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1、第三章管理信息系统第三章管理信息系统技术基础技术基础第1页，共44页，编辑于2022年，星期二第一节第一节 计算机硬件及软件计算机硬件及软件一、一、计算机硬件系统的构成计算机硬件系统的构成计算机硬件计算机硬件 运算器运算器中央处理器中央处理器 （CPU）控制器控制器 内存储器内存储器外存储器外存储器输入设备输入设备输出设备输出设备主机主机外部外部设备设备ROMROMRAMRAM存储器存储器第2页，共44页，编辑于2022年，星期二二二 、计算机软件系统的构成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。系统软件应用软件计算机软件操作系统语言编译与解释
2、系统数据库管理软件程序设计语言第3页，共44页，编辑于2022年，星期二三三 、软件与硬件的关系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。硬件硬件操作系统操作系统语言翻译程序语言翻译程序DBMSDBMS应用软件应用软件应用软件包应用软件包软件软件第4页，共44页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 数据库技术数据库技术一、数据库概述一、数据库概述（一）数据处理的概念（一）数据处理的概念1 1、概念、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原始数据，用一定的用一定
3、的设备和手段设备和手段，按一定的使用要求，按一定的使用要求，加工加工成另一种形式的数据的过程。成另一种形式的数据的过程。2 2、目的、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。l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。l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。第5页，共44页，编辑于2022年，星期二3 3、内容、内容l数据收集l数据转换l数据的筛选、分组和排序l数据的组织l数据的运算l数据存储l数据检索l数据输出 第6页，共44页，编辑于2022年，星期二人工管理阶段人工管理阶
4、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（二)数据处理的发展数据处理的发展第7页，共44页，编辑于2022年，星期二l文件系统阶段文件系统阶段(50年代后期年代后期-60年代中期年代中期)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、
5、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第8页，共44页，编辑于2022年，星期二l数据库阶段数据库阶段(60年代后期年代后期-)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
6、独立、有了统一的数据控制功能。第9页，共44页，编辑于2022年，星期二(三三)数据库（数据库（DBDB）按一定的组织方式存储在一起的相关数据的集合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（四）数据库管理系统（DBMSDBMS）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（五）数据库系统（DBSDBS）引进数据库技术后的整个计算机系统 数据库系统构成：l 硬件l 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）l 人员（主要包括：系统分析员、系统程
7、序员、应用程序员、数据库管理员（DBA）等）第10页，共44页，编辑于2022年，星期二事物类事物性质实体集实体属性文件记录数据项现实世界信息世界数据世界二、数据模型二、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,关系模型第11页，共44页，编辑于2022年，星期二（一）概念模型（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
8、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：概念模型是从用户的观点对数据建模。涉及的概念主要有：第12页，共44页，编辑于2022年，星期二实体间的联系：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第13页，共44页，编辑于2022年，星期二（二）（二）E-RE-R图方法图方法画图方法画图方法 1）用长方体表示实体型，在框内
9、写上实体名，如）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）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：连接起来，如例：学生学生学生学生第14页，共44页，编辑于2022年，星期二3）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）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。形和有关实连接起来，在边上注明联系的类型。例例1 两个实体间的一对一关系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：
10、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管理关系 第15页，共44页，编辑于2022年，星期二1主任系管理1姓名年龄学历编号系编号系名任职时间系和主任间的E-R图第16页，共44页，编辑于2022年，星期二例例2 两个实体间的一对多关系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 在存放存放联系中要反映出存放商品的数量。第17页，共44页，编辑于2022
