第二章 企业管理的信息化平台
2.l 计算机系统管理信息系统是在计算机系统的基础上建立起来的系统的开发、运行、维护等都离不开计算机的硬件、软件平台（环境）。
2.1.1 计算机系统
1.计算机和计算机系统计算机（Computer）：一种用于计算的机器计算机既可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算计算機还具有存储记忆功能，可以把数据（原始数据、中间结果、最终结果）和程序都存储起来计算机就是按照程序的要求自动对数据进行各种计算处理的。
2.计算机的分类按计算机的规模和性能计算机可以分为六大类。
（1） 巨型机（Supercomputer）价格昂贵、功能强大、计算速度在每秒千亿次以上的计算机叫做巨型机或超级计算机。
（2） 小巨型机（Minisupercomputer）这是一种价格相对便宜的小规模巨型机，也叫桌上型超级计算机
（3） 大型机、中型机（Mainframe）。这种计算机的计算速度为每秒几亿次至几百亿次它一般是作为大型计算中心的主机。
（4） 小型机（Minicomputer）其计算速度为每秒几千万次至几亿次。它一般为中小型企事业单位使用
（5） 个人机（Personal Computer）。也叫微型计算机或 PC计算機这是一种面向个人使用的计算机。
（6） 工作站（Workstation）这是介于高档微机和小型机之间的机型。它一般都配备有大屏幕显示器、大嫆量存储器而且速度快，通信功能强主要用于图像处理或计算机辅助设计等专业领域。
3.计算机硬件系统（1） 基本结构目前计算機都是由运算器、控制器、存储器和输入输出设备等五个基本部分构成的。
微型计算机系统中把运算器和控制器做在一起，叫做中央处理器（CPU） 各部分之间采用总线方式连接。
（2） 基本组成
①中央处理器。CPU是微型计算机的核心它由运算器、控制器和一些寄存器组成。运算器主要是执行算术运算和逻辑运算；控制器则规定了计算机执行指令的顺序并根据指令的具体含义，控制计算机各蔀件协调地工作寄存器可以暂存指令和数据。
②存储器微型计算机中的存储器按用途和特性可以分为三类。
4.计算机软件系统計算机软件：计算机程序、程序所使用的数据以及有关的文档资料的集合软件的作用在于确定计算机做什么以及如何做。从用户的角度來看软件是用户与硬件之间的使用界面。
（1） 计算机软件的分类根据计算机软件的总体结构和表现形式，软件一般可分为系统软件和应用软件两类
系统软件：直接控制和协调计算机、通信设备及其他外部设备的软件。它们与具体应用无关只是在系统一级提供服务。操作系统就是典型的系统软件
系统软件中还包括语言处理程序和作为软件研制开发工具的编辑程序、调试程序、装配和链接程序、测试程序以及为适应事务处理的需要而设置的数据库管理程序等。
应用软件：直接完成某种具体应用的软件如工资管理程序、管理信息系图形软件、文字处理软件、财会软件、计划报表软件、辅助设计软件等。
（2） 软件、硬件系统的关系
在计算机系统中硬件是基础，软件是灵魂；它们互相支持、互相协调实现计算机的计算与数据处理任务
（3） 计算机程序设计语言。
程序設计语言：用来书写计算机可以执行的程序的常用的计算机程序设计语言有机器语言、汇编语言和高级语言等。最新出现的是面向对象嘚语言4GL.
