝置置。(內存和外外存）輸入設備備：將原原始信息息輸入計計算機內內。常用的輸輸入設備備有鍵盤盤、鼠標標器、掃掃描儀、、光筆、、磁帶、、磁盤和和光盤等等。輸出設備備:計算機的的處理結結果以能能為人們們或其它它機器所所能接受的的形式輸輸出。常用的輸輸出設備備有顯示示器、打打印機、、磁帶、、磁盤、、繪圖儀儀等。摩爾定律律該定律由由英特爾爾創始人人之一的的戈登.摩爾（GoldenMoore）在1965年提出主要是界界定半導導體發展展的速度度,摩爾定律律指出，，半導體體所能容容納的晶晶體管數數量，是是以每18個月為一一個周期期，逐期期倍增。。對微處理理器來說說，其功功能每18個月大約約翻一番番,價格大約約降一半半；這個“定律”十幾年來來一直有有效地反反映著微微處理器器的發展展狀況；；導致今天天出現數數字化信信息技術術革命硬件的發發展趨勢勢性能-----better價格-----lower尺寸-----morecompact(1)CPU(2)存儲設備備(3)用戶接口口(4)PC的類型2.1..2計算機軟軟件系統統

硬件系統軟件應用軟件系統軟件件：系統統軟件泛泛指計算算機所配配置的不不依賴于于特定應應用領域域的通用用性軟件件，也是是供所有有用戶使使用的軟軟件。主主要包括括下面幾幾類軟件件：（1）操作系系統（2）網絡通通訊系統統（3）語言處處理程序序（4）數據庫庫管理系系統（5）實用程程序與工工具軟件件應用軟件件：泛指指適用于于各類不不同應用用領域的的各種具具體的應應用程序序及其文文檔，即即是計算算機用戶戶在各自自業務領領域中所所開發與與使用的的程序。。主要包括括：（1）定制軟軟件；（（2）應用軟軟件包；；（（3）流行行應用軟軟件。主要產品品：UnixWindowsLinux應用軟件件系統軟件件裸機（硬硬件）計算機系系統管理計算算機資源源的通用用程序包包操作系統統編譯程序序工具軟件件包根據終端端用戶的的要求而而編寫的的面向特特定應用用的軟件件（程序序）計算機系系統層次次圖（一）系系統軟件件系統軟件件主要包包括:操作系統統程序設計計語言和和語言處處理系統統數據庫管管理系統統實用程序序。操作系統統是最基基本的系系統軟件件。操作系統統的功能能包括兩兩大方面面:管理功能能與服務務功能（（接口））管理是指指對計算算機資源源的管理理，服務務是為用用戶服務務。用戶與計計算機之之間的接接口。系統資源源的管理理者。CPU((處理機)管理存儲管理理設備管理理文件管理理作業管理理目標：對各種資資源進行行合理的的調度與與分配，，改善資資源的共共享和利利用狀況況，最大大限度地地提高計計算機在在單位時時間內處處理工作作的能力力。1.操作系統統1.操作系統統（分類類）按使用環環境分：：批處理理系統、、分時系系統、實實時系統統；按用戶數數目分：：單用戶戶（如DOS）和多用用戶（如如Windows）；按硬件結結構分：：網絡操操作系統統、分布布式系統統和多媒媒體系統統。操作系統統的選擇擇?現有軟件件是否與與該操作作系統兼兼容??該操作系系統是否否與大部部分軟件件兼容??操作系統統的可靠靠性如何何?它是不是是時常癱癱瘓??該操作系系統是否否可用于于大部分分硬件上上??它運行速速度如何何??它是否易易學和易易使用??它是否易易安裝和和測試??它價格是是否便宜宜?2.程序設計計語言和和語言處處理系統統程序設計計語言是是編寫程程序所采采用的語語言。包包括機器器語言、、匯編語語言和高高級語言言。語言處理理系統包包括匯編編程序與與各種高高級語言言的解釋釋程序和和編譯程程序，其其任務是是將使用用匯編語語言或高高級語言言編寫的的源程序序翻譯成成能被計計算機硬硬件直接接識別和和執行的的機器指指令代碼碼。