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第三章管理信息系统的技术基础第一节信息技术概述第二节数据处理第三节数据库技术第四节计算机网络第一节信息技术概述一、计算机硬件技术计算机硬件技术的快速发展使其应用领域得到迅速扩张，如文字处理、决策支持、数据库管理、绘图、通信、工程、教育以及娱乐等领域。第一节信息技术概述•第一代计算机—电子管计算机•第二代计算机—晶体管计算机•第三代计算机—集成电路计算机•第四代计算机—大规模集成电路计算机•第五代计算机—向智能化发展第一节信息技术概述二、计算机软件技术计算机软件技术主要是指研究计算机系统软件、应用软件及其所依赖的基础理论(如数据结构、数据库原理等)和基本方法(如系统开发方法等)。•三、数据通信技术•数据通信系统是以计算机为中心，结合分散在远程的终端装置或其他计算机，通过通信线路彼此连接起来，进行数据的传输、交换、存储和处理的设备总称。数据通信系统模型如下图所示。网络中两台计算机的通信过程•CCP=CommunicationControlProcessor通信控制处理机第二节数据处理•本节内容•一、数据处理的概念•二、数据处理的主要目的•三、数据处理的基本内容•四、数据处理的发展过程•五、数据组织第二节数据处理一、数据处理的概念数据处理指把来自科学研究、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。二、数据处理的主要目的1.把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。2.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。3.利用计算机科学地保存和管理已经处理过(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。“啤酒与尿布”的故事•在一家超市里，有一个有趣的现象：尿布和啤酒赫然摆在一起出售。但是这个奇怪的举措却使尿布和啤酒的销量双双增加了。这不是一个笑话，而是发生在美国沃尔玛连锁店超市的真实案例，并一直为商家所津津乐道。原来，美国的妇女们经常会嘱咐她们的丈夫下班以后要为孩子买尿布。而丈夫在买完尿布之后又要顺手买回自己爱喝的啤酒，因此啤酒和尿布在一起购买的机会还是很多的。•是什么让沃尔玛发现了尿布和啤酒之间的关系呢？正是商家通过对超市一年多原始交易数字进行详细的分析处理，才发现了这对神奇的组合。三、数据处理的基本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1.数据以何种方式存储在计算机中；2.采用何种数据结构能有利于数据的存储和取用；3.采用何种方法从已组织好的数据中检索数据。进行数据处理时需要考虑的问题四、数据处理的发展过程•1．人工管理阶段（50年代中期以前）•这一阶段计算机主要用于科学计算。•硬件中的外存只有卡片、纸带、磁带，没有磁盘等直接存取设备。•软件只有汇编语言，没有操作系统和管理数据的软件。•数据处理的方式基本上是批处理。人工管理阶段的特点如下：1.数据不保存因为当时计算机主要用于科学计算，对于数据保存的需求尚不迫切。2.系统没有专用的软件对数据进行管理每个应用程序都要包括数据的存储结构、存取方法、输入方式等，程序员编写应用程序时，还要安排数据的物理存储，因此程序员负担很重。人工管理阶段的特点如下：3.数据不共享数据是面向程序的，一组数据只能对应一个程序。多个应用程序涉及某些相同的数据时，也必须各自定义，因此程序之间有大量的冗余数据。4.数据不具有独立性程序依赖于数据，如果数据的类型、格式、或输入输出方式等逻辑结构或物理结构发生变化，必须对应用程序做出相应的修改。访问访问访问数据1数据2数据n程序1程序2程序n手工管理阶段四、数据处理的发展过程•2．文件系统阶段（50年代后期至60年代中期）•这一阶段，计算机不仅用于科学计算，还大量用于信息管理。•硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。