第三章 管理信息系统的技术基础 主要内容： 数据处理 数据组织 数据库技术 4. 计算机网络

1 数据处理 本节内容： 1.1 数据处理的概念 1.2 数据处理的目的 1.3 数据处理的内容

1 数据处理 1.1 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。 数据处理一般不涉及复杂的数学计算,但要求处理的数据量很大。

1.2 数据处理的目的 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。

1.3 数据处理的基本内容 1.数据收集:根据系统自身的需求和用户的需要收集相关的数据。 2.数据转换:为了使收集的信息适用于计算机处理的形式,要设计各种代码来描述自然界中的各种实际数据，这种将实际数据采用代码表述的方法被称为数据的转换。 3.数据的筛选、分组和排序。

1.3 数据处理的基本内容 4.数据的组织:将具有某种逻辑关系的一批数据组织起来，按一定的存储表示方式配置在计算机的存储器中,目的是使计算机处理时能够符合速度快、占用存储器的容量少、成本低等多方面的要求。 5.数据的运算:指算术运算和逻辑运算。 6.数据存储。 7.数据检索。 8.数据输出。

1.3 数据处理的基本内容 数据处理是管理活动的最基本内容，也是管理信息系统的基本功能。 数据处理时需要考虑的问题: 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。

2 数据组织 本节内容： 2.1 数据结构 2.2 数据文件 2.3 数据库

2 数据组织 数据组织是按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储、处理的过程。 数据的组织具有不同的形式 ,通常可以用数组、文件及数据库来组织数据。 在管理信息系统中，大量数据以一定的形式存放在各种存贮介质中，数据的存诸储结构及内在联系的表示方式决定着数据处理的效率 。

2.1 数据结构 数据结构是计算机信息处理中的一个重要概念，包括数据的存储结构及结构上的运算或操作。 2.1 数据结构 数据结构是计算机信息处理中的一个重要概念，包括数据的存储结构及结构上的运算或操作。 数据结构又分为数据的逻辑结构和物理结构。 数据的逻辑结构是指数据间的逻辑关系，逻辑结构包括两大类： 线性结构--线性表、栈、队列及串 非线性结构--树和图

2.1 数据结构 物理结构又称存贮结构，指数据元素在计算机存贮器中的存储方式，存储方式一般有四种： 顺序存储 链接存储 索引存储 散列存储

2.1 数据结构 2.1.1 指针与链 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称为数据域，存放结点与其他结点关系信息的域，称为指针域或链域 存放有与结点有关的结点的地址称为指针。若干带指针的结点组成的集合，称为链。

2.1 数据结构 LLINK 左指针 INFO 信息 RLINK 右指针 图3.1 结点的结构 No. NAME AGE 0152 王一 图3.1 结点的结构 No. NAME AGE 0152 王一 22 0256 王二 28 1234 王三 25 2345 李一 31 0001 李二 19 H 0152王一 22 1234 王三 25 2345 李一 31 0256王二 28 ∧ 0001 李二 19 图3.3链表的逻辑结构

2.1 数据结构 2.1.2 线性表 线性表是指数据的结构形式本质上是一维的线性关系，其中的每个结点都是同一类型的数据结构。 将一个线性表存储到计算机中，可以采取许多不同的方式，最简单的是顺序存储方式即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，用这种方法存储的线性表称为顺序表。

2.1 数据结构 2.1.2 线性表 顺序表存在插入或删除一个结点时操作比较复杂的缺点，因此，线性表仅适用于经常进行检索，但数据不经常变动的情况。 可以采用链接存储方式来存储线性表，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，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。

2.1 数据结构 2.1.3 树 树是结点之间有分支的、层次关系的结构，类似于自然界中的树。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。 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。 除了上面介绍的线性表和树结构，还有队列、图等，也是重要的数据结构。

2.2 数据文件 在信息系统中，数据组织一般采用文件组织和数据库组织。 2.2 数据文件 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。数据建造容易，使用灵活，处理速度快，特别适合单项业务系统使用。 数据文件是为某一目的而形成的同类记录的集合，记录是文件中数据组织的基本单位，由若干个数据项组成，数据项是数据处理的最小单位。