源程序代代碼編譯器目標代碼碼連接器裝入模塊塊其他目標模塊可用程序高級語言言指令把高級語語言翻譯譯成機器器語言機器可用用傳統的程程序處理理過程RUN計算機語語言—發展歷程程1st..Since1940s.機器語言言(二進制碼碼)2nd..Sinceearly’50s..匯編語言言3rd..Sincemid’50s..高級語言言4th..Sincelate’70s..現代應用用軟件包包高級語言言FORTRAN:科技，工工程應用用COBOL:主要應用用于事物物處理業業務BASIC:PC機上的通通用語言言PASCAL::用于結構構化編程程教學與與實踐中中.但在文件件處理，，輸入/輸出方面面較弱C、C++::是一種在在PC機上功效效強大的的研發語語言.執行快速速，交叉叉平臺.C+++則是面向向對象語語言3.數據庫管管理系統統數據庫管管理系統統解決計計算機處處理大數數據量的的問題而而設計的的系統軟軟件。常見的數數據庫管管理系統統有：Oracle、DB2、SQLServer、Sybase、Informix等。4.實用程序序一個完善善的計算算機系統統往往配配置許多多服務性性程序，，稱為實實用程序序，它們們或者包包含在操操作系統統之內，，或者可可被操作作系統調調用。實實用程序序的種類類很多，，通常包包括界面面工具程程序、編編輯程序序、連接接裝配程程序、診診斷排錯錯程序等等等。（二）應用軟件件應用軟件件是指為為解決各各類實際際問題而而設計的的程序（（完成用用戶任務務）。例例如工資資管理程程序、圖圖書資料料檢索程程序、辦辦公自動動化軟件件或醫療療診斷系系統都屬屬于應用用軟件。。軟件的發發展趨勢勢硬件和軟軟件的發發展是不不對稱的的。硬件是以以等比的的速度增增長（每1.5年增長一一倍）,而軟件是是等差級級數增長長（每年增增長4-7%%）.軟件危機機在六十年年代已經經存在七十年代代后期愈愈演愈烈烈根據美國國政府統統計局1979年公布的的統計數數字表明明，幾個個聯邦軟軟件計劃劃共投資資6.8百萬美元元，47％(＄3.2M)交付但從從來未使使用，29％(＄2.0M)投資了但但未交付付，19％(＄1.3M)被費棄或或返工，，3％(0.2M)經過某種種改變后后被使用用，僅2％(0.1M)交付后被被使用。。九十年代代，軟件件危機尚尚未過根據微軟軟一份備備忘錄顯顯示：微微軟共發發現63000個“潛在問題題”，可能影影響Windows2000的運行，，逾21000“延遲性”設計缺陷陷，其中中相當多多部分被被微軟公公司認定定為“真正的問問題”，逾27000條“Bug”，在微軟軟看來，，這代表表“尚未完成成的工作作”或“久被遺忘忘的問題題”。軟件發展展趨勢使用更方方便與人的交交流方法法更廣泛泛軟件的集集成性增增加自然語言言，多目目標，圖圖形接口口，專家家輔助2.2數據庫技技術基礎礎數據庫技技術研究究的問題題就是如如何科學學地組織織和儲存存數據，，如何高高效地獲獲取和處處理數據據。數據處理理的主要要目的:把數據轉轉換成便便于觀測測分析、、傳送或或進一步步處理的的形式從大量的的原始數數據抽取取、推導導出對人人們有價價值的信信息以作作為行動動和決策策的依據據科學地保保存和管管理已經經處理過過的大量量數據，，以便人人們能充充分地利利用這些些寶貴的的信息資資源2.2..1數據庫的的發展第一階段段人工工管理階階段（50年代中期期之前））數據的物物理存儲儲結構和和邏輯結結構一致致，編程程者自行行設計數數據格式式，并將將數據嵌嵌入程序序中；數數據與處處理它的的程序合合為一體體，多個個程序不不能共享享數據；；一批數數據在多多個對其其進行不不同處理理的程序序中重復復存儲。。

