第 6 章计算机信息系统与数据库考点.docx
《第 6 章计算机信息系统与数据库考点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第 6 章计算机信息系统与数据库考点.docx（63页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第6章计算机信息系统与数据库考点
第6章计算机信息系统与数据库
★出题方向提示
●计算机信息系统的特点、结构、主要类型和发展趋势，
●数据库系统的特点与组成；概念模型与E-R图；数据库的数据模型。
●关系数据库的基本原理：
数据结构及其形式化定义；关系代数操作；SQL语言；数据库的控制
●信息系统的开发与管理：
软件工程概念；信息系统开发方法；数据库数据设计概要；系统规划；系统分析；系统设计；系统实施和系统维护。
●典型信息系统的介绍。
★考点1*：
计算机信息系统的特点、结构、主要类型和发展趋势
1．计算机信息系统的特点
计算机信息系统（以下简称信息系统）是一类以提供信息服务为主要目的数据密集型、人机交互的计算机应用系统。
它在技术上有四个特点：
（l）涉及的数据量大。
数据一般需存放在辅助存储器（即外存）中，内存中设置缓冲区，暂存其中当前要处理的一小部分数据。
（2）绝大部分数据是持久的，不随程序运行的结束而消失，长期保留在计算机系统中。
（3）这些持久数据为多个应用程序所共享。
（4）除具有数据采集、传输、存储和管理等基本功能外，还可向用户提供信息检索，统计报表、事务处理、分析、控制、预测、决策、报警、提示等信息服务。
注意请读者注意信息与数据这两个概念的区别和联系：
（1）计算机是一种基于二进制运算的信息处理机器，任何需要由计算机进行处理的信息，都必须进行一定程度的形式化，并表示成二进制编码的形式。
这就引进了数据的概念。
数据是计算机中对事实、概念或指令进行描述的一种特殊格式。
（2）在信息处理领域中，信息指的是人们要解释的那些数据的含义。
计算机信息处理，微观上就是由计算机进行数据处理的过程，实际上就是数据处理，数据处理的目的是获取有用的信息。
在许多场合，如果不引起混淆的话，信息和数据通常并不严格加以区分。
2．计算机信息系统的结构
计算机信息系统是面向信息的、由计算机硬件、软件和相关的人员共同组成一个整体的计算机应用系统。
信息系统是多种多样的，但其基本结构又一样的，如图6.1所示：
其中四个层次分别为：
（l）基础设施层，包括支持计算机信息系统运行的硬件、系统软件和网络；
（2）资源管理层，包括各类结构化、半结构化和非结构化的数据信息，以及实现信息采集、存储、传输、存取和管理的各种资源管理系统，主要有数据库管理系统、目录服务系统、内容管理系统等；
用户
应用表现层
基础设施层
业务逻辑层
资源管理层
图6.1计算机信息系统的层次结构图
（3）业务逻辑层，由实现各种业务功能、流程、规则、策略等应用业务的一组信息处理代码构成；
（4）应用表现层，其功能是通过人机交互等方式，将业务逻辑和资源紧密结合在一起，并以多媒体等丰富的形式向用户展现信息处理的结果。
目前，信息系统的软件体系结构包括客户机／服务器和浏览器／服务器两种主流模式，它们都是上述计算机信息系统层次结构的变种。
3．计算机信息系统的主要类型
从信息处理的深度来区分信息系统基本可以分为四大类，即业务信息处理系统、信息检索系统、信息分析系统和专家系统。
（1）业务信息处理系统
业务信息处理系统是采用计算机技术进行日常业务处理的信息系统，用以使业务工作自动化，提高业务工作的效率和质量。
根据服务对象的不同，业务信息处理系统又可以进一步分为操作层业务处理系统、管理层业务处理系统和知识层业务处理系统三类。
1作层业务处理系统是面向操作层用户的，主要用于对日常业务工作的数据进行记录、查询和处理。
通
常操作层业务工作的任务和目标是预先规定并组织好的。
2管理层业务处理系统是为一般管理者提供检查、控制和管理业务服务的系统。
3知识层业务处理系统是支持企事业单位中的设计和文秘人员业务的信息系统，用以进行企事业单位的设
计、创作和文秘工作。
按业务性质不同，又分为辅助技术系统和办公信息系统（又称办公自动化系统，OfficeAutiomationSystem，简称OA）。
办公自动化系统利用现代信息技术可实现无纸办公、虚拟办公、协同办公、移动办公等功能。
注意辅助技术系统采用计算机作为工具，辅助有关技术人员在特定应用领域内完成相应的任务。
下面几个有关计算机辅助系统的英文缩写形式经常在考试中出现：
CAD：
全称ComputerAidedDesign，译为“计算机辅助设计”。
CAM：
全称computerAidedManufacturing，译为“计算机辅助制造”
CAT：
全称ComputerAidedTesting，译为“计算机辅助测试”.