2.2 数据文件 如果用文件描述某一事物的总体（例如工资 单），则每个个体的情况就是其中的一条记录（如每个职工的工资情况）。 数据项描述的则是个体的若干属性（如姓名、基本工资等）。数据项都有一个代表着事物某一方面属性的名，同时相对于每条记录，还有一个代表这方面属性的值。例如，对于属性名为“姓名”的数据项，具体到一个个体就对应着一个数据项的值，如“张又兴”。

2.2 数据文件

2.3 数据库 数据库是比文件系统更高级的一种数据组织方式。 2.3 数据库 数据库是比文件系统更高级的一种数据组织方式。 文件系统的结构只限于记录内部，因而仅能适用于单项应用的场合，对于一个组织的管理信息系统而言，要求从整体上解决问题，不仅要考虑某个应用的数据结构，而且要考虑全局数据结构。 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。

3 数据库技术 本节主要内容： 3.1 数据库系统的构成 3.2 数据模型 3.3 数据库数据处理 3.4 数据库保护

3.1 数据库系统的构成 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。 数据库系统的主要组成部分有： 计算机系统 数据库 数据库管理系统(DBMS) 人员--数据库管理员、系统程序员、用户

3.2 数据模型 一是概念模型(也称信息模型) 二是数据模型(如网状、层次及关系模型) 有关这方面的内容将在本书第七章第七节中详细阐述。 3.2 数据模型 根据模型应用的不同目的，可以将数据模型分为两个层次: 一是概念模型(也称信息模型) 二是数据模型(如网状、层次及关系模型) 有关这方面的内容将在本书第七章第七节中详细阐述。

3.3 数据库数据处理 数据库数据的建立、修改、删除以及备份和恢复是管理信息系统开发和使用过程中极为常见和重要的数据处理工作。 数据库中的数据以一定的格式存放在数据表里，现实中常常通过对基本表的建立与删除、数据查询及更改等数据库操作完成特定的数据处理要求。

3.3 数据库数据处理 3.3.1 基本表的建立与删除 1.建立。建立基本表的语句格式为： CREATE TABLE <表名> (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。

3.3 数据库数据处理 3.3.1 基本表的建立与删除 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) ;

3.3 数据库数据处理 3.3.1 基本表的建立与删除 2.修改。修改基本表定义的语句格式为： ALTER TABLE <表名> ADD 列名 类型； 例2. 向例1所建的Student表增加“入学时间”列，其数据类型为日期型。 ALTER TABLE Student ADD entrance DATETIME

3.3 数据库数据处理 3.3.1 基本表的建立与删除 3.删除。删除基本表的语句为： DROP TABLE <表名>； 例3.删除例1所建的Student表。 DROP TABLE Student

3.3 数据库数据处理 3.3.2数据查询 SQL的核心语句是数据库查询语句，其一般格式为： SELECT <目标列> FROM <表名> [WHERE <条件表达式>][GROUP BY <列名1>] [ORDER BY <列名2> [ASC/DESC]] 例4.查询例1所建的Student表中所有年龄在20岁以下的学生姓名、性别及其年龄，查询结果按年龄降序排列。 SELECT sname，gender，age FROM Student WHERE age < 20 ORDER BY age DESC；

3.3 数据库数据处理 3.3.3数据更新 SQL的数据更新语句包括数据修改、删除和插入三种操作 1.数据修改(UPDATE) 。 UPDATE <表名> SET <列名1>=<表达式1> [,<列名2>=<表达式2>……] [WHERE <逻辑表达式>] 例5.将Student表中学号为200215121的学生的年龄改为22岁。 UPDATE Student SET age=22 WHERE sno=’200215121’

3.3 数据库数据处理 3.3.3数据更新 2.数据删除(DELETE) 。其一般格式为： DELETE FROM <表名> [WHERE <逻辑表达式>] 例6.从Student表中删除学号为200215128的学生记录。 DELETE FROM Student WHERE sno=’200215128’

3.4 数据库保护 为了保证数据的安全可靠和正确有效，DBMS必须提供统一的数据保护功能，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。数据的安全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。

3.4 数据库保护 实体完整性。指二维表中描述主关键字的属性不能取空值。 参照完整性。指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。它是针对某一具体数据库的约束条件，由应用环境确定。如月份是1-12的正整数，职工的年龄应大于18小于70等。

