第1章信息化和信息系统

第1节：信息系统与信息化

一.信息及信息化

1.什么是信息：信息是用来消除不确定性的东西

信息的特征：客观性、普遍性、无限性、动态性、相对性、依附性、变换性、传递性、层次性、系统性、转化性　　

信息的质量属性：精确性、完整性、可靠性、及时性、经济性、可验证性、安全性

信息在时间维度上可进行存储，在空间维度上可进行转移和扩散

依附性：信息必须依附于某种载体（如声音、文字、图像、电磁波等）才能存在和传递。

2.信息的功能：认识世界提供依据、改造世界提供指导、有序的建立提供保障、资源开发提供条件、知识生产提供资料

3.信息的传递

信息传递的六要素：信源→编码→信道（存在噪声）→解码→信宿

 当我想将大脑中（信源）的信息传递出去，需要将大脑的信息以文字的信息编码到此页面，并通过互联网（信道）传输出去，接收方通过阅读（视觉）此页文字将文本信息解码成信息发送至读者大脑中（信宿），读者在此过程中接收到其他非信源输出的信息（如右侧广告），即噪声。

 

 二.什么是信息系统

信息系统的作用是：将数据加工成信息

以计算机为基础的信息系统从定位上一定是为了解决某些问题而产生的，如CRM、ERP，因此技术及环境（硬件设备）构成了系统实现的基本条件，并结合实际的管理领域及问题转化为管理模型并和技术的结合形成信息系统。

 

三.信息化

至现代信息技术在日常生产生活中的应用

从小到大分为5个层次：产品信息化、企业信息化、产业信息化、国民经济信息化、社会生活信息化

如何理解：货币流通以物换物为基础，产品为最小生产单元，多个产品的组合形成企业，多个企业构成产业，产业的发展是国民经济的基础，国民经济的好坏是人民社会生活最重要的表现。

两网、一站、四库、十二金

 

四.国家信息化六要素：

信息资源（核心任务）--国家信息化的目的和核心任务

信息网络（基础设施）--发展信息化需要借助硬件，非常考验算力（最近openai发布的chatgpt，能达到如此能力，数据、模型、算力一样都不可获取）

信息技术应用（龙头）--技术体现着发展的命脉（最近openai发布的chatgpt，能达到如此能力，数据、模型、算力一样都不可获取，其中模型的优化就是依靠技术的创新）

信息技术和产业（物质基础）--技术的应用和产业的形成决定国家能赚多少钱

信息化人才（成功之本）--技术的创新需要人才去推动，这是成功的基础

信息化政策法规和标准规范（保障）--这个很好理解

 

五.信息系统生命周期，六个

系统规划阶段  ---回答“为什么做”、“能不能做”，输出系统开发计划和可行性分析报告

系统分析阶段  ---回答“做什么”，输出需求分析文档

系统设计阶段  ---回答“怎么做”，输出需求设计（UI和交互）文档

系统实施阶段  ---开发过程，输出代码（前端+后端）

系统验收阶段  ---上线前的验收过程，输出验收功能结果（测试）

系统运行和维护阶段  ---监控和维护优化，功能迭代和优化

 

第2节：信息系统开发方法 

信息系统需求获取方法：问卷、会议讨论、界面原型、可运行原型系统法

信息系统开发方法：

1、结构化方法

2、原型法

3、面向对象方法

4、面向服务的方法

信息系统是一个极为复杂的人－机系统，它不仅包含计算机技术、通信技术，以及其他的工程技术，而且，它还是一个复杂的管理系统，还需要管理理论和方法的支持。下面简单介绍几种最常用的信息系统开发方法。
1、结构化方法
结构化方法是由结构化系统分析和设计组成的一种信息系统开发方法。
结构化方法是目前最成熟、应用最广泛的信息系统开发方法之一。它假定被开发的系统是一个结构化的系统，因而，其基本思想是将系统的生命周期划分为系统调查、系统分析、系统设计、系统实施、系统维护等阶段。这种方法遵循系统工程原理，按照事先设计好的程序和步骤，使用一定的开发工具，完成规定的文档，在结构化和模块化的基础上进行信息系统的开发工作。结构化方法的开发过程一般是先把系统功能视为一个大的模块，再根据系统分析设计的要求对其进行进一步的模块分解或组合。常用程序流程图和数据流程图来帮助理解逻辑。
结构化生命周期法主要特点如下：
（1）开发目标清晰化。结构化方法的系统开发遵循“用户第一”的原则，开发中要保持与用户的沟通，取得与用户的共识，这使得信息系统的开发建立在可靠的基础之上。
（2）工作阶段程式化。结构化方法的每个阶段的工作内容明确，注重开发过程的控制。每一阶段工作完成后，要根据阶段工作目标和要求进行审查，这使得各阶段工作有条不紊，也避免为以后的工作留下隐患。
（3）开发文档规范化。结构化方法的每一阶段工作完成后，要按照要求完成相应的文档，以保证各个工作阶段的衔接与系统维护工作的便利。
（4）设计方法结构化。结构化方法采用自上而下的结构化、模块化分析与设计方法，使各个子系统间相对独立，便于系统的分析、设计、实现与维护。结构化方法被广泛地应用于不同行业信息系统的开发中，特别适合于那些业务工作比较成熟、定型的系统，如银行、电信、商品零售等行业。

