管理信息系统第五版黄梯云第3章-管理信息系统的技术基础.ppt

第三章 管理信息系统的技术基础 本 章 内 容第一节 数据处理第二节 数据组织第三节 数据库技术第四节 计算机网络第五节 云计算技术第三章 管理信息系统的技术基础22024/4/19 周五数据处理的概念数据处理的概念32024/4/19 周五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。第三章 管理信息系统的技术基础数据处理的主要目的数据处理的主要目的42024/4/19 周五1.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。第三章 管理信息系统的技术基础数据处理的基本内容数据处理的基本内容52024/4/19 周五1.数据收集2.数据转换3.数据的筛选、分组和排序4.数据的组织5.数据的运算6.数据存储7.数据检索8.数据输出第三章 管理信息系统的技术基础数据处理时需要考虑的问题数据处理时需要考虑的问题62024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础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。本 章 内 容第一节 数据处理第二节 数据组织第三节 数据库技术第四节 计算机网络第五节 云计算技术72024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础2.12.1数据结构数据结构82024/4/19 周五数据结构包括数据的存储结构及结构上的运算或操作。第三章 管理信息系统的技术基础数据结构逻辑结构线性结构非线性结构物理结构（存贮结构）顺序存储链接存储索引存储散列存储同一种逻辑结构采用不同存储方式可以得到不同的数据结构。如线性表以顺序存储方式存储时得到顺序表数据结构，而以链接存储方式存储则得到链表数据结构。指针与链指针与链92024/4/19 周五在数据结构中，表征某一数据结构特点及其连接方式的基本单位称为结构的结点(Node)。一个结点可以是一个字符、一个数字，也可以是一个记录、一个集合。第三章 管理信息系统的技术基础一个结点通常有几个域，用来存放与结点有关的信息，存放结点本身信息的域数据域存放结点与其他结点关系信息的域指针域或链域存放有与结点有关的结点的地址指针若干带指针的结点组成的集合链LLINK 左指针INFO 信息 RLINK 右指针 图3.1 结点的结构前趋结点：与本结点邻接的前一结点后继结点：指针指向的下一结点指针与链指针与链102024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础No.NAMEAGE0152王一220256王二281234王三252345李一310001李二19表3.1 职工登记表采用链接存储方式则数据域为：每个结点标志职工基本情况的No.、NAME、AGE；指针域为：指向下一个职工记录NEXT。图3.2 结点示意图图3.3 链表的逻辑结构NO.NAMEAGENEXT线性表线性表112024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础顺序存储方式对于任何一个结点的检索都很方便：对于顺序表，若开始结点的存放位置为LOC(k1)，每个结点占用空间大小为L，则第i个结点ki的存放位置可由下式直接计算得到 LOC(ki)=LOC(k1)+L*(i-1)如果要在顺序表中插入或删除一个结点时，特别是数据量很大时，就比较麻烦。因此，线性表仅适用于经常进行索，但数据不经常变动的情况。顺序表：把线性表的结点按逻辑次序依次存放在一组连续的存贮单元里，结点在计算机内的存放位置完全由结点在线性表中的顺序号决定。链接存储方式结点之间的逻辑关系由指针表示，所以，在插入和删除操作中，只需改变前后结点的指针，而不需要进行大量的数据移动。将链接方式存储的线性表称为链表。链表结构在每个结点设有链指针，用来指示下一个结点的位置，结点本身则可以存放在任意一组存贮单元中，这些存贮单元可以是连续的，也可以是分散的。图3.5 链表中的操作树树122024/4/19 周五树是结点之间有分支的、层次关系的结构。树结构在数据处理中应用最广泛，也是最重要的一类非线性结构。第三章 管理信息系统的技术基础图3.6 树结构实例它反映了不同规格的钢材的库存情况。队列、图等，也是重要的数据结构。采用树形结构，可以把复杂的数据联系表示成固定长度的记录，从而大大方便了数据的处理。代码直径指针1直径指针2直径长度指针1长度指针2直径长度指针1长度指针2长度单价库存量长度单价库存量长度单价库存量长度单价库存量2.22.2数据文件数据文件132024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础在信息系统中，数据组织一般采用文件组织和数据库组织。把数据按某种数据结构组织起来存放在外部设备上，就构成数据文件。为某一目的而形成的同类记录的集合数据文件文件中数据组织的基本单位，由若干个数据项组成记录数据处理的最小单位数据项如工资单如每个职工的工资情况如姓名、职工代码、基本工资等主键副键鉴别键如在工资主文件中，可以把“职工代码”作为主键，而把“姓名”用做副键。