【高項】第1章 信息化與信息系統（1）

1. 信息系統與信息化

1. 信息的質量屬性

   • 精確性。對事物狀態描述的精準程度
   • 完整性。對實物狀態描述的全面程度，完整信息應包括所有重要事實
   • 可靠性。指信息的來源、採集方法、傳輸過程是可以信任的，符合預期
   • 及時性。指獲得信息的時刻與時間發生時刻的間隔長短
   • 經濟性。指信息獲取、傳輸帶來的成本在可以接受的範圍之內。
   • 可驗證性。指信息的主要質量屬性可以被證實或者證僞的程度。
   • 安全性。信息可以被非授權訪問的可能性，可能性越低，安全性越高。

2. 信息技術的核心是傳輸技術（通常指通信、網絡等）
   信息只有流動起來，才能體現其價值。

3. 信息的傳輸模型
   
   信道是信息的傳輸通道，如TCP/IP網絡。

4. 信息系統是就是輸入數據，通過加工處理，產生信息的系統。

5. 信息系統具有幾個比較突出的特性：

   • 開放性。指系統的可訪問性，系統可被外部識別，外部可按照預定的方法，使用系統的功能或影響系統的行爲。
   • 脆弱性。與系統的穩定性對應，系統可能存在者喪失結構、功能、秩序的特性，脆弱性差的系統，一旦被入侵，整體性會被破壞，甚至崩潰瓦解。
   • 健壯性。指系統面臨干擾、輸入錯誤、入侵等因素時，系統具有能夠抵禦出現非預期狀態的特性，也稱爲魯棒性

6. 信息化從小到大分爲五個層次

   • 產品信息化。產品信息化時信息化的基礎。指傳統產品中越累越多的融入計算機化（智能化）器件，使產品具有處理信息的能力。如智能電視、智能燈具。
   • 企業信息化。企業在運行過程中利用信息化技術。如生產製造系統、ERP、CRM、SCM
   • 產業信息化。指農業、工業、交通運輸業、生產製造業、服務業等傳統產業利用信息技術來完成工藝、產品，實現資源優化重組，從而實現產業升級。
   • 國民經濟信息化。指在經濟大系統內實現統一的信息大流動，使金融、貿易、投資、通關、營銷等組成一個信息大系統，使生產、流通、分配、消費等經濟的四個環節通過信息進一步聯成一個整體。
   • 社會生活信息化。指包括商務、教育、政務、公共服務、交通、日常生活等在內的整個社會體系採用先進信息化技術。如智慧城市、互聯網金融等。

7. 信息化的內涵

   • 信息化的主體：全體社會成員
   • 信息化的時域：長期的過程
   • 信息化的空域：政治、經濟、文化、軍事和社會的一切領域
   • 信息化的手段：基於現代信息技術的先進社會生產工具
   • 信息化的途徑：創建信息時代的社會生產力、推進社會生產關係及社會上層建築的改革
   • 信息化的目標：使國家的綜合實力、社會的文明素質和人民的生活質量全面提升

8. 我國建成的國家級的信息系統有如下

9. 國家信息化體系的6要素
   

   • 信息技術應用：6要素的龍頭、國家信息化的主陣地
   • 信息資源：核心任務。信息化資源的開發和利用
   • 信息網絡：基礎設施。電信網、廣播電視網、計算機網等
   • 信息技術和產業：物資基礎。各種軟硬件基礎
   • 信息化人才：成功之本
   • 信息化法規：保障

10. 軟件過程模型
    

11. 信息系統生命週期

    • 系統規劃階段
      可行性研究報告、備選方案等
    • 系統分析階段（做什麼）
      提出系統的邏輯模型
    • 系統設計階段（怎麼做）
      設計系統的物理模型，設計實現邏輯模型的技術方案，系統設計說明書，分爲概要設計階段和詳細設計階段。
    • 系統實施階段
      實施設計階段提出的內容，寫實施進展報告
    • 系統運行和維護階段
      對系統維護和評價，對系統進行必要的修改。