11、年，星期二1仓库商品存放n地点面积仓库号商品号价格数量商品名仓库和商品间的E-R图第18页，共44页，编辑于2022年，星期二 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 在讲授讲授联系中应能反映出教师的授课质量。例例3 两个实体间的多对多关系两个实体间的多对多关系第19页，共44页，编辑于2022年，星期二m教师课程讲授n教师名职称教师号课程号班级质量课程名教师和课程间的E-R图第20页，共44页，编辑于2022年，星期二 ERER图的设计方法图的设计
12、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ER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ER图的简化。（2）综合局部ER图，生成总体ER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ER图必须能导出原来的所有局部视图，包括实体、属性和联系。第21页，共44页，编辑于2022年，星期二 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。综合实例综合实例第22页，共44页，编辑于20
13、22年，星期二后勤处涉及到的实体及实体之间的联系如下：n学生宿舍住宿1租金学号学生姓名专业年龄性别入学时间宿舍楼号档次房间号 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图第23页，共44页，编辑于2022年，星期二 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；
14、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：第24页，共44页，编辑于2022年，星期二教师姓名职称教师号课程课程号学时数课程名性别专业专业m教师课程讲授n质量学生选修mn成绩教务处的局部E-R图第25页，共44页，编辑于2022年，星期二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。工资扣税基本工资加班工资工资编号工资教师领用11月份财务处的局部E-R图第26页，共4
15、4页，编辑于2022年，星期二1m学生住宿宿舍n1教师课程选修mn讲授n领用工资1某学校管理系统的全局E-R图 第27页，共44页，编辑于2022年，星期二 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、现。包括层次模型、网状模型、关系模型关系模型。在关系模型下在关系模型下,数据的逻辑结构是一张二维表数据的逻辑结构是一张二维表.（三）数据模型（三）数据模型学号姓名性别出生年月9602001黄丽萍女1978.01.049602002王百灵男1979.05.069602003王少颂男1
16、977.06.089602004杨韵峰男1979.05.039602005康 敏男1976.01.23分量分量属性属性(域域)元元组组主码主码关系关系第28页，共44页，编辑于2022年，星期二关系模型的三类完整性关系模型的三类完整性：实体完整性实体完整性：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。第29页，共44页，编辑于2022年
17、，星期二三、规范化设计理论三、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（Normal From,简称范式）。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：范式条件第一范式（1NF）元组中每一个分量都必须是不可分割的数据项第二范式（2NF）不仅满足第一范式，而且所有非主属性完全依赖于其主码第三范式（3NF）不仅满足第二范式，而且它的任可一个非主属性都不传递依赖于任何主关键字第30页，共44页，编辑于2022年，星期二u 1NF下表不符合第一范式的关系教师代码*姓
18、名职称研究课题研究课题号研究课题名1101王一丽教授500管理信息1102刘 明副教授800金融工程1254李爱军讲师630电子商务由非1NF规范化为1NF教师代码*姓名职称研究课题号*研究课题名1101王一丽教授500管理信息1102刘 明副教授800金融工程1254李爱军讲师630电子商务第31页，共44页，编辑于2022年，星期二u1NF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
19、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。第32页，共44页，编辑于2022年，星期二u由2NF规范化为3NF:产品代码产品名生产厂名生产厂址上表符合第二范式，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。第33页，共44页，编辑于2022年，星期二四、四、ERER模型到关系模型的转换模型到关系模型的转换 把把E-R图转换为关
20、系模型可遵循如下原则图转换为关系模型可遵循如下原则:（1）对于）对于ER图中每个实体集，都应转换为一个关系，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”，主关键字用来标识实体。主关键字用来标识实体。（2 2）对于）对于ERER图中的联系，情况比较复杂，要根据实体图中的联系，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。联系方式的不同，采取不同的手段加以实现。第34页，共44页，编辑于2022年，
21、星期二ER图中联系的转换 对于两实体集间对于两实体集间m:n联系，必须对联系，必须对“联系联系”单独建立一个关单独建立一个关系，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它所联系的双方实体集的“主关键字主关键字”，并且如果联系有，并且如果联系有属性，也要归入这个关系中。属性，也要归入这个关系中。学生学生 学号，姓名，性别，年龄，入学时间学号，姓名，性别，年龄，入学时间 课程课程 课程号，课程名，学分课程号，课程名，学分 选修选修 学号，课程号，成绩学号，课程号，成绩 学生课程选修mn第35页，共44页，编辑于2022年
