第 4章 信息系统技术
天津财经大学 赵乃真
信息系统设计与实践
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本章主要内容
计算机硬件技术
网络技术
数据管理技术
数据处理技术
软件开发技术
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4.1计算机技术的发展
现代信息系统的开发、应用都离不开
现代信息技术( Information Technology,
IT)的支持。信息技术的基础是计算机技
术,几乎所有的现代信息技术都建立在计
算机技术的基础之上。计算机技术也是造
就现代信息系统的核心技术之一。
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4.1.1高性能计算机
1.国际超级计算机
– 地球模拟器
– ASCI白色太平洋, 超级计算机
2.我国的超级计算机
– 曙光 4000A超级服务器
– 南开之星
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4.1.2计算机技术
1.计算机群集技术
– 一组相互独立的计算机,利用高速通信网络组成
一个单一的计算机系统,并以单一系统的模式加
以管理。
2.嵌入式计算机
– 嵌入式计算机( Embedded Computer),也称为
嵌入式系统,是一种嵌入在特定机器和设备中用
于控制、监测或协助其正常运转的计算机。
3.移动计算机
– 便于携带的或安装在移动设备上的计算设备
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4.1.3多媒体技术
多媒体是融合两种或者两种以上媒体
的一种人 — 机交互式信息交流和传播媒体,
使用的媒体包括文字、图形、图像、动画、
声音和视频图像( video)等。
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1.超文本( hypertext)
2.超媒体 ( hypermedia)
3.虚拟现实建模语言( Virtual Reality
Modeling Language,VRML)
4.视频编码压缩标准 MPEG-4,MPEG-7和
MPEG-21
多媒体技术在信息系统中应用越来越广泛,
例如,动态图像传输、多媒体通信、流媒体通
信、虚拟现实技术的应用和可视化系统开发等,
大大丰富了信息交互的内容。
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4.1.4机器人技术
机器人( ROBOT )不仅具备信息的采集、
检测部件,而且还具有高度精确性的执行功能。
因此,机器人可以在更多的方面,除了模仿
人进行加工、制造和作业等一些简单操作外,
还可以协助人们进行管理和研究工作。
在信息系统的研究中,机器人技术也逐渐开
始成为重要的应用和研究领域。例如,机器人
代理技术已经成为软件开发技术的研究方向之
一。
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4.2网络技术
信息系统的结构无一不是建立在网络的
环境之上,网络是信息系统的基础,提供
了信息高速流动的通道和信息共享的基础。
现在绝大部分信息系统都是建立在
Internet/Intranet /Extranet(因特网 /企业网 /
外联网)结构之上的。
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4.2.1网络结构体系
计算机网络的各层及其协议的集合称为
网络的体系结构。
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4.2.2网络操作系统
? IBM AIX
? HP-UX
? Sun Solaris
? Red Hat
? Windows
– Windows NT/2000
– 基于,,NET”平台的 Windows Server 2003
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4.2.3无线网络技术
1.无线通信介质
2.移动通信技术的发展
3.无线通信的主要技术
4.无线通信协议
5.无线应用协议 WAP
6.无线网络
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4.2.4网络接入技术
网络接入的含义是指如何将一个组织的局域网
或个人计算机接入因特网等更大的网络。
– 1.有线接入 ( ADSL)
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2.无线接入
– 微波
– 卫星
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4.2.5网格技术
网格技术就是利用高速因特网把分布于不
同地理位置的计算机、数据库、存储器和软件
等资源连成整体,就像一台超级计算机一样为
用户提供一体化信息服务 。
地区性的网格、企事业内部网格、局域网网
格,甚至家庭网格和个人网格等等。
网格最终将成为一种公共事业,由网格应用
服务商提供各种信息服务,这种服务与电话、
电力、水、煤气并列,被称为, 第五公用设
施, 。
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4.3数据管理技术
数据管理技术是指对数据的分配、组
织、编码、存储、检索和维护的技术。 信
息系统首要的和基本的任务就是要实现数
据的高效管理。
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4.3.1数据管理技术的发展
1.人工管理阶段
2.文件系统阶段
3.数据库系统阶段
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4.3.2数据库管理系统
数据库管理系统( Database Management System,
DBMS)
数据库管理系统是管理数据库的工具,用来对
数据进行查询、维护和分析的特殊的通用软件,
它提供用户和数据库之间的公共接口,便于各
类用户的使用。
绝大多数数据库系统在总体结构上都具有 3级