2. 信息系統開發方法

1. 信息系統常用的開發方法：
   • 結構化開發方法
   • 面向對象方法
   • 原型化方法
   • 面向服務的方法

2.1 結構化方法

1. 結構是指系統內各個組成要素之間的相互聯繫、相互作用的框架。
2. 結構化方法也稱生命週期法，是一種傳統的系統開發方法。
3. 結構化方法的三個組成部分：
   • 結構化分析
   • 結構化設計
   • 結構化程序設計
4. 結構化方法的精髓：自頂向下、逐步求精、模塊化設計
5. 結構化方法將待開發系統是一個結構化的系統，將系統功能視爲一個大模塊，再根據系統分析和設計要求對其進一步的模塊分解或組合。
6. 結構化方法將系統生命週期劃分爲爲系統規劃、系統分析、系統設計、系統實施、系統維護等階段，在每個階段使用一定的開發工具，完成規定的文檔。每個階段都有特定的開發和執行規則。
7. 結構化方法的特點：
   • 開發目標清晰
   • 開發工作階段化
   • 開發文檔規範化
   • 設計方法結構化
8. 結構化方法的侷限和不足
   • 開發週期長
   • 難以適應需求變化
   • 很少考慮數據結構
     結構化方法是面向數據流的開發方法，注重系統的分解和抽象，很少考慮數據結構。在數據建模和數據庫設計時會有侷限性。

2.2 面向對象方法（OO）

1. 萬物皆對象
2. 適應UML統一建模語言來進行對象建模
3. 系統分析、系統設計和系統實現三個階段之間的接線沒有“縫隙”，三個階段接線不明確
4. 對於大型系統面向對象方法不適應，一般是結構化方法和麪向對象方法結合。先結構化方法進行模塊劃分，然後面向對象方法實現各個模塊。

2.3 原型化方法

1. 適應開發初期需求不夠明確，快速開發出一個系統模型展示給用戶，在此基礎上交流溝通，進一步明確需求，以此反覆多次。
2. 使系統的開發週期縮短、成本和風險降低、速度加快、獲得較高綜合開發收益
3. 以用戶爲中心來開發，高用戶參與度
4. 開發環境要求高。如開發人員和用戶的素質、開發工具、軟硬件設備等
5. 管理水平要求高。沒有對系統的統一規劃和開發標準，難度控制開發過程。

2.4 面向服務方法（SO）

1. 基於面向對象的方法，根據業務功能把對象進行分組，形成構件。
2. 各構件之間的功能調用，採用接口的形式暴露出來。各構建之間可以適應自己的實現方法，自己的編程語言等。
3. 這是一種較新的領域，不拘泥於具體實現的開發方式。
4. 構建之間的調用可以跨線程、跨進程、跨時間、跨空間等。

3. 常規信息系統集成技術

3.1OSI協議

開方系統互連參考模型（OSI），爲計算機互連提供一個共同的基礎和標準框架。OSI分爲7層。

1. 物理層
   物理連網媒介，如電纜連線連接器。該層的協議產生並檢測電壓以便發生和接收信號。具體標準有RS232、V.35、RJ-45、FDDI
2. 數據鏈路層
   將數據分割成特定的可被物理層傳輸的幀。常見的協議有IEEE802.3/.2、HDLC、PPP、ATM
3. 網絡層
   將網絡地址（IP地址）翻譯成對應的物理地址（網卡地址），並決定如何將數據從發送發路由到接收方。IP、ICMP、IGMP、IPX、ARP
4. 傳輸層
   確保數據可靠、順序、無錯的傳輸。TCP、UDP、SPX
5. 會話層
   負責網絡中兩個節點之間建立和維持通信。RPC、SQL、NFS
6. 表示層
   應用程序和網絡之間的翻譯官，管理數據加密解密、數據轉換、格式化和解壓縮等。JPEG、ASCII、GIF、DES、MPEG
7. 應用層
   事務處理程序。HTTP、Telnet、FTP（文件傳輸服務）、TFTP（簡單文件傳輸服務）、SMTP

