管理信息系统技术基础.ppt

第三章管理信息系统的技术基础 第一节计算机硬件及软件第二节数据库技术第三节计算机网络 第一节计算机硬件及软件 一 计算机硬件系统的构成 计算机硬件 运算器中央处理器 CPU 控制器内存储器外存储器输入设备输出设备 主机 外部设备 ROM RAM 二 计算机软件系统的构成 软件指运行 管理 维护 应用计算机所编制的程序以及文档 说明的总称 计算机软件 操作系统 语言编译与解释系统 数据库管理软件 程序设计语言 三 软件与硬件的关系 计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分构成 硬件是基础 软件是灵魂 硬件 软件 第二节数据库技术 一 数据库概述 一 数据处理的概念 1 概念数据处理是把来自科学研究 生产实践和社会经济活动等领域中的原始数据 用一定的设备和手段 按一定的使用要求 加工成另一种形式的数据的过程 2 目的把数据转换成便于观察分析 传送或进一步处理的形式 从大量的原始数据中抽取 推导出对人们有价值的信息以作为行动和决策的依据 利用计算机科学地保存和管理已经过处理 如校验 整理等 的大量数据 以便人们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资源 3 内容 数据收集数据转换数据的筛选 分组和排序数据的组织数据的运算数据存储数据检索数据输出 人工管理阶段 1946年 20世纪50年代中期 主要特点 数据是程序的组成部分 数据不独立 修改数据必须修改程序 程序执行时 数据随程序一道送入内存 用完后全部撤出计算机 不能保留 数据大量重复 不能共享 应用背景 硬件 无外存或只有磁带外存 输入输出设备简单 软件 无操作系统 无文件管理系统 无管理数据的软件 二 数据处理的发展 文件系统阶段 50年代后期 60年代中期 主要特点 数据管理方面 实现了数据对程序的一定的独立性 数据不再是程序的组成部分 修改数据不必修改程序 数据有结构 被组织到文件内 存储在磁带 磁盘上 可以反复使用和保存 文件逻辑结构向存储结构的转换由软件系统自动完成 系统开发和维护工作得到减轻 应用背景 硬件 外存有了很大的发展 除了磁带机 还出现了大容量的硬盘和灵活的软磁盘软件 出现了操作系统 文件管理系统和多用户的分时系统以及专用于商业事务管理的高级语言COBOL 数据库阶段 60年代后期 特点 面向全组织的复杂数据结构 数据冗余度小 易于扩充 数据与程序独立 统一的数据控制功能 应用背景 硬件 大容量磁盘已经出现 硬件价格大幅下降软件 联机实时处理业务增多 出现了复杂数据结构 数据冗余度小 易于扩充 数据与程序独立 有了统一的数据控制功能 三 数据库 DB 按一定的组织方式存储在一起的相关数据的集合 四 数据库管理系统 DBMS 指用户与操作系统之间的一层系统软件 它为用户应用程序提供访问数据库的方法 包括数据库的建立 查询 更新及各种数据控制 五 数据库系统 DBS 引进数据库技术后的整个计算机系统数据库系统构成 硬件软件 主要包括 操作系统 数据库 数据库管理系统 DBMS 应用软件包和应用程序 人员 主要包括 系统分析员 系统程序员 应用程序员 数据库管理员 DBA 等 二 数据模型 概念模型 把现实世界转换为信息世界的模型 E R模型数据模型 把信息世界转化为数据世界使用的模型 关系模型 一 概念模型 实体 entity 是指明客观存在并相互区别的事物 实体可以是具体对象 例如一本书 一个工厂 一种材料等 也可以是抽象的概念和联系 例如学生的一次选课 一次借书等 属性 attribute 实体具有许多特性 每一个特性称为属性 每个属性有一个取值范围 即值域 例如学生实体可由学号 姓名 性别 年龄 系别等属性组成 性别的取值范围是 男 或 女 概念模型是从用户的观点对数据建模 涉及的概念主要有 实体间的联系 现实世界中 事物是相互联系的 这种联系必然在信息世界中体现出来 即实体是相互关联的 两个不同实体集的实体间的联系 它有以下三种情形 一对一联系 记为1 1一对多联系 记为1 N多对多联系 记为M N 二 E R图方法 画图方法1 用长方体表示实体型 在框内写上实体名 如2 用椭圆形表示实体属性 并用无向边把实体和其属性连接起来 如例 学生 3 用菱形表示实体间的联系 