（4） 操作系统
操作系统：控制和管理计算机硬件、软件资源，合理组织计算机工作并为用户使用计算机提供服务的软件。用户不能直接操纵计算机硬件而是通过操作系统来使用计算机。
5.计算机系统的性能指标评价计算机性能的指标：
（l） 字长：指计算机能一次同时处理的二进制数码的位数它是计算机的一个重要技术性能指标。首先字长决定着计算机运算的精度，字越长则計算机的运算精度越高其次，字长决定了指令直接寻址的能力字越长则存放数据的存储单元数越多，寻找地址的能力就越强
（2） 运算速度：用每秒钟能执行多少条指令来表示，单位一般用MIPS（百万条指令/秒） .为了统一标准现在用各种指令的平均执行时间及相对应嘚指令运行比例来综合计算。
（3） 内存容量：内存储器中能存储信息的总字节数计算机内存容量越大，程序运行速度越快可运行嘚程序也越多。
（4） 主频：指计算机CPU的时钟频率主频的单位一般用兆赫兹（MHZ）来表示。它在很大程度上决定了计算机的运算速度
（5） 存取周期：存储器完成一次读（取） 或写（存） 信息操作所需的时间称存储器的存取（或访问） 时间，而连续两次读或写所需的朂短时间称存储器的存取周期（或存储周期） .存储器的存取周期越短，计算机的运算速度就越快
（6） 总线宽度：总线是由数据总線DB、地址总线AB和控制总线CB三组线构成的，每组线由若干根线组成总线越宽，计算机的处理能力越强
2.1.2 多媒体技术和多媒体计算机
1.基本概念媒体：指信息表示和传播的载体。一般分为感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体、传输媒体五类
多媒体：指信息表示媒体的多样化，例如文字、图形、图像、声音、动画、视频影像等
早期的计算机只能处理文字信息，可以叫做单媒体计算机種能够综合处理多种媒体的计算机就叫做多媒体计算机。多媒体计算机必须增加声音、图像等媒体的输入输出设备及软件
2.多媒体系統的主要特征多媒体系统必须具备四个主要的特征：
（l） 集成性。可以对文字、图形、图像、声音、视频、动画等感觉媒体进行综合處理达到各媒体的协调一致。
（2） 交互性可以实现人机交流，便于对系统功能加以控制和干预
（3） 实时性。能使人的感官感觉到交流是连续的、及时的
（4） 数字化。系统处理的都是数字信息而不是模拟信息。
2.2 通信及网络系统
2.2.1 数据通信技术基礎
1.数据通信模型通信的基本功能就是实现两个实体之间的数据通信按数据交换方式分为
其中“信息源”是产生要发送数据的设備；
“发送器” 可以对发送信号进行编码或转换，产生能够传输的光、电信号；
“接收器”将收到的信号转换成目的站设备可以處理的信号；
“接收端”是信号传送的目的地设备；
“传输系统” 是连接信息源与接收端之间的复杂线路网络连接信息源与接收端的物理和逻辑设备称为信道。
信号：是数据在传输过程中的物理表示形式信号电平连续变化才叫做模拟信号，以脉冲形式变化嘚叫做数字信号传送模拟信号的是模拟信道，传送数字信号的是数字信道
通信系统需要完成的任务如下：
（1） 信号接口：产苼或接收符合通信协议的信号。
（2） 路由和寻址：为发出信号选择到达目的地的路径
（3） 呼叫和应答：信号发送前先呼叫，接收方应答后建立通信链路这个过程叫握手。
（4） 可靠传输：采用各种措施保证数据传输的正确性
2.数据通信的带宽
（1） 两種通信系统，即模拟通信系统和数字通信系统
模拟通信系统：传递的信号为模拟信号，在时间和幅度取值上都是连续的
数字通信系统：传递的信号为数字信号，在时间上是离散的在幅度取值上是经过量化的。
（2） 模拟通信的带宽信号的带宽就是频带的寬度，其单位是赫兹（HZ） .传输介质或通信设备的带宽是指其允许通过的频率范围
（3） 数字通信的带宽。它反映通信速度的快慢及信噵容量的大小数字通信中的带宽是指信号的传输速率，或叫位率、比特率其单位是b/s或bps（每秒位数） . 3.常用传输介质（1） 双绞线，（2） 同軸电缆（3） 光缆。
（4） 无线通信
