信息傳輸與存儲信息管理與管理信息系統(tǒng)詳解演示文稿

信息傳輸與存儲信息管理與管理信息系統(tǒng)詳解演示文稿當前第1頁\共有84頁\編于星期四\19點優(yōu)選信息傳輸與存儲信息管理與管理信息系統(tǒng)當前第2頁\共有84頁\編于星期四\19點學習任務信息傳輸

信息存儲

Clicktoaddtitleinhere12本章主要涉及：當前第3頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1信息傳輸當前第4頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.1古代信息傳輸在古代，我國是世界上最早建立有組織的傳遞信息系統(tǒng)的國家之一。早在三千多年前的商代，信息傳遞就已見諸記載。乘馬傳遞曰驛，驛傳是早期有組織的通信方式。秦漢時期，形成了一整套驛傳制度。特別是漢代，將所傳遞文書分出等級，不同等級的文書要由專人、專馬按規(guī)定次序、時間傳遞。當前第5頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.1古代信息傳輸唐代的官郵交通線以京城長安為中心，向四方輻射，直達邊境地區(qū)，大致30里設一驛站。據(jù)《大唐六典》記載，最盛時全國有1639個驛站，專門從事驛務的人員共二萬多人，其中驛兵一萬七千人。郵驛分為陸驛、水驛、水路兼并三種，各驛站設有驛舍，配有驛馬、驛驢、驛船和驛田。當前第6頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.2信息傳輸?shù)母拍?/p>

信息傳輸是從一端將命令或狀態(tài)信息經(jīng)信道傳送到另一端，并被對方所接收。包括傳送和接收。傳輸介質(zhì)分有線和無線兩種，有線為電話線或?qū)Ｓ秒娎|；無線是利用電臺、微波及衛(wèi)星技術等。信息傳輸過程中不能改變信息，信息本身也并不能被傳送或接收。必須有載體，如數(shù)據(jù)、語言、信號等方式，且傳送方面和接收方面對載體有共同解釋。當前第7頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.2信息傳輸?shù)母拍?/p>

信息傳輸?shù)奶匦园ǎ孩儆行杂行杂妙l譜復用程度或頻譜利用率來衡量。提高有效性的措施是，采用性能好的信源編碼以壓縮碼率，采用頻譜利用率高的調(diào)制減小傳輸帶寬。②可靠性可靠性用信噪比和傳輸錯誤率來衡量。提高數(shù)字傳輸可靠性的措施是，采用高性能的信道編碼以降低錯誤率。③安全性安全性用信息加密強度來衡量。提高安全性的措施是，采用高強度的密碼與信息隱藏或偽裝的方法。當前第8頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型1.數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的結(jié)構在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡中信息的發(fā)出者稱其為信源；信息的接收者稱為信宿；發(fā)送器對發(fā)送信號編碼或轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生能夠傳輸?shù)墓?、電信號；接收器將收到的信號轉(zhuǎn)換成信宿設備可以處理的信號；傳輸系統(tǒng)是連接信源與信宿之間的復雜線路網(wǎng)絡。連接信源與信宿的物理和邏輯設備稱為信道。當前第9頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型2.數(shù)據(jù)通信方式①并行通信和串行通信并行通信方式是將一組數(shù)據(jù)按數(shù)位寬度同時進行傳輸，每一個數(shù)位都要有自己的數(shù)據(jù)傳輸線和發(fā)送、接收設備。并行通信的傳輸速率高，但傳輸設備多，并行通信方式一般用在距離近、傳輸速率要求高的通信中。串行通信方式是在一根數(shù)據(jù)傳輸線上，每次傳送一位二進制數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)一位接一位地傳送。在傳輸距離遠，傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)的場合，都采用串行傳輸方式，如計算機網(wǎng)絡。當前第10頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型②單工通信與雙工通信按照數(shù)據(jù)傳輸方向及其時間關系可將通信方式分為單工、半雙工和全雙工三種。在單工通信中，發(fā)送設備和接收設備之間只有一個傳輸通道，數(shù)據(jù)單方向的從發(fā)送端到接收端，傳輸通道的方向不能改變。在半雙工通信中，兩個設備之間有兩個傳輸通道，可以輪流雙方向地傳送，但不能同時進行。在全雙工通信中，兩個設備之間有兩個傳輸通道，并且可同時雙向傳送數(shù)據(jù)，相當于兩個相反方向的單工通信的組合。當前第11頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型③基帶傳輸與頻帶傳輸基帶傳輸是指在數(shù)字信道直接傳輸數(shù)字信號。當進行遠距離通信時，往往將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號（調(diào)制）后傳輸，在接收端再進行信號的恢復（解調(diào)），當調(diào)制成頻率信號的頻率范圍在音頻范圍（200Hz—3.4kHz）內(nèi)時，這種傳輸方式稱為頻帶傳輸。其頻率范圍比音頻范圍寬時，則稱之為寬帶傳輸。當前第12頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型④同步傳輸與異步傳輸在串行通信通訊中，發(fā)送與接收方必須以同樣的速率在相同的時段內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，否則收發(fā)會產(chǎn)生微小誤差，微小誤差的積累，會導致傳輸錯誤，為此要用到同步技術。所謂同步是指接收端要按照發(fā)送端所發(fā)送的每個數(shù)據(jù)的起止時間和重復頻率來接收數(shù)據(jù)，即收發(fā)雙方在時間上必須一致（同步）。當前第13頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞接挟惒絺鬏斉c同步傳輸兩種。異步傳輸是以字符為單位的數(shù)據(jù)傳輸。每個字符都要附加1位起始位“0”、1位寄偶校驗位和l位停止位“1”，以標記一個字符的開始和結(jié)束。起始位和停止位結(jié)合起來，便可實現(xiàn)字符的同步。同步傳輸是以數(shù)據(jù)塊為單位的數(shù)據(jù)傳輸。每個數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部都要附加一個特殊的字符或比特序列，標記一個數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束，一般還要附加一個校驗序列，以便對數(shù)據(jù)塊進行差錯控制。當前第14頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型3.數(shù)據(jù)通信傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)。有線介質(zhì)常用的有雙絞線、同軸電纜和光纖三種。雙絞線是以螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導線組成的。兩根線扭在一起是為了減少相互間的輻射電磁干擾。