文件系统是数据处理的主要方式，建造容易，使用灵活，处理速度快，特别适合单项业务系统使用(如财务、库存等管理系统)。2.32.3数据库数据库142024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础图3.7 组织的全局数据结构示例数据库是比文件系统更高级的一种数据组织方式。为了实现整个组织数据的结构化，要求在数据组织结构中不仅能够描述数据本身，而且要能描述数据之间的关系。因而在复杂的应用中，应采用数据库组织数据。组织中各部门子系统都要使用的职工记录以及人事部门关心的人事记录、政治历史和社会关系记录；财务部门关心的工资记录；业务部门需要的业务记录、学历、科研经历和教学经历等记录。出身职工姓名职务性别年龄工资级别成分政治面貌年月工资级别年代事件姓名状况与职工关系子部门最后学历专长年月学校学位年月项目年月课程授课对象职工记录人事记录政治历史社会关系记录工资记录业务记录学历科研经历教学经历 本 章 内 容第一节 数据处理第二节 数据组织第三节 数据库技术第四节 计算机网络第五节 云计算技术152024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础3.13.1数据库系统的构成数据库系统的构成162024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础数据库是以一定的组织方式存贮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。计算机系统用于数据库管理的计算机硬软件及网络系统。需要大容量的主存以存放和运行操作系统、数据库管理系统程序、应用程序以及数据库、目录、系统缓冲区等，辅存方面，则需要大容量的直接存取设备。此外，系统应具有较高的网络功能。数据库既有存放实际数据的物理数据库，也有存放数据逻辑结构的描述数据库。数据库管理系统(DBMS)一组对数据库进行管理的软件，通常包括数据定义语言及其编译程序数据操纵语言及其编译程序以及数据管理例行程序。人员数据库管理员系统程序员用户：应用程序员、专门用户、参数用户3.23.2数据模型数据模型172024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础概念模型(也称信息模型)如网状、层次及关系模型数据模型3.33.3数据库操作数据库操作182024/4/19 周五数据库操作主要有基本表的建立与删除、数据查询及更改等.下面介绍如何使用关系数据库标准语言结构化查询语言SQL(Structured Query Language)来完成上述操作。第三章 管理信息系统的技术基础建立基本表例1建立一个“学生”表Student，它由学号（sno）、姓名（sname）、性别（gender）、所在系别（department）、年龄(age)五个属性组成，其中学号为主码。建立该表的语句如下：CREATE TABLE Student (sno CHAR(9)PRIMARY KEY，sname CHAR(20)，gender CHAR(2)，department CHAR(20)，age SMALLINT);其中sname CHAR(20)表示属性姓名是字符型数据，最多有20位字符组成。语句格式为：CREATE TABLE (列名1 类型,列名2 类型)；常用的类型有CHAR(字符型),INT(整型),NUMERIC(数值型),DATETIME(日期时间型),BIT(逻辑型),VARCHAR(变长字符型)等。修改：ALTER TABLE ADD 列名 类型；删除：DROP TABLE；3.33.3数据库操作数据库操作192024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础 SQL的核心语句是数据库查询语句，其一般格式为：SELECT FROM WHERE GROUP BY ORDER BY ASC/DESC建立基本表语句含义：根据WHERE子句中的条件表达式，从指定表中找出满足条件的元组(如二维表中的记录)，按目标列选出元组分量形成结果表。ORDER子句确定结果表按指定的列名2按升序(ACS)或降序(DESC)排序。GROUP子句将结果按列名1分组，每个组(所有列名1值相同的为一组)产生结果表中一个元组。3.33.3数据库操作数据库操作202024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础 1.数据修改(UPDATE)。UPDATE SET=,=WHERE 功能：修改指定表中满足条件的元组，将指定的列名1的值用表达式1的值替换，将指定的列名2的值用表达式2的值替换2.数据删除(DELETE)。DELETE FROM WHERE 功能：删除指定表中满足条件的元组。3.数据插入(INSERT)。INSERT INTO（,）VALUES(,)功能：向指定表中插入一个元组且使得列名1的值为常量1，列名2的值为常量2数据更新Test：在系统中有一个包括以下三个表的学生-课程数据库，进行查询和实现增、删、改功能。