管理信息系統(tǒng)：第三章 管理信息系統(tǒng)的技術基礎

教學要求：要求掌握不同信息在計算機中的存儲形式和相關特征，了解數據庫、計算機網絡的基本原理及其在現(xiàn)代管理信息系統(tǒng)中的重要作用教學內容：數據處理、數據庫技術、計算機網絡教學重點和難點：數據處理、數據庫技術教學學時：4

第三章管理信息系統(tǒng)的技術基礎第三章目錄第一節(jié)數據處理1第二節(jié)數據庫技術2第三節(jié)計算機網絡（自學）3一、數據處理概念二、數據組織第一節(jié)數據處理一、數據處理概念數據處理：把來自科學研究、生產實踐和社會經濟活動等領域中的原始數據，用一定的設備和手段，按一定的適用要求，加工成為另一種形式的數據的過程。數據處理是管理活動的基本內容，也是管理信息系統(tǒng)的基本功能。

（一）數據處理的主要目的1、把數據轉換成便于觀察分析、傳送或進一步處理的形式。2、從大量的原始數據中抽取部分數據，推導出對人們有價值的信息以作為行動或決策的依據。3、利用計算機科學地保存和管理經過處理（如校驗、處理等）的大量數據，以便人們能方便而充分地利用這些寶貴的信息資源。

數據信息有效的數據處理（二）數據處理的基本內容1、數據收集2、數據轉換3、數據的篩選、分組和排序。4、數據的組織5、數據的運算6、數據存儲7、數據檢索8、數據輸出要做到對數據進行有效的處理，必須將數據有序地組織起來。因此，進行數據處理時需要考慮以下幾個方面的問題，即數據組織的問題：數據以何種方式存儲在計算機中；采用何種數據的結構能有利于數據的存儲和取用；采用何種方法從已組織好的數據中檢索數據。

二、數據組織數據的組織：將具有某種邏輯關系的一批數據組織起來，按一定的存儲表示方式配置在計算機的存儲器中，目的是使計算機處理時能夠符合速度快、占用存儲器的容量少、成本低等多方面的要求。

（一）數據結構

樹、圖數據結構物理結構（又稱：存儲結構）邏輯結構非線性結構線性結構線性表、棧、隊列、串順序存儲鏈接存儲索引存儲散列存儲對于給定的邏輯結構需要尋找一種恰當的與其對應的存儲結構，以便在計算機中存儲，這種對應關系稱為映象。1、指針與鏈在數據結構中，表征某一數據結構特點及其連接方式的基本單位稱為結構的結點（Node）。

LLINK左指針I(yè)NFO信息RLINK右指針數據域指針域（鏈域）若干帶指針的結點組成的集合，稱為鏈。

利用指針可以把數據的邏輯結構與物理結構分離開，數據的物理存儲位置可以任意安排，而在邏輯上通過指針把它們聯(lián)系起來。2、線性表線性表：指數據的結構形式本質上是一維的線性關系，其中的每個結點都是同一類型的數據結構。在現(xiàn)實生活中，具有線性表結構的數據比比皆是，如英文字母表、職工登記表、產品的編號等。

線性表鏈表順序表線性表的結點按邏輯次序依次存放在一組連續(xù)的存儲單元里，節(jié)電在計算機內的存放位置完全由節(jié)電在線性表中的順序好決定。采用鏈接方式存儲線性表順序表和鏈表的插入與刪除操作的區(qū)別：3、樹樹：結點之間有分支和層次關系的結構，類似于自然界中的樹。下圖為一個樹結構的實例，它反映了不同規(guī)格的鋼材的庫存情況。

（二）數據文件1、數據文件的概念數據文件：為某一目的而形成的同類記錄的集合，記錄是文件中數據組織的基本單位，由若干個數據項組成，數據項又是數據處理的最小單位。

記錄中能惟一的標識該記錄的數據項稱為主鍵。

2、數據文件的組織形式(1)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。順序文件中，記錄的物理次序與連接次序一致。順序文件是根據記錄的序號或相對位置進行存取的文件組織方式，其特點是：①存取第i個記錄，必須先存取前面的第i-1個記錄②插人記錄只能加在末尾(2）索引文件有時為了便于檢索，除文件本身外，另外建一張指示邏輯記錄和物理記錄之間對應關系的索引表，這類包括文件數據區(qū)和索引表兩大部分的文件稱為索引文件。

3、數據庫數據庫：按一定方式組織起來的邏輯相關的文件集合形成數據庫。運用數據庫方式管理數據，可以把存在于不同文件中邏輯相關的數據改存在一個文件中，可以提供數據處理效率，也可以取消冗余的數據文件。