菱形框内写上联系名 用无向边将菱形和有关实连接起来 在边上注明联系的类型 例1两个实体间的一对一关系 假设某学院有若干个系 每个系只有一个主任 则主任和系之间是一对一的关系 主任和系的属性分别如下 主任 编号 姓名 年龄 学历 系 系编号 系名主任和系之间是一个管理关系 系和主任间的E R图 例2两个实体间的一对多关系 假设在某仓库管理系统中 有两个实体集 仓库和商品 仓库用来存放商品 且规定一类商品只能存放在一个仓库中 一个仓库可以存放多件商品 仓库和商品之间是一对多的联系 仓库和商品的属性分别如下 仓库 仓库号 地点 面积联单商品 商品号 商品名 价格在存放联系中要反映出存放商品的数量 仓库和商品间的E R图 假设在某教务管理系统中 一个教师可以上多门课 一门课也可以由多个老师去上 教师和课程之间是多对多的联系 教师和课程可用以下属性来描述 教师 教师号 教师名 职称课程 课程号 课程名 班级在讲授联系中应能反映出教师的授课质量 例3两个实体间的多对多关系 教师和课程间的E R图 E R图的设计方法 E R图通常都应经过以下两个阶段 1 针对每一用户画出该用户信息的局部E R图 确定该用户视图的实体 属性和联系 需注意的是 能作为属性的就不要作为实体 这有利于E R图的简化 2 综合局部E R图 生成总体E R图 在综合过程中 同名实体只能出现一次 还要去掉不必要的联系 以便消除冗余 一般来说 从总体E R图必须能导出原来的所有局部视图 包括实体 属性和联系 某学校管理系统中有三个部门 后勤处 教务处和财务处 后勤部用来管理学生的住宿 教务处用来管理学生选课和教师任课 财务处用来管理发放教师的工资 综合实例 后勤处涉及到的实体及实体之间的联系如下 学生 属性有学号 姓名 性别 年龄 专业和入学时间宿舍 楼号 房间 档次学生与宿舍的联系是一个学生只能住在一个宿舍 一个宿舍能住多个学生 学生住宿要交租金 后勤处的局部E R图 学生 属性有学号 姓名 性别 年龄 专业和入学时间教师 属性有教师号 姓名 性别 职称 专业课程 属性有课程号 课程名 学时数 专业各实体关系描述如下 一个学生可以选多门课 一门课可以由多个学生选修 一个教师可以教多门课 一门课也可以由多个老师教 学生选修某门课有一个成绩 教师教某门课有一个质量评价 教务处涉及到的实体及实体之间的联系如下 教务处的局部E R图 财务处涉及到的实体及实体之间的联系如下 教师 属性有教师号 姓名 性别 职称 专业工资 属性有基本工资 加班工资 扣税 工资编号教师和工资的联系是 一个教师只能领一份工资 一份工资只能由一个教师领 领工资时应注明是某月工资 财务处的局部E R图 某学校管理系统的全局E R图 数据模型是从计算机系统的观点对数据建模 主要用于数据库管理系统的实现 包括层次模型 网状模型 关系模型 在关系模型下 数据的逻辑结构是一张二维表 三 数据模型 分量 属性 域 元组 主码 关系模型的三类完整性 实体完整性 若属性A是基本关系R的主关键字中的属性 即主属性 则属性A不能取空值 参照完整性 具有一对多联系的两个表之间 子表中与主表的主关键字相关联的那个属性 外部码 的值要么为空 要么等于主表中主关键字的某个值 用户定义的完整性 用户自己对数据完整性的要求 即针对某一数据库的约束条件 三 规范化设计理论 E F Codd于1971年提出规范化理论 他定义了五种规范化模式 NormalFrom 简称范式 范式表示的是关系模式的规范化程度 也即满足某种约束条件的关系模式 根据满足的约束条件的不同来确定范式 在五种范式中 通常只用到前三种 1NF下表不符合第一范式的关系 由非1NF规范化为1NF 1NF转化为2NF上表中关系满足1NF 但不满足2NF 这种关系会引发下列问题 数据冗余 插入异常 删除异常 解决的方法是将一个非2NF的关系模式分解为多个2NF的关系模式 在本例中 可将关系分解为如下三个关系 教师关系 教师代码 姓名 职称课题关系 研究课题号 研究课题名 教师与课题关系 教师代码 研究课题号 开题时间 完成时间 由2NF规范化为3NF 上表符合第二范式 但是不符合第三范式这样的关系同样存在着高度冗余和更新异常问题 消除传递依赖关系的办法是将关系分解为如下几个3NF关系 产品关系 产品代码 产品名 生产厂名 生产厂关系 生产厂代码 