1“学生”表student由学号（sno）、姓名（sname）、性别（gender）、所在系别（department）、年龄(age)5个属性组成；2“课程”表course由课程号（cno）、课程名(cname)、学分(credit)3个属性组成3“学生选课”表sc由学号（sno）、课程号（cno）、成绩（grade）3个属性组成。3.43.4数据库保护数据库保护212024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础主要包括数据的安全性、完整性、并发控制和数据库恢复等内容。数据库保护数据的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改和破坏。可通过对用户进行标识和鉴定、存取控制、OS级安全保护等措施得到一定的保障。数据的完整性是指数据的正确性、有效性与相容性。关系模型的完整性有实体完整性、参照完整性及用户定义的完整性。并发控制是指当多个用户同时存取、修改数据库时，可能会发生互相干扰而得到错误的结果并使数据库的完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并发操作加以控制、协调。数据库恢复是指当计算机软、硬件或网络通信线路发生故障而破坏了数据或对数据库的操作失败使数据 本 章 内 容第一节 数据处理 第二节 数据组织第三节 数据库技术第四节 计算机网络第五节 云计算技术222024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础4.1 4.1 计算机网络的概念与分类计算机网络的概念与分类232024/4/19 周五计算机网络是管理信息系统的基本使能技术：由于企业或组织中的信息处理都是分布式的，把分布式信息按其本来面目由分布在不同位置的计算机进行处理，并通过通信网络把分布式信息集成起来，是管理信息系统的主要运行方式。第三章 管理信息系统的技术基础网络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。协议网络设备间进行通信的一组约定。如IEEE802.3,802.4,FDDI,ATM等。节点网络中某分支的端点或网络中若干条分支的公共汇交点。链路两个相邻节点之间的通信线路。计算机网络是用通信介质把分布在不同地理位置的计算机和其他网络设备连接起来，实现信息互通和资源共享的系统。网络拓扑结构网络拓扑结构242024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础网络拓扑结构是指网络的链路和节点在地理上所形成的几何构形。图3.8 计算机网络的组成计算机网络从功能上可分为两部分，资源子网和通信子网。用户通过终端可以访问分布在各处的主机上的数据信息，从而实现整个系统的软硬件、信息等资源的共享。网络拓扑结构网络拓扑结构252024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础点-点信道网络点-点信道的通信网络有星形、环形、树形、网形等几种拓扑结构，如图：网络中每一条信道都连接到一对节点上；如果某两个节点之间没有直接通信的信道，则要经过其他节点用存储-转发方式通信。共享信道网络优点是不同节点间的通信可以使用同一通信信道，从而可以最大限度地利用信道的通信能力；缺点是当所有节点同时通信时，容易出现通信阻塞，并且一旦信道出现故障，将影响所有相关信道的通信。共享信道分为总线信道、卫星信道和无线信道，拓扑结构有总线型、树形、环形等几种。所有节点共享一条通信信道，每个节点发送的信息可由所有节点检测，但只有目的地址指定的节点能够接收。根据通信信道的类型，计算机网络具有以下几种结构：计算机网络的分类计算机网络的分类262024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础根据网络的拓扑结构可分为星状网、树状网、总线网、环状网、网状网等。根据网络的使用范围可以分为公用网和专用网。根据数据的组织方式可以分为分布式网络、集中式网络和分布集中式网络。根据网络的分布范围可分为局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网或市域网(MAN)。4.2 4.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构272024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础网络的体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合。网络体系结构规定了计算机网络应该设置哪几层，每层应提供哪些功能。1.物理层物理层是建立在通信介质的基础上实现系统和通信介质的物理接口。本层主要处理与电、机械、功能和过程有关的各种特性，以便建立、维持和拆除物理连接。2.数据链路层用以建立相邻节点之间的数据链路，传送数据帧。本层将不可靠的物理传输信道变为可靠的信道，并将数据组织成适于正确传输的帧形式的数据块。1、2层解决网络信道问题开发系统互联参考模型4.2 4.