第二篇管理資訊系統之資訊架構

第二篇管理資訊系統之第二篇管理資訊系統之資訊架構資訊架構

課程大綱課程大綱第一節資料處理概述

1.1 資料層級架構 - 電腦所能理解的觀點 1.2 資料應用類別 - 企業所能理解的觀點 1.3 資料處理 - 以系統模型的觀點 (IPO 模型 ) 1.4 資料處理 - 以電腦化的觀點 1.5 資料處理 - 以支援組織活動的觀點

第二節資料庫系統 2.1 資料庫系統概述 2.2 資料庫設計 2.3 實體關係體資料模型 2.4 正規化理論 2.5 企業組織處理資料的未來

資料層級架構資料層級架構

學號姓名計概管理學 ……

92125 Tom 95 76 ……

……

92169 John 74 63

01001010

0

……

位元組

位元

欄位記錄

檔案

DB1 DB2 DBn

DW

邏輯成份資料

John

實體成份資料

資料同義名詞資料同義名詞

欄位

位元組

位元

記錄

資料庫

檔案

資料項目 / 資料元素 / 屬性 / 直行

值組 / 橫列

關聯式 / 表格

同義名詞

1. 標準性資料• 變動性不大，例如身份證上的出生、姓名資料• 品質檢驗標準，學生手冊…… . 等

2. 計劃性資料• 行銷企劃案，生產計劃表…… . 等

3. 異動性資料• 生產日報表，出缺勤記錄表，選課單…… . 等

4. 彙總性資料• 銷售月報表，損益表 (I/S) ，資產負債表 (B/S)……. 等

企業資料應用類別

1. 標準性資料

企業資料應用類別

可互相比較

4. 彙總性資料

2. 計劃性資料 3. 異動性資料

Standard Transaction

◎電腦科技在「管理制度電腦化」中如何才能發揮最大效用？

資料處理 IPO Model

輸入（資料）

處理（ 12 項工作）

輸出（資訊）

回饋（控制）

• 資料 (Data) vs. 資訊 (Information)• Data 實際儲存在資料庫中的內容• Information 對使用者有意義的資料 Information 資料庫系統所服務的個人或公司認為重要 , 可以 Information 幫助個人或公司執行工作的任何資料

• 資料 (Data) vs. 資訊 (Information) vs. 知識 (Knowledge)• Data 用以表示某項事實的語言或符號• Information 經過組織以及處理過的資料• Knowledge 應用資訊進一步推論出某些無法一眼就看出的事實

資料 VS. 資訊 VS. 知識

一般而言包含四個主要部份

• 使用者 User• 資料 Data• 硬體 Hardware• 軟體 SoftWare

PC

DBMS

DBS

AP

User

DB

資料庫系統—主要元件

AP : 指可以是某一應用程式DBS = DB + DBMS + User + Hardware

User

• 使用者 UserA. 應用程式設計師 / 應用程式 (Application Program

mer / Application Programs)B. 直接 ( 或終端 ) 使用者 (End Users)C. 資料庫管理師 (Database Administrator ，簡稱 DBA)

分述如下：A. 應用程式設計師 / 應用程式 (Application Programmer / Application Programs)

負責使用 COBOL 、 PL/I 、 C++ 、 Java 、 VB 、 Delphi 、Power

Builder 、 4GL 等語言，開發資料庫應用程式 ( 或稱應用系統Application Systems) ，如財務、行銷、人事薪資、會計 .. 等

應用系統，透過使用正確的 SQL 敘述對 DBMS 下達操作資料

的指令，例如 select 、 insert 、 update 、 delete 等敘述

資料庫系統— User A

B. 直接 ( 或終端 ) 使用者 (End Users) (Application Programmer / Application Programs)

從工作站或終端機與資料庫系統交談者稱之，通常此類人員會使用 Application Systems 或直接使用 DBMS 所提供的指令，對資料庫下達查詢的要求，查詢的方式有三種：1. 下 SQL 指令方式2. 表單方式 (Menu-Driven)3. 表格方式 (Form-Driven)

例如： MS Access 資料庫系統軟體中的 Query 物件即提供此方

面功能

好處查詢時更具有彈性

資料庫系統— User B

C. 資料庫管理師 (Database Administrator ，簡稱 DBA) 1. 是一個技術 (Information Technology ，簡稱 IT)專業人員 2. 扮演著上述兩類人員與 DBMS 之間溝通的橋樑 3. 工作內容，分述如下： (1)決定資料的儲存結構 (2) 提供資料庫系統使用者權限管控 (3)監督並協調資料庫的效能，如使用最佳化維護 (4)安全性控制 (Security Control) ，如控管 Firework (5)整合性檢查 (Integrity Checking) ，如年齡負值， 14 月 38 日 (6) 資料備份 (Backup) 與回復 (Recovery) ，如 Dump& Backup Uti

lity (7)舊資料的轉換 (Bulk Copy) (8)製作磁碟複本 (Disk Mirroring)讓資料重覆存放，防止資料損毀

(9)稽核追蹤 (Audit Trail) 分析並防止使用者違法不當事項出現 (10) 管理系統目錄 (System Catalog 或稱 Data Dictionary) 使 Datab

ase Schema 確保無誤 (11)其他

資料庫系統— User C

• 資料 Data 資料庫系統中的 Data基本上可以分為兩大類 1. 運算資料 (Operational Data) 2. 異動記錄 (Transaction Log)