CAI：
全称ComputerAidedInstruction，译为“计算机辅助教学”。
CAPP：
全称Computer-AidedProcessPlanning,译为“计算机辅助工艺规划”。
（2）信息检索系统
信息检索系统的特点是信息量大、检索功能强、服务面广。
根据获得最终检索结果的详细程度和检索词的来源不同分为目录检索系统和全文检索系统两大类，也可以从信息的内容来划分，将其分为文献检索系统、事实检索系统、数值检索系统等。
（3）信息分析系统
决策支持系统和经理支持系统是两种常见的信息分析系统。
①决策支持系统（DecisionsupportSystem，简称DSS），是辅助决策者通过数据、模型、知识以人机交互方式进行半结构化或非结构化决策的计算机信息系统。
DSS进行辅助决策所需数据源不但有来自单位内部操作层和管理层的信息，而且需要来自外部资源的信息。
DSS进行辅助决策的技术有模型库、方法库、数据库、数据仓库、联机分析以及规则挖掘等。
②经理支持系统（ExecutiveSupportSystem，简称ESS）是企业决策层的另一种形式的信息系统，它服务于企业的决策层。
ESS着重于使企业高级主管能快速获得需要的信息或减少获得信息的工作量。
（4）专家系统
专家系统（ExpertSystem，简称ES）是一种知识信息的加工处理系统，模仿人类专家的思维活动，通过推理与判断来求解问题。
一个专家系统通常由两部分组成：
一部分是称为知识库的知识集合，它包括要处理问题的领域知识；另一部分是称为推理机的程序模块。
注意业务信息处理系统是对原始信息存储和利用的系统，信息检索系统是对原始信息作简单的加工后提供检索服务的系统，他们都属于一次信息或二次信息系统。
信息分析系统（InformationAnzlysisSystem，简称IAS）是一种高层次的信息系统，它是三次信息的处理系统，是为管理决策人员掌握企事业单位运行规律和趋势，制订规划、进行决策的辅助系统。
4．计算机系统的发展趋势
（1）信息多媒体化
（2）系统集成化
（3）功能智能化
（4）结构分步化
★考点2：
数据库系统的特点与组成
1．数据库系统的特点
数据库系统具有以下特点：
（l）数据结构化。
数据库系统中的数据面向整个单位的全局应用，并采用一定的数据模型来进行描述和定义，因而数据具有整体结构化的特征。
在说明数据结构时，不但要描述数据本身的特征，同时还要描述数据之间的联系。
这是数据库系统与文件系统的本质区别。
（2）数据共享性高，冗余度低。
可显著减少数据冗余，节省存储空间，避免数据之间的不相容性，保证数据的一致性。
（3）系统灵活，易于扩充。
面向整个系统设计结构化的数据，不但有利于系统中多个应用共享，而且便于增加新的应用。
可以从整体数据集合中按应用系统的需求选取相应的数据子集，用作局部应用的数据集合。
当应用需求改变或增加时，只要重新选取新的子集或加上一部分数据便可满足新的需求。
（4）数据独立于程序。
数据独立性包括数据的逻辑独立性和数据的物理独立性两方面的内容。
数据与程序的独立，可以将数据的定义从程序中分离出来，加之数据的存取由DBMS负责；因而可以简化应用程序的编制，减少应用程序的维护工作量。
注意所谓数据的逻辑独立性，是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构相互独立。
系统中数据逻辑结构改变并不影响用户的应用程序（即应用程序不需改变）。
所谓数据的物理独立性，是指用户的应用程序与存储在数据库中的数据相互独立。
由于数据存储是由DBMS管理的，因此数据的物理存储改变也不影响用户的应用程序（即应用程序也不需改变）。
