《4.2-信息系統(tǒng)的軟件及其作用》參考課件

4.2信息系統(tǒng)的軟件及其作用教材p95-p103信息系統(tǒng)依靠軟件幫助終端用戶使用計算機硬件,將數(shù)據(jù)加工轉(zhuǎn)換成各類信息產(chǎn)品。軟件用于完成數(shù)據(jù)的輸入、處理、輸出、存儲、控制信息系統(tǒng)的活動。信息系統(tǒng)中的軟件一般分為基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用軟件。4.2.1基礎(chǔ)軟件及其作用交流家里的網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)一般由電視機、電視盒子、通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。在完成線路連接后，根據(jù)不同的應(yīng)用目標(biāo)，需要安裝不同的軟件。通過網(wǎng)絡(luò)收集資料、動手操作或請教家長、老師,了解系統(tǒng)的軟件構(gòu)成以及各軟件的作用，完成表4-3并將結(jié)果與同學(xué)進行交流。信息系統(tǒng)的軟件分為基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用軟件。其中，基礎(chǔ)軟件是安裝在硬件上的第一層軟件，主要指服務(wù)器端和客戶端的基礎(chǔ)軟件,包括服務(wù)器操作系統(tǒng)、客戶端操作系統(tǒng),以及特定的服務(wù)器軟件,如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、中間件等，它們構(gòu)成了信息系統(tǒng)的軟件運行環(huán)境。而應(yīng)用軟件則完成用戶特定的需求。實踐在充分了解Moodle運行所需要的硬件和軟件配置的基礎(chǔ)上，以小組為單位，從網(wǎng)上收集相關(guān)的資料，或請教老師，或與同學(xué)討論，進行Moodle信息系統(tǒng)的平臺環(huán)境及系統(tǒng)安裝實踐。在完成信息系統(tǒng)的環(huán)境安裝之后，就可以根據(jù)在線學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的功能需求，一步步搭建管理系統(tǒng)了。1.操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperatingSystem,簡稱0S)是管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序,是直接運行在“裸機”上的最基本的系統(tǒng)軟件，任何其他軟件都必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運行。操作系統(tǒng)是用戶和計算機的接口，同時也是計算機硬件和其他軟件的接口。目前，服務(wù)器操作系統(tǒng)主要有Unix、Linux、Windows。桌面客戶端的操作系統(tǒng)有Macintosh、Unix、Linux等，移動終端操作系統(tǒng)有iOS和Android等,如表4-4所示。操作系統(tǒng)特點應(yīng)用范圍Unix強大的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)。支持多種處理器架構(gòu)，按照操作系統(tǒng)的分類，屬于分時操作系統(tǒng)。大專院校或工程應(yīng)用的工作站。Linux多用戶、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。它與Unix完全兼容，是一個源代碼公開的自由的操作系統(tǒng)，其內(nèi)核源代碼可以自由傳播。Linux發(fā)行版作為個人計算機操作系統(tǒng)或服務(wù)器操作系統(tǒng)，在服務(wù)器上已成為主流的操作系統(tǒng)。Macintosh首個在商用領(lǐng)域獲得成功的圖形用戶界面。運行在Macintosh系列電腦上。Windows多任務(wù)的操作系統(tǒng)，采用圖形窗口界面，用戶對計算機的各種復(fù)雜操作只需通過點擊鼠標(biāo)就可以實現(xiàn)。目前應(yīng)用最廣泛的操作系統(tǒng)，普遍用于個人計算機和服務(wù)器上。iOS手持設(shè)備操作系統(tǒng)。安裝在移動終端上的操作系統(tǒng)。Android以Linux為基礎(chǔ)的開放源代碼的操作系統(tǒng)。主要使用于移動終端，如平板電腦、手機等。為了使服務(wù)器系統(tǒng)能協(xié)調(diào)、高效和可靠地工作，同時也為了給用戶提供方便使用的人機交互界面,在服務(wù)器操作系統(tǒng)中，通常都設(shè)有處理器管理、存儲器管理、設(shè)備管理、文件管理、作業(yè)管理等功能模塊,它們相互配合，共同完成操作系統(tǒng)既定的全部功能。討論某在線銷售商轉(zhuǎn)用Linux操作系統(tǒng)之后，僅一個季度就節(jié)省了上千萬的技術(shù)費用。根據(jù)報表顯示，其省錢之道在于“利用便宜的基礎(chǔ)技術(shù)架構(gòu)，引入基于Linux的技術(shù)平臺，又由于市場的供過于求使得數(shù)據(jù)和無線通信服務(wù)的總體成本降低”。結(jié)合上述案例，與小組同學(xué)一起去認(rèn)識Linux服務(wù)器操作系統(tǒng)，了解它的起源、功能和特性。2.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是長期儲存在計算機中、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。從發(fā)展的歷程來看,數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)管理的高級階段,它是由文件管理系統(tǒng)發(fā)展起來的。信息系統(tǒng)在應(yīng)用過程中,需要進行大量的數(shù)據(jù)處理,這是信息系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)和核心。小到用戶登錄，大到各種資源的管理、報表的生成，信息系統(tǒng)的應(yīng)用越復(fù)雜，處理的數(shù)據(jù)量越大。