2、原型法

      原型法是一种根据用户需求，利用系统开发工具，快速地建立一个系统模型展示给用户，在此基础上与用户交流，最终实现用户需求的信息系统快速开发的方法。在现实生活中，一个大型工程项目建设之前制作的沙盘，以及大型建筑的模型等都与快速原型法有同样的功效。应用快速原型法开发过程包括系统需求分析、系统初步设计、系统调试、系统检测等阶段。用户仅需在系统分析与系统初步设计阶段完成对应用系统的简单描述，开发者在获取一组基本需求定义后，利用开发工具生成应用系统原型，快速建立一个目标应用系统的最初版本，并把它提交给用户试用、评价，根据用户提出的意见和建议进行修改和补充，从而形成新的版本，再返回给用户。通过这样多次反复，使得系统不断地细化和扩充，直到生成一个用户满意的方案为止。原型法具有开发周期短、见效快、与业务人员交流方便的优点，特别适用于那些用户需求模糊，结构性比较差的信息系统的开发。

3、面向对象方法
面向对象方法是对客观世界的一种看法，它是把客观世界从概念上看成一个由相互配合而协作的对象所组成的系统。信息系统开发的面向对象方法的兴起是信息系统发展的必然趋势。数据处理包括数据与处理两部分。但在信息系统的发展过程的初期却是有时偏重这一面，有时偏重那一面。在20世纪70—80年代，偏重数据处理者认识到初期的数据处理工作是计算机相对复杂而数据相对简单。因此，先有结构化程序设计的发展，随后产生面向功能分解的结构化设计与结构化分析。偏重于数据方面人员同时提出了面向数据结构的分析与设计。到了20世纪80年代，兴起了信息工程方法，使信息系统开发发展到了新的阶段。
信息工程在实际应用中既表现出其优越性的一面，同时，也暴露了一些缺点，例如，过于偏重数据，致使应用开发受到影响。而面向对象方法则集成了以前各种方法的优点，避免了各自的一些缺点。
面向对象的分析方法是利用面向对象的信息建模概念，如实体、关系、属性等，同时运用封装、继承、多态等机制来构造模拟现实系统的方法。传统的结构化设计方法的基本点是面向过程，系统被分解成若干个过程。而面向对象的方法是采用构造模型的观点，在系统的开发过程中，各个步骤的共同的目标是建造一个问题域的模型。在面向对象的设计中，初始元素是对象，然后将具有共同特征的对象归纳成类，组织类之间的等级关系，构造类库。在应用时，在类库中选择相应的类。

OO 的应用构建在类和对象之上，随后发展起来的建模技术将相关对象按照业务功能进行分组，就形成了构件（Component）的概念。这里强调单独、独立的构建。

4、面向服务的方法
对于跨构件的功能调用，则采用接口的形式暴露出来。进一步将接口的定义与实现进行解耦，则催生了服务和面向服务（Service-Oriented，SO）的开发方法。
从应用的角度来看，组织内部、组织之间各种应用系统的互相通信和互操作性直接影响着组织对信息的掌握程度和处理速度。如何使信息系统快速响应需求与环境变化，提高系统可复用性、信息资源共享和系统之间的互操作性，成为影响信息化建设效率的关键问题，而SO的思维方式恰好满足了这种需求。
目前，SO 方法是一个较新的领域，许多研究和实践还有待进一步深入。但是，它代表着不拘泥于具体技术实现方式的一种新的系统开发思想，已经成为信息系统建设的大趋势，越来越多的组织开始实施SO的信息系统。