（5）统一管理和控制数据。
由于数据库系统是数据密集型的应用，因此数据库管理系统必须强化对数据的统一管理和控制。
为此数据库管理系统一般均要提供数据安全性、完整性、并发控制以及故障恢复的功能。
（6）具有良好的用户接口。
用户可方便地开发和使用数据库。
2．数据库系统的组成
数据库系统指具有管理和控制数据库功能的计算机应用系统，除了用户应用程序外，它一般由计算机支持系统、数据库、数据库管理系统和有关人员组成。
（1）计算机支持系统
计算机支持系统指用于数据库管理的硬件和软件支持系统。
①硬件支持环境，主要指计算机硬件设备。
在数据库应用系统的需求中，特别强调数据库主机或数据库服务器必须有足够大的外存容量，高效率存取的I/O，大的主机吞吐量以及功能强大的任务处理能力。
②软件支持系统，除了DBMS之外，数据库系统软件支持环境还包括操作系统、应用系统开发工具、各种宿主程序语言等。
（2）数据库
数据库（即物理数据库）是指按一定的数据模型组织，长期存放在外存上的一组可共享的相关数据集合。
注意数据库中除了存储用户直接使用的数据外，还存储有另一类“元数据”，他们是有关数据库的定义信息，如数据类型、模式结构、使用权限等，这些数据的集合称为数据字典（DataDictionary，简称DD），它是数据库管理系统工作的依据，数据库管理系统通过DD对数据库的数据进行管理和维。
（3）数据库管理系统
数据库管理系统（DBMS）是对数据进行管理的软件系统，它是数据库系统的核心软件。
数据库系统的一切操作，包括按数据模式来创建数据库的对象、应用程序对这些对象的操作（检索、插入、修改和删除等）以及数据管理和控制等，都是通过DBMS进行的。
DBMS必备的基本功能有：
①数据定义功能。
DBMS提供数据定义语言（DataDefinitionLanguage，简称DDL），数据库设计人员通过DDL语句来描述和定义数据库的结构，包括数据库的用户模式、逻辑模式、存储模式及安全保密等信息的描述。
②数据存取功能。
DBMS提供数据操纵语言（DataManipulationLanguage，简称DML）,用户使用DML语句实现对数据库中数据的基本操作，如查询（即为检索）、插入、修改和删除等。
4数据库管理功能。
DBMS提供对数据进行管理和控制的机制，以保证数据的安全性、完整性，多用户对数据的并发使用以及发生故障时的系统恢复。
（4）人员
设计、开发和维护数据库的过程中，有大量的人员参与其中的工作。
主要人员有：
①数据库管理员。
在大型数据库系统设计和运行中，必须有专门的机构来对数据库进行有效的管理和控制，解决系统设计和运行中出现的问题，行使这种控制权的机构（或人员）叫数据库管理员（DataBaseAdministrator，简称DBA）。
②系统分析设计员。
负责应用系统的需求分析和规范说明，他们要根据用户需求与DBA一起确定系统硬、软件配置，并参与概念结构设计、逻辑结构设计和物理设计。
③系统程序员。
负责设计、开发应用系统功能模块的软件编程人员，他们根据数据库模式和模块功能编写、调试和安装应用程序。
④用户。
指数据库的最终用户。
不同层次的用户按其业务工作的要求，通过应用程序的操作界面使用数据库，分别完成日常业务，管理和决策的工作。
注意请区分数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念和联系：
数据库系统指具有管理和控制数据库功能的计算机系统，它一般由计算机支持系统（硬件和软件）、数据库、数据库管理系统和有关人员组成。
在一般叙述中，若不引起混淆，常常把数据库系统简称为数据库。
数据库系统，简称DBS，全文为：