數據項n數據項n-1數據項2數據項1紀錄n紀錄2紀錄1紀錄n-1數據庫文件2文件n-1文件n文件1數據組織的層次一、數據庫系統(tǒng)的構成二、數據模型三、關系的規(guī)范化四、數據庫操作第二節(jié)數據庫技術一、數據庫系統(tǒng)的構成

數據庫系統(tǒng)人員數據庫管理系統(tǒng)數據庫計算機系統(tǒng)用戶系統(tǒng)程序員數據庫管理員二、數據模型在數據庫系統(tǒng)中，對現(xiàn)實世界中數據的抽象、描述以及處理等是通過數據模型來實現(xiàn)的。數據模型：數據庫系統(tǒng)設計中用于提供信息表示和操作手段的形式構架，是數據庫系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎。根據棋型應用的不同目的，可以將模型分為兩個層次：概念模型（也稱信息模型）和數據模型（如網狀、層次及關系模型）。

（一）概念模型概念模型：按用戶的觀點對數據和信息建模。在將一個組織的有關數據組成為數據庫管理信息系統(tǒng)所接受的模型前，先設計一個概念模型（E-R圖）用該模型反映顯示世界的事物與事物之間的聯(lián)系，而與存儲結構、存取方法無關。然后，再將E-R圖轉換為數據庫管理信息系統(tǒng)的數據庫結構。E-R圖有三個基本組成部分：

實體：是指現(xiàn)實世界中存在的可以獨立考慮、使用的對象。例如：客戶、職工、學生、合同、部門等。實體的確定是根據具體的研究問題和需要而定。聯(lián)系：是指兩個實體或多個實體之間的聯(lián)系。例如：部門與職工的從屬關系、學生與課程的學習關系、部件與零件的組裝關系等。屬性：是指實體或聯(lián)系的特性。例如：職工的屬性有職工號、姓名、出生日期、工種…….。姓名職工號性別工種職工(a)圖（a）為實體及其屬性的表示，實體職工具有職工號、姓名、性別和工種屬性。類別學時成績學習（b）圖（b）為聯(lián)系及其屬性的表示，學習是學生實體與課程實體的聯(lián)系，它具有屬性為類別、學時數、學習成績。廠長工廠商品課程倉庫學生領導儲存學習111nnm實體之間的聯(lián)系的表示如上圖所示，實體之間的聯(lián)系有1：1、1：n、m:n三種聯(lián)系方式，它可以是實體之間的聯(lián)系，也可以是實體內部的聯(lián)系的方式。當完成E-R圖設計之后，就可以根據E-R圖來設計數據庫的結構?；静襟E是：（1）確定實體類型。（2）確定聯(lián)系類型。（3）畫出E-R圖。（4）確定屬性。在確定實體的屬性時，應對實體的屬性設計一關鍵屬性，一般稱為關鍵字，即該屬性可以唯一地鑒別一個實體，以便于建立表示實體之間聯(lián)系的數據結構的設計。例如：職工實體的職工號、商品實體的商品號、單據試題的單據號等。（5）由E-R圖導出數據庫的邏輯結構。根據E-R圖中實體之間的聯(lián)系類型就可以確定關系模型的邏輯結構，也就是每一條記錄的字段組成。其建立關系模型的規(guī)則如下：A、對于每一類實體建立一個關系；B、當實體之間的聯(lián)系是1：1時，可以將任何一方的關鍵字添加到另一方的關系中，用以表達它們之間的聯(lián)系；C、當實體之間的聯(lián)系是1：n時，可以將一方的關鍵字添加到另一方（n）的關系中，用以表達一比多的聯(lián)系；D、當實體之間的關系是m:n時，則應為該聯(lián)系建立一關系，在該關系中必須有雙方的關鍵字，另外還包括該聯(lián)系的屬性。（6）根據關系模型設計記錄格式。物資人庫管理涉及的實體包括：1．供應單位：屬性有單位號、單位名、地址、聯(lián)系人、郵政編碼。2.物資：屬性有物資代碼、名稱、規(guī)格、備注。3.庫存：屬性有入庫號、日期、貨位、數量、物資號、合同號。4.合同：屬性有合同號、數量、金額、備注。5結算：屬性有結算編號、用途、金額、經手人。這些實體之間的聯(lián)系包括：1．入庫：（1：N）2.驗收：（l:N）3．購進：