（5） 微波通信。频率在100MHZ-10GHZ的电磁波信号叫做微波信号其波长为3cm-3m.由于微波频率高，因此频带较寬；方向性好适合进行点对点的通信。成本比电缆和光缆都低适合卫星通信和城市之间通信。但是微波信号没有绕射功能只能进行鈳视传播，而且它的传输误码率也比较高
（1） 基带传输。使用数字信号传输数据终端设备将数字信号转变成脉冲电信号时，这种原始矩形脉冲信号固有的频带叫做基本频带简称为基带。在信道中直接传输基带信号的方法叫做基带传输。基带传输是一种最基本的數据传输方式
（2） 频带传输。利用模拟信道传输数字信号的方法称为频带传输在这样的信道上传输数字信号，必须先将数字信号轉换为模拟信号；在接收方还必须再将模拟信号转换为数字信号相应的设备才能识别。
在频带传输过程中实现信号相互转换的设备昰调制解调器把数字信号转换为模拟信号的过程叫做调制；将模拟信号还原为数字信号的过程叫做解调。
5.调制与解调调制：把需要傳送的信号加载到另一种信号上以便容易在给定的介质中传送的过程。这里所说的另一种信号叫做传送信号的载波
解调：信号传送到接收站以后，再把载波上加载的信号卸载下来的过程
6.多路复用技术传输信号要求的带宽与传输介质允许通过的带宽是不一样的，为了节省开销应当充分利用传输介质的带宽。在一条介质上同时传送多于一路以上信号的传输方式叫做该介质的多路复用。
（1） 专线连接最简单的数据通信形式，是在两个站点之间直接用线路连接起来进行数据的交换因为是专用线路连接两个站点，所以不会發生线路拥堵问题但是如果两个站点的距离较远，或者需要进行多站点之间的通信直接的线路连接方式显然是不合适的。解决专线连接占用线路太多的办法是设置交换机。
（2） 电路交换实际的电路交换是由交换机负责在两个通信站点之间建立一条物理专用线路。这种由多台交换机和它们的站点构成的网络叫做交换网络各通信站点与各自的交换机是专线连接，各交换机之间也是专线连接
（3） 存储转发交换。也叫做包交换存储转发交换的原理是：把待传送的数据先存储在结点机中，等到信道空闲时再根据优先级别顺序发送出去只要存储时间足够长，就能够将信道的空闲与忙碌状态均匀化从而压缩信道和转接设备的容量。这种交换方式不适合实时交换嘚信息传输但是对于数据通信却是非常合适的。
存储转发交换方式可以分为报文交换和报文分组交换两类
① 报文交换。不论傳送数据的长度是多少都把它作为一个逻辑单元，加上目的地址、源地址、控制信息按规定格式打成一个包发送。这个数据包就叫做報文这种存储转发交换方式就叫做报文交换。
② 报文分组交换将一个长的报文分解为多个短小（一般不超过1000字节） 的组，叫做报攵分组
2.2.2 计算机网络基础计算机网络：是将地理位置不同，并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来在功能唍善的网络软件支持下，向多个用户提供各种应用服务从而实现数据、程序与硬件等各类资源共享的系统。
计算机网络的主要功能昰：数据通信、资源共享和分布处理
1.计算机网络的结构典型的计算机网络从逻辑功能上可以分为资源子网和通信子网两大部分。
（1） 资源子网：由主机、终端、终端控制器、联网外设、各种软件资源和信息资源组成的向用户提供各种网络资源和网络服务，负责整个网络的数据处理业务和各种网络资源的共享服务
（2） 通信子网：由通信控制处理机（CCP）、专用或公用的通信线路及其他通信设備组成的，完成所有网络数据的传输、转发、加工和交换等通信处理工作
2.计算机网络的分类主要的分类方式有两种：
（1） 按网絡传输技术分类：可以分为点对点式网络和广播式网络。
点对点信道：网络通过通信信道来完成数据传输任务一条线路只能连接一對结点。
广播信道：多个结点共享一条通信信道一个结点发送信号，结点都会收到信息这种信道就是广播信道，采用的网络传输技术就只能是广播方式这样的网络就叫广播式网络。
点对点式网络拓扑结构可以是星型、环型、树型等广播式网络拓扑结构可以昰总线型、环型、卫星型等。 （2） 按网络覆盖范围分类① 局域网（Local Area NetworkLAN）：是小范围的计算机网络。它的覆盖范围一般在10公里以内设备的哽新、新技术的引用都比较容易，所以传输速率也比较高常常可以达到10-100Mbps.② 广域网（Wide Area Network，WAN）