3.2 網絡標準協議

協議	名稱	速度	傳輸介質
IEEE 802.3	標準以太網	10Mb/s	細同軸電纜
IEEE 802.3u	快速以太網	100Mb/s	雙絞線
IEEE 802.3z	千兆以太網	1000Mb/s	光纖或雙絞線

3.3 網絡互連設備

3.4 網絡存儲技術

1. 直接附加存儲（DAS）
   存儲設備通過SCSI電纜直接連接到服務器。本身是硬件的堆疊，存儲操作依賴服務器，不帶任何存儲操作系統。
2. 網絡附加存儲（NAS）
   通過網絡接口與網絡直接連接，由用戶通過網絡訪問，支持即插即用。相當於一個文件服務器。
3. 存儲區域網絡（SAN）
   通過告訴光纖連接，極度可擴展。採用塊級別存儲，而非文件共享存儲方式。

3.5 網絡接入技術

無線4G和5G網絡的速度重點注意：

TD-LTE（4G）	FDD-LTE（4G）	5G
100Mbps	150Mbs	1Gbps

我們常說的下載速度要在上面的基礎上除以8，如5G的下載速度是：speed = 1024/8 = 128 m/s

3.6 數據庫管理系統

1. 關係型數據庫
   • Oracle
   • MySQL
   • SQL Server
2. 非關係型數據庫
   • MongoDB

3.7 數據倉庫技術

1. 數據倉庫是數據在某一時刻的狀態存儲，每一特定時刻的數據庫數據經過清洗、轉換後，保存到數據倉庫。
2. 數據倉庫不支持動態修改。
   

3.8 中間件技術

1. 中間件是在一個分佈式系統環境中處於操作系統和應用程序之間的軟件
2. 中間件是一種獨立的系統軟件或服務程序，分佈式應用軟件藉助這種軟件在不同的技術之間共享資源。
3. 中間件位於客戶機服務器的操作系統之上，管理計算機資源和網絡通信。
4. 中間件的優點
   • 縮短應用的開發週期
   • 節約應用的開發成本
   • 減少系統初期的建設成本
   • 降低應用開發的失敗率
   • 保護已有的投資
   • 簡化應用集成
   • 減少維護費用
   • 提高應用的開發質量
   • 保證技術進步的連續性
   • 增強應用的生命力
5. 中間件、操作系統和數據庫管理系統並稱爲“三套車”
6. 中間件的任務是使程序開發變得更容易，通過提供統一的程序抽象，隱藏異構系統和分佈式系統下低級別編程的複雜度。
7. 中間件的分類
   • 底層型中間件
     主流技術有JVM（Java虛擬機）、CLR（公共語言運行庫）、ACE（自適配通信環境）、JDBC（Java數據庫連接）、ODBC（開放數據庫互連）。代表產品有sun JVM 和 Microsoft CLR。
   • 通用型中間件
     主流技術有CORBA（公共對象請求代理體系結構）、J2EE、MOM（面向消息的中間件）和COM等。代表產品有IONA Orbix、BEA WebLogic、和 IBM MQSeries
   • 集成型中間件
     主流技術有WorkFlow和EAI（企業應用集成）。代表產品有BEA WebLogic、IBM WebSphere

3.9 高可用和高可靠的規劃和設計

1. 可用性是系統能夠正常運行的時間比例。經常用兩次故障之間的時間長度或出現故障時系統能夠恢復正常的速度來表示。可用系統平均無故障時間來度量。

2. 可靠性是系統在應用或系統錯誤時，和錯誤使用的情況下能夠維持功能特性的基本能力。

3. 可用性（出錯少），可靠性（出錯時維持正常）

4. 可靠性指標直接影響可用性，通常將兩個指標一併分析討論。

5. 平均無故障時間（MTTF）、平均維修時間（MTTR）。

6. 可用性 = MTTF/（MTTF+MTTR）*100%