光纖是光導纖維的簡稱，它由能傳導光波的石英玻璃纖維，外加保護層構成。用光纖來傳輸電信號時，在發(fā)送端先要將其轉(zhuǎn)換成光信號，而在接收端又要由光檢波器還原成電信號。當前第15頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型同軸電纜也像雙絞線那樣由一對導體組成，但它們是按“同軸”形式構成線對?；鶐S電纜用來直接傳輸數(shù)字信號。寬帶同軸電纜多用于頻分多路復用的模擬信號發(fā)送。閉路電視所使用的CATV電纜就是寬帶同軸電纜。當前第16頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型無線傳輸介質(zhì)是通過大氣傳輸，目前有三種技術：微波、紅外線和激光。微波通信是在對流層視線距離范圍內(nèi)利用無線電波進行傳輸?shù)囊环N通信方式，頻率范圍為2GHz-40GHz。衛(wèi)星通信是微波通信的特殊形式，衛(wèi)星接收來自地面發(fā)送站發(fā)出的電磁波信號后，再以廣播方式用不同的頻率發(fā)回地面，為地面工作站接收。當前第17頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型紅外通信和激光通信也像微波通信一樣，有很強的方向性，都是沿直線傳播的。所不同的是紅外通信和激光通信把要傳輸?shù)男盘柗謩e轉(zhuǎn)換為紅外光信號和激光信號，直接在空間傳播。當前第18頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型4.調(diào)制和解調(diào)調(diào)制即把數(shù)字數(shù)據(jù)對應的原始電脈沖信號變換成適合于遠距離模擬傳輸線路傳輸?shù)哪M信號，反之模擬信號還原為數(shù)字信號稱為解調(diào)。調(diào)制方法有以下幾種：振幅、頻率、相位。調(diào)幅方式也稱為幅移鍵控法ASK，它是用固定頻率的正弦信號的兩種不同幅度來表示二進制數(shù)的“1”和“0”。通常對“1”信號，調(diào)制器送出一幅度恒定的固定頻率的模擬信號；而對于“0”，輸出幅度為0的信號。當前第19頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型調(diào)頻方式也稱移頻鍵控法FSK，它是用載波信號的兩種不同的頻率來表示二進制數(shù)的“1”和“0”。一般用載波頻率附近的兩個不同頻率表示兩個二進制的值。調(diào)相方式即移相鍵控法PSK，它是用載波信號的不同相位來表示二進制數(shù)。根據(jù)確定相位參考點的不同，調(diào)相方式可分為絕對調(diào)相和相對調(diào)相（或差分調(diào)相）。當前第20頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型5.多路復用技術在一條介質(zhì)上同時傳送多路信號的傳輸方式，叫做介質(zhì)的多路復用。有頻分、時分和波分三種。信道所能傳輸?shù)男盘栴l率有一定的范圍，這一范圍稱作該信道頻帶的寬度，即帶寬。頻分多路復用（FDM）技術應用的基本條件是傳輸介質(zhì)的可用帶寬必須超過各路給定信號所需帶寬的總和。傳輸介質(zhì)的帶寬劃分為若干個窄頻帶，每一路信號占用一個窄頻帶的方法稱為頻分多路復用。當前第21頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型時分多路復用（TDM）應用的基本條件是傳輸介質(zhì)能達到的數(shù)據(jù)傳輸率應超過各路傳輸數(shù)字信號所需的數(shù)據(jù)傳輸率的總和。即將每一條物理信道按時間分成若干時間片，使其每個信號按時間片輪流交替地使用單一信道，這種使多個數(shù)字信號在宏觀上同時進行傳輸?shù)姆椒ǚQ為時分多路復用（TDM）。波分多路復用（WDM）用于光纖，允許在一條光纖中同時傳送多束互不干擾的不同波長的激光光束。當前第22頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型6.數(shù)據(jù)交換技術通常采用的數(shù)據(jù)傳送技術有3種：電路交換、報文交換和分組交換。①電路交換在數(shù)據(jù)傳輸期間，源節(jié)點與目的節(jié)點之間有一條利用中間節(jié)點構成的專用的物理連接線路，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束之前，一直保持這條線路。用電路交換技術完成的數(shù)據(jù)傳輸要經(jīng)歷如下三個過程：電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和電路拆除。當前第23頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型②報文交換不需在兩個站點之間建立一條專用通路，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆笪模ㄕ军c一次發(fā)送的數(shù)據(jù)塊），長度不限且可變。在某一時間內(nèi)，報文的傳輸只占用兩個節(jié)點之間的一段線路。而在兩個通信用戶間的其它線路段，可傳輸其它用戶的報文，不像電路交換那樣必須端到端信道全部占用。當前第24頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型傳送過程采用存儲—轉(zhuǎn)發(fā)方式，即發(fā)送站在發(fā)送一個報文時，把目的地址附加在報文上，途經(jīng)的網(wǎng)絡節(jié)點在收下整個報文后，暫存這個報文并檢查有無錯誤，然后利用目的地址和路由信息找出下一個節(jié)點的地址，再把整個報文傳送給下一個節(jié)點，通過逐個節(jié)點轉(zhuǎn)送直到目的站點。當前第25頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型③分組交換為了更好地利用信道容量，并降低節(jié)點中數(shù)據(jù)量的突發(fā)性，可以使用分組交換。在分組交換網(wǎng)絡中，每個分組的長度有一個上限，因此，一個較長的報文必須分成若干個分組，每個分組中包括數(shù)據(jù)和目的地址。其傳輸過程與報文交換類似，但由于限制了每個分組的長度，因此大大地改善了網(wǎng)絡傳輸?shù)男阅?。分組交換可分為虛電路分組交換和數(shù)據(jù)報分組交換兩種。

