1、第9讲 管理信息系统的技术基础1,厦门大学嘉庚学院 张娜,信息技术主要包括计算机硬件技术、计算机软件技术和通信技术，是MIS的基础。MIS的三大核心技术是：数据处理技术、数据库技术和计算机网络技术。与MIS密切相关的信息基本支持技术与系统有：通信支持技术、协调支持技术、过滤支持技术、决策支持技术、监控和保障支持技术等等。,管理信息系统的技术基础概括,信息技术是管理信息系统的技术基础，只有将信息技术和管理技术结合起来，才能真正发挥管理信息系统的作用。 信息技术主要包括：计算机硬件技术、计算机软件技术和通信技术。,第一节 信息技术概述,1.1 计算机的发展,世界上第一台电子计算机诞生于1946年;
2、 第一代真空电子管计算机（1946-1956）; 第二代晶体管计算机（1957-1963）; 第三代集成电路计算机（1964-1979）; 第四代大规模集成电路和超大规模集成电路计算机（1980-现在）正在进入第五代(生物计算机、量子计算机等),1.2 计算机系统的分类,1、大型计算机 专门为适应高速计算和容量存储器的要求而设计的 应用于大型公司、金融机构、政府部门和制造企业、大型数据库管理、大型工程和科学计算领域等 制造商：IBM公司、日本富士通、日本日立和日本电气公司2、小型计算机 具有较强的集中处理能力，体积小、价格低，对运行环境运行要求不高。 应用于情报检索、咨询、科学研究、工业过程控
3、制、办公自动化等领域 制造商：IBM公司、HP公司,3、工作站 工作站是一种高档的微型计算机，通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存储器和外部存储器，并且具有快速的数学运算、较强的信息处理功能和强大的图形、图像处理功能以及突出联网功能。 应用于科学研究、工业技术和信息管理领域表现出极大的潜力。 制造商：SUN公司4、微型机 体积小、结构简单、使用方便，很适合个人应用。 应用于国民经济各部门、社会生活各方面,1.2 计算机系统的分类,德国气候模拟超级计算机,6、超级计算机 是一种极为复杂而功能强大的计算机特别适合进行复杂数学模型的求解和大型系统仿真研究。 应用于航空航天工业、气象分析与预
4、报、石油勘探和大型工程计算，现已开始走向金融和商业应用领域等。计算机的发展趋势 微型化 网络化 多媒体,1.2 计算机系统的分类,1.3 计算机硬件技术,一个完整的计算机系统是由计算机硬件系统和计算机软件系统两部分组成。硬件是计算机的实体，又称为硬设备，是所有固定装置的总称。它是计算机实现其功能的物质基础，其基本配置可分为：主机、键盘、显示器、光驱、硬盘、打印机、鼠标等。软件是指挥计算机运行的程序集，可以按功能将其分为系统软件和应用软件，计算机系统的组成如下图所示。,1.3.1 计算机系统的基本组成,图：计算机系统的组成,硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大基本部分组成，
5、称为冯诺依曼体系结构。,指令数据线,控制信号线,输出 设备,原始数据,存储器,运算器,输入 设备,外部设备接口,外存 储器,控制器,计算程序,计算结果,1.3.2 计算机硬件各部件的主要功能,冯诺依曼体系结构:,1.3.2 计算机硬件各部件的主要功能,1.3.2 计算机硬件各部件的主要功能,1）运算器又称算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）它是计算机对数据进行加工处理的部件，包括算术运算（加、减、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非、异或、比较等）。它的核心部分是加法器。因为四则运算的各种算法都可以归结为加法与移位操作，所以加法器的设计是算术逻辑线路设计的关键。,2）
6、控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。控制器产生各种控制信号，指挥整个计算机有条不紊地工作。 人们通常把运算器和控制器、还有寄存器看作一个整体称为中央处理器（Central Processing Unit，CPU）CPU的功能主要有以下四个方面： （1）指令控制-程序的顺序控制，称为指令控制。（2）操作控制-CPU管理并产生由内部取出的每条指令的操作信号，把各 种操作信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。 （3）时间控制-对各种操作实施时间上的控制，称为时间控制（4）数据加工-对数据进行算术运算和逻辑运算。计算机各部分之间的信息传递主要是通过总线（B
