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1、l管理技术概述管理技术概述l数据处理数据处理l数据库技术数据库技术l计算机网络计算机网络 第三章管理信息系统的技术基础第三章管理信息系统的技术基础 管理技术概述管理技术概述1.11.1 计算机硬件技术计算机硬件技术 q计算机技术是指计算机硬件技术。自从计算机技术是指计算机硬件技术。自从19461946年第一台年第一台电子计算机诞生以来，计算机的发展经历了四个时代电子计算机诞生以来，计算机的发展经历了四个时代即即5050年代真空电子管计算机、年代真空电子管计算机、5050年代末至年代末至6060年代中期年代中期的晶体管计算机、的晶体管计算机、6060年代中期至年代中期至7070年代末的集成电路年
2、代末的集成电路电子计算机及电子计算机及7070年代末至今的大规模集成电路和超大年代末至今的大规模集成电路和超大规模集成电路电子计机。计算机技术的快速发展使其规模集成电路电子计机。计算机技术的快速发展使其应用领域得到迅速膨胀，如字处理、决策支持、数据应用领域得到迅速膨胀，如字处理、决策支持、数据库管理、绘图、通信、工程、教育以及娱乐等无处没库管理、绘图、通信、工程、教育以及娱乐等无处没有计算机的影子。有计算机的影子。 1.21.2 计算机软件技术计算机软件技术q软件技术就是研究计算机系统软件、应用软件及其所依赖的基础软件技术就是研究计算机系统软件、应用软件及其所依赖的基础理论理论 ( (如数据结
3、构、数据库原理等如数据结构、数据库原理等) )和基本方法和基本方法 ( (如系统开发方法如系统开发方法等等) )。系统软件是指为管理、控制和维护计算机及外设，以及提供计算系统软件是指为管理、控制和维护计算机及外设，以及提供计算机与用户界面等的软件。如操作系统机与用户界面等的软件。如操作系统 (OS) (OS)、数据库管理系统、数据库管理系统 (DBMS)(DBMS)、各种语言编译系统等。、各种语言编译系统等。 应用软件是指面向用户的、为用户服务的软件如科学计算类软件、应用软件是指面向用户的、为用户服务的软件如科学计算类软件、数据处理类软件、辅助设计类软件等。数据处理类软件、辅助设计类软件等。
4、操作系统是最基本的系统软件。操作系统具备两大功能操作系统是最基本的系统软件。操作系统具备两大功能: : 1 1、系统资源的管理者。、系统资源的管理者。 2 2、用户与计算机之间的接口。、用户与计算机之间的接口。 目前常用的操作系统有目前常用的操作系统有目前常用的操作系统有目前常用的操作系统有UNIXUNIXUNIXUNIX操作系统、磁盘操作系统操作系统、磁盘操作系统操作系统、磁盘操作系统操作系统、磁盘操作系统 (DOS) (DOS) (DOS) (DOS)、视、视、视、视窗窗窗窗(WINDOWS)(WINDOWS)(WINDOWS)(WINDOWS)、LINUXLINUXLINUXLINUX操
5、作系统等。数据库管理系统是一种系统软操作系统等。数据库管理系统是一种系统软操作系统等。数据库管理系统是一种系统软操作系统等。数据库管理系统是一种系统软件包，它帮助用户开发、使用、维护数据库。它既能将所有数据件包，它帮助用户开发、使用、维护数据库。它既能将所有数据件包，它帮助用户开发、使用、维护数据库。它既能将所有数据件包，它帮助用户开发、使用、维护数据库。它既能将所有数据集成在数据库中，又允许不同的用户应用程序方便地存取相同的集成在数据库中，又允许不同的用户应用程序方便地存取相同的集成在数据库中，又允许不同的用户应用程序方便地存取相同的集成在数据库中，又允许不同的用户应用程序方便地存取相同的数
6、据库。数据库。数据库。数据库。 管理技术概述管理技术概述管理技术概述管理技术概述1.3 数据通信技术数据通信技术q通信技术是信息技术的另一个重要组成部分。数据通信是通信技术是信息技术的另一个重要组成部分。数据通信是20世纪世纪50年年代后期随着电子计算机的广泛应用而发展起来的。数据通信系统是以代后期随着电子计算机的广泛应用而发展起来的。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。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。q
7、数据通信系统主要由中央处理装置、终端设备、通信线路及相关设备数据通信系统主要由中央处理装置、终端设备、通信线路及相关设备 (如调制解调器、集线器如调制解调器、集线器)等三大部分组成。等三大部分组成。中央处理装置包括主处理机、前端机及通信处理机，其主要功能有中央处理装置包括主处理机、前端机及通信处理机，其主要功能有:完成两个完成两个部件之目的通信部件之目的通信;在通信系统与计算机主机之间形成一个计算机级的接口，用在通信系统与计算机主机之间形成一个计算机级的接口，用以实现速度缓冲或串以实现速度缓冲或串/并行转换。并行转换。 终端设备是向系统发送数据或程序并从系统接收信息的设备。终端设备是向系统发送