因此,在信息系統(tǒng)中，必須有一個“數(shù)據(jù)倉庫”來存儲和處理數(shù)據(jù)。在信息系統(tǒng)中一般采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來解決大量的數(shù)據(jù)存儲和處理的問題。服務(wù)器主機上運行的管理數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)軟件稱為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器軟件，也就是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS(DatabaseManagementSystem）。常見的數(shù)據(jù)庫有MSSQL、ORACLESQL,開放源代碼的數(shù)據(jù)庫社區(qū)版有MySQL。在客戶機/服務(wù)器、瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)模式的信息系統(tǒng)中，用戶所使用的客戶端(或瀏覽器）與數(shù)據(jù)存儲管理的服務(wù)器端分離開來，服務(wù)器上運行數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)并駐留數(shù)據(jù)庫,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)操縱;用戶界面由客戶端(或瀏覽器）提供，客戶端軟件通過與服務(wù)器上的DBMS通信取得數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)并顯示在用戶界面上,或?qū)⒂脩糨斎氲臄?shù)據(jù)傳遞回服務(wù)器存于數(shù)據(jù)庫中。用戶的需求（比如計算某筆訂單的金額總計）可能由客戶端處理,也可能由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器處理。體驗對Moodle數(shù)據(jù)庫的管理還可以借助phpMyAdmin的套件或者是MySQL數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的管理工具軟件包，查詢Moodle數(shù)據(jù)庫的授權(quán)用戶賬號和密碼，用數(shù)據(jù)庫管理軟件查看Moodle中的數(shù)據(jù)庫表格信息，如圖4-9所示。3.中間件軟件最早應(yīng)用于科學(xué)計算，然后應(yīng)用于計算機輔助設(shè)計、輔助制造等工業(yè)應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的深入，特別是信息系統(tǒng)在各種管理領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用之后，由于業(yè)務(wù)需求不斷變化、系統(tǒng)不斷增加、流程不斷復(fù)雜，使得系統(tǒng)越來越不堪重負(fù);同時，隨著軟件、硬件技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,各種不同硬件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的不斷涌現(xiàn)，它們之間技術(shù)上的不兼容、訪問和存儲格式上的不同，使得信息系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用很難同時滿足不同的運行環(huán)境,即基于某種軟硬件環(huán)境開發(fā)出來的信息系統(tǒng)，在另一種環(huán)境下則無法.正常運行,需要重新開發(fā);同時,盡管各個領(lǐng)域的應(yīng)用各不相同，但應(yīng)用系統(tǒng)之間許多基礎(chǔ)功能和結(jié)構(gòu)是有相似性的。這就造成了很多重復(fù)的開發(fā)工作，導(dǎo)致資源的極度浪費。對于用戶和開發(fā)者來說,急需一種簡單、一致、集成的開發(fā)和運行環(huán)境，提供標(biāo)準(zhǔn)接口和統(tǒng)一規(guī)范的操作，這就促成了中間件軟件的形成和發(fā)展。2008年年底，國家啟動了核高基(核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品）科技重大專項，在基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域明確提出重點支持操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件、文字處理等基礎(chǔ)軟件產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新。中間件(Middleware）是指網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下處于操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間的一種起連接作用的分布式軟件,其模型圖如圖4-10所示。它主要解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下分布式應(yīng)用軟件的互聯(lián)與互操作問題,提供標(biāo)準(zhǔn)接口、協(xié)議,屏蔽實現(xiàn)細(xì)節(jié)，提高應(yīng)用系統(tǒng)的移植性。中間件在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的上層,應(yīng)用軟件的下層。總的作用是為處于自己上層的應(yīng)用軟件提供運行與開發(fā)的環(huán)境,幫助用戶靈活、高效地開發(fā)和集成復(fù)雜的應(yīng)用軟件。顧名思義,中間件處于操作系統(tǒng)與用戶的應(yīng)用軟件的中間，對應(yīng)用軟件起到支撐作用，用戶并不直接使用中間件。例如，Web服務(wù)器就是一種中間件。Web服務(wù)器,一般指網(wǎng)站服務(wù)器，是駐留于互聯(lián)網(wǎng)上某種類型計算機中的程序。