模式的结构特征。数据库的 3级模式由外模式、
模式和内模式组成。
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新型数据库技术
分布式数据库 ( DDB distributed
database)
面向对象式数据库 ( OO database)
数据仓库 ( Data Warehouse,DW)
数据集市 ( data market)
全息数据库
Internet数据库, 网络数据库
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4.3.3数据仓库
数据仓库是面向主题( Subjectoriented)
的、集成( Integrated)的、稳定
( Nonvolatile)的、时变( Time Variant)
的数据集合,用以支持管理决策的制订过
程。
( l)面向主题
( 2)数据集成
( 3)操作稳定
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4.3.4虚拟存储技术
虚拟存储( Storage Virtulization),可
以理解为将大量不同的物理存储网络和装
置,出于管理的目的,从逻辑上整合成一
个虚拟设备的过程 。
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4.3.5分布式数据库系统
分布式数据库系统是在逻辑上属于同一系
统,但在物理上分散在计算机网络连接的
多个场地(节点)的一组数据集。
分布式数据库系统通过复制使系统具有适
当的数据冗余,从而增加了系统的可靠性
和可用性。
对用户来说,一个分布式数据库从逻辑上
看,如同集中式数据库一样。
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4.3.6 XML数据库
XML数据库本质上就是一个 XML文档
的集合, 这些文档必须是持久的且可以操
作。
( 1) 以数据为中心的 XML文档
( 2)以文档为中心的 XML文档
XML数据库的特点,
跨平台
易表义
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4.4数据处理技术
信息系统的功能不能仅仅满足于数据
存储和查询,还要求充分地使用数据,让
数据转化为可增值的信息。
数据处理是数据管理的核心,其实质
是将原始的数据转换为决策者使用的信息。
在信息系统应用时,不同层次的决策需要
不同的处理方法和处理工具,同时处理的
深度决定了应用的深度。
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4.4.1 OLTP和 OLAP
1.联机事务处理 OLTP
– 联机事务处理 ( On-Line Transaction Processing,
OLTP) 的功能是及时处理业务过程产生的数据。
系统主要用于日常事务处理,为生产自动化和办
公自动化服务 。
2,OLAP联机分析处理
– 联机分析处理( Online Analytical Processing,
OLAP) 是针对特定问题的联机数据访问和分析,
通过对信息进行快速、稳定、一致和交互式的存
取,对数据进行多层次、多阶段的分析处理,从
而获得高度归纳的分析结果,支持不同层次的决
策需要。
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4.4.2数据挖掘
数据挖掘 ( Data Mining,DM) 是从数据
库或数据仓库中抽取隐含的、未知的和
潜在有用的和最终可理解的信息(如知
识规则、约束和规律等)的数据处理过
程。
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数据挖掘技术产生背景
( 1)处理需求
数据泛滥和信息稀缺的矛盾现象;
数据挖掘技术是复杂决策的基础, 如人力
资源管理, 企业竞争战略决策, 金融风险
管理, 客户关系管理等;
数据挖掘是信息价值充分体现的技术,是
MIS理论的前沿之一。
( 2)数据挖掘技术的技术背景
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数据挖掘的过程
( 1) 数据清理:消除噪声或不一致的数据;
( 2) 数据集成:将多种数据源组合在一起;
( 3) 数据选择:从数据库中检索, 分析与任务
相关的数据;
( 4) 数据变换:将数据变化和统一成适合挖掘
的形式;
( 5) 数据挖掘:使用智能方法提取数据模式;
( 6) 模式评估:根据度量, 识别知识的模式;
( 7)知识表示:使用可视化和知识表示技术,
提供挖掘的知识。
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数据挖掘的主要算法
( 1)决策树( Decision Trees)
( 2)分类( Classification)
( 3)神经网络( Neural Networks)
( 4)遗传算法( Genetic Algorithm)
( 5)关联规则分析( Association Analysis)
( 6)聚类( Clustering)
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数据挖掘应用
( 1)数据分析应用
估值, 预测, 相关性分组或关联规则
( 2) 实际应用
– 交叉销售
– 风险管理
– 质量管理
– 客户关系管理
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4.5软件开发技术
信息系统的开发一直面临着重大挑战:一
方面,信息系统面对的是一个异构的分
布式环境,它必须支持与已有系统的集
成性和与其他系统的互操作性;另一方
面,作为为客户、合作伙伴和企业内部
提供信息服务的平台,信息系统还必须
具有高可用性、安全性、可靠性和可伸
缩性。
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4.5.1对象技术
1.基本概念,
– 对象
– 封装
– 继承
– 多态
2.面向对象技术的应用
3.软件的复用技术
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4.5.2软件构件技术
