系统工程2

企业信息化方法

• 业务流程重构方法
• 核心业务应用方法
• 信息系统建设方法
• 主题数据库方法
• 资源管理方法
• 人力资本投资方法

信息系统战略规划方法

关键成功因素法

抓主要矛盾，确定开发优先级

战略集合转换

企业战略与信息系统做映射，一一对应

企业系统规划法

自上而下规划，自下而上实现，U（使用）C（创建） 矩阵

商业智能

数据仓库

• 面向主题
• 集成的，整个企业对应一个数据仓库
• 基本以查询为主
• 反应历史变化

数据挖掘

• 关联分析： 挖掘出隐藏在数据间的关系
• 序列模式分析：按照时间线进行分析
• 分类分析： 为记录打标记，然后俺标记分类
• 聚类分析：起始先聚合，然后再打抱歉

数据湖

未清洗数据，是数据就像里面扔，支持业务处理，分析处理

业务流程

BPR 业务流程重组：颠覆原有设计
BPM 业务流程管理： P（plan）D(DO)C(check)A(act)

企业应用集成

• 界面集成：统一一个入口
• 数据集成：不同数据源逻辑或者物理上集成
• 控制集成：可以调用其他系统方法，有 API
• 业务流程集成（过程集成）：跨企业，优化流程而非直接调用
• 门户集成： 将内部系统对接到互联网

企业门户

• 信息门户：网络上的人可以通过一个统一入口访问所需要的信息
• 知识门户：信息门户的基础上，增加帮助文档，知识库
• 应用门户：企业信息系统模块放到网络上集成界面
• 垂直门户：特定行业服务

电子商务

• B2B: 1688
• C2C: 咸鱼
• B2C: 京东、天猫
• C2B: 个人对企业提供咨询服务
• O2O: 团购

智能制造体系

• 设备层：传感器
• 单元层：单个流程，局部的自动化控制
• 车间层
• 企业级
• 协同层：跨企业共享

系统工程

系统工程方法

霍尔三维结构

适合大型工程建设项目

• 逻辑维
• 时间维
• 知识维

切克兰德方法

核心不是最优化

• 比较
• 探寻

并行工程方法

• 制造过程
• 支持过程

综合集成法

• 简单系统
• 巨系统

WSR（物理、事理、人理） 系统方法

• 懂物理
• 明事理
• 通人理

生命周期

生命周期阶段

• 探索性研究
• 概念阶段
• 开发阶段
• 生产阶段
• 使用阶段
• 保障阶段
• 退役阶段

生命周期方法

• 计划驱动方法
• 渐进迭代是开发
• 精益开发
• 敏捷开发

信息系统生命周期

• 生产阶段: 提出想法，对需求进行调研分析
• 开发阶段: 总体规划->系统分析->系统设计->系统实施->系统验收
• 运行阶段: 运行及维护
• 消亡阶段: 更新改造、功能扩展、报废重建

信息系统建设原则

• 高层管理人员接入原则
• 用户参与开发原则
• 自顶向下规划原则
• 工程化原则

信息系统开发方法

• 结构化法: 自顶向下，逐步求精，面向过程，流程化，改变困难
• 面向对象法: 自底向上，符合人们的思维习惯
• 面向服务法：粗粒度、松耦合，标准化、构建化；抽象级别：操作【低】-> 服务【中】-> 业务流程【高】
• 原型法：针对需求不明确；功能分：水平原型（界面）、垂直原型（发杂算法）；结果分：抛弃式原型、演化式原型
• 形式化：数学模型化；净室软件工程

信息系统的分类

• 业务处理系统（TPS）: 早期最初期信息系统，数据处理
• 管理信息系统（MIS）：xx管理系统，开环闭环结构
• 决策支持系统（DSS）：语言系统、知识系统、问题处理。辅助决策，不做决定
• 专家系统（ES）：大模型；自动驾驶；做决定；核心：知识库、推理机
• 办公自动化系统（OAS）：办公用的
• 企业资源计划（ERP）：供应链集成

电子政府

• 政府（G） 人口是政府对政府的
• 企业（B）
• 公民（C）
• 公务员（E）

企业信息化

• 战略需求
• 运作需求
• 技术需求

信息物理系统 CPS

定义

CPS通过集成先进的感知、计算、通信、空制等信息技术和自动控制技术，构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高的按需响应、快速迭代、动态优化。效协同的复杂系统实现系统内资源配置和运行

