信息系统管理工程师教程

前    言
　　为适应国家信息化建设的需要，规范计算机技术与软件专业人才评价工作，促进计算机技术与软件专业人才队伍建设，人事部、信息产业部制定了计算机技术与软件专业技术资格和水平考试有关规定，并将该考试纳入全国专业技术人员职业资格证书制度统一规划。规定指出，通过考试并获得相应级别计算机专业技术资格（水平）证书的人员，表明其已具备从事相应专业岗位工作的水平和能力，用人单位可择优聘任相应专业技术职务；计算机专业技术资格（水平）实施全国统一考试后，不再进行计算机技术与软件相应专业和级别的专业技术职务任职资格评审工作，即实行专业技术职称晋升的以考代评政策。无疑，这是我国人事制度改革的一次新突破，它对贯彻落实国务院颁布的《振兴软件产业行动纲要》，促进我国软件人才辈出必将产生深远的影响。
　　编者受全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试办公室委托，按照信息系统类别的《信息系统管理工程师考试大纲》的要求编写了《信息系统管理工程师教程》一书。与信息系统管理工程师考试内容相对应，《信息系统管理工程师教程》一书分为三大部分，即信息系统基础知识、信息系统开发过程和信息系统管理。信息系统基础知识主要介绍计算机基础知识以及数据结构、数据库、计算机网络等核心技术知识；信息系统开发过程重点介绍信息系统的开发管理、需求分析、系统设计、系统实施、系统测试的整个建设过程。信息系统管理重点介绍系统管理的各个方面，包括有系统管理规划、IT组织职能设计、IT财务管理、系统日常作业管理、IT资源管理、故障管理、性能管理、安全管理、系统转换、系统维护、用户支持等内容。为了方便读者学习，在每章的概述部分，以本章学习目标的形式将内容要点罗列出来，在每章结束部分提供了复习思考题。
　　应当承认，承担此项任务是具有相当难度的。首先，信息系统的文理渗透学科交叉的特点决定了考试大纲涉及的内容多、知识面广，其中任何一个考点，本应系统地写成一本书，但限于篇幅，我们无法详细地展开论述。好在读者一般都受过系统的大学教育，具有相当的基础和一定的实践经验，但愿我们提纲挈领式的叙述能起到帮助读者复习的作用；其次，由于经济及IT技术的飞速发展，信息系统的应用和管理模式也在不断的变化和发展着，尽管我们努力在书中体现这些变化，但仍无法做到包罗万象。我们希望读者不要仅囿于本书的知识范围，更应关注和跟踪信息系统最新的发展动态，我们也力争通过不断修订以弥补缺憾。
　　本书由陈禹教授确定写作技术路线和整体结构并最终审查定稿，殷国鹏具体负责组织确定写作提纲、全书的写作实施等工作。具体分工如下：
　　殷国鹏：第1章~第4章，第16章，第17章，及第18章部分小节。
　　谢胤：第13章、第14章、第19章、第21章、及第22章、第24章部分小节。
　　接靖：第6章~第9章，第20章、第22章、第23章。
　　任娟：第5章、第7章、第15章，第18章、第24章、第25章。
　　蔡曦：第10章~第12章。
　　因水平有限加之时间仓促，疏漏和不妥之处，诚望各位同仁和读者指正。
　　
　　编  者       
　　2005年5月于中国人民大学
　　
     

本书按照人事部、信息产业部全国计算机技术与软件专业资格（水平）考试的要求编写，内容紧扣《信息系统管理工程师考试大纲》。全书分为三个部分：信息系统的基础知识、信息系统的开发过程、信息系统的管理。部分主要讲述信息系统工程师的数据库、计算机网络等相关基础知识；第二、三部分针对信息系统的开发建设及运营管理阶段，分别介绍了信息系统的开发方法及步骤，信息系统管理的整体规划、关键功能及流程的知识。