1. 運算資料 (Operational Data) (A) DB 中為某應用所欲存放的 Data 使用者所產生 (B) DB 中為了用來描述 Data 的 Data ，即系統目錄的資料通常稱為 Metadata 系統所產生

2. 異動記錄 (Transaction Log) 對於使用者所下達的命令，而自行產生的記錄

資料資料，而這些異動記錄對 DBA 而言則有重大意義

，做為執行 Backup 或 Recovery 時的參考依據

資料庫系統— Data 分類

• 資料 Data 大小分配令運算資料 (Operational Data) OD 異動記錄 (Transaction Log) TL

則 OD VS. TL 約為多少才適當 ?

資料庫系統— Data 分配

OD

TL

OD

TL

(a) (b)

OD

TL

(c)

• 硬體 Hardware 1. RAM + Floppy Driver + Hard Disk + I / O channels… 2. Processor + Main Memory…

• 軟體 Software 1. 以 DBMS 為最主要 2. Utility 公用程式 3. 應用發展工具 4. 設計輔助工具 5. 報表撰寫工具 6. 其他

資料庫系統— Hardware & Software

DB 初始研究與規劃

DB 的設計階段

DB 安裝與資料載入

測試與校調

上線實際作業

維護更新與強化

選擇 DB 軟體

邏輯的設計

實體的設計

1

2

3

4

5

6

資料分析與需求蒐集

E-R Modeling

正規化的過程

DB 雛形檢驗

基礎設計階段Conceptual Design

和軟體有關

和硬體及系統有關

與DB軟體無關的部分

2a

2b

2c

2d

2e

2f

2g

資料庫生命週期 (DBLC)

Access ?MSSQL ?Informix ?Sybase ?Oracle ?

Time

E.F. CoddRelational Data Model

E.F. CoddNormalization Theory

ANSI/X3/SPARCDataBase 3 Layer Architecture

1970 年 1972 年 1975 年 1976 年

Peter P.S. ChenE-R Model

資料庫設計的理論工具

•全名 Entity-Relationship Model•縮寫名稱為 E-R Model•中文稱為實體關係體模型•由陳品山教授 (Peter P.S. Chen)於 1976年所提出•是一種語意資料模型 (Semantic Data Model)•目的 -輔助規劃 DB 中概念層設計•功能 -協助 SA 人員做資料的分析與規劃•技巧 - 以圖示方式表達•Ouput- 實體關係體圖 (Entity-Relationship Diagram)•簡稱 ER Diagram 或 ERD

ER Model介紹

•實體 (Entity)

•意義 : 一個能被清晰分辨的事或物例如 : 一個人一個零件一家公司甚至一個 (抽象 ) 觀念 ,吾人可區別之

•Ex: DB 此門課程 3 學分 3 學分摸不著課程名稱亦摸不著此為抽象觀念

PS. 區別 (Identify):牽涉到唯一性隱含著 Primary Key 的概念

ER Model介紹

•實體集合 (Entity Set)

•意義 : 是由一群性質相似的 Entity 所集合而成的即同類的 Entity 可以構成 Entity Set

•例如 : 「員工」為一個 Entity Set 而張三、李四、王五皆為員工則稱張三、李四、王五為該 Entity Set 內的一個 Entity

ER Model介紹

•實體集合 (Entity Set)

Ex: 學生、員工、部門、物料、課程等…均是 Entity Set

學生 ={張三、李四、王五… .}部門 ={ 生產部、財務部、行銷部… }物料 ={潤滑油、油墨、紙張… }課程 ={國文、英文、微積分、 DBMS 、 SA 、生管… }

PS.微積分 ( 上 ) 、微積分 ( 下 ) 英文 ( 一 ) 、英文 ( 二 ) 、英文 ( 三 ) 、英文( 四 ) 如此處理才能分辨

ER Model介紹

•關係體 (Relationship)