Web服務(wù)器可以向瀏覽器等Web客戶端提供文檔;可以放置網(wǎng)站文件,讓全世界瀏覽;也可以放置數(shù)據(jù)文件，讓全世界下載。對于網(wǎng)站開發(fā)和維護人員來說,有了Web服務(wù)器,他們無須再面對不同的服務(wù)器環(huán)境帶來的各種不同。一般我們訪問網(wǎng)站,就是通過瀏覽器向放置該網(wǎng)站文件的Web服務(wù)器發(fā)出訪問要求,由該服務(wù)器進行響應(yīng)，返回訪問結(jié)果。因此,如果同時有過多的訪問需求,服務(wù)器無法負(fù)荷,就會崩潰。中間件是互聯(lián)網(wǎng)時代的IT基礎(chǔ)設(shè)施，可以提升業(yè)務(wù)的靈活性,消除信息孤島，提高IT的研發(fā)和運營效率。作為網(wǎng)絡(luò)計算的核心基礎(chǔ)設(shè)施,中間件正在呈現(xiàn)出服務(wù)化、自治化、業(yè)務(wù)化、一體化等諸多新的發(fā)展趨勢。4.2.2應(yīng)用軟件及其設(shè)計過程實踐按照搭建學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的流程，在完成信息系統(tǒng)的環(huán)境安裝之后，就要進行應(yīng)用軟件的規(guī)劃設(shè)計。應(yīng)用軟件的規(guī)劃設(shè)計可以采取“自上向下”的方法進行:先進行需求分析，設(shè)計整體框架結(jié)構(gòu);再規(guī)劃功能模塊，完成系統(tǒng)設(shè)計說明書;接著根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計說明書進行模塊功能細(xì)化設(shè)計。根據(jù)以上搭建流程和方法，完成基于Moodle的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)設(shè)計說明書如下:（一）項目主題搭建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)。(二）項目學(xué)習(xí)目標(biāo)1．理解信息系統(tǒng)的工作過程。2．理解信息系統(tǒng)中軟件的作用。(三）網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)規(guī)劃1．系統(tǒng)目標(biāo)。信息社會高速發(fā)展，海量的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源構(gòu)成了巨大的知識庫。搭建一個網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)對學(xué)習(xí)資源進行有序建構(gòu)和高效管理，并在此之上開展數(shù)字化學(xué)習(xí)，促進自身學(xué)習(xí)能力的提升與發(fā)展。2.系統(tǒng)功能。(1）課程管理:添加課程、刪除課程、課程查詢、課程顯示。(2）用戶管理:設(shè)置不同角色（教師、學(xué)生、管理員）用戶并對其進行管理（新增、刪除、查詢）。(3）學(xué)習(xí)過程管理:教師的引導(dǎo)、解答、評價、管理等;學(xué)生的探究、討論、協(xié)作、評價等。3.系統(tǒng)設(shè)計方案。根據(jù)系統(tǒng)的功能，對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的設(shè)計如下:(1）框架設(shè)計(如圖4-11所示）。學(xué)生、教師通過學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)開展學(xué)習(xí)、指導(dǎo)活動。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)選擇瀏覽器/服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)。以學(xué)生訪問課程的需求響應(yīng)為例(如圖4-12所示）。（2）系統(tǒng)功能模塊設(shè)計圖（如圖4-13所示)。(3）各模塊功能設(shè)計。以在線學(xué)習(xí)功能為例，其流程圖如圖4-14所示。完成系統(tǒng)設(shè)計后,就可以根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計說明書和模塊功能細(xì)化設(shè)計進行系統(tǒng)實施，最后進行系統(tǒng)的測試和發(fā)布。系統(tǒng)發(fā)布之后就可以展開應(yīng)用，管理網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)了。1.應(yīng)用軟件及其作用信息系統(tǒng)應(yīng)用軟件，是用于處理特定應(yīng)用的程序。例如圖書館管埋軟件，對圖書出入庫、借還書、書籍統(tǒng)計、書籍查詢等工作進行管理，有效提高工作效率。另外,如ERP軟件、SCM軟件、CRM軟件、OA軟件、財務(wù)軟件等，都屬于針對特定應(yīng)用而開發(fā)的應(yīng)用軟件。對整個信息系統(tǒng)來說，直接面對用戶的，就是信息系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。小到軟件界面的設(shè)計,大到系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的確定，都關(guān)系到用戶的體驗感受。因此,應(yīng)用軟件的開發(fā)過程十分重要,應(yīng)力求準(zhǔn)確實現(xiàn)用戶的需求和組織的工作流程,提高工作效率,降低工作成本，減少人為出錯機會。2.應(yīng)用軟件設(shè)計過程(1）需求分析。需求分析是軟件開發(fā)過程中非常重要的第一步，直接關(guān)系到后續(xù)工作的進行以及最終的軟件產(chǎn)品能否滿足客戶的需求,因此需求分析在開發(fā)過程中起著關(guān)鍵性的作用。需求分析一般要由軟件分析人員、開發(fā)人員、客戶三方一起完成。