22、，星期二 (1)(1)学籍管理子系统包括学生、宿舍、班级、教室、辅导员。这些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：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一个宿舍可以住多个学生，一个学生只能住在一个宿舍中。中。一个班级有若干学生，一个学生只能属于一个班。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。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。一个班级在多个教室上课，一个教室有多个班级来上课
23、。作业：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。统两个系统。第36页，共44页，编辑于2022年，星期二（2 2）课程管理子系统包括学生、课程、教师、教室、教科书。）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：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。一门课程由若干个教
24、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。一个教室开设多门课，一门课只能在一个教室上。要求：要求：1 1、分别画出学籍管理子系统和课程管理子系统的、分别画出学籍管理子系统和课程管理子系统的E-RE-R图图 2 2、画出学生管理系统的、画出学生管理系统的E-RE-R图图第37页，共44页，编辑于2022年，星期二第三节第三节 计算机网络计算机网络一、计算机网络的概念与分类一、计算机网络的概念与分类（一）基本概念（一）基本概念计计算算机机网网络络：用用通通信信介介质质和和网网络络连连接接设设备备把把分分布布在在不不同同地地理理位位置置的的多多台台自自主主式式计计算算
25、机机系系统统相相互互连连接接，按按照照网网络络协协议议进进行行通通信信，在在功功能能完完善善的的网网络络软软件件控控制制下下，实实现现信信息息通通信信和和资资源源共共享享，为网络用户提供各种网络服务的系统。为网络用户提供各种网络服务的系统。通通信信介介质质：数数据据传传输输的的物物理理通通道道，有有同同轴轴电电缆缆、双双绞绞线线、光光纤、微波、卫星信道等。纤、微波、卫星信道等。网络连接设备：网络连接设备：集线器、交换机、路由器集线器、交换机、路由器网络协议网络协议：网络设备间进行通信的一组约定。如网络设备间进行通信的一组约定。如TCP/IP，IEEE802.3,802.4,FDDI,ATM等。
26、等。第38页，共44页，编辑于2022年，星期二（二）计算机网络的分类（二）计算机网络的分类l局域网局域网(LAN)：传输距离传输距离0.110km，传送速率在，传送速率在1Mbps10Mbps。l广广域域网网(WAN)：数数据据传传输输速速率率一一般般在在1.2kbps1.554Mbps，传传输输距距离离可可遍遍及及全全球。球。lInternet（因因特特网网）：我我国国的的CHINANET、CERNET等等都都是是该该网网的的一一部部分。分。l综综合合业业务务数数字字网网(ISDN)：综综合合业业务务数数字字网网是是一一种种能能在在一一个个网网络络内内传传送送多多种种业业务务信信息息的的网
27、网络络，包包括括数数据据、图图象象、语语音音、文文字字等等，能能够够满满足足一一个个单单位位日日常常业务中网络应用的需要。业务中网络应用的需要。按网络应用范围和应用方式分类：按网络应用范围和应用方式分类：第39页，共44页，编辑于2022年，星期二按网络拓扑结构分类：按网络拓扑结构分类：按传输技术分类：按传输技术分类：l广播式网络l点到点网络计算机网络从功能上分为:l资源子网l通信子网第40页，共44页，编辑于2022年，星期二三、网际互连三、网际互连-INTERNET-INTERNET技术技术 网网际际互互连连即即通通过过主主干干网网络络把把不不同同标标准准、不不同同结结构构甚甚至至不不同同
28、协协议议类类型型的的局局域域网网在在一一定定的的网网络络协协议议的的支支持持下下联联系系起起来来，从从而实现更大范围的信息资源共享。而实现更大范围的信息资源共享。ISO(国国际际标标准准化化组组织织)提提出出了了网网络络互互连连协协议议的的基基本本框框架架，称称为为开开放放系系统统互互连连(OSI)参参考考模模型型。该该模模型型把把网网络络功功能能分分为为七七个个层层次：次：1.物理层物理层 2.数据链路层数据链路层 3.网络层网络层 4.传输层传输层 5.会话层会话层 6.表示层表示层 7.应用层应用层（一）概念（一）概念第41页，共44页，编辑于2022年，星期二Internet（因特网）
29、：（因特网）：在在TCP/IP协议下实现的全球性的互连网络，称为协议下实现的全球性的互连网络，称为“Internet网际网际”，我国称之为，我国称之为“因特网因特网”。Intranet(企业内部网企业内部网)：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。才能存取。Extranet(Extended Intranet，企业外联网，企业外联网)：为了提高业务联系的速度和效率，运为了提高业务联
30、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。和效率。（二）（二）Internet/Intranet/ExtranetInternet/Intranet/Extranet第42页，共44页，编辑于2022年，星期二（三）（三）InternetInternet提供的服务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第43页，共44页，编辑于2022年，星期二思考题思考题1.1.数据处理经历了哪些阶段，各有什么特点？数据处理经历了哪些阶段，各有什么特点？2.2.简述数据库系统的组成？简述数据库系统的组成？3.3.什么是什么是E ER R图？如何设计图？如何设计E ER R图？图？4.4.如何将如何将E-RE-R图转换为关系模式？图转换为关系模式？第44页，共44页，编辑于2022年，星期二