也叫做远程网它可以覆盖几公里至几千公里的范围。广域网的通信子网主要使用分组交换技术并使用传统的电话网（公用通信网）、卫星通信网、无线网来传输信息。广域网的传输速率较低一般在几十K至几Mbps之间。
3.计算机网络的拓扑结构计算机网络拓扑结构是指网络中各结点与通信线路之间的关系结构实际上主要是指通信子网的拓扑结构。常见的计算机网络拓扑结构有以下几种
（1） 星型拓扑由一个中心结点与各站点之间呈辐射状连接，Φ心结点对的通信实行集中控制任何两个结点之间的通信都必须通过中心结点来实现。
星型拓扑的优点是结构简单访问协议简单，单机故障不会影响网络运行；缺点是对中心结点的可靠性要求高中心结点出现故障，整个网络就会瘫痪系统的扩充比较困难。
（2） 环型拓扑使网络中各站点首尾相连以通信线路连接成一个封闭的环路，数据只能在环路中沿着一个方向逐点传输环型拓扑结构简單，传输延时确定适合光纤介质网络；但是任何一个结点的故障都会使瘫痪，而且结点的增加或减少都比较困难
（3） 总线型拓扑所有的站点都连接到一条公用传输线――总线上，就形成了总线型计算机网络结构其优点是结构简单，易于扩充、价格低廉容易安装。缺点是出现故障后需要检查总线在各结点的连接因此查错比较困难；虽然某台计算机故障不会影响网络运行，但是若总线断开则网络將不可使用
（4） 树型拓扑由星型拓扑演变而来，形状像一棵根在上方的大树各结点按层次进行连接，信息交换主要在上下结点之間进行树型拓扑结构中的故障比较容易检测和隔离。
4.计算机网络协议通信协议：在通信过程中通信双方都必须遵守的规则和约定。
网络协议：计算机网络通信的语言规定了通信双方交换数据或控制信息的格式、响应及动作；网络协议是实现不同主机之间、不哃操作系统之间及工作站之间通信的规则和约定。
国际标准化组织（ISO）在1981年提出了开放系统互联（OSI） 参考模型即网络七层协议。
2.2.3 局域网从应用角度看局域网的技术特点如下。
（1）覆盖有限的地理范围适用于公司、机关、学校、工厂等处计算机、终端设备囷信息处理设备间联网的要求。
（2）能够提供高数据传输率、低误码率的高质量数据传输环境
（3）属于一个单位所有，易于建竝、维护和扩展
（4）局域网的特性主要由网络拓扑、传输介质和介质访问控制方法决定。
1.局域网的硬件组成局域网在逻辑上可鉯由网络服务器、工作站、网卡、传输介质和连接转换部件构成
其中连接转换部件可以是中继器、集线器、网桥、路由器、网关等。
2.局域网的软件系统局域网软件系统主要包含三部分
（1） 网络操作系统。常用的网络操作系统是Novell公司的Netware和Microsoft公司的Windows NT.（2） 网络管理軟件主要用于监视和控制网络的运行。常用的网络管理软件有HP公司的openview及IBM公司的Netview等
（3） 网络应用软件。网络应用软件是用户利用软件开发平台按照各自需要开发的各种各样的网上业务应用系统。常见的开发平台有各种数据库管理系统、办公自动化管理系统以及浏览器、网页制作网站管理等软件
3.局域网传输介质局域网中常用的传输介质是同轴电缆、双绞线、光纤和无线通信信道。过去同轴电缆嘚性价比是的目前中高速的局域网中都采用双绞线作为传输介质，在远距离传输中使用光纤传输在有移动站点的局域网中，则采用无線通信技术
4.局域网工作方式局域网的工作方式有共享介质式和交换式两种。
共享介质式中所有结点共享一条公共通信传输介質，当一个结点发送数据时将会以广播的形式传送到所有的结点上。因此在共享介质的网络中在任何一个时间段内，只能有一个结点占用公共通信信道共享介质式容易发生冲突的现象。于是提出了交换式局域网工作方式
5.局域网的介质访问控制方式为了实现对多結点共享传输介质，并在发送和接收数据时为防止冲突而加以控制的方式有三种即总线CSMA/CD控制、令牌环传递Token Ring控制和令牌总线传递 Token Bus控制。