7、US）来实现的，所谓总线就是指能为多个功能部件提供服务的一组公用信息线。,1.3.2 计算机硬件各部件的主要功能,CPU的组成和工作流程,例如：运算4+5,CPU的结构示意图,硬件发展的一个定律：摩尔定律,该定律由英特尔创始人之一的戈登.摩尔（Golden Moore）在1965年提出 主要是界定半导体发展的速度, 摩尔定律指出，半导体所能容纳的晶体管数量，是以每18个月为一个周期，逐期倍增。 对微处理器来说，其功能每18个月大约翻一番,价格大约降一半； 这个“定律”十几年来一直有效地反映着微处理器的发展状况； 导致今天出现数字化信息技术革命,CPU: 微处理器演变,芯片 发布时间 时钟速度
8、8086 78.6 5-10MHz 80286 82.2 8-12MHz 80386 85.10 16-33MHz 80486 89.4 25-50MHz Pentium 93.3 60-166MHz Pentium Pro 95.3 150-200MHz Pentium II 1996 233-300MHz P6 1997 up to 400MHz Pentium III 99.2 450-1000MHz Pentium 4 2000.11 1500-2G MHz,3）存储器是计算机记忆或暂存数据的部件。计算机中的全部信息，包括原始的输入数据、经过初步加工的中间数据以及最后处理完成的有用信息
9、都存放在存储器中。而且，指挥计算机运行的各种程序，即规定对输入数据如何进行加工处理的一系列指令也都存放在存储器中。一般对计算机存储系统划分为两级：内存储器（主存储器），如半导体存储器，它的存取速度快，但容量小；外存储器（辅助存储器），如磁盘存储器，它的存储速度慢，但容量很大。,1.3.2 计算机硬件各部件的主要功能,计算机中的存储器是分层结构的，这种层次结构在不同类型的计算机中有所不同，存储层次是在综合考虑容量、速度、价格的基础上建立的存储组合，以便满足系统对存储器在性能与经济两方面的要求。下图所示为一种典型的存储层次结构。,存储器的性能主要包括以下几个方面：(1)存储容量: 在计算机中，将1
10、个二进制位称为“位”（Bit），将8位二进制位称为“字节”（Byte），而将计算机数据存储和传输的基本单位称为“字”（Word），将它所包含的二进制数的位数称为“字长”。随着存储器不断扩大，人们采用了更大的存储单位如，千字节KB（1024B）、兆字节MB（1024KB），千兆字节GB（1024MB）及兆兆字节TB（1024GB）。 (2)存取时间与存储周期: 存取时间又称存储器访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。存储周期是指连续启动两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。 (3)功耗及可靠性：功耗是指每个存储单元所消耗的功率，单位为w/单元，也有用每
11、块芯片总功率来表示功耗的，单位为mw/芯片。可靠性则是指存储器对电子磁场的抗干扰性和对温度变化的抗干扰性。,4）输入输出设备是实现人与计算机之间相互联系的部件。其主要功能是实现人机对话、输入与输出以及各种形式的数据变换等。 输入设备：它是重要的人机接口，负责将输入的信息（包括数据和指令）转换成计算机能识别的二进制代码，送入存储器保存。常见的：键盘；指点类输入设备如鼠标、光笔、触摸屏等；扫描类设备如条形码扫描仪、图形扫描仪等；传感类设备如摄像机及其它传感器；语音类设备如话筒等。 输出设备：将计算机中的二进制信息转换为用户所需要的数据形式并输出计算机处理结果的设备。常用的：显示器；打印机如点阵打印
12、机、喷墨打印机、热敏打印机、激光打印机等；影像输出系统如各类显示器；语音输出系统如耳机、音箱等。,1.3.2 计算机硬件各部件的主要功能,主机后板,键盘,鼠标口,COM1,COM2,打印机口 （并行口）,集成声卡,USB口,主机内部,电源,光驱,电源线,软盘驱动器,硬盘,主板,显卡,网卡,内存条,主板,CPU插座,显卡插槽,内存插槽,软驱信号线插槽,IDE插槽 （硬盘信号线）,PCI槽,芯片组 （南桥：负责外设控制与通讯、 北桥：负责内部控制与通讯）,1.4 计算机软件技术,计算机软件系统是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序和数据的总和。计算机的一个基本特点就是程序存储和程序控制