當前第26頁\共有84頁\編于星期四\19點5.1.3數(shù)據(jù)信息傳輸模型在虛電路方式中，仍然要經(jīng)歷建立虛電路、交換數(shù)據(jù)和拆除虛電路三個過程。邏輯通路所以是“虛”的，是因為這條電路不是專用的。在數(shù)據(jù)報方式中，每個分組的傳送是被單獨處理的，每個分組被稱為一個數(shù)據(jù)報，每個數(shù)據(jù)報自身帶有分組序號和地址信息，傳送過程亦采用存儲—轉(zhuǎn)發(fā)方式。當某一個站點要發(fā)送報文時，先把報文拆成若干個數(shù)據(jù)報，依次發(fā)送到網(wǎng)絡節(jié)點。但以后，各個數(shù)據(jù)報所走的路徑就可能不再相同，從而各個數(shù)據(jù)報的到達也不保證是按順序的，目的站必須對到達的數(shù)據(jù)報排序重組。當前第27頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2信息存儲當前第28頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1.數(shù)據(jù)庫概述（1）數(shù)據(jù)庫技術的產(chǎn)生在20世紀50年代中期以前沒有專門用于數(shù)據(jù)管理的軟件，操作系統(tǒng)出現(xiàn)以后可以通過操作系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)。但是操作系統(tǒng)是以文件為單位進行管理的，文件之間沒有聯(lián)系，很難解決數(shù)據(jù)在多個文件中重復存儲和數(shù)據(jù)不一致的問題。為此，20世紀60年代后期出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生使得信息系統(tǒng)的研制圍繞共享的數(shù)據(jù)庫為中心來進行，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理，提高了數(shù)據(jù)的利用率和一致性，從而能更好地為決策服務。當前第29頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)與程序的關系