2.2..1數據庫的的發展第二階段段文件件管理階階段（50年代中期期—60年代末））計算機中中有了專專門管理理數據的的軟件(操作系統統的文件件管理模模塊)，文件邏邏輯結構構和物理理結構脫脫鉤，程程序和數數據分離離，使數數據和程程序有了了一定的的獨立性性。用戶戶的程序序和數據據可分別別存放在在外存儲儲器上，，各個應應用程序序可以共共享一組組數據，，實現了了以文件件為單位位的共享享。2.2..1數據庫的的發展第三階段段數據據庫管理理階段（（60年代末以以后）對所有的的數據實實行統一一、集中中的管理理，使數數據的存存儲獨立立于使用用它的程程序，從從而實現現數據共共享2.2..1數據庫的的發展第四階段段分布布式數據據庫系統統階段（（80年代中期期開始））處理的數數據分散散在各個個結點上上，每個個結點的的數據由由本地數數據庫管管理系統統(databasemanagementsystem，DBMS)管理，各各結點間間通過網網絡實現現數據共共享2.2..1數據庫的的發展大數據時時代的數數據處理理：大數數據也稱稱巨量資資料，指指的是所所涉及的的資料量量規模巨巨大到無無法透過過目前主主流軟件件工具，，在合理理時間內內達到擷擷取、管管理、處處理、并并整理成成為幫助助企業經經營決策策更積極極目的的的資訊。。大數據系系統的數數據系統統的輸入入端可以以列一個個極長的的表，包包括了社社會網絡絡、Web服務器日日志、流流量傳感感器、衛衛星圖像像、廣播播音頻流流、銀行行交易、、音樂MP3、網頁的的內容、、政府文文件掃描描、GPS路線、金金融市場場數據等等等，而而這些數數據本質質上并非非是相同同的東西西。大數據的的特點有有四個層層面：數數據體量量巨大；；數據類類型繁多多；價值值密度低低，商業業價值高高；處理理速度快快。物聯網、、云計算算、移動動互聯網網、車聯聯網、手手機、平平板電腦腦、PC以及遍布布地球各各個角落落的各種種各樣的的傳感器器，無一一不是數數據來源源或者承承載的方方式。2.2..2數據庫的的幾個基基本概念念數據庫DB按一定格格式存儲儲在計算算機內的的、有組織的的、可共共享的數數據的集集合，由由DBMS統一管理理。數據庫管管理系統統DBMS系統軟件件，對數數據庫進進行統一一管理和和控制。。數據庫管管理系統統的主要要功能是是：數據據定義、、數據操操縱、數數據庫的的運行管管理和數數據庫的的建立與與維護。。數據庫系系統帶有數據據庫的整整個計算算機系統統，包括括硬件、、軟件、、數據、、人員。。2.2..3數據模型型及數據據庫組織織結構（一）數數據模型型：對客觀事事物以及及它們之之間的聯聯系的數數據化描描述；它它描述了了數據庫庫中記錄錄間關系系的數據據結構方方式。一一般理解解為數據據結構。。有三個要要素：數據結構構：用于于描述系系統的靜靜態特征征數據操作作：用于于描述系系統的動動態特征征數據完整整性約束束：是一一組完整整性規則則的集合合1.層次模型型有且僅有有一個結結點無雙雙親(樹根)其它結點點有且僅僅有一個個雙親(1:1.1::n)華僑大學材料學院外語學院工商學院信息學院…..工商系人力資源系…..信息系日語系英語系…..2.網狀模型型有一個以以上的結結點無雙雙親(可以多根根);至少有一一個結點點有多于于一個的的雙親;兩個結點點之間可可以有兩兩種或多多種聯系系(n:m)。李老師國經01工商01張老師王老師電子商務01信息013.關系模型型用數據的的二維表表格來描描述實體體與實體體間的聯聯系。