(M:N)，其屬性為：入庫號、結算編號、數量、金額。4付款：

(M:N)，其屬性值為：結算編號、合同號、數量、金額。5．訂貨：(M:N:L),其屬性為：物資代碼、單位號、合同號、數量、單價

（三）數據模型數據模型：是對客觀事物及其聯(lián)系的數據化描述。主要的數據模型是關系模型。關系模型：應用關系代數和關系演算等數學理論來處理數據庫系統(tǒng)中的數據關系。關系模型中的主要術語有：1．關系。一個關系對應于一張二維表。2．元組。表中一行稱為一個元組。3.屬性。表中一列稱為一個屬性，給每列起一個名即為屬性名。4.主碼（也稱主關鍵字）。5.域。屬性的取值范圍。6.分量。元組中的一個屬性值。關系模型中的關系必須是規(guī)范化的關系，也就是說，在關系模型中，關系必須滿足給定的條件

三、關系模型的規(guī)范化規(guī)范化理論是E.F.Codd在1971年提出的。他及后來的研究者為數據結構定義了五種規(guī)范化模式（NormalForm，簡稱范式）。關系模型中的關系必須是規(guī)范化的關系，應滿足一定的約束條件。范式表示的是關系模式的規(guī)范化程度，也即滿足某種約束條件的關系模式，根據滿足的約束條件的不同來確定范式。在五種范式中，通常只使用前三種，下面僅介紹這三種范式。

（1）第一范式（1NF）：如果一個關系的所有屬性均是不可再分的數據項，則該關系屬于第一范式。例如：職工號姓名性別出世日期家庭地址省市區(qū)職工（職工號、姓名、性別、出生日期、省、市、區(qū)）

（2）第二范式（2NF）：如關系屬于第一范式，而且它的每一個非主屬性都完全依賴于關鍵字，則稱該關系屬于第二范式。教師代碼姓名職稱研究課題號研究課題名分解成三個關系教師關系：教師代碼、姓名、職稱；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。（3）第三范式（3NF）：指的是這種關系不僅滿足第二范式，而且它的任何一個非主屬性都不傳遞以來于任何主關鍵字。例如：產品代碼產品名生產廠名生產廠地址消除傳遞依賴關系的方法，是將原關系分解以下幾個3NF關系產品關系：產品代碼、產品名、生產廠名；生產廠關系：生產廠名、生產廠地址。通常，分解的關系滿足第三范式即可以滿足我們對數據庫管理的基本要求了。四、數據庫操作數據庫操作主要有基本表的建立與刪除、數據查詢及更新等。下面我們介紹如何使用關系數據庫標準語言——結構化查詢語言SQL(StructuredQueryLanguage)來完成上述操作。

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4計算機網絡本節(jié)主要內容：4.1計算機網絡的概念與分類4.2計算機網絡體系結構4.3典型的網絡通信技術4.4Internet/Intranet4.5多媒體網絡404.1計算機網絡的概念與分類計算機網絡是管理信息系統(tǒng)運行的基礎。

把分布式信息按其本來面目由分布在不同位置的計算機進行處理，并通過通信網絡把分布式信息集成起來，是管理信息系統(tǒng)的主要運行方式計算機網絡是管理信息系統(tǒng)的基本使能技術。414.1計算機網絡的概念與分類計算機網絡是用通信介質把分布在不同地理位置的計算機和其他網絡設備連接起來，實現(xiàn)信息互通和資源共享的系統(tǒng)。計算機網絡的重要概念有：

網絡介質

協(xié)議節(jié)點鏈路

4.1.1計算機網絡的概念424.1計算機網絡的概念與分類網絡拓撲結構是指網絡的鏈路和節(jié)點在地理上所形成的幾何構形。

計算機網絡從功能上可分為兩部分，資源子網和通信子網。用戶通過終端可以訪問分布在各處的主機上的數據信息，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的軟硬件、信息等資源的共享。4.1.2網絡拓撲結構434.1計算機網絡的概念與分類4.1.2網絡拓撲結構主機主機主機主機主機主機通信鏈路通信設備通信子網資源子網圖3.9計算機網絡的組成444.1計算機網絡的概念與分類根據通信信道的類型，計算機網絡具有以下幾種結構：

點-點信道網絡

:即網絡中每一條信道都連接到一對節(jié)點上，如果某兩個節(jié)點之間沒有直接通信的信道，則要經過其他節(jié)點用存儲-轉發(fā)方式通信。點-點信道的通信網絡有星形、環(huán)形、樹形、網形等幾種拓撲結構