DataBaseSystem
数据库管理系统，简称DBMS，全文为：
DataBaseManagementSystem
数据库，简称DB,全文为：
DataBase
★考点3．概念模型与E一R图
1、概念模型
概念模型是对应用单位数据的第一次抽象，它把现实世界的对象抽象为某一种不依赖于具体计算机系统的数据结构，用以实现对应用数据和信息的建模。
目前常用“实体—联系”（Entity—Relationship简称E—R）的方法来建立概念模型，在“实体—联系”方法中，采用E—R图来描述某一应用单位的概念模型。
下面介绍E—R概念模型中的有关术语。
（1）实体
把凡是可以被人们识别而又可以互相区别的客观对象统统抽象为实体（entity）。
在一个单位中，具有共性的一类实体可以组合为一个实体集。
（2）属性
实体一般具有若干特征，用于描述其性质，这种特征称之为实体的属性（attribute）。
在E—R概念模型中称每个属性的取值范围为值域。
（3）实体主键
能够唯一标识实体的属性或属性组（这组属性的任何真子集无此性质）称为实体集的实体键，如果一个实体集有多个实体键存在，则可从中选一个最常用的作为实体主键，简称主键（primarykey）。
（4）联系
现实世界中事物之间是有关系的，抽象到概念系统中的实体之间也会有各种联系（relationship）,并且联系也可用属性来说明它的特征。
联系又可分为两种：
一种是实体集内部的联系，它反映了实体集内部不同属性之间的联系：
而另一种是多个实体集之间的联系。
以二元联系（两个实体集之间的联系）为例，它们有下列三类不同语义的联系：
◆一对一联系（1：
1）
若对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系；反之亦然，则称实体集A和实体集B具有1：
1联系。
如“学生”实体集与“教室座位”实体集就存在1：
1的联系。
因为一个坐位只供一个学生就坐，而一个学生也只可坐一个座位。
根据语义，如果座位暂时无学生就坐，也没有破坏两个实体集之间1：
1的联系。
◆一对多联系（1：
n）
若对于实体集A中的每一个实体，实体B中有n个实体（n≥0）与之联系；而对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B存在1：
n的联系。
如”系”实体集与”学生”实体集就存在1：
n的联系，因为按学籍管理章程规定：
一个系可以包含多名学生，而一个学生只属于一个系。
◆多对多联系（m：
n）
若对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）与之联系；而对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m≥0）与之联系，则称该二个实体集A、B之间存在m：
n联系。
如一个学生可以选修多门课程，而一门课程亦可以被多名学生选修，则“学生”与“课程”两个实体集之间就存在m：
n联系。
2、E—R图
用Ｅ—Ｒ概念模型对一个单位的信息结构进行模拟，称为一个单位的Ｅ—Ｒ概念模式，Ｅ—Ｒ概念模式可用直观的Ｅ—Ｒ图表示。
Ｅ—Ｒ图中，用矩形框表示实体集，菱形框代表联系，椭圆（或圆形）框表示属性，加斜杠线的属性组成相应实体集的主键。
联系与实体集相连的线上要注明联系的语义类型。
★考点4：
数据库的数据模型
1．数据模型的基本概念
数据模型是在数据库领域中定义数据及其操作的一种抽象表示，用严格的形式化定义来描述数据的结构特点和结构约束，通常要求一个数据模型包括以下两方面的内容：
（l）数据静态的特性。
它包括数据的基本逻辑结构，数据间的联系和数据完整性约束，以保证数据的正确、有效和相容。