8、数据或程序并从系统接收信息的设备。通信线路是连接所有设备的通道，它可以是电话线路、双绞线路或光纤线路等。通信线路是连接所有设备的通道，它可以是电话线路、双绞线路或光纤线路等。通信线路的优劣常由传输速率和出错率两个指标衡量。通信线路的优劣常由传输速率和出错率两个指标衡量。 调制解调器可将终端或处理机的脉冲信号转变成载波信号送人电话网络系统或调制解调器可将终端或处理机的脉冲信号转变成载波信号送人电话网络系统或将电话网络中的载波信号转变为脉冲信号传送给终端或处理机。将电话网络中的载波信号转变为脉冲信号传送给终端或处理机。 集线器是将两个以上的通信信道组合在一起，形成一个更高速的通信信道，以集线器是将
9、两个以上的通信信道组合在一起，形成一个更高速的通信信道，以降低通信线路费用。降低通信线路费用。 数据处理数据处理 2.1数据处理的概念和发展阶段数据处理的概念和发展阶段 q数据处理的主要目的数据处理的主要目的 把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。 从大量的原始数据申抽取、推导出对人们有价值的信息以作为行动和从大量的原始数据申抽取、推导出对人们有价值的信息以作为行动和决策的依据。决策的依据。 科学地保存和管理己经过处理科学地保存和管理己经过处理 (如校验、整理等如校验、整理等)的大量数据，以便人的大量数据，以便人们能方便而充分地利用
10、这些宝贵的信息资源。们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资源。 q数据处理基本内容数据处理基本内容数据收集 数据的筛选、分组和排序数据的运算 数据检索 数据转换 数据的组织 数据存储 数据输出 数据处理数据处理 2.1数据处理的概念和发展阶段数据处理的概念和发展阶段q数据处理的发展过程数据处理的发展过程 简单应用简单应用 (20 (20世纪世纪5050年代以前年代以前) )。 这个阶段最基本的特征是无数据管理及完全分散的手工方式。这个阶段最基本的特征是无数据管理及完全分散的手工方式。 文件系统文件系统 (50 (50年代后期到年代后期到6060年代中期年代中期) )。 这个阶段的基本特征是有了面
11、向应用的数据管理功能，工作方式是分散的非这个阶段的基本特征是有了面向应用的数据管理功能，工作方式是分散的非手工的手工的。数据库系统数据库系统 (60 (60年代后期开始年代后期开始) ) 60年代后期，计算机在管理中的应用更加广泛，数据量急剧增大，年代后期，计算机在管理中的应用更加广泛，数据量急剧增大，对数据共享的要求越来越迫切；同时，大容量磁盘已经出现，联机对数据共享的要求越来越迫切；同时，大容量磁盘已经出现，联机实时处理业务增多；软件价格在系统中的比重日益上升，硬件价格实时处理业务增多；软件价格在系统中的比重日益上升，硬件价格大幅下降，编制和维护应用软件所需成本相对增加。在这种情况下，大幅
12、下降，编制和维护应用软件所需成本相对增加。在这种情况下，为了解决多用户、多应用共享数据的需求，便数据为尽可能多的应为了解决多用户、多应用共享数据的需求，便数据为尽可能多的应用程序服务，出现了数据库系统用程序服务，出现了数据库系统 数据组织数据组织 2.2 数据组织数据组织 在管理信息系统中，大量的数据以一定的形式存放各种存储介质中，在管理信息系统中，大量的数据以一定的形式存放各种存储介质中，数据的组织方式及内在联系的表示方式决定着数据处理的效率，因而设数据的组织方式及内在联系的表示方式决定着数据处理的效率，因而设计数据结构是数据处理工作的主要内容之一。计数据结构是数据处理工作的主要内容之一。q
13、数据结构数据结构 数据结构是指数据的存储结构及在此结构上的运算或操作。数据结构严数据结构是指数据的存储结构及在此结构上的运算或操作。数据结构严格地又分为数据的逻辑结构和物理结构。格地又分为数据的逻辑结构和物理结构。 n线性结构n非线性结构n顺序存储n链接存储n索引存储n散列存储q数据结构数据结构指针与链指针与链。 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（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。一个结点通常有几个
14、域，用来存放与结点有关的信息，录、一个集合。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，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，其中存放与结点有关的结点的地址称为指针。若干称为指针域或链域，其中存放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。带指针的结点组成的集合，称为链。 通常把指针指向的下一结点叫做后继结点，与本结点邻接的前一结点称通常把指针指向的下一结点叫做后继结点，与本结点邻接的前一结点称为前趋结点。为前趋结点。 在在表表3.1所示的职工登记表中，每个职