3.4 数据库保护 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。

本节主要内容： 4.1 计算机网络的概念与分类 4.2 计算机网络体系结构 4.3 典型的网络通信技术 4 计算机网络 本节主要内容： 4.1 计算机网络的概念与分类 4.2 计算机网络体系结构 4.3 典型的网络通信技术 4.4 Internet/Intranet 4.5 多媒体网络

4.1 计算机网络的概念与分类 计算机网络是管理信息系统运行的基础。 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 计算机网络是管理信息系统的基本使能技术。

4.1 计算机网络的概念与分类 4.1.1计算机网络的概念 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。 计算机网络的重要概念有： 网络介质 协议 节点 链路

4.1 计算机网络的概念与分类 4.1.2 网络拓扑结构 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。 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。

4.1 计算机网络的概念与分类 4.1.2 网络拓扑结构 主机 通信链路 通信设备 通信子网 资源子网 图3.9计算机网络的组成

4.1 计算机网络的概念与分类 4.1.2 网络拓扑结构 根据通信信道的类型，计算机网络具有以下几种结构： 点-点信道网络 :即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。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 。 图3.10 点点信道的拓扑结构

4.1 计算机网络的概念与分类 4.1.3 计算机网络的分类 根据网络的拓扑结构分类，计算机网络可分为星状网、树状网、总线网、环状网、网状网等。 根据网络的使用范围分类，可以分为公用网和专用网。 根据数据的组织方式分类，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、广域网，城域网或市域网。

4.2 计算机网络体系结构 4.2.1 开放系统互联参考模型 国际标准化组织ISO经过多年努力于1978年提出了“开放系统互连联参考模型”OSI/RM，从此开始了有组织有计划地制定一系列网络国际标准。 OSI参考模型采用的是层次结构，分为7层。数据通信的交换结点只有最低3层，称为中继开放系统。 应用层 运输层 网络层 表示层 会话层 数据链路层 物理层 OSI 的体系结构

4.2 计算机网络体系结构 4.2.1 开放系统互联参考模型 各层的主要功能： 物理层。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。 数据链路层。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。帧中包含应答、流控制、差错控制等信息，以确保数据正确传输。

4.2 计算机网络体系结构 4.2.1 开放系统互联参考模型 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。 运输层。提供两端点间可靠、透明的数据传输，管理多路复用。 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。

4.2 计算机网络体系结构 4.2.1 开放系统互联参考模型 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。对传送的信息加密（和解密）、正文压缩（和还原）也是表示层的任务。 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。如文件传送、电子邮件和网络管理等。

4.2 计算机网络体系结构 4.2.1 开放系统互联参考模型 OSI的七层功能可分为三组，1、2层解决网络信道问题，3、4层解决传输服务问题，5、6、7层处理对应用进程的访问。 从控制的角度来看，1、2、3层为传输控制层，解决网络通信问题，5、6、7层为应用控制层，解决应用进程通信问题，第4层则是传输与应用之间的接口。

4.2 计算机网络体系结构 4.2.2 TCP/IP网络体系结构 从20世纪80年代末期以来，因特网(Internet)飞速发展，已成为世界上最大的国际性计算机互联网。因特网所使用的TCP/IP体系在计算机网络领域占有十分重要地位。 传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)是因特网所使用的各种协议中最重要的两个协议。人们将TCP/IP及其相关协议称为TCP/IP体系结构，简称TCP/IP。

(各种应用层协议如TELNET, FTP, SMTP等) 4.2 计算机网络体系结构 4.2.2 TCP/IP网络体系结构 TCP/IP体系结构共有网络接口、网际层、传输层和应用层4个 应用层 运输层 网络层 表示层 会话层 数据链路层 物理层 OSI 的体系结构 TCP/IP 的体系结构 网络接口层 网际层 IP (各种应用层协议如TELNET, FTP, SMTP等) 运输层(TCP或UDP)

4.2 计算机网络体系结构 4.2.2 TCP/IP网络体系结构 各层主要功能： 网络接口层。该层的作用是接收IP数据报，并通过特定的网络进行传输或从特定的网上接收物理帧，抽出IP数据报交网际IP层。 网际层（IP层）。网际层的主要协议是无连接的网际协议IP。网际层主要负责主机之间的通信，处理网际层差错与控制报文ICMP，处理路径、流控、拥塞等问题。