•在软件方面，出现了高级语言和操作系统。•操作系统中有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统。•处理方式有批处理，也有联机处理。文件管理数据的特点如下：1.数据以文件形式可长期保存下来•用户可随时对文件进行查询、修改和增删等处理。2.文件系统可对数据的存取进行管理•程序员只与文件名打交道，不必明确数据的物理存储，大大减轻了程序员的负担。文件管理数据的特点如下：3.文件形式多样化•有顺序文件、倒排文件、索引文件等，因而对文件的记录可顺序访问，也可随机访问，更便于存储和查找数据。4.程序与数据间有一定独立性•由专门的软件即文件系统进行数据管理，程序和数据间由软件提供的存取方法进行转换，数据存储发生变化不一定影响程序的运行。文件系统阶段数据1数据2数据n存取方式程序1程序2程序nOS文件系统阶段补贴系别姓名学号劳资科住址系别性别姓名学号房产科学位学分系别姓名学号学籍科学位出身年龄系别性别姓名学号人事科与人工管理阶段相比，文件系统阶段对数据的管理有了很大的进步，但一些根本性问题仍没有彻底解决，主要表现在以下三方面：1.数据冗余度大2.数据独立性低3.数据一致性差四、数据处理的发展过程•3．数据库系统阶段（60年代末开始）•60年代后期，计算机应用于管理的规模更加庞大，数据量急剧增加；•硬件方面出现了大容量磁盘，使计算机联机存取大量数据成为可能；•3．数据库系统阶段（60年代末开始）•60年代后期，计算机应用于管理的规模越来越大，并且软件硬件水平有了更大的发展。•硬件方面出现了大容量的磁盘，使计算机联机存取数据成为可能。•软件方面出现了数据库系统软件，使多个用户多个应用程序可以共享数据。数据库系统阶段数据1统一存取数据2数据n程序2程序1程序n五、数据组织•数据结构–逻辑结构–物理结构•数据文件–顺序文件–索引文件数据结构—逻辑结构•指数据之间的逻辑关系•与存储位置无关•逻辑结构包括两大类：线性结构和非线性结构数据结构—物理结构•指存储结构，数据元素在计算机存储器上的存储方式•包括顺序存储、链接存储、索引存储以及散列存储数据文件--顺序文件•文件中的记录是按照某些关键字排序的文件。•在顺序文件中，记录的物理次序与连接次序一致，对于每个记录，按照关键字的顺序赋予序号k,则它的物理顺序也为k。数据文件—索引文件•包括各项数据和索引表两部分。职工号姓名职称其他35梁昌勇副教授03李明讲师02王红副教授42陈力讲师12周林高工17方波工程师53何力教授64张影讲师物理记录号101102104105108112113114（a）数据文件关键字物理记录号0210403102121081711235101421055311364114(b)索引表第三节数据库技术本节内容：一、数据库技术的产生、发展二、数据库系统的构成三、数据库设计的主要内容四、实体联系模型五、数据模型六、关系的规范化七、数据库操作八、数据库保护一、数据库技术的产生、发展数据库是以一定的组织方式存储在一起的相关数据的集合，它能以最佳的方式、最少的数据冗余为多种应用服务，程序与数据具有较高的独立性。•按照数据模型的进展情况，数据库系统的发展可划分为三代：•第一代：层次数据库系统和网状数据库系统•1969年IBM(InternationalBusinessMachine)基于层次结构的数据库管理系统IMS（InformationManagementSystem）•1969年美国数据系统语言协会（ConferenceOnDataSystemLanguage）下属的数据库任务组（DatabaseTaskGroup）发表了若干个报告，奠定了网状数据模型的很多概念、方法和技术。•第二代：关系数据库系统•1970年，IBM公司的研究员E.F.Codd发表了论文“大型共享数据库的关系模型”，为关系数据库的发展奠定了理论基础。•。•第三代：新一代数据库系统——面向对象数据库系统•基于扩展的关系数据模型或面向对象数据模型的尚未完全成熟的一代数据库系统。（一）数据库系统的组成1.