當前第30頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（2）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念主要有數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)四個概念。數(shù)據(jù)（data）是描述事物的符號記錄，是數(shù)據(jù)庫中存貯的基本對象。數(shù)據(jù)庫（database，DB）是長期存儲在計算機內(nèi)、有組織的、統(tǒng)一管理的相關數(shù)據(jù)的集合。DB能為各種用戶共享，具有較小冗余度、數(shù)據(jù)間聯(lián)系緊密而又有較高的數(shù)據(jù)獨立性等。當前第31頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（databasemanagementsystem，DBMS）是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，它為用戶或應用程序提供訪問DB的方法，包括DB的建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制，并能夠保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（databasesystem，DBS）是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量關聯(lián)數(shù)據(jù)，方便多用戶訪問的計算機硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)，即它是采用數(shù)據(jù)庫技術的計算機系統(tǒng)。一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構成。當前第32頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)2.數(shù)據(jù)庫的三級模式在數(shù)據(jù)模型中有型（type）和值（value）的概念。型是指對某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構和屬性的說明，值是型的一個具體賦值。例如：學生記錄的型為（學號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫），該記錄型的一個記錄值為（900201，李明，男，計算機，22，江蘇）。當前第33頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（1）三級模式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用外模式、模式和內(nèi)模式三級模式結(jié)構

當前第34頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)模式（schema）又叫邏輯模式、概念模式。模式是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構和特性的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。DBMS提供數(shù)據(jù)定義語言DDL來描述邏輯模式，嚴格定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構（數(shù)據(jù)項的名字、類型、取值范圍等）以及數(shù)據(jù)間的相互關系和數(shù)據(jù)的約束等。當前第35頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)模式僅僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。模式的一個具體值稱為模式的一個實例。同一個模式可以有很多實例。模式是相對穩(wěn)定的，而實例是相對變動的。模式反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構及其關系，而實例反映的是數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)經(jīng)常變化，而數(shù)據(jù)庫的結(jié)構在一定時間范圍內(nèi)不會改變。當前第36頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)內(nèi)模式（internalschema）又叫物理模式、存儲模式。內(nèi)模式是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)部表示，即對數(shù)據(jù)的物理結(jié)構/存儲方式的描述。外模式（externalschema）又叫用戶模式、子模式。外模式是模式的子集，是與某一應用有關的數(shù)據(jù)的邏輯表示。當前第37頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（2）兩級映象在三級模式中提供了兩級映象，這不僅在三級數(shù)據(jù)庫模式之間建立了聯(lián)系，也保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獨立性,如圖所示。外模式/模式映象定義并保證了外模式和模式之間的對應關系。當前第38頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)投入使用后，可能有必要修改模式（如增加新關系、屬性、改變類型），這時可以重新定義外模式/模式映象，而使現(xiàn)存外模式和應用程序保持不變，保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。這些映象定義通常包含在各自外模式的描述中。當前第39頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)模式/內(nèi)模式映象定義并保證了模式和內(nèi)模式之間的對應關系。當內(nèi)模式發(fā)生變化時，重新定義模式/內(nèi)模式映象，從而使模式和外模式保持不變，建立在外模式上的應用程序也保持不變，保證了數(shù)據(jù)的物理獨立性。該映象定義通常包含在模式描述中。當前第40頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)3.數(shù)據(jù)模型（datamodel）（1）概述模型是現(xiàn)實世界事物特征的模擬和抽象。如航模飛機是對實際飛機的模擬和抽象，它不是真正的飛機，但又真實的反映了實際飛機的屬性和特征。為便于人和計算機都能理解，信息抽象采用逐步抽象的方法，把數(shù)據(jù)模型分成兩個不同的層次：按用戶的觀點來對現(xiàn)實世界的抽象稱為概念模型（也稱信息模型）；以計算機系統(tǒng)的觀點模擬現(xiàn)實世界的模型叫做數(shù)據(jù)模型。