15、工的登记项有三项所示的职工登记表中，每个职工的登记项有三项:工作证号工作证号(No.)、姓名姓名 (NAME)和年龄和年龄(AGE)。对应于这样一张表，如果采用链接存对应于这样一张表，如果采用链接存储方式，则每个结点有职工的储方式，则每个结点有职工的No.、NAME、AGE数据域及指向下一个职数据域及指向下一个职工记录的指针域工记录的指针域NEXT。如图如图3.4。通常把本结点的指针指向的下一结点。通常把本结点的指针指向的下一结点叫做本结点的直接后继，反之，与本结点邻接的前一结点称为本结点的叫做本结点的直接后继，反之，与本结点邻接的前一结点称为本结点的直接前趋。这样，上述职工登记表的链表结构如
16、图直接前趋。这样，上述职工登记表的链表结构如图3.5。 数据组织数据组织 q数据结构数据结构指针与链。指针与链。数据组织数据组织 No.No.NAMENAMEAGEAGE01230123韩三立韩三立252503250325刘明刘明333332513251林小鹏林小鹏282872667266马小明马小明262600210021王海王海2727表表3.1职工登记表职工登记表 返回返回返回返回q数据结构数据结构指针与链。指针与链。数据组织数据组织 图图3.4节点结构示意图节点结构示意图返回返回返回返回q数据结构数据结构线性表。线性表。线线性性表表是是指指数数据据的的结结构构形形式式本本质质上上是是一
17、一维维的的线线性性关关系系，其其中中的的每每个个结结点点都是同一类型的数据结构。都是同一类型的数据结构。 线线性性表表中中每每个个结结点点中中的的元元素素可可以以是是一一个个数数字字、一一串串字字符符，或或一一项项记记录录。将将一一个个线线性性表表存存储储到到计计算算机机中中，可可以以采采取取许许多多不不同同的的方方式式，最最简简单单的的是是顺顺序序存存储储方方式式即即把把线线性性表表的的结结点点按按逻逻辑辑次次序序依依次次存存放放在在一一组组连连续续的的存存储储单单元元里里，结结点点在在计计算算机机内内的的存存放放位位置置完完全全由由结结点点在在线线性性表表中中的的顺顺序序号号决决定，用这种
18、方法存储的线性表称为顺序表。定，用这种方法存储的线性表称为顺序表。 我我们们将将链链接接方方式式存存储储的的线线性性表表称称为为链链表表。链链表表结结构构在在每每个个结结点点设设有有链链指指针针，用用来来指指示示下下一一个个结结点点的的位位置置，结结点点本本身身则则可可以以存存放放在在任任意意一一组组存存储储单单元元中中，这这些些存存储储单单元元可可以以是是连连续续的的，也也可可以以是是分分散散的的。结结点点之之间间的的逻逻辑辑关关系系由由指指针针表表示示，所所以以，在在插插人人和和删删除除操操作作中中，只只需需改改变变前前后后结结点点的的指针，而不需要进行大量的数据移动。指针，而不需要进行大
19、量的数据移动。 数据组织数据组织 q数据结构数据结构树。树。树树是是结结点点之之间间有有分分支支的的、层层次次关关系系的的结结构构，类类似似于于自自然然界界中中的的树树。树树结结构构在在数数据据处处理理中中应应用用最最广广泛泛，也也是是最最重重要要的的一一类类非非线线性性结结构构，特特别别是是在在大大规规模模数数据据处处理理中中，经经常常会会有有大大量量的的层层次次化化嵌嵌套套数数据据，树树结结构构为为这这类类数数据据的的表表示示提提供供了了自自然然的的表表示示方法及高效的运算手段。方法及高效的运算手段。 数据组织数据组织 q数据文件数据文件数据文件的概念。数据文件的概念。数数据据文文件件(简
20、简称称文文件件)是是为为了了某某一一特特定定目目的的而而形形成成的的同同类类记记录录的的集集合合。记记录录是是文文件件中中可可存存取取的的最最小小单单位位，它它由由若若干干数数据据项项构构成成。数数据据项项是是文文件件中中可可使使用用的的最最小小单单位位。记记录录中中能能惟惟一一地地标标志志该该记记录录的的数数据据项项称称作作主主键键。此此外外，还还可可能能把把另另外外一一些些数数据据项项定定为为副副键键。主主键键和和副副键键统统称称鉴鉴别别键，它们的功能是用来鉴别和搜索记录。键，它们的功能是用来鉴别和搜索记录。 数据文件的组织方式数据文件的组织方式 数据文件的组织方式是指文件内部构造数据的方