。

4.1.2網絡拓撲結構圖3.10點點信道的拓撲結構454.1計算機網絡的概念與分類根據網絡的拓撲結構分類，計算機網絡可分為星狀網、樹狀網、總線網、環(huán)狀網、網狀網等。根據網絡的使用范圍分類，可以分為公用網和專用網。

根據數據的組織方式分類，可以分為分布式網絡、集中式網絡和分布集中式網絡。根據網絡的分布范圍，可分為

局域網、廣域網，城域網或市域網。4.1.3計算機網絡的分類464.2計算機網絡體系結構

國際標準化組織ISO經過多年努力于1978年提出了“開放系統(tǒng)互連聯(lián)參考模型”O(jiān)SI/RM，從此開始了有組織有計劃地制定一系列網絡國際標準。OSI參考模型采用的是層次結構，分為7層。數據通信的交換結點只有最低3層，稱為中繼開放系統(tǒng)。4.2.1開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型應用層運輸層網絡層表示層會話層數據鏈路層物理層OSI的體系結構474.2計算機網絡體系結構

各層的主要功能：物理層。主要處理與電、機械、功能和過程有關的各種特性，以便建立、維持和拆除物理連接。

數據鏈路層。將不可靠的物理傳輸信道變?yōu)榭煽康男诺?，并將數據組織成適于正確傳輸的幀形式的數據塊。幀中包含應答、流控制、差錯控制等信息，以確保數據正確傳輸。4.2.1開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型484.2計算機網絡體系結構

網絡層。控制通信子網的工作，解決路徑選擇、流控制問題以使不相鄰節(jié)點之間的數據能夠正確傳送。

運輸層。提供兩端點間可靠、透明的數據傳輸，管理多路復用。

會話層。在兩實體間建立通信伙伴關系，進行數據交換，完成一次對話連接。

4.2.1開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型494.2計算機網絡體系結構

表示層。處理數據表示、進行轉換、消除網內各實體間的語義差異，執(zhí)行通用數據交換的功能，提供標準應用接口、公共通信服務。對傳送的信息加密（和解密）、正文壓縮（和還原）也是表示層的任務。應用層。負責應用管理、執(zhí)行應用程序，為用戶提供OSI環(huán)境的各種服務，管理和分配網絡資源，建立應用程序包等。如文件傳送、電子郵件和網絡管理等。4.2.1開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型504.2計算機網絡體系結構

OSI的七層功能可分為三組，1、2層解決網絡信道問題，3、4層解決傳輸服務問題，5、6、7層處理對應用進程的訪問。從控制的角度來看，1、2、3層為傳輸控制層，解決網絡通信問題，5、6、7層為應用控制層，解決應用進程通信問題，第4層則是傳輸與應用之間的接口。

4.2.1開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型514.2計算機網絡體系結構

從20世紀80年代末期以來，因特網(Internet)飛速發(fā)展，已成為世界上最大的國際性計算機互聯(lián)網。因特網所使用的TCP/IP體系在計算機網絡領域占有十分重要地位。傳輸控制協(xié)議(TCP)和網際協(xié)議(IP)是因特網所使用的各種協(xié)議中最重要的兩個協(xié)議。人們將TCP/IP及其相關協(xié)議稱為TCP/IP體系結構，簡稱TCP/IP。4.2.2TCP/IP網絡體系結構524.2計算機網絡體系結構

TCP/IP體系結構共有網絡接口、網際層、傳輸層和應用層4個

4.2.2TCP/IP網絡體系結構應用層運輸層網絡層表示層會話層數據鏈路層物理層OSI的體系結構TCP/IP的體系結構網絡接口層網際層IP(各種應用層協(xié)議如TELNET,FTP,SMTP等)運輸層(TCP或UDP)應用層53各層主要功能：網絡接口層。該層的作用是接收IP數據報，并通過特定的網絡進行傳輸或從特定的網上接收物理幀，抽出IP數據報交網際IP層。網際層（IP層）。網際層的主要協(xié)議是無連接的網際協(xié)議IP。網際層主要負責主機之間的通信，處理網際層差錯與控制報文ICMP，處理路徑、流控、擁塞等問題。4.2.2TCP/IP網絡體系結構4.2計算機網絡體系結構

54運輸層。運輸層有TCP和UDP兩個協(xié)議，它們都是建立在IP協(xié)議的基礎上。其主要功能為格式化信息流、提供端到端可靠傳輸、解決不同應用程序的識別等問題。

應用層。對應于OSI的會話層、表示層和應用層，向用戶提供一組常用的應用協(xié)議，如遠程登錄協(xié)議（Telnet）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）、超文本傳輸協(xié)議（HTTP）等。