计算机系统：指用于数据库管理的计算机硬件软件及网络系统。2.数据库：存放实际数据的物理数据库，也存放数据逻辑结构的描述数据库。二、数据库系统的构成（一）数据库系统的组成3.数据库管理系统（DBMS）：是对数据进行管理的大型系统软件，它是数据库系统的核心组成部分，用户在数据库系统中的一切操作，包括数据定义、查询、更新及各种控制，都是通过DBMS进行的。DBMS就是实现把用户意义下的抽象的逻辑数据处理转换成计算机中的具体的物理数据的处理软件，这给用户带来很大的方便。二、数据库系统的构成•4.人员–数据库管理员（DBA）–系统程序员：设计DBMS的人员。–用户：应用程序员；专门用户：参数用户；•5.技术说明书与使用说明书数据库系统层次结构图如下图由上图看出：DBMS在操作系统（OS）的支持下工作，应用程序在DBMS支持下才能使用数据库。一个简化的数据库系统环境三、数据模型根据模型应用的不同目的，数据模型分为两种类型：概念模型（也称信息模型）:独立于计算机之外的模型，这种模型不涉及信息在计算机中如何表示，而是用来描述某一特定范围内人们所关心的信息结构，它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。数据模型（如网状、层次及关系模型）:它是直接面向计算机的，是按计算机系统的观点对数据进行建模，主要用于DBMS的实现。•下图显示了把现实世界中的具体事物抽象、组织为某一DBMS支持的数据模型的过程。•在概念上我们常常首先将现实世界抽象为信息模型（也称为概念模型），然后将信息模型（概念模型）转换为计算机实现的形式。三类世界1．现实世界人们头脑之外的客观世界，它包含客观事物及其相互联系。2．观念世界现实世界在人们头脑中的反映，又称信息世界。3．数据世界信息世界中信息的数据化。现实世界中的事物及其联系，在数据世界中用数据模型描述。（一）概念模型•概念模型是按用户的观点对数据和信息建模。概念模型涉及的基本概念及内容1）实体(Entity)：客观存在并且可以相互区别的“事物”称为实体。实体可以是可触及的对象，如一个学生，一本书，一辆汽车；也可以是抽象的事件，如一堂课，一次比赛等。2)实体集(EntitySet)：具有相同特征或能用同样特征描述的实体的集合称为实体集。概念模型涉及的基本概念及内容•3)属性（Attribute）：属性为实体的某一方面特征的抽象表示。•4)联系：现实世界的事物总是存在着这样或那样的联系，这种联系必然要在信息世界中得到反映。•在信息世界中，事物之间的联系分为：实体内部的联系；实体之间的联系。（二）概念模型的表示方法•1.E-R方法•1)用长方形表示实体集，长方形内写明实体集名。•2)用椭圆形表示实体集的属性，并用线段将其与相应的实体集连接起来。•3)用菱形表示实体集间的联系，菱形内写上联系名，并用线段分别与有关实体集连接起来，在线段旁标出联系的类型（二）概念模型的表示方法•学生实体属性有：学号，姓名，班级，院系，出生日期，性别学生学号班级院系出生日期性别姓名•（1）两个实体集之间的联系•1)一对一联系（1:1）•2)一对多联系（1:n）•3)多对多联系（m:n）2.实体联系的类型班级班长任职11班级学生组成1n课程学生选修mn(2)多实体集之间的联系1)多实体集之间的一对多联系2)多实体集之间的多对多联系(3)实体集内部的联系•物资入库管理涉及的实体包括：•1.供资单位：属性有单位号、单位名、地址、联系人、邮编•2.物资：属性有物资代码、名称、规格、备注•3.库存：属性有入库号、日期、货位、数量•4.合同：属性有合同号、数量、金额、备注•5.结算：属性有结算编号、用途、金额、经手人实例解析（三）数据模型•1.数据模型的概念•对客观事物及其联系的数据化描述。在数据库系统中,对现实世界中数据的抽象、描述以及处理等都是通过数据模型来实现的。•2.常见的数据模型•层次模型（HierarchicalModel）、网状模型（NetworkModel）和关系模型（RelationalModel）•(1)关系模型中的主要术语•1)关系（Relation）：•2)元组（Tupl