21、式数据文件的组织方式是指文件内部构造数据的方式 顺序文件。顺序文件即文件中的记录是按照某些关键宇排序的文件。顺序文件。顺序文件即文件中的记录是按照某些关键宇排序的文件。索索引引文文件件。有有时时为为了了便便于于检检索索，除除文文件件本本身身外外，另另外外建建一一张张指指示示逻逻辑辑记记录录和和物物理理记记录录之之间间对对应应关关系系的的索索引引表表，这这类类包包括括文文件件数数据据区区和和索索引引表表两两大大部部分分的的文文件件称称为为索索引引文文件件。索索引引表表的的索索引引项项应应当当按按顺顺序序排排列列，而而数数据据文文件件本本身身可可以以按按顺顺序序排排列列，也也可可以以不不按按顺顺序
22、序排排列列，前前者者称称为为索索引顺序文件，后者称为索引非顺序文件。引顺序文件，后者称为索引非顺序文件。 数据组织数据组织 q数据文件数据文件数据文件的组织方式数据文件的组织方式直接存取文件直接存取文件数据组织数据组织 方法优点缺点直接地址法存取机制简单，使用方便，不会产生重号。把记录的存储记录地址作为鉴别键，不易记忆。相对键法搜索一个记录只要经过一次简单的计算，因而搜索时间短，处理速度快。 若这个连续的键号中有空号，计算机存储器中就留有空位，造成外存的浪费。此外，它要占用连续的物理地址，不能充分利用计算机存储器中的存储碎块。 杂凑法存取速度快，比较节约空间。不易找到一个良好的算法，而且有时在
23、碰撞现象发生过多时会延长存取时间。q数据文件数据文件数据文件组织方式的比较数据文件组织方式的比较 顺顺序序文文件件组组织织方方式式、索索引引文文件件组组织织方方式式和和直直接接存存取取文文件件组组织织方方式式各各有有其其特特点点和和应应用用环环境境。不不同同的的数数据据组组织织方方法法和和不不同同的的存存储储介介质质，对对于于采采用用何何种种类类型型文文件件，数数据据处处理理的的效效果果和和文文件件使使用用的的效效果果有有很很大影响。表大影响。表3.33.3说明了它们之间的关系。说明了它们之间的关系。 数据组织数据组织 表表3.3几种文件组织方式的比较几种文件组织方式的比较效果效果文件组文件组
24、织织文件处理方法文件处理方法文件大文件大小小查找速查找速度度文件活文件活动率动率文件易文件易变性变性响应时响应时间间复杂度复杂度对软件对软件要求要求对顺序对顺序处理效处理效率率对直接对直接存取效存取效率率顺序存取文件很好不能处理无限制慢大高长中低索引顺序文件好好中等较快中中中高中直接存取文件不能处理很好有限制快一般不高短低高q数据库数据库数数据据库库是是比比文文件件系系统统更更高高级级的的一一种种数数据据组组织织方方式式，在在文文件件系系统统中中，文文件件由由记记录录构构成成，通通过过种种种种数数据据结结构构描描述述应应用用领领域域的的数数据据及及其其关关系系，数数据据的的存存取取以以记记录录
25、为为单单位。位。对对于于一一个个组组织织的的管管理理信信息息系系统统来来说说，不不仅仅要要考考虑虑某某个个应用的数据结构，而且要考虑全局数据结构。应用的数据结构，而且要考虑全局数据结构。数据组织数据组织 3.1 数据库系统的产生和构成数据库系统的产生和构成 q数据库系统的产生的主要标志数据库系统的产生的主要标志 1969年，年，IBM公司研制开发了基于层次结构的数据库管理系统公司研制开发了基于层次结构的数据库管理系统IMS(Information Management System)。 美国数据系统语言协商会美国数据系统语言协商会 的数据库任务组于的数据库任务组于60年代末到年代末到70年代年
26、代初提出了初提出了DBTG报告。报告。 1970年，年，IBM公司公司San Jose研究实验室研究员研究实验室研究员E.F.Codd发表了发表了题为题为“大型共享数据库数据的关系模型大型共享数据库数据的关系模型”论文，提出了数据库的论文，提出了数据库的关系模型，开创了关系方法和关系数据研究，为关系数据库的发关系模型，开创了关系方法和关系数据研究，为关系数据库的发展奠定了理论基础。展奠定了理论基础。 20世纪世纪80年代以来，几乎所有新开发的数据库系统都是关系型的。年代以来，几乎所有新开发的数据库系统都是关系型的。微型机平台的关系数据库管理系统也越来越多，功能越来越强，微型机平台的关系数据库管
27、理系统也越来越多，功能越来越强，其应用已经遍及各个领域。其应用已经遍及各个领域。 数据库技术数据库技术 3.1 数据库系统的产生和构成数据库系统的产生和构成 q数据库系统的构成数据库系统的构成 计算机系统。计算机系统。计算机系统。计算机系统。计算机系统指用于数据库管理的计算机硬软件系统。计算机系统指用于数据库管理的计算机硬软件系统。 数据库。数据库。数据库。数据库。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。构的描述数据库。 数据库管理系统数据库管理系统 (DBMS)。数据库管理系统是一组对数据库进行管理的软。数据