6.局域网协议控制网络访问的协议这类访问主要就是CSMA/CD访问和令牌传送访问。在OSI的七层数据通信协议基础上由局域网标准（IEEE802） 委员会提絀了局域网协议IEEE802标准，并且被国际标准化组织（ISO）于1984年3月批准为国际标准称为ISO 8802。
7.局域网中计算机的相对地位在局域网中计算机的楿对地位有对等和客户机/服务器方式两种形式。
（1） 对等网络模式在这种网络模式中，所有计算机都具有相同的地位不设置专有嘚文件服务器，每一台计算机都可以访问网络中的其他计算机每一台计算机既是其他计算机的服务器，同时又是其他计算机的客户机
采用对等模式的局域网虽然价格比较便宜，但是网络传输速度比较慢保密性比较差，而且维护也比较困难
（2） 客户机/服务器網络模式。这种模式用一台或多台单独的、高性能、大容量的高档微机或者是大中型机、小型机作为网络中心服务器；而用多台微型机莋为客户机，以总线、星型总线等拓扑结构与服务器连接成局域网
8.网络互联技术网络互联：指将分布在不同地理位置的、类型相同戓不同的、协议相同或不相同的网络及设备，相互连接构成更大规模的网络实现网络资源的共享。
互联网络能够屏蔽各子网在网络協议、服务器类型、网络管理方面的差异要实现网络互联，必须做到以下几点：
（1） 在互联的网络之间提供链路至少有物理线路囷数据线。
（2） 在不同网络结点的进程之间提供适当的路由来交换数据
（3） 提供网络记账服务，记录网络资源使用情况
（4） 提供各种互联服务，应当尽可能不改变互联网的结构
2.2.4 Internet的基础Internet是全球性的计算机互联网络；它连接了全世界千千万万个计算机网絡的网络，所以也叫做网际网
Internet也是基于客户/服务器模式的，所有的服务由服务器提供而各种访问、存取则由客户机完成。服务器瑺常是指主机它总有一个标识地址；客户实质上是客户端的软件程序，它向服务器提出请求并翻译、转换和显示服务器传输来的信息。
1.Internet的组成因特网主要由通信线路、路由器、主机和信息资源等组成
（1） 通信线路。通信线路是连接因特网中各种设备的基础设施可以分为有线通信线路和无线通信信道两类。通信线路的数据传输能力用带宽和传输速率两个指标衡量传输速率与带宽成正比，带寬越大传输速率也就越高。
（2） 路由器连接因特网中各局域网、广域网的设备是路由器，它会根据信道的情况自动选择和设定路甴以的路径，按前后顺序发送信号
（3） 主机。按用途不同可以分为两类：一类是信息资源与服务的提供者叫做服务器。服务器總是由高性能、大容量的大型计算机担当另一类是信息资源与服务的接受者，叫做客户机
（4） 信息资源。在因特网中的信息资源比如文本、图像、声音、视频信息。
3.Internet网络地址为了实现网络中的数据通信规定因特网中每一台主机在子网内都有惟一的网络地址。网络地址可以是真实的物理地址也可以是IP地址或城名。
（1） 物理地址物理地址是制造在网卡上的地址码。网络的技术和标准不哃相应的网卡地址编码也不同。
（2） IP地址因为物理地址的规范很不统一，为了确保主机地址的惟一性因此在因特网中对所有的主机进行统一的编码。这种地址就叫做IP地址IP地址和物理地址可以根据协议对应转换。
IP地址由4个字节（32位） 的二进制数组成表示为鼡圆点分隔的4个十进制整数组合的形式。一个字节对应一个十进制数所以每个十进制数的值应在0-255之间。
（3） 域名用字符来表示网絡地址，就是网络域名
4.Internet的应用（1） 信息服务。它具体分为以下几类：
① 信息浏览② 信息发布。③ 信息检索④ 文件下载。
（2） 网上通信网络通信分为以下几类：
① 电子邮件。② 网上聊天③ IP电话。④ 网上寻呼
（3） 协同工作。它可以有以下几种形式：
① 协同办公和联合研究② 网上讨论。③ IP网络视频会议
（4） 电子商务。
（5） 网上教育
（6） 网上娱乐。
中國公用计算机互联网CHINANET、中国教育和科研计算机网CERNET、中国科学技术网CSTNET、金桥信息网GBNET此外还有许许多多小型的ISP.一般用户接入Internet的方式有两种：一種是通过局域网接入；另一种是通过电话网拨号接入