按层级来分：对象→构件→服务

面向服务的方法是在面向对象的方法之上扩展的构建系统的思想和方法，面向服务方法关注的是企业业务，它直接映射到业务，强调IT与业务的对齐，以服务为核心元素来封装企业的业务流程和企业已有应用系统。服务的粒度更大，更加匹配企业级应用中的业务，可以实现更高级别的重用。

 

第3节：常规信息系统集成技术

一.什么是系统集成：(类比目前的工作就很好理解）

目的：一定是为了满足或解决用户某些需求的系统

集成是指技术和产品的集成，指将软件、硬件、网络通讯等技术和产品集成

包含总体策划、设计开放、实施、服务和运维

 

二.十个常规的信息系统集成技术

1.网络标准与网络协议

什么是网络协议：为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合，并于三个要素组成，分别是语义、语法、时序

语义（回答了要做什么）：定义了通信双方所发送的数据的含义和解释方式，包括数据的意义、作用、行为和操作等。语义规定了通信过程中所传递数据的含义和作用，以便接收方能够正确地理解和处理数据。

语法（回答了要怎么做）：定义了通信双方所发送的数据的格式和结构，包括数据的大小、数据类型、数据的编码格式等。语法规定了在通信过程中发送和接收数据的方式。

时序（回答了按什么顺序去做）：定义了通信双方所发送的数据的顺序和时间，包括数据的发送和接收的时间、数据的传输速率、延迟和重传等。时序规定了数据的传输和处理的时间顺序，以确保通信过程能够按照正确的时间顺序进行。

OSI分层协议（重点）OSI(开放系统互联参考模型，open system interconnect）

OSI分层协议是由国际标准化组织（ISO）定义的。ISO是一个国际标准化组织，致力于制定各种标准，包括计算机和通信技术方面的标准。在ISO制定的标准中，ISO/IEC 7498-1是OSI模型（Open System Interconnection Reference Model）的正式标准，它将计算机网络协议分为七个层次，每个层次都定义了特定的功能和服务。这个模型被广泛应用于各种计算机网络中，是网络通信领域的基础理论之一。

OSI模型将计算机网络协议分为七个层次，从低到高分别是：

1. 物理层（Physical layer）：负责传输比特流，进行物理连接和电信号传输。
2. 数据链路层（Data Link layer）：负责数据的分帧和差错校验，进行数据的可靠传输。PPP、ATM、IEEE802.3(局域网协议）【802.11】无线局域网WLAN标准协议
3. 网络层（Network layer）：负责数据的路由和转发（将数据传输给目的地址，即IP地址），进行跨网络的数据传输。IP
4. 传输层（Transport layer）：负责数据的分段（tcp数据段）和重组，进行端到端的数据传输控制和可靠传输。TCP、UDP、SPX
5. 会话层（Session layer）：负责建立、管理和终止会话，进行数据的同步和流量控制。RPC(远程控制）、NFC(近距离无线通信）、SQL
6. 表示层（Presentation layer）：负责数据的格式转换、加密和解密等，进行数据的表示和编码处理。
7. 应用层（Application layer）：负责应用程序的数据交互和协议通信，提供网络服务和应用程序支持。 每个层次都有其特定的功能和服务，从物理层到应用层依次构成了网络协议的基本架构

 

在OSI模型中ARP协议属于数据链路层

而在TCP/IP参考模型中，ARP协议属于网络层 ★★★★★★

TCP/IP参考模型分为五层，分别是：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

TCP/IP参考模型也可分为四层，分别是：应用层、传输层、网络层、网络接口层（包含数据链路层和物理层）

 

OSI协议中信息发送到接收的过程：应用层将应用数据传输给传输层，会在数据前套入TCP首部，形成数据段，传输层又将多个数据段传输给网络层，网络层再套入IP首部，形成数据包，网络层又将多个数据包首部套入以太网首部、尾部套入以太网尾部（CRC）形成数据帧，通过以太网帧进行最终的信息传递。

2.网络设备

3.网络服务器

 

4.网络存储技术

直接附加存储：如U盘

网络附加存储：通过网路接口直接相连，由用户通过网路访问

5.网络接入技术

6.网络规划与设计

7.数据库管理

　　

 