28、库管理系统是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。及数据管理例行程序。人员人员人员人员。数据库管理员。数据库管理员。为了保证数据库的完整性、明确性和安全性，必须有人为了保证数据库的完整性、明确性和安全性，必须有人来对数据库进行有效的控制。来对数据库进行有效的控制。系统程序员。系统程序员。是设计数据库管理系统的人员。是设计数据库管理系统的人员。 用户。用户。 应用程序员应用程序员:负责编制和维护应用程序，如库存控制系统、工资核算系统等。负责编制和维护应用程序，如库存控
29、制系统、工资核算系统等。专门用户专门用户:指通过交互方式进行信息检索和补充信息的用户。指通过交互方式进行信息检索和补充信息的用户。参数用户参数用户:指那些与数据库的交互作用是固定的、有规则的人，如售货员，订票员指那些与数据库的交互作用是固定的、有规则的人，如售货员，订票员等就是典型的参数用户。等就是典型的参数用户。 数据库技术数据库技术 3.2 数据库设计的主要内容数据库设计的主要内容 q信息是人们对客观世界各种事物特征的反映，而数据则是表示信息的一种符信息是人们对客观世界各种事物特征的反映，而数据则是表示信息的一种符号。从客观事物到信息，再到数据，是人们对现实世界的认识和描述过程，号。从客观
30、事物到信息，再到数据，是人们对现实世界的认识和描述过程，这里经过了三个世界这里经过了三个世界 ( (或称领域或称领域): ): 现实世界，现实世界，指人们头脑之外的客观世界，它包含客观事物及其相互联系。指人们头脑之外的客观世界，它包含客观事物及其相互联系。观观念念世世界界，又又称称信信息息世世界界，是是现现实实世世界界在在人人们们头头脑脑中中的的反反映映。客客观观事事物物在在观观念念世世界界中中称称为为实实体体，为为了了反反映映实实体体和和实实体体的的联联系系，可可以以采采用用后后面面介介绍绍的的实实体体联联系系模模型型 (E-R(E-R模模型型) )。数据世界数据世界，是信息世界中信息的数据
31、化。现实世界中的事物及其联系，在数据世界中，是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。用数据模型描述。 q数数据据库库设设计计的的步步骤骤包包括括用用户户要要求求分分析析、概概念念结结构构设设计计、逻逻辑辑结结构构设设计计和物理结构设计四个阶段，其中和物理结构设计四个阶段，其中: : 概概念念结结构构设设计计是是根根据据用用户户需需求求设设计计的的数数据据库库模模型型，所所以以称称它它为为概概念念模模型型。概概念念模模型型可可用用实实体体联联系系模模型型 (E-R(E-R模模型型) )表表示示，也也可可以以用用后后面面介介绍的绍的3NF3NF关系群表示。关
32、系群表示。 逻逻辑辑结结构构设设计计是是将将概概念念模模型型转转换换成成某某种种数数据据库库管管理理系系统统 (DBMS)(DBMS)支支持持的的数据模型数据模型 ( (详见第六章详见第六章) )。 物理结构设计是为数据模型在设备上选定合适的存储结构和存取方物理结构设计是为数据模型在设备上选定合适的存储结构和存取方法。法。 数据库技术数据库技术 数据库技术数据库技术 3.3 数据处理系统q传统文件处理系统应用程序1数据文件1应用程序2应用程序3数据文件2数据文件3 存在问题：1、数据冗余与数据不一致性2、数据联系弱3、缺少数据字典，缺乏灵活性用户用户用户数据库技术数据库技术 3.3 数据处理系
33、统q数据库处理系统应用程序1应用程序2应用程序3DBMS数据库 特点：中央数据库用户用户用户1、完善的数据字典和数据模型2、数据独立性3、方便的接口4、完整的数据控制功能5、提高了系统的灵活性数据库技术数据库技术 对比方面对比方面对比方面对比方面文件系统文件系统文件系统文件系统 数据库系统数据库系统数据库系统数据库系统 背景应用背景科学计算、管理大规模管理硬件背景磁盘、磁鼓 大容量磁盘 软件背景有文件系统有数据库管理系统处理方式联机实时处理批处理联机实时处理,分布处理批处理 特点数据的管理者文件系统数据库管理系统数据面向的对象某一应用程序整个应用系统数据的共享程度共享性差,冗余度大共享性高，冗
34、余度小数据的独立性独立性差高度的物理独立性和逻辑独立性数据的结构化记录内有结构整体结构化，用数据模型描述数据控制能力应用程序自己控制由数据库管理系统提供数据安全性、完整性、并发控制和恢复能力数据库技术数据库技术 3.3 数据处理系统银行数据库处理系统银行数据库处理系统客客 户户 交交 易易 处处 理理数数 据据 库库 管管 理理 系系 统统核对帐核对帐户程序户程序存款帐存款帐目程序目程序分期贷分期贷款程序款程序客户数据库客户数据库.银行文件处理系统银行文件处理系统客户财务客户财务报表报表分期贷分期贷款程序款程序帐户核对帐户核对处理处理存款处理存款处理分期贷款分期贷款处理处理贷款分析贷款分析报告