（1） 通过局域网接入。局域网通过路由器和数据通信网与ISP相连接再通过ISP的连接通道接入Internet.这些数据通信网由中国电信、中国网通、中国移动和中国联通等四大电信运营企业管理。
（2） 通过电话网接入一般家庭采用电话网拨号入网方式。个人计算机上网必须使用调制解调器Modem.用户的计算机与ISP的远程接入服务器RAS（Remote Access Server） 之间是通过调制解调器Modem与电话网連通的。
6.企业内部网所谓企业内部网（Intranet） 就是一个企业为实现内部管理和通信而建立的独立网络。
（1） 发展过程
企业网絡技术基本上经历了三个阶段：
① 集中处理阶段。以一台大型主机为核心以众多终端为客户端组成的集中处理式系统。
② 客户機/服务器模式这是一种分布式处理的计算机网络系统，即Client/Serve模式或C/S模式客户机可以是具有一般功能的PC机、工作站，服务器则由处理功能囷存储容量都很强大的高档微机、小型机、大型主机承担服务器既可以建立在局域网内，也可以通过广域网或因特网与客户机联系
③ 浏览器/服务器模式。所谓浏览器/服务器模式（Browser/Server模式或B/S模式） 就是Intranet，是最新型的企业内部网
（2） Intranet的技术特点。其特点如下：
① 为用户提供了统一、友好的浏览器操作界面既方便用户访问内部WWW服务器，也方便用户访问Internet的WWW服务器
② 因为操作界面与Internet相同，所以企业用户不需要进行复杂的培训可以节约培训费用和时间。
③ 由于Intranet具有与Internet相同的、完善的网络服务功能所以用户通信环境比傳统企业网得到了很大的改善。
④ Intranet的用户既可以用E-mail发送邮件又可以用WWW发布和阅读文档；企业管理者可以召开网络会议和进行网上办公；产品开发可以用协同操作方式，实现网上联合设计
（3） Intranet的基本结构。Intranet是由服务器、客户机、物理网络和防火墙四个部分组成的
四个主要部分的构成如下。
① 物理网络是建立在TCP/IP协议上的任意拓扑结构的局域网或广域网
③ 客户机。它为最终用户提供仩机应用平台、运行浏览器软件及其他软件
④ 防火墙。当Intranet与Internet连接时防火墙可提供必要的安全保护屏障，防止外部非法用户侵人企業内部网中
7.企业外部网企业外部网（Extranet）：利用Internet的协议和标准，并通过公共通信系统（可以是Internet网络或专用线路） 使通过认证的指定鼡户能够分享企业内部网上部分信息和部分应用服务的半开放专用网。
2.3 数据库系统
2.3.1 数据库的基本概念
1.数据库的基本术语（1） 數据库（Data BaseDB）：以一定的方式将相关数据组织在一起并存储在外存储器上所形成的、能为多个用户共享的、与应用程序彼此独立的一组相互关联的数据集合。
（2） 数据库管理系统：指帮助用户建立、使用和管理数据库的软件系统简称为DBMS（Data Base Management System）。数据库管理系统是数据库系统的核心DBMS通常由下列三个基本部分组成，即：
① 数据描述语言DDL（Data DescriPtion Language）用来描述数据库、表的结构，供用户建立数据库及表
② 数据操作语言DML（Data ManiPulation Language）。供用户对数据表进行数据的查询（包括检索与统计）和存储（包括增加、删除与修改）等操作
③ 其他管理和控制程序。实现数据库建立、运行和维护时的统一管理、统一控制从而保证数据的安全、完整，及多用户并发操作同时完成初始数据嘚输入、转换、转存、恢复、监控、通信，以及工作日志等管理控制的实用程序
（3） 数据库系统（Data Base System）：指以计算机系统为基础，以數据库方式管理大量共享数据的综合系统它一般由数据库、计算机硬软件系统、数据库管理系统和用户（最终用户、应用程序设计员和數据库管理员） 四个部分构成。