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构282024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础3.网络层控制通信子网的工作，解决路径选择、流控制问题以使不相邻节点之间的数据能够正确传送。4.运输层提供两端点间可靠、透明的数据传输，管理多路复用。3、4层解决传输服务问题5.会话层在两实体间建立通信伙伴关系，进行数据交换，完成一次对话连接。6.表示层处理数据表示、进行转换、消除网内各实体间的语义差异，执行通用数据交换的功能，提供标准应用接口、公共通信服务。7.应用层负责应用管理、执行应用程序，为用户提供OSI环境的各种服务，管理和分配网络资源，建立应用程序包等。5、6、7层处理对应用进程的访问4.2 4.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构292024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础TCP/IP网络体系结构传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)和网际协议(Internet Protocol,IP)是因特网所使用的各种协议中最重要的两个协议。图3.11 TCP/IP与OSI体系结构的对比 网络接口层:将最低的一层取名为网络接口层网际层（IP层）:主要协议是无连接的网际协议IP运输层:提供端到端（即应用进程间）的通信服务应用层:向用户提供一组常用的应用协议4.3 4.3 典型的网络通信技术典型的网络通信技术302024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础按照IEEE802.3协议建立的局域网络，采用载波侦听多路访问技术.一般只能作为小型网络或工作组网络的选型，不宜作为主干网。IEEE802.4协议，采用按需分配信道的原则;在较高通信量的情况下仍能保证一定的传输效率。以太网(Ethernet)是以太网的发展，速度可达100Mbps,近年来有千兆位以太网面世;在小型网络应用中有较高效率，但传输距离有限，不适合作为大型网络的主干网令牌环网（Token-Ring）FDDI采用光纤作为传输介质，以令牌环方式仲裁站点对介质的访问，传输速率可达100Mbps；采用双环备份方式;适合于作为局域网络主干网选型。快速以太网（Fast Ethernet）以信元为单位在设备间传输信息的方式；采用面向连接的服务方式，支持不同速度的设备，具有较高的灵活性；价格昂贵，至今没有统一的国际标准，正受到快速以太网的挑战。FDDI(光纤分布式数据接口)ATM(异步传输模式)4.4 Internet/4.4 Internet/IntranetIntranet312024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础把不同的局域网通过主干网互联起来，既能满足信息技术应用日益发展的需要，又可以充分保护已有的投资，成为网络技术发展的重要方向。基于TCP/IP协议的网间网使用和开发这些网络的用户群可以从网络上获得的资源集Internet的内容（一）（一）InternetInternetInternetInternet322024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础客户/服务器是80年代产生的应用模式。这种模式把DBMS安装在数据库服务器上，数据处理可以从应用程序中分离出来，形成前后台任务。C/S模式的优点（1）功能合理分布，均衡负荷，从而在不增加系统资源的情况下提高了系统的整体性能。（2）系统开放性好，在应用需求扩展或改变时，系统功能容易进行相应的扩充或改变，从而实现系统的规模优化。（3）系统可重用性好，系统维护工作量大为减少，资源可利用性大大提高，使系统整体应用成本降低。IntranetIntranet332024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础图3.12 浏览器/服务器结构Intranet(企业内部网)是把Internet技术应用到企业内部建立的基于开放技术的新型网络体系结构。Intranet采用浏览器/服务器系统结构Web Server既是浏览服务器，又是应用服务器，可以运行大量的应用程序，从而使客户端变得很简单。浏览器Web服务器/应用服务器数据库服务器数据库虚拟专用网（虚拟专用网（Virtual Private NetworksVirtual Private Networks，简称，简称VPNVPN）342024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础含义虚拟专用网采用加密、认证和通道技术，提供了Internet上两点间的安全通信。说明对采用Internet技术的企业而言，好像是一个专用的广域网一样。