35、报告客户票据客户票据存款文存款文件修改件修改文件修文件修改核对改核对帐户核帐户核对程序对程序分期贷款分期贷款文件修改文件修改存款存款程序程序客户交易客户交易数据库技术数据库技术 3.4 数据库管理系统（数据库管理系统（DBMS）功能）功能1、数据库开发2、数据库查询3、数据库维护4、应用与开发.操作系统数据库管理系统应用程序数据库数据字典用户n1、数据库开发、数据库开发 数据库管理软件允许用户很方便数据库管理软件允许用户很方便地开发他们自己的数据库。改善了地开发他们自己的数据库。改善了组织数据库的完整性和安全性。数组织数据库的完整性和安全性。数据库管理员（据库管理员（DBA）利用数据定义）利用
36、数据定义语言（语言（DDL）开发与说明数据内容、）开发与说明数据内容、相互关系及每个数据库的结构，并相互关系及每个数据库的结构，并把这些信息分类后，储存在一个专把这些信息分类后，储存在一个专用的数据定义和说明的数据库中，用的数据定义和说明的数据库中，这个数据库称为数据字典。由这个数据库称为数据字典。由DBA控制、管理和维护。控制、管理和维护。数据字典 是数据库管理的重要工具。是超越数据的计算机分类与目录，即字典的内容是关于数据的数据。含有管理数据定义的数据库，其内容包括组织数据库的结构、数据元素及其他特征。 由DBA管理，并经常被用户查询和向用户报告公司在数据方面有无变动，需要时DBA也可以修
37、改所选数据元素的定义。2、数据库查询 用户可以使用DBMS中的查询语言或报告发生器，询问数据库中的数据。 有两种主要的查询语言，一种称为结构化查询语言（SQL），另一种称为取样查询（QBE）。3、数据库维护 是在DBMS的支持下，由传送处理程序以及其他用户应用软件实现的。用户和信息专家可以通过DBMS调用各种实用程序以进行数据库的维护。4、应用与开发 DBMS的一个重要作用就是应用开发。 数据库技术数据库技术 3.5 数据库模型及其组织结构数据库模型及其组织结构q数据库模型数据库模型数据库模型的作用：数据库模型的作用：n首先，通过数据库模型能使数据以记录的形式组织在一起，综合首先，通过数据库模
38、型能使数据以记录的形式组织在一起，综合反映企业组织经营活动的各种业务信息，它既能使数据库含有各反映企业组织经营活动的各种业务信息，它既能使数据库含有各个用户所需要的信息，又能在综合过程中除去不必要的冗余。个用户所需要的信息，又能在综合过程中除去不必要的冗余。n其次，该模型能反映企业组织中各部门业务信息所存在的内在联其次，该模型能反映企业组织中各部门业务信息所存在的内在联系。系。 由于数据库数据的存取由由于数据库数据的存取由DBMS提供实现的功能，因此建立企业提供实现的功能，因此建立企业组织的数据库模型必须与组织的数据库模型必须与DBMS提供的数据模型相一致。提供的数据模型相一致。数据库技术数据
39、库技术 3.5 数据库模型及其组织结构数据库模型及其组织结构q由由DBMS所提供的数据库模型的类型：所提供的数据库模型的类型： 网络型、层次型和关系型。网络型、层次型和关系型。 R1 R2 S1 S2 S6 R3 S3S4S5S7S8S9nR4 学生关系框架：学生关系框架： 学号学号 姓名姓名 年龄年龄 性别性别课程关系框架：课程关系框架： 课程号课程号 课程名课程名 学时数学时数学习关系框架：学习关系框架： 学号学号 课程号课程号 分数分数 上三图反映了三种模上三图反映了三种模型的典型结构。值得型的典型结构。值得注意的是，数据模型注意的是，数据模型重在数据结构，而不重在数据结构，而不是指具体
40、装入了什么是指具体装入了什么数据，所以数据模型数据，所以数据模型表示的是数据库的框表示的是数据库的框架。架。目前世界上最流行的是关系数据库，如目前世界上最流行的是关系数据库，如ORACLE，SYABASE、INFORMIX及及FOXPRO等等关系型数据库的特点是用人们熟悉的表格数据的形式描述数关系型数据库的特点是用人们熟悉的表格数据的形式描述数据记录间的联系，它是以数据中的关系理论为基础的。据记录间的联系，它是以数据中的关系理论为基础的。数据库技术数据库技术 q数据库的组织结构数据库的组织结构物理模型内模式用户A用户B用户D用户E外模式1（子模式1）外模式2（子模式2）概念模型（模式）DBMS
41、OS子模式/概念模式映射A子模式/概念模式映射B模式/内模式映射3.6 数据库设计规范化数据库设计规范化范式理论范式理论必要性：解决在关系模式设计时，存在的数据存储异常现象：数据冗余数据冗余、修改异常、插入异常、删除异常修改异常、插入异常、删除异常等。ISBN书名页数价格出版社作者7-04-001968-O.719概率论4035.8高教出版社盛聚7-04-001968-O.719概率论4035.8高教出版社谢式千7-111-06887-4可靠性模型与应用27019.0机械工业出版社蒋仁言7-111-06887-4可靠性模型与应用27019.0机械工业出版社左明健7-5327-1224.9/1.