13、，计算机的任何工作都有赖于程序的运行，离开了软件系统，计算机的硬件系统也就变得毫无意义了。因此只有配备了软件系统的计算机才能称为一个完整的计算机系统。软件系统通常可以分为系统软件和应用软件两大类。软件系统的组成如下页图所示。计算机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 (如数据结构、数据库原理等)和基本方法 (如系统开发方法等)。,图：计算机软件组成,计算机用户层,应用层,系统层,操作系统层,裸机,操作系统的层次模型,汇编、编辑、编译软件和例行服务程序等,计算机软件的层次模型,1.4.1 系统软件,系统软件主要包括:操作系统 程序设计语言 实用程序 数据库管理系统,1、操
14、作系统是软件系统的核心。它负责控制和管理计算机系统的各种硬件和软件资源，合理地组织计算机系统的工作流程，提供用户与操作系统之间的软件接口。五大功能：作业管理、进程管理（处理机管理）、存储管理、设备管理和文件系统。操作系统的分类 按使用环境分：批处理系统、分时系统、实时系统； 按用户数目分：单用户（如DOS）和多用户（如Windows）； 按硬件结构分：网络操作系统、分布式系统和多媒体系统。,1.4.1 系统软件之操作系统,常用操作系统有哪些？MS-DOS Windows XP/Vista/Win7/Windows NT Unix/BSD/Solaris Linux Apple Mac OS X
15、 Novell NetWare 个人电子助理（PDA）操作系统,a.单用户单任务操作系统,特点： 用户程序只能一个一个串行执行 个人独占计算机 CPU运行效率低例如：DOS,b.单用户多任务操作系统,允许多个任务同时存在，同时运行。例如：Windows XP,c. 批处理操作系统,批处理：以作业为处理对象，连续处理在计算机系统运行的作业流。 多道批处理操作系统：把用户提交的作业成批地送入计算机内存，然后由作业调度程序自动地选择作业运行。 优点：系统的吞吐量大，资源的利用率高。 缺点：作业的运行完全由系统自动控制，用户响应时间较长，用户既不能了解自己程序的运行情况，也不能控制计算机。 比如 IB
16、M的OS/360(M), OS/390,d.分时操作系统,分时操作系统(Time Sharing) ：利用分时技术，一般采用时间片轮转的办法，使一台主计算机同时为多个终端用户服务，对每个用户都能保证足够快的响应时间，并提供交互会话功能。 常用的分时操作系统有： UNIX等 分时操作系统的特点： 多路调制性：众多联机用户可以同时使用同一台计算机； 独占性：各终端用户感觉到自己独占了计算机； 交互性：用户与计算机之间可进行“会话”。 及时性：系统对用户输入的命令及时作出响应。,分时技术图示,UNIX 操作系统UNIX操作系统是一个具有不同硬件平台的多用户操作系统，具有多种不同的版本。 源自于Bel
17、l实验室,这个为AT&T(美国电话和电报)公司设立的研究型实验室。UNI操X作系统的优点是稳定，而且提供多个使用者同时连线，以及通过网络共享文件资源。,UNIX的主要特色： 1. 技术成熟，可靠性高。UNIX是能达到大型主机（mainframe）可靠性要求的少数操作系统之一。 2. 极强的可伸缩性。 UNIX系统是世界上唯一能在笔记本电脑、PC、工作站，直至巨型机上运行的操作系统。 3. 网络功能强 网络功能是UNIX系统的一又一重要特色，作为Internet网技术和异种机连接重要手段的TCP/IP协议就是在UNIX上开发和发展起来的。 4. 强大的数据库支持能力 。由于UNIX具有强大的支持
18、数据库的能力和良好的开发环境，因此多年来，所有主要数据库厂商，包括Oracle、Informix、Sybase、Progress等，都把UNIX作为主要的数据库开发和运行平台 5. 开发功能强 。UNIX系统从一开始就为软件开发人员提供了丰富的开发工具。成为工程工作站的首选和主要的操作系统和开发环境。,e.实时操作系统,实时：指计算机对于用户请求能足够快地进行处理，并做出反映。要求毫秒、微秒级。 实时操作系统：强调对随时发生的事件作出及时的响应并处理。 分为两类： 实时控制：工业过程控制、防空系统等 实时信息处理：情报检索和查询、飞机订票、银行信用卡系统。 例如，硬实时产品Vxworks，软实
19、时Linux,Linux操作系统是1991年由芬兰大学生编写的一套Unix相容却又免费的Unix克隆，后经Internet的传播，获得众多电脑玩家响应和GNU基金会的支持，可以说是一套无国界的操作系统。其最大特点是免费的软件，可以自由安装，任意修改软件的原代码。 自中国政府在1999年明确表示大力支持Linux的开发和应用至今，在短短的不到两年的时间，Linux在中国已经取得了突飞猛进的发展，诸如冲浪平台Xteam Linux、Turbo Linux、红旗Linux、蓝点Linux等一批中文Linux供应商如春后竹笋般破土而出。,Linux,Linux作为自由软件有两个特点：一是它免费提供源码