是安全的Extranet适用性不仅适合于移动或者远程用户，也适用于分公司和总公司之间以及企业与供应商、分销商之间的通信等技术解密VPN中，采用了协议通道技术，数据包首先被加密，然后封装到IP包中并通过Internet传输，在目的端由特定的主机或路由器解密。ExtranetExtranet352024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础含义即扩展的Intranet；通过Internet网络把分散在不同地理位置的Intranet联系起来说明Extranet就是通过虚拟专用网方式使企业与其他企业或客户联系起来，完成共同目标的合作网络。服务可以有选择的向公众开放其服务或向有选择的合作者开放其服务，为电子商务或其他商业应用提供安全广域网平台。技术说明Extranet 只是Intranet和Internet基础设施上的逻辑覆盖，而不是物理网络的重构4.5 4.5 多媒体网络多媒体网络362024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础多媒体技术是指能够提供多种媒体包括语音、文本、音乐、图形、图像、视频、动画等的输入、输出、传输以及综合处理的技术，是改善计算机与用户、用户与用户之间交互关系的方法和手段，它使计算机系统由单纯文字和数字处理进化为处理多种媒体的综合信息系统。多媒体网络是指能够传送、接收及处理多媒体数据的计算机网络。网络设计需从三个方面解决多媒体的需求：1.增加系统总线和网络对带宽的要求2.研究开发压缩技术，降低多媒体数据对带宽的要求3。采用异步传输模式(ATM)的关键技术，以便能快速转接微型信息包，同时支持多媒体数据和普通数据的发送 本 章 内 容第一节 数据处理第二节 数据组织第三节 数据库技术第四节 计算机网络第五节 云计算技术372024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础5.15.1 云计算的概念云计算的概念382024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础云计算是一个提供便捷的通过互联网访问一个可定制的IT资源共享池能力的按使用量付费模式（IT资源包括网络、服务器、存储、应用、服务），这些资源能够快速部署，并只需要很少的管理工作或很少的与服务供应商的交互。其核心理念是服务是一种新型的计算服务模式是一种新型的商业服务模式是一种新型的服务支撑平台云计算的特征1.虚拟化2.弹性3.按需服务5.25.2 云计算的分类云计算的分类392024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础按部署模式公有云通常遍布整个因特网，费用一般较低、甚至免费，但公有云的安全性和隐私性不好。私有云针对某单个机构量身定制的云社区云专为一些相对独立、相互关联的机构服务，如供应链上的关联企业。混合云为以上多种云配置的组合，能够为一些复杂的商业计划提供支持。按服务对象软件即服务(SaaS)服务供应商负责维护和管理硬件设施，并对云服务进行统一部署，能够根据用户需求的变化，以免费或按需租用的方式向用户提供云计算服务平台即服务(PaaS)基于互联网的应用开发环境，并且支持应用从创建到运行全生命周期所需的各种软硬件资源和工具。基础架构即服务（IaaS)通过使用虚拟化技术、自动化技术和服务器模板技术，将CPU、内存、存储、操作系统及相关软件以远程计算服务的方式提供给用户5.3 5.3 云计算实现技术云计算实现技术402024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础目前，云计算技术已经广泛地应用谷歌、亚马逊、微软、VMware等公司的商业产品中，而且还有Hadoop、Eucalyptus、Cassandra、Hive、MongDB等开源云计算环境。下面以Google云计算为例，介绍云计算中的文件系统、分布式数据处理、分布式结构化数据表、分布式存储系统。文件系统能够通过系统架构设计和容错机制等方法，实现海量数据读取与写入的高效管理；构建了客户、主服务以及数据块服务等三类角色，采用中心服务器的模式进行管理，并提供专用接口。分布式数据处理技术MapReduce用于大规模数据集的并行计算，通过映射（Map）和化简（Reduce）两种主要操作，实现对海量数据的搜索、挖掘、分析与理解。分布式结构化数据表Bigtable数据模型仅包括行关键字、列关键字和时间戳，通过采用映射关系的方法，简化了数据库管理，是一种分布式的多维映射表。5.4 5.4 云计算应用领域云计算应用领域412024/4/19 周五第三章 管理信息系统的技术基础目前，云计算已经在制造业、金融业、医疗、教育、物流、商务、政府有着越来越广泛的应用。利用云计算技术将各类制造资源和制造能力虚拟化，并对虚拟的制造资源和制造能力进行智能化管理的一类新型制造服务模式金融机构将金融业务体系与云计算技术融合起来所形成的一类新型金融服务模式，必将是金融系统的重要组成部分利用云计算技术实现对教育信息资源的定制、协作与共享，是集教学、交流、管理、娱乐于一体的教育信息化服务平台云制造云金融云教育 本 章 小 结2024/4/19 周五42第三章 管理信息系统的技术基础数据处理数据结构数据库系统数据库操作计算机网络云计算