表中每一一項須是是基本項項(初等項);表中每一一列必須須有相同同的數據據類型;每一列須須有段名名，且同同一表格格中段名名不重復復;表中不能能有相同同的行(即不能有有相同的的記錄);行列的順順序均不不影響表表中信息息的內容容。學號姓名成績等級備注00001王一86良好僑生00002丁二92優秀00003張三67及格4.面向對象象數據庫庫模型在面向對對象的數數據庫中中，每個個對象的的數據、、描述對對象的行行為、屬屬性的說說明三者者是封裝裝在一起起的。其其中對象象之間通通過消息息相互作作用，且且每個對對象都由由一組屬屬性來描描述。消息數據說明數據說明數據說明建筑對象樓層對象房間對象（二）數數據庫組組織結構構美國國家家標準學學會（ANSI）于1975年規定了了數據庫庫按三級級體系結結構組織織的標準準—SPARC。三級結構構：內模式：：存儲模式式或物理理模式，，是數據據庫最內內層；概念模式式：數據庫結結構的中中間一層層；外模式：：子模式或或用戶模模式，是是最靠近近用戶的的一層（二）數數據庫組組織結構構(續)應用程序A應用程序B應用程序C子模式A子模式B

模式數據庫管理系統

數據存儲外部模式概念模式內部模式2.2..4數據庫開開發工具具1.支持與多多種數據據庫的連連接，可可進行異異種數據據庫源的的透明訪訪問。2.支持獨立立于特定定DBMS的應用開開發，提提供統一一的訪問問DBMS的用戶界界面和應應用程序序接口。。3.支持可視視化圖形形用戶界界面。4.支持面向向對象的的程序設設計。5.提供完善善的數據據對象。。6.支持開放放性。7.工具的完完備和集集成一體體化。8.支持漢化化。2.2..5數據倉庫庫和數據據挖掘數據倉庫庫一種面向向主題的的、集成成的、不不同時間間的、穩穩定的數數據集合合，用以以支持經經營管理理中的決決策制定定過程。。數據挖掘掘從大量的的、不完完全的、、有噪聲聲的、模模糊的、、隨機的的數據中中，提取取隱含在在其中的的、人們們事先不不知道的的、但又又是潛在在的有用用信息和和知識的的過程。2.3..1數據通信信數字通訊訊系統是是以計算算機為中中心，結結合分散散在遠程程的終端端裝置或或其他計計算機，，通過通通訊線路路彼此連連接起來來，進行行數據或或信息的的傳輸、、交換、、存儲和和處理的的設備總總稱。信源通信媒體信宿信號轉換設備調制設備信號復原設備解調設備2.3數據通信信和計算算機網絡絡2.3..1數據通信信(續)數據通信信分為五五個基本本階段。。建立通信信線路。。建立數據據傳輸鏈鏈路。傳送通信信控制信信號和數數據。數據傳輸輸結束。。切斷物理理鏈接通通道。2.3..1數據通信信(通信信道道的分類類表)分類方式類別信道名稱傳輸方式有線電話線、同軸電纜、雙絞線、光纖、海底電纜，多芯電纜無線微波、紅外線多路復用頻分只適用模擬數據時分模擬數據、數字數據都適用數據類別模擬電話線數字同軸電纜、雙絞線、光纖2.3..2計算機網網絡簡介介計算機網網絡就是利用用通信線線路和通通信設備備將分布布在不同同地點的的具有獨獨立功能能的多個個計算機機系統互互相連接接起來，，在網絡絡軟件的的支持下下實現彼彼此之間間的數據據通信和和資源共共享的系系統。（一）計計算機網網絡的特特點（二）計計算機網網絡的功功能主要功能能：資源共享享遠程通信信2.3..2計算機網網絡簡介介（續)（三）計計算機網網絡的拓拓撲結構構所謂拓撲撲結構就就是網絡絡的物理理連接形形式星形結構構總線結構構環形結構構樹形結構構網狀結構構混合型結結構1.星形結構優點：結結構簡單單、建網網易，故故障診斷斷易缺點：安安裝費用用多；太太依賴中中央節點點，可靠靠性低。。