 常用的关系型数据库（一维表）有 Oracle、MySQL、SQL Server、PostgreSQL、SQLite 等。常用的非关系型（key-value）数据库有 Redis（内存数据库、常做缓存）、MongoDB、HBase、Neo4j 等

 8.数据仓库技术

特点：数据仓库是在管理人员决策中的面向主题、集成的、非易失的并且随着业务变化而变化的数据的集合。

目的：为企业决策者作出战略决策提供信息

9.中间件技术

10.高可用性和高可靠性的规划与设计

 

 

第4节：软件工程

软件工程定义：将系统的、规范的、可度量的工程化方法应用于软件开发、运行、维护的全过程及上述方法的研究

包含：需求分析、软件架构设计、软件设计、软件工程的过程管理、软件测试及其管理、软件集成技术

一.需求分析

需求层次：业务需求→用户需求→系统需求，由整体到布局，从概念到细节。

质量功能部署：

目的：为了最大限额地提升软件工程过程中用户的满意度

包含：常规需求、期望需求、意外需求

 

 二.需求过程

需求获取→需求分析→需求的定义→需求验收与确认

需求分析的方法：

结构化分析方法（SA）核心是数据字典，包含数据模型（实体联系图，E-R图）、功能模型（数据流图，DFD）、行为模型（又称状态模型，状态转化图，STD)

面向对象分析方法（OOA）包含用例模型、分析模型（使用分析模型描述系统的基本逻辑结构，展示对象和类如何组成系统（静态模型），以及它们如何保持通信，实现系统行为（动态模型）。

需求的定义需要输出软件需求规模说明书（SRS），包含范围、引用文件、需求（SRS主体）、合规性规定、需求可追踪性、尚未解决的问题、注解、附录

 

三.UML全称为Unified Modeling Language（统一建模语言）

 1.类和对象

类和对象的关系：比如你们两都是高知识分子，如果我说：“你们两是一类人”

对象：你们两；类：高知识分子

类就是对“你们两”的一个抽象的描述，“你们两”就是类的某一个具体的列子

类是对象的抽象；对象是类的实例；类包含多个实例；类中包含属性和方法,对象具有类所定义的属性和方法。

类是一种抽象数据类型，用来描述具有相同属性和方法的对象的集合。它定义了对象的共同特征，包括属性和方法。类可以看作是一种模板或蓝图，用来创建对象。

 

2.什么是UML（图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型和可视化支持）

 UML全称为Unified Modeling Language（统一建模语言），是一种用于软件开发、系统设计和商业流程建模的标准化图形化语言。它可以帮助开发人员、设计师和其他相关人员更好地理解和描述软件系统或业务流程。UML提供了一套标准化的图形表示方法，可以直观地展示系统的结构、行为和交互，帮助人们更好地进行沟通和协作。通过使用UML，人们可以更好地进行沟通和协作，减少误解和错误，提高软件开发和系统设计的效率和质量。UML是面向对象设计的建模工具，独立于任何具体程序设计语言。

三.UML的组成：基本构造块（事物、关系、图）、规则、机制。

1.基本构造块-事物

结构事物：静态部分，包含类、接口、协作、用例、活动类、构件、节点。

行为事物：动态部分，时间和空间的动作，一种交互、另一种是交换机。

分组事物：组织部分，包。

注释事物：备注，解释。

2.基本构造块-关系

依赖关系：两个事物之间的语义关系，其中一个事务发生会影响另一个事务

如下图：此图的事务便是结构事物中的类

关联关系：一组对象之间的连接的结构关系

 泛化关系：一般化和特殊化的关系，描述特殊元素的对象可替换一般元素的对象。

实现关系：类之间的语义关系，其中一个类指定了由另一个类保证执行的实现。

 

 2.基本构造块-图（九种常见UML图（分类+图解） - HZX↑ - 博客园 (cnblogs.com)）

类图

 

 对象图

构件图

 

用例图（用户与系统之间的交互）

 

 顺序图（时序图）（用户与系统之间的复杂交互过程）

状态图

活动图

 

部署图

 

四.UML视图

用例视图：用例图

逻辑视图（设计视图）：类图、对象图、包图

进程视图：顺序图、状态图、活动图

实现视图：构件图

部署视图：部署图

 五.软件架构设计

核心问题：能否达到结构级的软件复用，能否达到复用状态。

根本目的：解决好软件的复用、质量、维护问题，是研究软件架构的目的。

软件复用的益处：利于节省工期、减少成本、保持质量。

软件架构的评估和风格

 