（2）数据的动态特性。
它指定义在数据上的操作，包括这些操作的规则及实现操作的语言
2．数据模型的分类
数据模型是直接面向计算机系统中数据的逻辑结构。
数据模型由三部分组成，即实体及实体间联系的数据结构描述、对（表示实体和联系的）数据的操作以及数据中完整性约束条件。
常用的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。
（1）层次模型
层次模型用树结构表示实体集之间的联系。
如家族宗谱中的双亲和子女联系、行政机构中的上级部门和下级部门的联系都可用层次模型来描述。
（2）网状模型
网状模型用网络结构表示实体集之间联系的数据模型。
用它可以描述非层次形式的联系，如铁路网．、电话网中的节点之间联系都是网状的。
层次模型和网状模型统称为非关系模型。
（3）关系模型是用二维表结构表示实体集以及实体集之间联系的数据模型。
后续考点将会详细介绍关系模型的相关内容。
（4）面向对象模型
计算机应用对数据模型的要求是多种多样的，而且是层出不穷的。
面向对象数据模型作为一种可扩充的数据模型于20世纪80年代被提出并得到深入研究。
在面向对象模型中把现实世界的实体都模拟为一种对象，并把类似的对象归并为一类（Class）。
每个对象有一个状态，对象的状态是该对象属性值的集合；每个对象有一组操作，而每个操作决定对象的一种行为。
具体而言，行为是对象在对象状态上操作的方法（程序代码）的集合。
每个对象有一个惟一的标识符，它把对象状态和对象行为“封装”在一起。
对象之间通过消息进行通信。
面向对象模型具有诸多优点，其语义表达能力强，可支持复杂的数据模型（如向量、矩阵、有序集），有封装性、继承性、版本管理功能，可支持长事务处理等。
★考点5*：
关系数据库的基本原理：
数据结构及其形式化定义
1、关系数据模型的逻辑结构
关系数据模型的基本结构是关系。
在用户观点下，关系数据模型中数据的逻辑结构是一张二维表（table），由表名、行和列组成。
表的每一行称为一个元组（tuple），每一列称为属性（attribute）。
用关系数据模型对一个具体单位中客观对象的实体集、属性和联系的结构描述，一般称为关系数据模式，而二维表中的内容即为其实例。
关系数据模式的一般描述形式为：
R（Al,A2，…Ai…，An）其中R为关系模式名，即二维表名，Ai（1≤i≤n）是属性名。
注意与E—R概念模型中主健定义一样，关系数据模式中的主键是该模式的某个属性组，它可以惟一确定二维表中的一个元组。
2、关系数据模型的存储结构
在关系数据模型中，实体集、实体集之间的联系都用二维表来表示。
在支持关系模型的数据库（即关系数据库）物理组织中，二维表以文件形式存储。
在操作系统、数据库以及数据库语言SQL中所使用的术语有所不同，为了学习和理解的方便，现将这些术语的对应关系列于表6.1中。
表6.1基本术语对照表
文件系统（操作系统）
关系模型
数据库语言SQL
记录类型
关系模式
基本表结构
文件
关系（二维表）
基本表
记录
元组
行
数据项
属性
列
3、关系数据模型的特点
（1）关系数据模型的特点
关系数据模型得以迅速发展和普遍应用，主要得力于关系数据模型所具有的下列特点：
1关系数据模型建立在严格的数学理论基础上。
②关系数据模型的概念单一，E一R概念系统中的实体集、实体集之间的联系都用关系（即二维表）表示。
对二维表的操作（如查询和更新）的结果也是二维表，因而数据结构简单、清晰，用户易理解，应用方便。
③关系数据模型的存取路径对用户透明，简化了程序员的编程工作，数据独立性和安全性好。