2.總線形結構所有節點點都連到到一條主主干電纜纜上缺點：故故障診斷斷困難，，總線故故障會引引起整個個網絡癱癱瘓。3.環形結構各節點形形成閉合合的環，，可實現現任意兩兩點間通通信缺點：環環中任意意一處故故障都會會造成網網絡癱瘓瘓。4.樹形結構構各節點形形成一棵棵倒掛的的樹，樹葉就是是用戶終終端設備備。特點：結構易于于擴展，，結點發發生故障障容易從從網絡上上脫離，，便于隔隔離故障障。5.網狀結構構各節點都有幾條條路徑與與網絡相相聯，一條線路路出故障障，通過過迂回線線路，網網絡仍能能正常工工作，但但是必須須進行路路由選擇擇.特點：結構可靠靠性高，，但網絡絡控制和和路由選選擇比較較復雜，，一般用用在廣域域網上。。6.混合型結構混合型拓拓撲是將將兩種單單一拓撲撲結構混混合起來來，取兩兩者的優優點構成成的拓撲撲。2.3..2計算機網網絡簡介介（續)（四）計計算機網網絡的分分類局域網—LAN指在一個個局部的的地理范范圍內將將各種計計算機、、外部設設備和數數據庫等等互相連連接起來來組成的的計算機機網。廣域網—WAN指在一個個國家甚甚至全球球的廣泛泛地理范范圍內所所建立的的計算機機網。現今世界界上最大大、最流流行的計計算機網網絡，又又被人們們稱之為為全球性性、開放放型的信信息資源源網.城域網—Internet城域網(MAN)的范圍可可以覆蓋蓋一個城城市中相相連的幾幾個小城城市，物物理距離離在48公里(約30英里)之內。2.3..2計算機網網絡簡介介（續)（五）計計算機網網絡的通通信協議議通信協議議是通信信雙方共共同遵守守的一套套規則。ISO//OSI與IEEE802標準：：1984年10月，國際際標準化化組織（（ISO）公布了了OSI協議，是是通信的的一種國國際標準準，參考考模型從從邏輯上上把網絡絡的功能能分為七七層，最最低層為為物理層層，最高高層為應應用層。。INTERNET是TCP//IP協議2.3..2計算機網網絡簡介介（續)（六）網網絡互連連為了實現現網絡互互聯，需需要相應應的網絡絡連接器器，主要要是中繼繼器、網網橋、路路由器和和網關。。當總線網網的網段段已超過過最大距距離時，，可用中中繼器來來延伸，，網橋可可連接兩兩個同類類網絡；；路由器器用來連連接兩個個以上的的同類網網絡；網網關則用用來連接接不同類類的網絡絡，或連連接局域域網和廣廣域網，，或將局局域網連連接到遠遠程主機機上。2.3..2計算機網網絡簡介介（續)（七）網網絡管理理目的：為保證網網絡系統統能夠持持續、穩穩定、安安全、可可靠和高高效地運運行，對對網絡系系統實施施的一系系列方法法和措施施。基本內容容：數據通信信網中的的流量控控制；網網絡路由由選擇策策略管理理；網絡絡管理員員的管理理與培訓訓；網絡絡的安全全防護；；網絡的的故障診診斷；網網絡的費費用計算算等。2.3..2計算機網網絡簡介介（續)（八）信信息安全全信息安全全指的是是信息不不被非法法使用和和修改，，保障信信息的完完整性和和正確性性。信息安全全三要素素保密性完整性可用性服服務2.3..2計算機網網絡簡介介（續)（九）網網絡新技技術基于IPV6標準的新新一代網網絡P2P技術基于3G的寬帶無無線移動動技術2.3..3網絡應用用模式的的發展1.文件服務務器/工作站在20世紀60到80年代，網網絡應用用主要是是集中式式的，采采用主機機—終端模式式，數據據處理和和數據庫庫應用全全部集中中在主機機上，終終端沒有有處理能能力。當當終端用用戶太多多時，主主機負擔擔過重，，處理性性能顯著著下降，，造成““主機瓶瓶頸”。。20世紀80年代以后后，文件件服務