（4） 数据库应用系统：是在数据库管理系统（DBMS）支持下建立的计算机应用系统简写为DBAS. 2.数据库系统的特点数据库系统和其他数据管理系统相比，有如下一些基本特点
（1） 数据结构化。文件系统中独立文件内部的数据一般是有结构嘚，但文件之间不存在联系因此从数据的整体来说是没有结构的。数据库系统虽然也常常分成许多单独的数据文件并且文件内部也具囿完整的数据结构，但是它更注意同一数据库中各数据文件之间的相互联系
（2） 数据共享。共享是数据库系统的目的也是它的重偠特点。一个数据库中的数据不仅可以为同一企业或组织的内部各部门共享，还可以为不同组织、地区甚至不同国家的用户所共享而茬文件系统中，数据总是由特定用户专用的
（3） 数据独立性。在文件系统中数据结构和应用程序是相互依赖的，任何一方的改变總是要影响另一方在数据库系统中，这种相互依赖性是很小的数据和程序具有相对的独立性。
数据库模式主要分为物理结构和逻輯结构两个方面描述物理结构的称为物理数据库描述（或物理模式、内模式） ，它直接与操作系统或硬件相联系一个数据库系统只有┅个内模式。
描述逻辑结构的称为模式（或概念模式、逻辑模式）
它是数据库数据的完整表示，是所有用户的公共数据视图一个數据库系统只有一个模式，它总是以某一种数据模型为基础统一考虑所有用户的要求，并有机地综合成一个逻辑整体模式仅仅是数据型的描述，不涉及具体数据值模式的一组值称为模式的一个实例，一个模式往往有许多的实例模式是相对稳定的，而实例是不断变动嘚因为模式反映的是数据库的结构，一旦定义好基本上就不再变动；而实例反映的是数据库某个时刻的状态数据库的数据是在不断更噺变化的。针对每一个用户或应用又由模式导出若干个子模式（或叫外模式、用户模式）
.子模式是直接面向用户的，用户能够看见并使鼡的局部数据的逻辑结构描述每一个子模式都是模式的一个子集；也可以把它看成是模式的一个窗口。一个数据库系统可以有多个子模式
数据库系统的三级模式中还提供了两个映像功能：一个是在物理结构与逻辑结构之间的映像（转换） 功能；另一个是在逻辑结构與用户结构之间的映像（转换）
功能。第一种映像使得数据库物理结构改变时逻辑结构不变因而相应的程序也不变，这就是数据库的物悝独立性；第二种映像使得逻辑结构改变时用户结构不变，应用程序也不用改变这就是数据和程序的逻辑独立性。由于这种独立性使得应用程序的编写再也不需要考虑数据的描述和存取问题，从而大大减少了应用程序的修改和维护工作
（4） 可控冗余度。在文件系统中由于每个应用都拥有并使用自己的数据，各数据文件中难免有许多数据相互重复这就是冗余。数据库系统是为了整个系统的数據共享而建立的各应用的数据集中存储、共同使用，尽可能地避免了数据的重复存储减少了数据的冗余。
（5） 统一的管理和控制数据库通过数据库管理系统软件包统一管理数据。由于多用户共享数据数据库还具有安全性、完整性、并发性控制和数据恢复功能。
2.3.2 数据模型的基本概念
1.模型的概念对现实世界事物特征的模拟和抽象就是这个事物的模型在数据库中数据模型是抽象的表示和处悝现实世界中数据的工具。
模型应当满足以下要求：一是真实地反映现实世界；二是容易被人理解；三是便于在计算机上实现等信息采用逐步抽象的方法，把数据模型划分为两类以人的观点模拟现实世界的模型叫做概念模型（或称信息模型） ，以计算机系统的观点模拟现实世界的模型叫做数据模型
2.概念模型概念模型就是概念层次的数据模型。它独立于任何数据库管理系统但是又很容易向数據库管理系统支持的逻辑数据模型转换。
（l） 基本术语实体：客观存在并且可以互相区别的事物。它可以是具体的物件也可以是抽象的概念，还可以是某种联系
属性：实体具有的每一个特性都称为一个属性。属性有“型” 和“值” 的概念属性的名称（说明） 就是属性的“型”；对型的具体赋值就是属性的“值”。
码：在众多属性中能够惟一标识（确定） 实体的属性或属性组的称为实体嘚码
域：属性的取值范围称为该属性的域。
实体型：用实体名及描述它的各属性名可以刻画出全部同质实体的共同特征和性質，它被称为实体型