軟件分析人員要做好充分的準(zhǔn)備和調(diào)查,深入了解客戶的業(yè)務(wù)處理工作流程，準(zhǔn)確領(lǐng)會客戶意圖，將客戶意圖轉(zhuǎn)化成軟件能夠?qū)崿F(xiàn)的功能。對于說不清楚需求的客戶，要善于通過關(guān)鍵問題，引導(dǎo)客戶提出自己的需求。(2）體系結(jié)構(gòu)模式的選擇。在體系結(jié)構(gòu)模式的選擇過程中，盡量立足于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，在滿足安全與穩(wěn)定要求的同時,使管理與維護的操作簡單，減少開發(fā)投入?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)功能需求和主要模塊設(shè)計，以及各種體系結(jié)構(gòu)模式的特點來選擇合適的體系結(jié)構(gòu)模式。單用戶體系結(jié)構(gòu)只能在一臺計算機上執(zhí)行,資源不共享，不能滿足系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)要求。所開發(fā)的系統(tǒng)無須共享資源且比較簡單時,可選擇單用戶體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)用戶較多、功能復(fù)雜、存儲信息量大、需要專業(yè)技術(shù)人員維護和管理的系統(tǒng),則可選擇客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。為使用戶能夠在簡單、易用、單一、統(tǒng)一的可視化界面下,輕松、方便地訪問到各種類型的數(shù)據(jù)，可以選擇瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)模式。當(dāng)系統(tǒng)需要即時通信和不間斷地更新數(shù)據(jù)時,可選擇對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。（3)模塊設(shè)計。由于業(yè)務(wù)需求多樣、業(yè)務(wù)流程復(fù)雜,信息系統(tǒng)往往包含著若干相對獨立的子系統(tǒng);為了達成系統(tǒng)的總目標(biāo)，必須要完成各子系統(tǒng)的功能;而各子系統(tǒng)功能的完成，又依賴于子清晰劃分各個子系統(tǒng)下面各項更具體功能的實現(xiàn)。同時,系統(tǒng)一般由整個開發(fā)團隊完成,系統(tǒng)的功能有利于團隊協(xié)作。因此,在設(shè)計階段，通常把整個系統(tǒng)按功能劃分成各個模塊，并按從屬關(guān)系繪制出功能結(jié)構(gòu)圖,如圖4-15所示。功能結(jié)構(gòu)圖是定義和表達系統(tǒng)功能及其結(jié)構(gòu)的有效方式。圖中每一個方框稱為一個功能模塊,框中標(biāo)明功能塊名稱。每一個功能塊的名稱,都是對系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的功能定義。功能結(jié)構(gòu)圖規(guī)定了功能模塊設(shè)計的范圍,是功能模塊設(shè)計的基礎(chǔ)。利用系統(tǒng)功能分解法,繪制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖,可以完成系統(tǒng)及其子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計,但系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖底層的實現(xiàn)過程,在系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計階段沒有給出。因此,在詳細(xì)設(shè)計階段要在模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上,給出每個模塊實現(xiàn)方法的細(xì)節(jié)，并對模塊的輸入、輸出和處理過程進行詳細(xì)描述，以便在系統(tǒng)實施階段進行程序設(shè)計時,可以把這個描述直接“翻譯”成用某種程序設(shè)計語言書寫的程序。（4）數(shù)據(jù)庫設(shè)計。數(shù)據(jù)處理是信息系統(tǒng)應(yīng)用的核心和基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫是信息系統(tǒng)用于管理和存儲數(shù)據(jù)的方式。信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計，主要工作包括繪制數(shù)據(jù)流圖、編寫數(shù)據(jù)字典、設(shè)計數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。繪制數(shù)據(jù)流圖要根據(jù)業(yè)務(wù)流程描繪出數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動和處理的過程,要描繪出信息流和數(shù)據(jù)從輸入到輸出的過程中所經(jīng)過的變換。編寫數(shù)據(jù)字典可對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)作詳細(xì)描述，包括對數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)說明等的描述。例如對“用戶名”的描述如下:數(shù)據(jù)項名稱:用戶名（username)類型:字符型長度:16說明:必須包含字母、數(shù)字，最短8位,最長16位根據(jù)數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典，對收集到的數(shù)據(jù)進行分類、組織,確定數(shù)據(jù)間的關(guān)系，同時根據(jù)信息系統(tǒng)選定的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，確定數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。4.2.3應(yīng)用軟件的開發(fā)工具和平臺在完成了前期的