當前第41頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也就是說，首先按人們的認識觀點將現(xiàn)實世界抽象為信息世界的概念模型，然后再通過數(shù)據(jù)模型將信息世界轉(zhuǎn)換為機器（計算機）世界。數(shù)據(jù)模型又可進一步細分為邏輯（數(shù)據(jù)）模型和物理（數(shù)據(jù)）模型兩個分層次。如下圖所示。模型的轉(zhuǎn)換

當前第42頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)①概念模型（conceptualdatamodel，CDM）概念模型就是概念層次的數(shù)據(jù)模型，簡稱為概念模型。是現(xiàn)實世界的事物經(jīng)過人腦的抽象加工，提取出對用戶有用的信息，經(jīng)過組織整理加工形成的。概念模型按用戶的觀點來對現(xiàn)實世界進行建模，這種建模方法是缺乏計算機知識的用戶最容易理解的，并便于和數(shù)據(jù)庫設計人員進行交流，是系統(tǒng)分析員、程序設計員、維護人員、用戶之間相互理解的共同語言；概念模型必須轉(zhuǎn)換成邏輯模型，才能在DBMS中實現(xiàn)。當前第43頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)②邏輯模型（logicaldatamodel，LDM）邏輯數(shù)據(jù)模型是用戶通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)看到的現(xiàn)實世界，它描述了數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的整體結(jié)構。是具體的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，不同的DBMS提供了不同的邏輯數(shù)據(jù)模型，如層次模型、網(wǎng)狀模型、關系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷?。當前?4頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)③物理模型（physicaldatamodel，PDM）物理數(shù)據(jù)模型用來描述數(shù)據(jù)的物理存儲結(jié)構和存儲方法，面向具體的DBMS，面向操作系統(tǒng)和機器。PDM不僅與具體的DBMS有關，還與操作系統(tǒng)和硬件有關。每一種邏輯模型在實現(xiàn)時都有其對應的物理模型。DBMS為保證其獨立性和可以執(zhí)行，大部分PDM的實現(xiàn)工作由系統(tǒng)自動完成，而設計者只設計某些特殊結(jié)構。也就是說，一般用戶看不到物理數(shù)據(jù)結(jié)構，所以無須過多了解。當前第45頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（2）概念模型實體-聯(lián)系模型（簡稱E-R模型）是由于1976年首先提出的。它提供不受任何DBMS約束的面向用戶的表達方法，在數(shù)據(jù)庫設計中被廣泛用作數(shù)據(jù)建模的工具。E-R數(shù)據(jù)模型問世后，經(jīng)歷了許多修改和擴充。分類E-R模型的構成成分是實體集、屬性和聯(lián)系集.當前第46頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)E-R圖為實體-聯(lián)系圖，提供了表示實體型、屬性和聯(lián)系的方法，用來描述現(xiàn)實世界的概念模型。構成E-R圖的基本要素是實體型、屬性和聯(lián)系，其表示方法為：·實體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名；·屬性：用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應的實體連接起來；·聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關實體連接起來，同時在無向邊旁標上聯(lián)系的類型（1:1，1:n或m:n）。當前第47頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)聯(lián)系示意圖當前第48頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(3)概念模型的表示方法最常用的概念模型表示方法是實體—聯(lián)系方法，該方法用E-R圖來描述某一組織的概念模型。E-R圖用矩形方框表示實體集合，方框內(nèi)標明實體集合名稱；用橢圓框表示屬性，通過無向邊連接到實體集。只有一個屬性的實體集可用屬性代替，附加到它參加的聯(lián)系上；當前第49頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)如某屬性為實體的關鍵字，用下劃線在屬性名上標明；用菱形框表示聯(lián)系，框內(nèi)標明聯(lián)系的名稱，通過無向邊連接到參加聯(lián)系的每個實體集合；在用無向邊連接聯(lián)系到實體集時，在邊上注明1或n（多）來標明聯(lián)系的類型。若實體之間聯(lián)系也具有屬性，則把屬性和菱形代表的實體聯(lián)系也用無向邊連接上。