42、717基督山伯爵142818.0止海译文出版社大仲马7-5237-1224-9/1.321三个火枪手98216.7上海译文出版社大仲马数据库技术数据库技术 3.6 数据库设计规范化数据库设计规范化范式理论范式理论数据库技术数据库技术 第一规范型：第一规范型：如果一个关系模式中的属性都是单纯的如果一个关系模式中的属性都是单纯的 （即不可再分为更小的属性），则称该（即不可再分为更小的属性），则称该 模式是属于第一规范型（模式是属于第一规范型（First Normal Form , 即即 1NF ）。）。姓名地址省市街道邮编甲江苏南京卫岗2100953.6 数据库设计规范化数据库设计规范化范式理论范
43、式理论数据库技术数据库技术 第二规范型：第二规范型：如果一个关系模式属于如果一个关系模式属于1NF，并且所有，并且所有 的非关键字都完全地依赖于关键字（即的非关键字都完全地依赖于关键字（即 不存在部分依赖），则称该关系模式属不存在部分依赖），则称该关系模式属 于第二规范型于第二规范型 , 即即 2NF 。3.6 数据库设计规范化数据库设计规范化范式理论范式理论数据库技术数据库技术 第三规范型：第三规范型：如果一个关系模式属于如果一个关系模式属于2NF，并且不存，并且不存 在非关键字传递地依赖于关键字，则称在非关键字传递地依赖于关键字，则称 该关系模式属于第三规范型（该关系模式属于第三规范型（3
44、NF）。）。规范化程度越高规范化程度越高数据冗余数据冗余更新异常更新异常连接运算时间连接运算时间查询时间查询时间效率效率职工号职工职务工资1001张三工程师2001002李四技术员1201005王五高工350数据库技术数据库技术 思考题1、现实数据在物理存储时都有哪些文件组织方式？、现实数据在物理存储时都有哪些文件组织方式？2、建立数据库是很容易简单的，不需要什么技术、建立数据库是很容易简单的，不需要什么技术 理论指导，你同意这个观点吗？为什么？应该理论指导，你同意这个观点吗？为什么？应该 怎么做？怎么做？计算机网络计算机网络 q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
45、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: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。网络协议具体规定了设备间通信的电气性能、数据组织方式等。节点:网络中某分支的端点或网络中若千条分支的公共汇交点。链路:是指两个相邻节点之间的通信线路。计算机网络计算机网络 q计算机网络的分类计算机网络的分类根据覆盖范围：局域网（根据覆盖范围：局域网（LAN）城域网、广域网城域网、广域网（WAN）等等根据应用方式：内联网、外联网、互联网根据应用方式：内联
46、网、外联网、互联网根据传输方式：根据传输方式：X.25、帧中继、帧中继、DDN、ISDN、ADSL、 ATM、FDDI计算机网络计算机网络 计算机网络计算机网络 1、网络操作系统2、网络协议通信部件通信部件1、通道特征2、介质选择3、网络连接设备4、通信软件1、传输介质互联2、中继器、集线器3、交换机4、路由器5、网关（1）双绞线）双绞线（2）同轴电缆）同轴电缆（3）光纤）光纤（4）无线传输媒体）无线传输媒体（1）传输速率）传输速率（2）传输模式）传输模式（3）传输方向）传输方向（4）交换选择）交换选择（5）访问控制方式）访问控制方式计算机网络计算机网络 传输介介质双双绞线(Twisted p
47、air cable)4双双绞线 分屏蔽双绞线（STP）与介质为非屏蔽双绞线（UTP），其中屏蔽双绞线具有较高的带宽，因成本高而较少出现，非屏蔽双绞线因成本低而流行，两对线型的接插头称为RJ11，四对线型的 接插头称为RJ45。4双双绞线共分共分5 5大大类： 1类(CAT1)：用于音频传输； 2类(CAT2)：速率为1Mbps，早期用于1M的令牌网； 3类(CAT3)：称为音频电缆，可用于10M以太网； 4类(CAT4)：主要用于16M令牌网，也勉强可用于10/100M以太网 5类(CAT5)：速率为100M，可用于10/100M以太网计算机网络计算机网络 传输介介质同同轴电缆(Coaxial
48、 cable)4粗粗缆（RG-11）：）： 直径为10mm，阻抗为50，带宽10M，连接方式是以针状的插针刺入电缆中并接触到电缆中心的导体。需要通过外部收发器来将信号 传入计算机或发向网络。接插 头称为AUI。 4细缆（RG-58）：）： 直径为5mm，带宽10M，连接方式是简单串接，因此可靠性低，一点短、断路将会波及全网，接插头称为BNC，简称T型头，与设备端连接处不得再有线路出现。需要终端匹配器，阻抗为50，4CATV（RG-59）：）： 直径为0.5英寸，阻抗为75，带宽50M，连接方式是中继放大式树状连接，接插头称为BNC。计算机网络计算机网络 多模光纤：内径为多模光纤：内径为50微米
49、微米(62.5)的光纤介质，光沿非轴路径在的光纤介质，光沿非轴路径在壁之间波浪式反射，多频率共存（多色光），用发光二极管作光壁之间波浪式反射，多频率共存（多色光），用发光二极管作光源源(LED)。传输距离近，。传输距离近，2公里左右，损耗大，成本低。其中多模公里左右，损耗大，成本低。其中多模突变光损耗更大突变光损耗更大计算机网络计算机网络 4.34.3网络体系结构网络体系结构简单局域网拓扑结构简单局域网拓扑结构混合局域网拓扑结构混合局域网拓扑结构局域网体系结构局域网体系结构计算机网络计算机网络 4.3网络体系结构q简单局域网拓扑结构计算机网络计算机网络 4.3网络体系结构q混合局域网拓朴结构.