4.2.2TCP/IP網絡體系結構4.2計算機網絡體系結構

554.3典型的網絡通信技術

以太網是按照IEEE802.3協(xié)議建立的局域網絡，采用CSMA/CD（載波偵聽多路訪問/沖突檢測）技術。CSMA/CD即當一個節(jié)點有報文發(fā)送且已準備就緒時，先檢測信道，如信道空閑，就在下一個時間片占用信道并發(fā)送報文，若信道忙，該節(jié)點就不能發(fā)送。這樣，所有站點在發(fā)送信息的同時，也能檢測沖突，一旦有沖突，就推遲發(fā)送。以太網一般只能作為小型網絡或工作組網絡的選型，不宜作為主干網。

4.3.1以太網(Ethernet)564.3典型的網絡通信技術

令牌環(huán)網即IEEE802.4協(xié)議，采用按需分配信道的原則，即按一定的順序在網絡節(jié)點間傳送稱為“令牌”的特定控制信息，得到令牌的節(jié)點若有信息要發(fā)送，則將令牌置為忙，表示信道被占用，隨即發(fā)送報文。報文發(fā)送完畢后將令牌置為空，傳給下一站點。這種方法在較高通信量的情況下仍能保證一定的傳輸效率。

4.3.2令牌環(huán)網574.3典型的網絡通信技術

快速以太網保留了以太網的CSMA/CD技術，是以太網的發(fā)展，但速度可達100Mbps,近年來又有千兆位以太網面世?？焖僖蕴W在一定程度上緩解了網絡瓶頸現(xiàn)象，在小型網絡應用中有較高效率，但傳輸距離有限，不適合作為大型網絡的主干網。

4.3.3快速以太網584.3典型的網絡通信技術

FDDI采用光纖作為傳輸介質，以令牌環(huán)方式仲裁站點對介質的訪問。FDDI傳輸速率可達100Mbps，采用雙環(huán)備份方式，傳輸距離遠，可靠性高，互操作能力強，適合于作為局域網絡主干網選型。

4.3.4FDDI(光纖分布式數據接口)594.3典型的網絡通信技術

ATM是一種以信元為單位在設備間傳輸信息的方式，傳輸速率為155Mbps，最高可達622Mbps，信元內可攜帶任何信息進行傳送。ATM采用面向連接的服務方式，支持不同速度的設備，具有較高的靈活性。缺點是價格昂貴，至今沒有統(tǒng)一的國際標準，在局域網應用中，正受到快速以太網的挑戰(zhàn)。

4.3.5ATM(異步傳輸模式)604.4Internet/Intranet

隨著管理信息系統(tǒng)的發(fā)展和信息技術應用水平的不斷提高，把不同的局域網通過主干網互聯(lián)起來，既能滿足信息技術應用日益發(fā)展的需要，又可以充分保護已有的投資，成為網絡技術發(fā)展的重要方向。網際互連聯(lián)即通過主干網絡把不同標準、不同結構甚至不同協(xié)議類型的局域網在一定的網絡協(xié)議的支持下聯(lián)系起來，從而實現(xiàn)更大范圍的信息資源共享。

4.4.1Internet614.4Internet/Intranet

國際標準化組織(ISO)提出了開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)參考模型，凡按照該模型建立起來的網絡就可以互連聯(lián)。

Internet即是在TCP/IP協(xié)議下實現(xiàn)的全球性的互連聯(lián)網絡，稱為“Internet”，我國稱之為“因特網”。Internet包括以下內容：基于TCP/IP協(xié)議的網間網、使用和開發(fā)這些網絡的用戶群和可以從網絡上獲得的資源集。

4.4.1Internet623.4Internet/Intranet

Internet已經是全球最大的、開放的、由眾多網絡互連聯(lián)而成的計算機互聯(lián)網。

Internet提供了豐富的、瞬息萬變的信息資源，成為人們獲取信息的一種方便、快捷、有效的手段，成為信息社會的重要支柱

。目前，Internet提供的服務多種多樣，如WWW、電子郵件(E-mail)服務、文件傳送服務(FTP)、信息查詢服務、網絡新聞服務和公告服務、娛樂和會話服務等。

3.4.1Internet634.4Internet/Intranet

Intranet(企業(yè)內部網)是把Internet技術應用到企業(yè)內部建立的基于開放技術的新型網絡體系結構，可以說是組織內部的Internet。Intranet采用瀏覽器/服務器系統(tǒng)結構，這種結構實質上是客