當前第50頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)例如，一個學生可選多門課程，而一門課程又有多個學生選修，一個教師至多可講三門課程，一門課程至多只有一個教師教授，該教學組織的E-R圖如圖所示。

教學E-R模型

當前第51頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（3）（邏輯）數(shù)據(jù)模型①數(shù)據(jù)模型三要素邏輯數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎，常簡稱為數(shù)據(jù)模型。邏輯數(shù)據(jù)模型包含數(shù)據(jù)結(jié)構、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)完整性約束三個部分，稱為數(shù)據(jù)模型三要素。當前第52頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構描述數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征，是指對實體類型和實體間聯(lián)系的描述。數(shù)據(jù)操作描述數(shù)據(jù)的動態(tài)特征，是指對數(shù)據(jù)庫中各種數(shù)據(jù)對象允許執(zhí)行的操作的集合。數(shù)據(jù)約束條件是一組數(shù)據(jù)完整性規(guī)則的集合，給出數(shù)據(jù)及其聯(lián)系應具有的制約和依賴規(guī)則，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)必須滿足這組規(guī)則。當前第53頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)②常見數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型主要有層次模型、網(wǎng)狀模型、關系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷人姆N。層次模型（hierarchicalmodel）用樹形結(jié)構來表示各類實體以及實體間的聯(lián)系。記錄類型描述的是實體，對應一個節(jié)點，字段描述實體的屬性。上層節(jié)點叫父節(jié)點，下層節(jié)點叫子節(jié)點，同一雙親的節(jié)點叫兄弟節(jié)點。只有一個節(jié)點沒有雙親節(jié)點，稱之為根節(jié)點。根以外的其它節(jié)點有且只有一個雙親節(jié)點。當前第54頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)網(wǎng)狀模型（networkmodel）：用有向圖結(jié)構表示實體類型及實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。與層次模型一樣每個節(jié)點表示一個記錄類型，每個記錄類型可包含若干個字段，節(jié)點之間的連線表示記錄類型間的聯(lián)系。關系模型（relationalmodel）：用二維表表示實體和實體之間的聯(lián)系。當前第55頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)面向?qū)ο竽Ｐ停╫bject-orientedmodel）：面向?qū)ο蟪绦蛟O計方法和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術相結(jié)合就產(chǎn)生了面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。面向?qū)ο竽Ｐ蛯嶓w視為對象，對象是現(xiàn)實世界中實體的模型化。當前第56頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（4）關系模型和關系數(shù)據(jù)庫關系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構是一張二維表。關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是支持關系模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。例如，下表的學生數(shù)據(jù)表表示了一個學生關系模型。當前第57頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)①關系常用術語通常由行和列組成的二維表就是關系（relation）；表中的一行即為一個元組（tuple）；表中的一列即為一個屬性（attribute），屬性有名與值的區(qū)別；由屬性名組成的表頭為框架（framework）（關系的型）；元組中的一個屬性值（字段值）稱分量（component）；屬性的取值范圍是域（domain）；當前第58頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以唯一確定一個元組的一個屬性或?qū)傩越M為候選碼（candidatekey，可簡稱為碼）；一個關系中常有多個候選碼，可指定一個為主碼；對關系的描述是關系模式（relationmodel），一般表示為：關系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）。其中關系的主碼用下劃線指明，如：學生（學號，姓名，性別，系別，年齡，政治面貌）。當前第59頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)②關系操作關系數(shù)據(jù)模型的理論基礎是集合論，關系操作采用集合操作方式，即操作的對象和結(jié)果都是集合。關系操作主要包含傳統(tǒng)集合運算（并、交、差等）和專門的關系運算（選擇、投影、連接等）。投影操作是對一個關系進行垂直分割，從二維表中選出所需要的列，消去其他列，并重新安排列的順序。當前第60頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)選擇操作是根據(jù)某些條件對關系做水平分割，即選取符合條件的元組。聯(lián)接是對兩個關系的運算，它是將兩個關系在給定的屬性上滿足給定條件的元組連接起來而得到的一個新的關系。當前第61頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)4.數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的趨勢