目的

实现资源优化配置

关键目标

数据的自动流动

体系架构

单元级

一个智能部件，最小单元

系统级

多个最小单元通过工业网络连接起来的系统

SoS 级

多个系统级CPS的有机组合构成

技术体系

总体技术

全局相关的

支撑技术

环境相关的

核心技术

业务场景相关

核心要素

一硬、一软、一网、一平台

应用场景

智能设计、智能生产、智能服务、智能应用

流水线

单缓冲区

（各步骤时间之和） + （块数 - 1） * 缓冲区时间

双缓冲区

（各个骤时间之和） + （块数 - 1）* 最长时间

50 + 80 + 10 + （9） * 80

模式分解

是否保持函数依赖

是否能复原为原本的函数依赖

• 冗余依赖不进行推导

是否无损

分解后是否能还原

• 还原必须包括同名属性列
• 同名属性列是决定属性

表格法

有一行全为钩的就认为还原

公式法

交集推差集

只适用于两个表

R = ABC

F = {A->B}

分解 = {R1(AB),R2(AC)}

R1 ∩ R2 = A

R1 - R2 = B

R2 - R1 = C

得出 A->B 和 A->C

其中 A->B 满足原本的函数依赖，所以无损

并发控制

事务 ACID

• 原子性
• 一致性
• 隔离性
• 持久性

产生的并发问题

• 丢失更新 一级封锁协议预防 加写锁
• 脏读 二级封锁协议预防 加读锁，读取完毕释放
• 不可重复读 三级封锁协议预防 加读锁，事务完毕后释放

安全性

• 用户标识与鉴定
• 存取控制（权限控制）
• 密码存储与传输
• 视图的保护
• 审计

数据备份

• 完全备份
• 增量备份：比上次备份增加的内容
• 差量备份：比上次完全备份增加的内容

故障与恢复

• 事物本身的可预期故障
• 事务本身的不可预期故障
• 系统故障 ，扫描检查点，已提交的事务 放入 redo，未完成 undo 撤销
• 介质故障

数据库优化

• 硬件， CPU、内存、硬盘等
• 系统软件，各种参数，进程优先级
• 数据库设计
• • 表与视图，规范化与反规范化
• • 索引，提高查询效率，减少插入修改删除效率
• • SQL语句，各类操作
• 应用软件，连接池
• 分布式数据库-通信代价

求候选键

• 找入度为0的属性
• 如果不满足上面的条件，则尝试便利中间节点（既有入度，也有出度），并入上面的条件，直至该集合能便利所有节点

部分函数依赖

如果候选键是一个合集，且一部分非主属性依赖于候选键的一部分，为部分函数依赖

传递函数依赖

A-> B,B->C 则 A->C

Armstrong 公里

自反率

Y∈X∈U
U={ABC}
X={AB}
Y={A}
则，X-> Y
身份证号与姓名 可以确认姓名，身份证号也可以确认姓名.

增广律

若 Z ∈ U 且 X->Y，则 XZ->YZ

传递率

A-> B,B->C 则 A->C
学号可以推出系号，系号可以推出系名，那么学号可以推出系名

合并规则

如果 X->Y，X->Z 则 X->YZ

伪传递规则

如果 X->Y,WY->Z，则WX->Z

分解规则

如果 X-Y 且 Z ∈ Y,则 X-> Z

范式

第一范式

属性都是不可分的原子值

第二范式

消除非主属性对候选键的部份依赖

单属性候选键不会出现这类问题，只有候选键可能存在这种可能

完全依赖于主键，不存在部分依赖

学号、课程号、成绩、学分

学号,课程号-> 成绩

课程号-> 学分

没有课程的情况下，无法插入学分信息

如果课程没有人报名，那么没有课程信息

解决办法：将课程号与学分单独提取到一张表

第三范式

消除非主属性对候选键的传递依赖

学校、身份证号、系号、系名 满足第三范式，因为不存在对非主属性的传递依赖

学号、姓名、系号、系名

学号-> 系号

系号-> 系名

学号-> 系名

其中系名依赖于非主属性系号，所以存在对非主属性的传递依赖，不满足第三范式

解决办法：系号、系名 单独组表

BC范式

完全依赖于候选键

不解决

数据库

关系模型相关概念

• 目或者度： 关系模式种属性的个数
• 候选键、候选码，唯一表述元组，且无冗余，类似 学号与身份证号
• 主键：从候选键从任意挑一个
• 主属性与非主属性： 组成候选键的属性为主属性，其余为非助兴
• 外键、外码： 其他实体的主键在本实体的属性
• 全码： 所有的属性都是候选键

完整性约束

• 实体完整性约束： 主属性唯一且不能为空
• 参照完整性约束：关系与关系之间的引用，主要是外键，要么是其他实体的主键，要么是空值
• 用户自定义完整性约束： 应用环境决定，比如 性别：要么0 要么 1