4.2 计算机网络体系结构 4.2.2 TCP/IP网络体系结构 运输层。运输层有TCP和UDP两个协议，它们都是建立在IP协议的基础上。其主要功能为格式化信息流、提供端到端可靠传输、解决不同应用程序的识别等问题。 应用层。对应于OSI的会话层、表示层和应用层，向用户提供一组常用的应用协议，如远程登录协议（Telnet）、文件传输协议（FTP）、简单邮件传输协议（SMTP）、超文本传输协议（HTTP）等。

4.3 典型的网络通信技术 4.3.1 以太网(Ethernet) 以太网是按照IEEE802.3协议建立的局域网络，采用CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）技术。 CSMA/CD即当一个节点有报文发送且已准备就绪时，先检测信道，如信道空闲，就在下一个时间片占用信道并发送报文，若信道忙，该节点就不能发送。这样，所有站点在发送信息的同时，也能检测冲突，一旦有冲突，就推迟发送。 以太网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。

4.3 典型的网络通信技术 4.3.2 令牌环网 令牌环网即IEEE802.4协议，采用按需分配信道的原则，即按一定的顺序在网络节点间传送称为“令牌”的特定控制信息，得到令牌的节点若有信息要发送，则将令牌置为忙，表示信道被占用，随即发送报文。报文发送完毕后将令牌置为空，传给下一站点。 这种方法在较高通信量的情况下仍能保证一定的传输效率。

4.3 典型的网络通信技术 4.3.3 快速以太网 快速以太网保留了以太网的CSMA/CD技术，是以太网的发展，但速度可达100Mbps,近年来又有千兆位以太网面世。 快速以太网在一定程度上缓解了网络瓶颈现象，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。

4.3 典型的网络通信技术 4.3.4 FDDI(光纤分布式数据接口) 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。 FDDI传输速率可达100Mbps，采用双环备份方式，传输距离远，可靠性高，互操作能力强，适合于作为局域网络主干网选型。

4.3 典型的网络通信技术 4.3.5 ATM(异步传输模式) ATM是一种以信元为单位在设备间传输信息的方式，传输速率为155Mbps，最高可达622Mbps，信元内可携带任何信息进行传送。 ATM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。缺点是价格昂贵，至今没有统一的国际标准，在局域网应用中，正受到快速以太网的挑战。

4.4 Internet/Intranet 4.4.1 Internet 随着管理信息系统的发展和信息技术应用水平的不断提高，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。 网际互连联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。

4.4 Internet/Intranet 4.4.1 Internet 国际标准化组织(ISO)提出了开放系统互联(OSI)参考模型，凡按照该模型建立起来的网络就可以互连联。 Internet即是在TCP/IP协议下实现的全球性的互连联网络，称为“Internet”，我国称之为“因特网”。 Internet包括以下内容：基于TCP/IP协议的网间网、使用和开发这些网络的用户群和可以从网络上获得的资源集。

3.4 Internet/Intranet 3.4.1 Internet 目前，Internet提供的服务多种多样，如WWW、电子邮件(E-mail)服务、文件传送服务(FTP)、信息查询服务、网络新闻服务和公告服务、娱乐和会话服务等。

4.4 Internet/Intranet 4.4.2 Intranet 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，可以说是组织内部的Internet。 Intranet采用浏览器/服务器系统结构，这种结构实质上是客户/服务器结构在新的技术条件下的延伸。 在Intranet结构下，客户/服务器结构自然延伸为三层或多层结构，形成浏览器/服务器(Browse/ Server)应用模式 。

4.4 Internet/Intranet 4.4.2 Intranet 浏览器 Web服务器/应用服务器 数据库服务器 数据库 图3.13 浏览器/服务器结构

4.4 Internet/Intranet 4.4.3 Extranet Extranet即扩展的Intranet(Extended Intranet),它通过Internet网络把分散在不同地理位置的Intranet联系起来。 Extranet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。 Extranet既不像Internet那样提供公共服务，也不像Intranet那样仅仅提供对内服务，它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。

4.4 Internet/Intranet 4.4.4虚拟专用网（VPN） 虚拟专用网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，从而构成安全的Extranet。 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。

3.5 多媒体网络 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。 多媒体网络设计需从三个方面解决多媒体的需求： 增加系统总线和网络对带宽的要求； 研究开发压缩技术，降低多媒体数据对带宽的要求； 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。

本章小结