（1）下一代數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展主流面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術將成為下一代數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的主流。部分學者認為現(xiàn)有的關系型數(shù)據(jù)庫無法描述現(xiàn)實世界的實體,而面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型由于吸收了已經(jīng)成熟的面向?qū)ο蟪绦蛟O計方法學的核心概念和基本思想,使得它符合人類認識世界的一般方法,更適合描述現(xiàn)實世界。甚至有人預言,數(shù)據(jù)庫的未來將是面向?qū)ο蟮臅r代。

當前第62頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（2）數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的新方向非結(jié)構化數(shù)據(jù)庫是部分研究者針對關系數(shù)據(jù)庫模型過于簡單,不便表達復雜的嵌套需要以及支持數(shù)據(jù)類型有限等局限,從數(shù)據(jù)模型入手而提出的全面基于因特網(wǎng)應用的新型數(shù)據(jù)庫理論。當前第63頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)他們認為這種數(shù)據(jù)庫的最大區(qū)別就在于它突破了關系數(shù)據(jù)庫結(jié)構定義不易改變和數(shù)據(jù)定長的限制,支持重復字段、子字段以及變長字段并實現(xiàn)了對變長數(shù)據(jù)和重復字段進行處理和數(shù)據(jù)項的變長存儲管理,在處理連續(xù)信息(包括全文信息)和非結(jié)構信息(重復數(shù)據(jù)和變長數(shù)據(jù))中有著傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫所無法比擬的優(yōu)勢。當前第64頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（3）數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的又一趨勢有學者指出

:數(shù)據(jù)庫與學科技術的結(jié)合將會建立一系列新數(shù)據(jù)庫,如分布式數(shù)據(jù)庫、并行數(shù)據(jù)庫、知識庫、多媒體數(shù)據(jù)庫等,這將是數(shù)據(jù)庫技術重要的發(fā)展方向。其中,許多研究者都對多媒體數(shù)據(jù)庫作為研究的重點,并認為多媒體技術和可視化技術引入多媒體數(shù)據(jù)庫將是未來數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的熱點和難點。①未來數(shù)據(jù)庫技術及市場發(fā)展的兩大方向分別為數(shù)據(jù)倉庫和電子商務.②面向?qū)ｉT應用領域的數(shù)據(jù)庫技術

當前第65頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.1數(shù)據(jù)庫技術與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)5.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的代表（1）Oracle

（2）PostgreSQL（3）MicrosoftSQLServer（4）MicrosoftAccess當前第66頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.2數(shù)據(jù)倉庫1.什么是數(shù)據(jù)倉庫（DataWarehouse，DW）數(shù)據(jù)倉庫之父比爾·恩門（BillInmon）在1991年出版的“BuildingtheDataWarehouse”（《建立數(shù)據(jù)倉庫》）一書中所提出的定義被廣泛接受，數(shù)據(jù)倉庫是一個面向主題的（SubjectOriented）、集成的（Integrate）、相對穩(wěn)定的（Non-Volatile）、反映歷史變化（TimeVariant）的數(shù)據(jù)集合，用于支持管理決策。當前第67頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.2數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)倉庫是一個過程而不是一個項目；數(shù)據(jù)倉庫是一個環(huán)境，而不是一件產(chǎn)品。數(shù)據(jù)倉庫提供用戶用于決策支持的當前和歷史數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)的操作型數(shù)據(jù)庫中很難或不能得到。數(shù)據(jù)倉庫技術是為了有效的把操作形數(shù)據(jù)集成到統(tǒng)一的環(huán)境中以提供決策型數(shù)據(jù)訪問，的各種技術和模塊的總稱。所做的一切都是為了讓用戶更快更方便查詢所需要的信息，提供決策支持。