•意義 : Entity Set 與 Entity Set 相互作用的結果會產生 Relationship, 且此 Relationship 可能不只一種

•例如 : 學生 Entity Set 與課程 Entity Set 相互作用的結果會產生選課 Relationship

•例如 : 老師 Entity Set 與課程 Entity Set 相互作用的結果會產生授課 Relationship

•假如學生來學校卻不上課 ,則與課程無關 , 此時學生與課程為兩個獨立 Entity Set, 無任何 Relationship 存在

ER Model介紹

•Entity Set : 以一個矩形圖 ( 符號 )代表之並將此 Entity Set 名稱填入矩形中ps. 名稱以名詞方式命名

學生

部門

物料

課程

老師

ER Diagram (ERD) 介紹

•Relationship : 以一個菱形圖 ( 符號 )代表之並將此 Relationship 名稱填入菱形中ps. 名稱以動詞方式命名選課

授課

聘僱住院

編班


•簡易的 ERD

例如 : 學生 Entity Set 與課程 Entity Set 相互作用的結果會產生選課 Relationship

學生課程選課

Entity Set Entity SetRelationship


•連結數 (Connectivity)

•說明 ERD 的對應關係

•只有三種對應關係• 1 To 1 ( 稱為 : 一對一 )• 1 To Many ( 稱為 : 一對多或多對一 )• Many To Many ( 稱為 : 多對多 )

•將 Connectivity 標記於箭頭附近

Entity Set Entity SetRelationshipConnectivity Connectivity


•加入 Connectivity後的 ERD

學生課程選課m n

部門員工聘僱1 n

病人病床住院1 1


•Connectivity 的決定

•以 1 的觀念 From Left To Right•再以 1 的觀念 From Right To Left•最後用聯集的觀念取最大值

Entity Set Entity SetRelationship

1 n

n 1

m n

1 To Many

Many To 1

Many To Many

用聯集的觀念

max

max


•簡易的 ERD

例如 : 學生 Entity Set 與課程 Entity Set 相互作用的結果會產生選課 Relationship

學生課程選課

Entity Set Entity SetRelationshipC1 C2

m n


•如何解讀簡易的 ERD ??

學生課程選課m n

解讀 : •由左至右 : 一個學生可以選很多門課程•由右至左 : 一門課程可以被很多個學生選

配合自然語言 :•主詞動詞受詞•主詞被動詞受詞

Exam….


教師

課程

授課

班級

學生

選課

開課

編班

導師

教室跑班

m

m

mmn

n

n

n

n

1

1

1

是否還有未分析到的情形 ?

校園行政業務 ERD介紹

學生課程選課

暑修

加退選

m n

m

m

n

n

學生與課程之間就只存在這三個關係體嗎 ?

ERD 分析技巧介紹

•屬性 (Attribute)

•描述說明 Entity Set 或 Relationship 的性質或特徵•表示法 -- 以一橢圓形符號表示之

Entity Set Relationship

A1 A2

An

Entity Set

B1 B2

Bn

C1

Cn

m n

P.K. P.K. P.K.


•加入 Attribute 後的 ERD

老師授課

姓名房間

電話

課程

名稱說明

學分比例方式

m n

?P.K.


分數

姓名名稱

•整個 DataBase 內就存在兩樣東西… ???

其一為 --- E ---- Entity Set 另一為 --- R ---- Relationship

DB外部層

概念層

內部層

User1User2 User3 UserNExternalSchema

ConceptualSchema

InternalSchema

不是 E就是 R


•不是 E 就是 R

•針對每一個 Entity Set 都必須建立主檔 (Master File)•針對每一個 Relationship 都必須建立異動檔 (Transaction File)

DB外部層

概念層

內部層

User1User2 User3 UserNExternalSchema

ConceptualSchema

InternalSchema

Master FileTransaction File


•不是 E 就是 R幾個 Master File ?

幾個 Transaction File ?

教師

課程

授課

班級

學生

選課

開課

編班

導師

教室跑班

m

m

mmn

n

n

n

n

1

1

1


Database外部層

概念層

內部層

1975年由 ANSI/X3/SPARC 提出 DBS 三層架構希望達成資料獨立 (Data Independence)

User1 User2 User3 UserN

ExternalSchema

ConceptualSchema

InternalSchema

三層次資料庫系統架構

ERM的切入點

•實務上如何找尋 Entity Set ??

•人 (Person)

•地 (Place)

•物 (Thing)

•觀念 (Concept)

•事件 (Event)Exam…


•例如 : 大學系統中的 Entity Set

人 (Person)學生校友教職員申請者工友

地 (Place)大樓教室

學生宿舍

物 (Thing)設備物料

觀念 (Concept)課程班級職等

事件 (Event)帳目

課外活動


• ERD 的繪製步驟STEP1: 瞭解 Problem

STEP2: 尋找 Entity Set

STEP3: 分析 Relationship

STEP4: 定出 Connectivity

STEP5: 條列 E 與 R 的 Attribute

STEP6: 決定 E 與 R 的 Primary Key

STEP7: 調整………… .