生产厂名 生产厂地址 3NF消除了插入异常 删除异常 数据冗余及修改复杂等问题 已经是比较规范的关系 四 E R模型到关系模型的转换 把E R图转换为关系模型可遵循如下原则 1 对于E R图中每个实体集 都应转换为一个关系 该关系应包括对应实体的全部属性 并应根据关系所表达的语义确定哪个属性或哪几个属性组作为 主关键字 主关键字用来标识实体 2 对于E R图中的联系 情况比较复杂 要根据实体联系方式的不同 采取不同的手段加以实现 E R图中联系的转换 对于两实体集间m n联系 必须对 联系 单独建立一个关系 用来联系双方实体集 该关系的属性中至少要包括被它所联系的双方实体集的 主关键字 并且如果联系有属性 也要归入这个关系中 学生 学号 姓名 性别 年龄 入学时间 课程 课程号 课程名 学分 选修 学号 课程号 成绩 1 学籍管理子系统包括学生 宿舍 班级 教室 辅导员 这些实体之间的联系有 一个宿舍可以住多个学生 一个学生只能住在一个宿舍中 一个班级有若干学生 一个学生只能属于一个班 一个辅导员带若干个学生 一个学生只属于一个辅导员 一个辅导员带多个班级 一个班级在多个教室上课 一个教室有多个班级来上课 作业 设计学生管理系统 包括学生的学籍管理子系统和课程管理子系统两个系统 2 课程管理子系统包括学生 课程 教师 教室 教科书 这些实体之间的联系有 一个学生选修多门课程 一门课程有若干学生选修 一个学生有多个教师授课 一个教师教授若干学生 一门课程由若干个教师讲授 一个教师只讲一门课程 一个教室开设多门课 一门课只能在一个教室上 要求 1 分别画出学籍管理子系统和课程管理子系统的E R图2 画出学生管理系统的E R图 第三节计算机网络 一 计算机网络的概念与分类 一 基本概念 计算机网络 用通信介质和网络连接设备把分布在不同地理位置的多台自主式计算机系统相互连接 按照网络协议进行通信 在功能完善的网络软件控制下 实现信息通信和资源共享 为网络用户提供各种网络服务的系统 通信介质 数据传输的物理通道 有同轴电缆 双绞线 光纤 微波 卫星信道等 网络连接设备 集线器 交换机 路由器网络协议 网络设备间进行通信的一组约定 如TCP IP IEEE802 3 802 4 FDDI ATM等 二 计算机网络的分类 局域网 LAN 传输距离0 1 10km 传送速率在1Mbps 10Mbps 广域网 WAN 数据传输速率一般在1 2kbps 1 554Mbps 传输距离可遍及全球 Internet 因特网 我国的CHINANET CERNET等都是该网的一部分 综合业务数字网 ISDN 综合业务数字网是一种能在一个网络内传送多种业务信息的网络 包括数据 图象 语音 文字等 能够满足一个单位日常业务中网络应用的需要 按网络应用范围和应用方式分类 按网络拓扑结构分类 按传输技术分类 广播式网络点到点网络 计算机网络从功能上分为 资源子网通信子网 三 网际互连 INTERNET技术 网际互连即通过主干网络把不同标准 不同结构甚至不同协议类型的局域网在一定的网络协议的支持下联系起来 从而实现更大范围的信息资源共享 ISO 国际标准化组织 提出了网络互连协议的基本框架 称为开放系统互连 OSI 参考模型 该模型把网络功能分为七个层次 1 物理层2 数据链路层3 网络层4 传输层5 会话层6 表示层7 应用层 一 概念 Internet 因特网 在TCP IP协议下实现的全球性的互连网络 称为 Internet网际 我国称之为 因特网 Intranet 企业内部网 用于组织和共享一个企业内部信息 完成企业事物数字处理的网络 一个内联网使用与因特网上类似的应用程序 但只有本组织内部的人员才能存取 Extranet ExtendedIntranet 企业外联网 为了提高业务联系的速度和效率 运用万维网技术扩展一个企业的内联网 以便增强企业与其供应商和客户的联系速度和效率 二 Internet Intranet Extranet 三 Internet提供的服务 电子邮件服务 文件传输 FTP 服务 www服务 远程登陆Telnet 新闻公告类服务 讨论组Usenet BBS 思考题 1 数据处理经历了哪些阶段 各有什么特点 2 简述数据库系统的组成 3 什么是E R图 如何设计E R图 4 如何将E R图转换为关系模式