实体集：某个实体型下的全部实体，叫做实体集
联系：一个实体集内部各实体之间的相互联系，叫做实體内
（2） 实体集内部的联系。在一个实体集内部也存在着一对一、一对多和多对多的联系
3.数据模型它分为逻辑数据模型和物悝数据模型两类。
逻辑数据模型：是用户通过数据库管理系统看到的现实世界它描述了数据库数据的整体结构。逻辑模型通常由数據结构、数据操作和数据完整性约束三部分概念组成数据结构是对系统静态特性的描述，人们一般以数据结构的类型来命名数据模型洳层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等。
物理数据模型：是用来描述数据的物理存储结构和存储方法的它不但受数据庫管理系统控制，而且与计算机存储器、操作系统密切相关
（l） 层次模型。层次数据库的特点是实体之间按层次关系部定义实体鼡记录（类型） 表示，实体的属性对应记录的数据项；实体之间的联系用有向连线表示
层次模型以每个实体为结点，上层结点叫做父结点下层结点叫做子结点。层次模型像一棵倒置的树最上层的结点没有双亲，称为根结点；最下层的结点没有子女称为叶结点。所以层次模型是一种以记录类型为结点的有向树结构
（2） 网状模型。由于层次模型还不能很好地表达实体间的复杂关系（多对多联系） 于是又产生了网状模型，它很好地解决了实体间复杂关系的表达问题但是它也有致命的弱点，即当需求扩展时对原有数据结构忣应用程序的修改会产生严重的后果。
（3） 关系模型关系模型以人们经常使用的表格形式作为基本的存储结构，通过相同关键字段來实现表格间的数据联系
（4） 面向对象模型。不同于层次模型、网状模型、关系模型这些传统的数据模型面向对象数据模型是非傳统的数据模型。将面向对象程序设计方法与数据库技术相结合就产生了面向对象数据库系统
2.3.3 关系模型与关系数据库1.关系模型关系模型是一种新的数据模型。它建立在集合论和谓词演算公式的基础上它提供的逻辑结构简单，数据独立性强存取具有对称性、操纵灵活。
在数据库中的数据结构如果依照关系模型定义就是关系数据库系统。关系数据库系统由许多不同的关系构成其中每个关系就昰一个实体，可以用一张二维表表示
关系二维表中的术语解释如下：。关系（Relation）：一张二维表对应一个关系……属性（Attribute）：表中每┅列叫做一个属性属性有名和值的区别……元组（Topl）：由属性值组成的每一行叫做一个元组……框架（rramework）：由属性名组成的表头称为框架（关系型）……分量：表中的每一个属性值……域（Domain）：每个属性的取值范围……候选码（Candidate
Key）：可以惟一确定的一个元组的属性或属性組（可简称码）……主码（Primary Key）：一个关系中往往会有多个候选码，可以指定一个为主码……主属性（Primary Attribute）：可以作为候选码的属性也叫主属性……非主属性（Non-key Attribute）：不能作为候选码的属性叫做非主属性……关系模式：对关系的描述称为关系模式常常记做：
关系名（属性1，屬性2属性3，……属性n）
在关系模型中，不但实体用关系表示而且实体之间的联系也用关系来表示。
关系模型要求关系必须昰规范化的即要求每个关系必须满足一定的条件，其中最基本的一条就是关系中每个分量必须是不可再分的基本项。
作为一个关系模型的基本约束条件起码必须具备以下几条：。表格中每一数据项不可再分是基本项……每一列数据有相同的类型，叫做属性各列都有惟一的属性名和不同的属性值，列数可根据需要而设定……每列的顺序是任意的……每一行数据是一个实体诸多属性值的集合叫莋元组。一个表格中不允许有完全相同的行出现……各行顺序可以是任意的
2.关系操作关系数据模型的理论基础是集合论，每一个关系就是一个笛卡尔积的子集
（1） 传统集合运算。传统集合运算有并、交、差三种
（2） 专门的关系运算。专门的关系运算主要囿选择（筛选）、投影和连接三种选择运算是对关系表中元组（行） 的操作，操作结果是找出满足条件的元组其中，投影运算是对关系表中属性（列） 的操作操作结果是找出关系中指定属性全部值的子集。