一步一腳印


1. 不含重覆的值組 (Tuple)

2. 值組之間是沒有順序的

3. 屬性之間是沒有順序的

4. 所有屬性值都是單 (基 ) 元值 (Atomic Value)

Note ：•以上四個特性皆符合，才能稱這個表格 ( Table ) 為關聯式 ( Relation )

• Relation = 有意義的 Table

Review關聯表 (Relation)

的特性

資料正規化 (Normalization)介紹

• Atomic Value 意義

• Every row-column position in every table, there is always exectly one data value, never a set of values.

• 在每一個表格中的每一列 - 行所在位置上，總是恰有一個值，不可以是一組值。

S# P#S1 P2 P3 P5

S2 P3

S3 P1 P4

S4 P2 P3 P10

SP

ok

ok

X

X

S# P#S1 P2 P3 P5

S2 P3

S3 P1 P4

S4 P2 P3 P10

SP

Atomic check


• 符合 Atomic Value 的改進

S# P#

S1 P2

S1 P3

S1 P5

S2 P3

S3 P1

S3 P4

S4 P2

S4 P3

S4 P10

SPS# P#S1 P2 P3 P5

S2 P3

S3 P1 P4

S4 P2 P3 P10

SP

改進S# P#

S1 P2

P3

P5

S2 P3

S3 P1

P4

S4 P2

P3

P10

SP

PK 不允許 Null

所以要補滿展開

此為一 Flat File(平面檔案 )


• 符合 Atomic Value 的改進

S# P#

S1 P2

S1 P3

S1 P5

S2 P3

S3 P1

S3 P4

S4 P2

S4 P3

S4 P10

SPS# P#S1 P2 P3 P5

S2 P3

S3 P1 P4

S4 P2 P3 P10

SP

改進

展開

Data Redundancy

???


• 所謂正規化是指一個 Relation (i.e. Table ) 中的 Data Items / Attributes 能夠遵守某一種型態的限制，這項工作謂之「正規化 ( Normalization ) 」，而此種型態謂之「正規型 ( Normal Form) 」。

Note ：1.正規化 Normalization 為一項工作。把 Table 作合於某些限制條件的處理

2.規模小的 DB 可以開單一檔案 ( Single File ) 處理。

3.規模大且複雜的 DB 環境則必須採用較嚴謹的技術 ( 指正規化工作 ) 處理。


• Normal Form 正規型

• Normal Form 依據所受「限制條件」的嚴格程度，可以分成六級，分別命名為：

1NF 2NF3NFBCNF4NF5NF

First Normal Form Second Normal FormThird Normal FormBOYCE/CODD Normal FormFourth Normal FormFifth Normal Form

第一正規型第二正規型第三正規型 BC 正規型第四正規型第五正規型


• Normal Form 正規型

• 實務上為 Performance 的考量，應盡量使 DataBase 中的 Relation 維持在 3NF 的狀態。

• 3NF 表示符合 1NF 、 2NF 、 3NF 的限制條件，即必為 1NF 的 Relation 且為 2NF 的 Relation 且為 3NF 的 Relation 。

• 實務上不教 4NF 、 5NF ，只關心 1NF 、 2NF 、 3NF。


•正規化型式 (Normal Form) 的關係圖

PJ/NF(5NF)

4NFBCNF

3NF

2NF

1NF Set Conception


• Table 1NF Relation

COURSE-NO COURSE-TITLE INSTRUCTOR-NAME INSTRUCTOR-LOCATION STUDENT-NO GRADE

101 BCC WU 302 10,15,18 75,83,66

201 SA CHUNG 206 20,30,31 92,80,77

…. …. …. …. …. ….

COURSE-NO COURSE-TITLE INSTRUCTOR-NAME INSTRUCTOR-LOCATION STUDENT-NO GRADE

101 BCC WU 302 10 75

101 BCC WU 302 15 83

101 BCC WU 302 18 66

201 SA CHUNG 206 20 92

201 SA CHUNG 206 30 80

201 SA CHUNG 206 31 77

…. …. …. …. …. ….

Table

1NFPK


• FDD 分析 3NF

STUDENT-NO

COURSE-NO

COURSE-TITLE

INSTRUCTOR-NAME

INSTRUCTOR-LOCATION

GRADE


•正規化的步驟未經正規化的關聯表未經正規化的關聯表

第一正規化型式第一正規化型式

第二正規化型式第二正規化型式

第三正規化型式第三正規化型式

Boyce-Codd 正規化型式 Boyce-Codd 正規化型式

第四正規化型式第四正規化型式

第五正規化型式第五正規化型式

除去其他因功能相依所造成的異常

除去重複群

除去部份功能相依

除去遞移功能相依

除去剩下所有的異常

除去多值相依


第二篇 管理資訊系統之 資訊架構

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第二篇管理資訊系統之資訊架構