注意由于关系模型与传统的数据文件有类似之处，所以有些术语可以混用，如属性又称为列，元组称为行。
（2）关系数据模型中对关系的限制
关系是一种规范化二维表中行的集合。
在关系数据模型中，对每个关系还作了如下限制：
1每一个属性对应一个值域，不同的属性可有相同的值域，但必须给出不同的属性名。
2关系中每一个属性都应是原子数据。
所谓原子数据是指那些不可再分的数据（如整数、字符串等），而不包括组合数据（如集合、数组、记录等）。
3关系中不允许出现相同的元组。
4由于关系是元组集合，因此关系中元组的次序可以任意交换。
5关系中属性的顺序可以任意交换。
但在使用中，应考虑在定义关系时属性的顺序。
如果一个关系的元组的个数是无限的，则称其为无限关系；否则称为有限关系。
注意通过以上介绍，不难理解以下两点：
（l）数据模型和模式是有区别的．数据模型是用一组概念和定义描述数据的手段，而数据模式是用某种数据模型对具体情况下相关数据结构的描述．具体地说关系模式是以关系数据模型为基础，综合考虑了用户的需求，并将这些需求抽象而得到的逻辑结构。
因而不应将关系数据模型和关系模式相混淆。
（2）关系模式反映了二维表的静态结构，是相对稳定的。
而关系是关系模式在某一时刻的状态，它反映二维表的内容，由于对关系的操作不断地更新着二维表中的数据，因此关系是随时间动态变化的。
4．关系数据模型的完整性
用来保证数据库中数据的正确性的约束，称为关系数据模型的完整性约束。
下面介绍三类关系数据模型的完整性规则。
（1）实体完整性
若属性A为关系R的主键，则A不能为空值（即其值处于未知状态，记为Null）或重值，即关系R中没有一个元组在属性A上的值为空值，或与另一元组在属性A上的值相同。
（2）引用完整性
现实世界中的实体集之间往往存在某种关联，反映在关系模型中，实体集及实体集之间的联系都是用关系来描述的，这样就自然存在着关系间的引用。
具体而然，如果F是关系R1的一个或一组属性，但F不是R1的主键，并且F与另一个关系R2的主键KR2，相对应，则称F是关系R1的外键。
“引用完整性”严格规定了外键F的取值，即外键F要么是被引用关系R2中某一元组实际存在的主键值，要么为空值。
即“引用完整性”要求在关系中不允许引用不存在的实体（即元组）。
（3）用户定义完整性
实体完整性和引用完整性用于任何关系数据库系统，而用户定义完整性反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求，由应用环境对数据的需求而决定。
5、E—R概念模型转换为关系数据模式
在E—R概念模型中用实体集和联系表示现实世界中的事物及其相互关联，而在关系模式中，应用单一的结构（二维表）来组织数据。
下面简要介绍E—R概念模型转换为关系模式的几条原则。
（1）实体集的转换
E—R概念模型中的每个实体集都转换成一个与实体同名的关系模式，实体集的属性就是关系模式的属性，实体集的主键就是关系模式的主键。
（2）联系的转换
E—R概念模型中的每个联系也用一个与联系同名的关系模式表示；与该联系相连的多个实体集的主键以及联系的属性组合为关系模式的属性。
★考点6：
关系数据库的基本原理：
关系代数操作
关系代数操作简称为关系操作。
它们可分为两类：
一类是传统的集合操作，另一类是关系专用的操作。
1、传统的集合操作
关系是元组的集合，因此集合运算均可适用于关系。
（1）并操作
设有关系R和关系S，它们有相同的模式结构（称R与S是“并相容”的），其并操作表示为：
R∪S，结果生成一个新的关系，由属于R的元组和属于S的元组共同组成。
（2）差操作
设关系R和S并相容，其差操作表示为：
R—S，结果生成一个新关系，其元组由属于R，
升级会员 