20、，二是爱好者可以按照自己的需要自由修改、复制和发布程序的源码，并公布在Internet上。这就吸引了世界各地的操作系统高手为Linux编写各种各样的驱动程序和应用软件，使得Linux成为一种不仅只是一个内核，而且包括系统管理工具、完整的开发环境和开发工具、应用软件在内，用户很容易获得的操作系统。,f.网络操作系统(Network OS),定义：为计算机网络配置的操作系统。一般在通常的操作系统中增加了实现网络低层协议（一般到传送层）功能和网络设备管理功能。 功能：负责网络管理、网络通信、资源共享和系统安全等工作。 主要特点： 多种型号计算机连接、多个操作系统共存(coexist） 各个子系统(子
21、网)间用标准协议进行通信。 常用网络操作系统： Novell：NetWare Microsoft：Windows NT UNIX、LINUX等,g.分布式操作系统,定义：用于分布式计算机系统的操作系统。 在各处理机之间采用无主从关系来设计。 除了最低级的输入输出支援外，所有的系统任务可以在系统中任何处理机上运行。 系统有高度的并行性和有效的同步方法。 特征： 统一管理、分配和调度全系统的资源，为用户提供统一的界面，实现操作的统一性； 响应时间短，吞吐量大，可靠性高。,分布式计算机系统,分布式系统：是以计算机网络为基础的计算机系统，包含多台处理机，每台处理机完成系统中指定的一部分功能。 分布式计
22、算机系统可以是共享存储器，也可以是分布式的存储器，即每台计算机都有自己的存储器。 从硬件上讲，它与计算机局域网没有任何区别，关键在于软件。, 现有软件是否与该操作系统兼容? 该操作系统是否与大部分软件兼容? 操作系统的可靠性如何?它是不是时常瘫痪? 该操作系统是否可用于大部分硬件上? 它运行速度如何? 它是否易学和易使用? 它是否易安装和测试? 它价格是否便宜?,操作系统的选择,程序设计语言：人和计算机交流信息使用的语言。也称为计算机语言。分类： 1、机器语言(Machine Language) 2、汇编语言(Assemble Language) 3、高级语言(High Level Langu
23、age) 4、面向对象的语言 5、程序设计工具,1.4.2 系统软件之程序设计语言,计算机语言发展历程1st. Since 1940s. 机器语言(二进制码) 2nd. Since early 50s. 汇编语言 3rd. Since mid 50s. 高级语言 4th. Since lat 70s. 现代应用软件包,1、机器语言(Machine Language),机器语言:用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合。 优点：灵活、直接执行和速度快等。 缺点：不同型号的计算机其机器语言不相通，按一种计算机的机器指令编制的程序,不能在另一种计算机上执行；编程十分繁琐用机器语言
24、编写的程序，称为机器语言程序。 是一种低级语言，用机器语言编写的程序全是些0和1的指令代码。不便于记忆、阅读和书写。 现在,除了计算机生产厂家的专业人员外,绝大多数程序员已经不再去学习机器语言了。 比如：1000100111011000,2、汇编语言(Assemble Language),汇编语言是一种用助记符表示的面向机器的程序设计语言，亦称符号语言。特点： 用符号代替了机器指令代码，而且助记符与指令代码一一对应(如用ADD表示运算符号“”的机器代码)。基本保留了机器语言的灵活性。 不同类型的计算机系统一般有不同的汇编语言。而且，对于同一问题所编制的汇编语言程序在不同种类的计算机间是互不相通
25、的。 比如：MOV AX,BX,优点：面向机器，能较好地发挥机器的特性，得到质量较高的程序。用来编制系统软件和过程控制软件,其目标程序占用内存空间少,运行速度快。 缺点：低级的面向机器的语言, 比较繁琐费时,通用性也差。 用汇编语言编制的程序称为汇编语言程序，必须由“汇编程序” (或汇编系统)翻译成机器语言程序才能运行。这种“汇编程序”就是汇编语言的翻译程序。,3、高级语言(High Level Language),用高级语言编写的程序称为“源程序”。 高级语言必须使用翻译程序翻译成机器语言形式的目标程序才能执行。这种翻译有两种方式，编译（产生目标程序）和解释（相当于“口译”）。 目前被广泛使