软件构件 ( Software Component) 是
可复用的软件组成成分,可被用来构造其
他软件,也称作软件部件。
它可以是被封装的对象类、类树、一
些功能模块、软件框架、软件构架(或体
系结构)、文档、分析件、设计模式等。
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构件类型
( 1) 按开发过程构件:可分为分析件, 设计件,
程序件和数据件 。
( 2) 按功能可分为 3层:基础层为基本数据类
构件和系统支撑构件;中间层为各种通用的
中间件;顶层为针对各种领域的专用构件或
子系统构件 。 从粒度上看通常底层的粒度为
较小, 而顶层的粒度为较大 。
( 3) 按使用方式:可分为动态和静态 2种 。
( 4)按构件的结构:可分为原子构件及由多
个构件聚集的组合构件。
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利用软构件技术开发 MIS
开发 MIS系统的大部分工作都集中在构造软
件阶段。这一阶段的工作特点是尽量使开发出
的积木块具有较大的灵活性和变通性,为重用
作好准备。
每开发出一个积木块,都要把该积木块及其
功能、调用接口等信息放入软件构件集合。采
用积木法的关键就是要借助对积木构件的重用
组合技术,因此系统开发人员应该重视对软件
构件集合的管理。
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4.5.3构件技术标准
1,DCOM
2,JavaBean
3,CORBA
4,J2EE
5,EJB
6,OA群件技术
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4.5.4中间件技术
中间件 ( middleware) 就是位于平台(包括硬件
和操作系统)与应用系统之间,具有标准协
议与接口的通用软件。
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中间件的类型
( 1)远程过程调用中间件
( 2)面向消息的中间件
( 3)对象请求代理中间件
( 4)事务处理监控中间件
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4.5.5 代理技术
代理是指根据用户的指令,以离线的方式
游走于网络之间,自动处理一些烦琐复
杂的工作,完成人们交付的命令。
( 1)智能代理技术
( 2)用户接口代理技术
( 3)移动代理技术
( 4)机器人代理技术
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代理技术在信息系统中的应用
( 1)信息服务
( 2)系统与网络管理
( 3)协同工作
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4.5.6虚拟现实技术
虚拟现实( Virtural Reality,VR)技术 就是表示
实际上不存在,但其对人的感觉和影响是确
实存在的一些事件和实体。
虚拟现实由 6个要素构成:模拟( Simulation),
互动( Interaction),人造性( Artificiality),
身临其境( Immersion),远程展示
( Telepresence),身体完全沉浸( Full Body
Immersion),网络化的沟通( Networked
Communications)。
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虚拟现实技术的应用
飞机, 船舶, 车辆虚拟现实驾
驶训练;
虚拟现实建筑物的展示与参观;
虚拟现实游戏;
虚拟科学研究和产品设计 。
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4.5.7可视化技术
可视化 ( Visualization) 技术
1.数据可视化
2,科学计算可视化
3.信息可视化
4.可视化 MIS系统
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4.6 3S技术
所谓, 3S”是全球定位系统 ( Global
Positioning System,GPS),地理信息
系统 ( Geographical Information System,
GIS) 和遥感系统 ( Remote Sensing,RS)
的统称。
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4.6.1空间定位技术
全球定位系统也称为空间定位系统。 空间
定位系统 ( GPS) 技术 是使用卫星信息
实现全球范围定位的技术。
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4.6.2遥感技术
遥感系统 ( RS) 技术 主要是基于卫星,使
用各种光学遥测系统对大气、地表和地
下的信息进行测试的技术。
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4.6.3地理信息系统技术
地理信息系统 ( GIS) 技 术是将地理信息
数字化存储和应用的技术。随着, 数字
地球,,, 数字城市, 等概念的提出和
人们对它的认识的不断加深,地理信息
系统从二维向多维、动态以及网络方向
发展。这也反映了地理信息系统理论发
展和诸多领域的迫切需要,如资源、环
境、城市管理等。
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4.6.4 3S集成技术
“3S”集成 是指将上述 3种对地观测新技术
及其他相关技术有机地集成在一起。这
里所说的集成,是指一种有机的结合,
在线的连接,实时的处理和系统的整体
性。 GPS,RS,GIS集成的方式可以在
不同技术水平上实现。, 3S”集成包括
空基 3S集成与地基 3S集成。
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课后练习
1,上网搜索计算机硬件和软件技术的发
展趋势, 写出分析报告, 在班内交流 。
2,上网搜索目前主要的软件复用技术,
写出调查报告 。
3.搜集有关可视化信息系统的开发技术
和工具的文献,互相交流。