50、集线器集线器PC1PC2PC3星形环星形环.PC4.PC5物理连接数据流.集线器集线器PC1PC2PC3.PC4.PC5星形总线星形总线集线器集线器.PC4.PC5.服务器服务器集线器集线器集线器集线器集线器集线器集线器集线器菊花链形菊花链形计算机网络计算机网络 4.3网络体系结构q局域网体系结构1、 文件服务器结构2、 客户服务器模式3、 对称式结构4、 中间件结构计算机网络计算机网络 4.3网络体系结构q局域网体系结构文件服务器结构文件服务器结构NETWARE选用一台容量大，磁盘访问速度快的机器作为文件服务器，其目的是为工作站保存大量的文件以便共享。该结构网络中各工作站不能相互访问，只能通
51、过服务器间接交换数据，服务器可以作为工作站的逻辑盘服务器的磁盘采用智能化管理模式，统一对工作站文件访问进行最短路径访问。.运行计算机网络计算机网络 4.3网络体系结构q局域网体系结构客户/服务器模式运行请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求.请求请求响应响应响应响应结果结果结果结果结果结果.结果结果结果结果结果结果结果结果结果结果结果结果结果结果结果结果客户服务器模式Windows NT服务器不再是简单的作为大型运行程序或数据库文件的集中保存设备，而是为客户端完成确切的操作，且仅将操作结果传送给客户端客户端之间不能相互访问，除非有特别的
52、支持（如微软网络，相当于存在响应服务器）请求响应用户数与响应时间（事务处理能力）是对服务器性能的衡量计算机网络计算机网络 4.3网络体系结构q局域网体系结构对称式结构对称式结构Windows for Groups每个机器既是工作站，同时又是服务器Windows 系列采用这种思想，每个机器可以被其他机器共享，作为其它机器的打印机服务器，或是光驱提供者，也可运行网络数据库供其它机器共享缺点是由于机器之间的性能接近，而起不到服务器所应起的作用计算机网络计算机网络 4.3网络体系结构q局域网体系结构中间件结构请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请
53、求请求请求请求请求请求请求响应响应请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求请求响应响应应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答应答中间件结构基于WEB的数据库系统无论什么服务器均采用统一的客户前端（如浏览器），对于无法进行响
54、应的请求，由服务器方以客户的身份再向其它服务器进行请求，并将所获得的结果以原请求方可以接受的形式返回，完成这种功能的服务器称为中间件服务器。中间件是Intranet的需求，是Web技术向新的阶段发展的标志。在数据库应用方面有关安全性尚需研究。计算机网络计算机网络 4.4 ISO的的OSI参考模型参考模型n开放系统互连参考模型：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层物理层：通过用于通信的物理介质传送和接收原始的位流。数据链路层：将位流以帧为单位分割打包，向网络层提供正确无误的信息包的发送和接收服务。计算机网络计算机网络 4.4 ISO的的OSI参考模型参考模型网络层：负责提供
55、连接和路由选择，包括处理输出报网络层：负责提供连接和路由选择，包括处理输出报文分组的地址，解码输入报文组的地址以及维持路由文分组的地址，解码输入报文组的地址以及维持路由选择的信息，以便对负载变化做出适当的响应。选择的信息，以便对负载变化做出适当的响应。传输层：提供端到端或计算机与计算机之间的通信，传输层：提供端到端或计算机与计算机之间的通信，从会话层接收数据，将它们处理之后传送到网络层，从会话层接收数据，将它们处理之后传送到网络层，并保证在另一端能正确地接收所有的数据块。并保证在另一端能正确地接收所有的数据块。会话层：负责建立、管理、拆除进层之间的连接，会话层：负责建立、管理、拆除进层之间的连
56、接，“进层进层”是指如邮件、文件传输、数据库查询等一次独是指如邮件、文件传输、数据库查询等一次独立的程序执行。立的程序执行。计算机网络计算机网络 4.4 ISO的的OSI参考模型参考模型表示层：负责处理不同的数据表示上的差异及其相互表示层：负责处理不同的数据表示上的差异及其相互转换，如转换，如ASCII码与码与EBCDIC码之间的转换，不同格码之间的转换，不同格式文件的转换，不兼容终端的数据格式之间的转换。式文件的转换，不兼容终端的数据格式之间的转换。应用层：直接和用户进行交换。应用层：直接和用户进行交换。 OSI可以被认为是一种理想的工业标准，可以被认为是一种理想的工业标准，TCP/IP（transmission control protocol/internet protocol）是事实上的标准。）是事实上的标准。TCP是传输层控制协议，是传输层控制协议，IP提供网络层服务。提供网络层服务。