26、用的高级语言有BASIC、PASCAL、C、 C+、 C#、JAVA 、COBOL等； 目前被广泛使用的脚本语言有：PHP，JSP，ASP，Javascript，Python，Ruby，Perl等；,BASIC,全称是Beginners all Purpose Symbolic Instruction Code “初学者通用符号指令代码“。 1964，由美国达尔摩斯学院的基米尼和科茨完成设计并提出了BASIC语言的第一个版本。经过不断丰富和发展，现已成为一种功能全面的中小型计算机语言。 BASIC易学、易懂、易记、易用，是初学者的入门语言，也可以作为学习其他高级语言的基础。 BASIC有解释方
27、式和编译方式两种翻译程序。 Visual Basic语言：具有很强的可视化设计功能。便于在Windows 环境下开发软件。,PASCAL,PASCAL是一种结构程序设计语言，由瑞士苏黎世联邦工业大学的沃斯(N.Wirth)教授研制,于1971年正式发表。 从ALGOL60衍生，但功能更强且容易使用。作为一个能高效率实现的实用语言和一个极好的教学工具，在高校软件教学中处于主导地位。 Pascal(B.Pascal)：17世纪法国著名数学家, 于1642年曾发明现代台式计算机的雏型机加减法计算机。 PASCAL具有大量的控制结构，充分反映了结构化程序设计的思想和要求，直观易懂,使用灵活,既可用于科
28、学计算，又能用来编写系统软件,应用范围日益广泛。,C,是美国AT&T(电报与电话)公司为了实现UNIX系统的设计思想而发展起来的语言工具。 主要特色是兼顾了高级语言和汇编语言的特点,简洁、丰富、可移植。相当于其他高级语言子程序的函数是C语言的补充，每一个函数解决一个大问题中的小任务，函数使程序模块化。C语言提供了结构式编程所需要的各种现代化的控制结构。 C语言是一种通用编程语言。使用语言编写程序,既感觉到使用高级语言的自然,也体会到利用计算机硬件指令的直接,而程序员却无需卷入汇编语言的繁琐。,以下哪些语言是属于服务器端脚本语言？php，jsp, asp, javascript, VBscrip
29、t，perl等,4、面向对象的语言,Object-oriented programming language, OOPL 起源：60年代，Smelltalk. 对象把数据和在这些数据上执行的活动组织在一起。 比如C+，java，C#，Python,JAVA,近几年发展起来。 它简单、安全、可移值性强。 适用于网络环境的编程 多用于交互式多媒体应用。,1.4.3 系统软件之实用程序设计工具,服务性程序：也称为实用程序，提供各种运行所需的服务，是一种辅助计算机工作的程序。比如许多语言翻译器增加了图形编辑和诊断能力，帮助程序员识别和避免程序设计中的错误。 计算机辅助软件工程（computer-aid
30、ed software engineering，CASE）：代码发生器、可重用程序代码库、原型工具。 标准库程序：为方便用户编制程序，通常将一些常用的程序段按照标准的格式事先编制好，组成标准程序库，存入计算机系统中，用户根据需要选择潜入程序中。如：三角函数、指数函数等。,1.4.4 系统软件之数据库管理系统(DBMS）,作用：管理数据库。是有效地进行数据存储、共享和处理的工具。 常用DBMS： 微机系统常用的单机数据库管理系统：DBASE、FoxBase、Visual FoxPro 等， 适合于网络环境的大型数据库管理系统：Sybase、Oracle、DB2、SQL Server 等。 应用：
31、档案管理、财务管理、图书资料管理、仓库管理、人事管理等数据处理。,1.5 数据通信技术,数据与数据通信信号是消息（或数据）的一种电磁编码，信号中包含了所要传递的消息。信号按其因变量的取值是否连续，可分为模拟信号和数字信号，相应的也可将通信分为模拟通信和数字通信。不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输。模拟信号传输线路一般由电话网，有限电视网等来传输，数字信号一般需要用双绞线、电缆或者光纤介质来传输。,1.5 数据通信技术,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。,数据通信系统模型,数据通信系统组成：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)等三大部分组成。1、中央处理装置2、终端设备3、通信线路4、调制解调器5、集线器,