1.数据流风格（批处理序列、管道、过滤器）

 

特点：面向数据流传输，每个构件都有一组输入和输出，构件读输入的数据，经过内部处理，产生输出数据流。

优点：a）使软件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合的特点   b）支持软件重用 c）系统维护和增强系统性能简单 d）支持并发执行

缺点：a）通常导致进程成为批处理的结构 b）不适合处理交互的应用 c）由于每个过滤器都增加了解析和合成数据的工作，导致系统性能下降。

2.调用/返回风格（主程序/子程序；数据抽象和面向对象风格；层次风格）

 

特点：采用单线程控制，把问题划分为若干处理步骤，构件即为主程序和子程序。

优点：a）改变一个对象的表示，不影响其他的对象 b）设计者可以将一些数据存取操作的问题分解为一些交互的代理程序集合。

缺点：a）对象的标识改变，就必须修改所有其他明确调用它的对象 b）必须修改所有显示调用它的其他对象，例如A 使用了对象 B， C 也使用了对象 B，那么， C 对 B 的使用所造成的对 A 的影响可能

 

3.独立构建风格（进程通信、事件驱动系统）

 

进程通信特点：构件是独立的过程（命名过程），连接件是消息传递（可以点对点、异步和同步方式及远程过程调用等）

事件驱动系统特点：构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事件。

 

4.虚拟机风格（解释器、基于规则的系统）（典型应用：专家系统）

解释器特点：通常被用来建立一种虚拟机以弥补语义上的差异。可以仿真硬件执行过程和一些关键应用。包含：完成解释工作的解释引擎，一个包含将被解释的代码的存储区，一个记录解释引擎当前工作状态的数据结构，以及一个记录源代码被解释执行进度的数据结构。缺点：执行效率低

基于规则的系统特点：包括规则集、规则解释器、规则/数据选择器及工作内存。

 

5.仓库风格（数据库系统、黑板系统、超文本系统）

数据库系统特点：构件包含两大类，一个是中央共享数据源，保存当前系统的数据状态；一个是多个独立处理元素，处理元素对数据元素进行操作。

超文本系统：前期静态网页（html)

黑板系统特点：在求解过程中综合应用多种不同的知识源，使得问题的表达、组织和求解变得容易，适用于解决复杂的非机构化问题。包含：a）知识源 b）黑板数据结构 c）控制

典型案例：语言识别系统、信号处理系统、松耦合代理数据共享存取

构件包含两大类，一个是中央共享数据源，保存当前系统的数据状态；一个是多个独立处理元素，处理元素对数据元素进行操作。

 

六.软件设计

 

七.软件工程的过程管理

1.CMMI(能力成熟度模型集成）

为组织有效性提供基本要素的过程改进方法，目的是帮助软件企业对软件工程过程进行管理和改进，增强开发和改进能力从而能按时、不超预算的开发出高质量的软件。

CMMI分为：项目管理、过程管理、工程、支持

CMMI有两种表现方式：阶段式、连续式

阶段式：使你能达到成熟度级别，用于模型整体（巧记：成熟度级别，所以分组中描述的都是级别，即都带“级”字）

连续式：使你能达到能力等级，用于单个过程域

 

 八.软件测试及管理

1.软件测试

 

 白盒测试可分为静态测试和动态测试

软件测试和软件调试的区别

 

 2.软件测试管理

包含过程管理、配置管理、评审工作（测试就绪评审、测试评审）

 

九.软件集成技术(EAI)

1.定义：软件集成技术可以消除信息孤岛，将多个企业信息系统连接起来，实现无缝集成，使其像一个整体一样。所连接的应用包括各种电子商务系统、ERP、CRM、SCM、OA、数据库系统和数据仓库。

2.集成的方式：表示集成、数据集成、控制集成、业务流程集成、企业之间的应用集成（越往右复杂度越高、越灵活）

表示集成（在视觉和界面的集成）

数据集成

控制集成（在业务逻辑层对系统进行集成）

 

业务集成（也被称为业务流程集成、过程集成）

多个业务模块集成在一起，实现一个流程解决全流程问题

企业之间的应用集成

企业之间的集成，如电商行业中的导购网站，下游在跳转至相应的企业应用