當前第68頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.2數(shù)據(jù)倉庫2.數(shù)據(jù)倉庫的特點（1）面向主題

（2）集成的（3）相對穩(wěn)定的（4）反映歷史變化

從工程的角度來看，數(shù)據(jù)倉庫是一個集成的解決方案，由多種產(chǎn)品和專業(yè)技術服務組成，提供了一種對數(shù)據(jù)進行存儲與分析的技術手段。

當前第69頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.2數(shù)據(jù)倉庫3.數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)體系結(jié)構整個數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)是一個包含四個層次的體系結(jié)構，如下圖所示。數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)體系結(jié)構

當前第70頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.2數(shù)據(jù)倉庫①數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源是數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的基礎，通常包括內(nèi)部信息和外部信息。內(nèi)部信息包括存放于關系型DBMS中的各種業(yè)務處理數(shù)據(jù)和各類文檔數(shù)據(jù)。外部信息包括各類法律法規(guī)、市場信息和競爭對手的信息等。當前第71頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.2數(shù)據(jù)倉庫②數(shù)據(jù)存儲與管理數(shù)據(jù)倉庫的核心是數(shù)據(jù)的存儲和管理。數(shù)據(jù)倉庫的組織管理方式?jīng)Q定了它有別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，同時也決定了其對外部數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式。要決定采用什么產(chǎn)品和技術來建立數(shù)據(jù)倉庫，則需要從數(shù)據(jù)倉庫的技術特點著手分析。針對現(xiàn)有各業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進行抽取、清理、并有效集成，按照主題進行組織。當前第72頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.2數(shù)據(jù)倉庫③OLAP服務器對分析需要的數(shù)據(jù)進行有效集成，按多維模型予以組織，以便進行多角度、多層次的分析，并發(fā)現(xiàn)趨勢。數(shù)據(jù)挖掘應建立在聯(lián)機分析處理OLAP的數(shù)據(jù)環(huán)境基礎之上。④前端工具主要包括各種報表工具、查詢工具、數(shù)據(jù)分析工具、數(shù)據(jù)挖掘工具以及各種基于數(shù)據(jù)倉庫的應用開發(fā)工具。其中數(shù)據(jù)分析工具主要針對OLAP服務器，報表工具、數(shù)據(jù)挖掘工具主要針對數(shù)據(jù)倉庫。當前第73頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.2數(shù)據(jù)倉庫4.數(shù)據(jù)倉庫的組成

（1）數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)庫

（2）數(shù)據(jù)抽取工具（3）元數(shù)據(jù)（4）訪問工具（5）數(shù)據(jù)集市（DataMarts）

當前第74頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.2數(shù)據(jù)倉庫5.數(shù)據(jù)倉庫的建立步驟

數(shù)據(jù)倉庫的建立步驟如下：

1）收集和分析業(yè)務需求。

2）建立數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)倉庫的物理設計。

3）定義數(shù)據(jù)源。

4）選擇數(shù)據(jù)倉庫技術和平臺。

5）從操作型數(shù)據(jù)庫中抽取、凈化、和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)倉庫。

6）選擇訪問和報表工具。

7）選擇數(shù)據(jù)庫連接軟件。

8）選擇數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)展示軟件。

9)更新數(shù)據(jù)倉庫。

當前第75頁\共有84頁\編于星期四\19點5.2.2數(shù)據(jù)倉庫6.數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)集市

有關決策支持型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)集市是面向企業(yè)中的某個部門或是項目小組的。一些專家顧問將數(shù)據(jù)集市的建造描述為建立數(shù)據(jù)倉庫全過程中的一步。首先，一個儲存企業(yè)全部信息的數(shù)據(jù)倉庫被創(chuàng)建，其中，數(shù)據(jù)均具備有組織的、一致的、不變的格式。數(shù)據(jù)集市隨后被創(chuàng)立，其目的是為不同部門提供他們所需要的那部分信息。數(shù)據(jù)倉庫聚集了所有詳細的信息，而數(shù)據(jù)集市中的數(shù)據(jù)則是針對用戶們的特定需求總結(jié)而出的。

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