逻辑结构设计

ER图向关系模式的转换

• 实体向关系模式的转换，实体一定是一个关系模式
• 联系向关系模式的转换

关系模式的规范化

确定完整性约束（保证数据的正确性）

用户视图的确定（提高数据的安全性和独立性）

• 根据数据流图确定处理过程使用的视图
• 根据用户类别确定不同用户使用的视图

应用程序设计

联系类型

• 1对1
• 1对多
• 多对多

关系代数

S1 01 02 03
S2 01 04 05

交集

S1 ∩ S2 = 01

并集

S1 ∪ S2 = 01 02 03 04 05

差集

S1 - S2 = 02 03

差集

S2 - S1 = 04 05

笛卡尔积

S1 X S2 = 01 01 04 05 02 01 04 05 03 01 04 05
可以异构
列数为两者之和
行数为两者乘积
列号一版从1开始

投影

Π，派
Πsno,sname(S1) ，表示展示表 sno,sname 这两列的所有记录或元组
选择属性列
会改变表的结构

选择

σ ，sigma
σ sno=No00003（S1） ,表示选择表名为S1，列明 sno 为 No00003 的记录或元组
选择符合的行数

自然连接

S1 ⋈ S2 join
列数为两者之和减去重复的
行数为两个表里面所有的同名属性列取值相等的行数
可以从 笛卡尔积-> 选择->投影的方式转换而来
性能优于笛卡尔积

进程状态

三态模型

运行

CPU正在执行该线程，一个CPU同时只能执行一个线程，多余的线程会进入就绪或者等待状态，运行状态的线程可以转换为就绪状态，与等待状态

就绪

所有资源准备就绪，进入等待队列，有计算资源就可以进入运行状态。

等待

运行时发生了需要等待的事情，这时候CPU会被阻塞，例如IO事件，即使CPU分配给该进程也无法使用，等待的事件发生后，仅需就绪状态，不可以直接运行

进程调度算法

时间分片

每个进程均匀按固定的时间片执行

先来先到

谁先排队，谁先执行

短作业优先

执行时间段的先执行，部分长作业可能会一直无法执行

优先级执行

设定好进程的优先级，分为动态和静态。

响应比优先

计算进程的等待时间与进程的来到时间，综合了先来先到与短作业优先的算法，高响应比的优先执行

抢占式 & 非抢占式

如果高优先级的进程到了，抢占式会踢出现在执行的进程，交给高优先级的进程。非抢占式则不会

操作系统原语 PV操作

信号量

当前资源的数量，全局的，原子性的

P操作

申请资源，信号量减1，如果信号量小于0，代表没有资源，需要进入阻塞队列进行等待

V操作

释放资源，信号量加1，判断信号量是否小于等于0，如果小于等于0，意味着有队列在排队，将阻塞队列里面最先进入的进程放到就绪队列

操作系统

人机接口
应用软件与硬件的接口
控制程序运行
管理软件硬件数据资源
为应用程序提供一个高效率的开发平台

主要管理资源

进程管理
存储管理
文件管理
作业管理
设备管理

总线

分时共享的半双工 传送线路

可以同时接收数据，但是发送只能分时发送

通过总线复用可以减少信号线数量，用较少的信号线传输更多的数据

芯片内总线

系统总线（数据总线、控制总线、地址总线）

传输方式

并行传输

短距离

串行传输

长距离，多种传输方式，可以调整比特率，正确方式靠校验码完成

计算机传输方式

程序查询

分为全量发送与程序查询，会一直占用CPU，无法做别的事情，实现简单，硬件开销小，CPU利用率低，IO效率低。

中断方式

相比于程序查询，使用CPU中断的方式可以减轻CPU的压力，IO传输完成后，CPU再恢复现场，继续执行后面的步骤。CPU跟IO可以同步执行，一般类似键盘鼠标

DMA

CPU与IO之间增加一个DMA控制器，IO不直接与CPU打交道，而是跟主存，CPU跟IO可以同步执行，极大提高了效率，一般认为硬盘是DMA的方式

CPU 处理器结构

冯诺依曼结构，指令与数据不区分，用同样的总线，一般的通用电脑

哈佛结构，区分指令与数据，使用4条总线，可以并行传输，较高的数据吞吐率，主要用于嵌入式。DSP

指令集

复杂指令集

数量多，可变长格式，使用微码控制，支持多种寻址方式，代表为X86

精简指令集

数量少，定长格式，使用硬件电路实现，适合流水线，增加了通用寄存器，比较少的寻址方式，大部分为单周期操作，代表为arm

操作系统分类

批处理系统

单道批，多道批，输入一个或多个文档，宏观上可以并行，围观是穿行

分时操作系统

CPU事件分片的方式去运行，每个用户感觉自己都拥有完整的操作系统

实时操作系统

高可靠的系统，一般用于嵌入式，需要在规定事件内相应

网络操作系统

linux、windows server，在网络上共享内容的操作系统

分布式操作系统

网络操作系统的进阶，透明、高可靠、高性能

微机操作系统

windows、linux，多进行、多用户、多CPU的操作系统

嵌入式操作系统

高可靠，可移植性，硬件定制

进程

程序块、数据块、PCB（进程信息）
表舒服、状态、等一列东西