本书是全国计算机技术与软件专业资格（水平）考试的指定教材，既可供考生备考使用，也可作为大中专学校相关课程的教材，同时还可作为相关技术人员的自学教材。

目    录
第一篇  信息系统基础知识

第1章  计算机硬件基础 2
1.1  计算机基本组成 2
1.1.1  中央处理器 3
1.1.2  存储器 4
1.1.3  常用I/O设备 5
1.2  计算机的系统结构 9
1.2.1  并行处理的概念 9
1.2.2  流水线处理机系统 10
1.2.3  并行处理机系统 11
1.2.4  多处理机系统 12
1.2.5  CISC/RISC指令系统 14
1.3  计算机存储系统 15
1.3.1  存储系统概述及分类 15
1.3.2  存储器层次结构 15
1.3.3  主存储器 16
1.3.4  高速缓冲存储器 18
1.3.5  辅助存储器 18
1.4  计算机应用领域 21
1.4.1  科学计算 21
1.4.2  信息管理 21
1.4.3  计算机图形学与多媒体技术 22
1.4.4  语言与文字的处理 22
1.4.5  人工智能 22
选择题 23
思考题 23
第2章  操作系统知识 24
2.1  操作系统简介 24
2.1.1  操作系统的定义与作用 25
2.1.2  操作系统的功能及特征 25
2.1.3  操作系统的类型 27
2.2  处理机管理 29
2.2.1  进程的基本概念 29
2.2.2  进程的状态和转换 29
2.2.3  进程的描述 31
2.2.4  进程的同步与互斥 32
2.2.5  死锁 34
2.3  存储管理 35
2.3.1  存储器的层次 35
2.3.2  地址转换与存储保护 36
2.3.3  分区存储管理 37
2.3.4  分页式存储管理 38
2.3.5  分段式存储管理的基本原理 40
2.3.6  虚拟存储管理基本概念 42
2.4  设备管理 42
2.4.1  I/O硬件原理 43
2.4.2  I/O软件原理 44
2.4.3  Spooling 系统 46
2.4.4  磁盘调度 47
2.5  文件管理 47
2.5.1  文件与文件系统 48
2.5.2  文件目录 49
2.5.3  文件的结构和组织 51
2.5.4  文件的共享和保护 54
2.6  作业管理 55
2.6.1  作业及作业管理的概念 55
2.6.2  作业调度 56
2.6.3  多道程序设计 57
选择题 57
思考题 58
第3章  程序设计语言 59
3.1  程序设计语言基础知识 59
3.1.1  程序设计语言基本概念 59
3.1.2  程序设计语言的基本成分 60
3.2  程序编译、解释系统 64
3.2.1  程序的编译及解释 64
3.2.2  编译程序基本原理 64
3.2.3  解释程序基本原理 64
选择题 66
思考题 66
第4章  系统配置和方法 67
4.1  系统配置技术 67
4.1.1  系统架构 67
4.1.2  系统配置方法 69
4.1.3  系统处理模式 73
4.1.4  系统事务管理 76
4.2  系统性能 78
4.2.1  系统性能定义和指标 78
4.2.2  系统性能评估 79
4.3  系统可靠性 80
4.3.1  可靠性定义和指标 80
4.3.2  计算机可靠性模型 80
选择题 82
思考题 82
第5章  数据结构与算法 83
5.1  数据结构与算法简介 83
5.1.1  什么是数据结构 83
5.1.2  数据结构基本术语 84
5.1.3  算法描述 84
5.1.4  算法评价 86
5.1.5  算法与数据结构的关系 86
5.2  线性表 87
5.2.1  线性表的定义和逻辑结构 87
5.2.2  线性表的顺序存储结构 88
5.2.3  线性表的链式存储结构 90
5.3  栈和队列 90
5.3.1  栈的定义和实现 90
5.3.2  表达式求值 93
5.3.3  队列 93
5.4  数组和广义表 96
5.4.1  数组 96
5.4.2  广义表的定义和存储结构 97
5.5  树和二叉树 99
5.5.1  树的定义 99
5.5.2  树的存储结构 100
5.5.3  树的遍历 102
5.6  图 103
5.6.1  图的定义和术语 103
5.6.2  图的存储结构 103
5.6.3  图的遍历 104
选择题 105
思考题 105
第6章  多媒体基础知识 107
6.1  多媒体技术概论 107
6.1.1  多媒体技术基本概念 107
6.1.2  多媒体关键技术和应用 108
6.2  多媒体压缩编码技术 110
6.2.1  多媒体数据压缩的
基本原理 110
6.2.2  多媒体数据压缩的基本
编码方法 111
6.2.3  编码的国际标准 112
6.3  多媒体技术应用 113
6.3.1  数字图像处理技术 113
6.3.2  数字音频处理技术 117
6.3.3  多媒体应用系统的创作 120
选择题 121
思考题 121
第7章  网络基础知识 122
7.1  网络的基础知识 122
7.1.1  计算机网络的概念和分类 122
7.1.2  计算机网络的组成 124
7.2  计算机网络体系结构与协议 125
7.2.1  计算机网络体系结构 126
7.2.2  TCP/IP协议 128
7.3  计算机网络传输 129
7.3.1  数据通信模型 129
7.3.2  数据通信编码 131
7.3.3  传输介质 133
7.3.4  多路复用技术 134
7.3.5  数据交换技术 135
7.3.6  差错控制与流量控制 136
7.4  计算机局域网 137
7.4.1  局域网的介质访问控制方式 137
7.4.2  局域网的组网技术 139
7.5  网络的管理与管理软件 141
7.5.1  网络的管理 141
7.5.2  网络管理软件 143
7.6  网络安全 144
7.6.1  计算机网络的安全问题 144
7.6.2  数据的加密与解密 145
7.6.3  防火墙技术 146
7.6.4  网络安全协议 147
7.7  网络性能分析与评估 148
7.7.1  服务质量QoS 148
7.7.2  服务等级协议（SLA：
service-level agreement） 148
7.7.3  流量管理 149
7.7.4  网络性能评价指标体系 149
7.8  因特网基础知识及其应用 150
7.8.1  IP地址和子网掩码 151
7.8.2  DNS和代理服务器 153
7.8.3  万维网服务 154
7.8.4  因特网其他服务 156
思考题 159
第8章  数据库技术 160
8.1  数据库技术基础 160
8.1.1  数据库系统概述 160
8.1.2  数据模型 161
8.1.3  数据库系统结构 164
8.2  关系数据库的数据操作 166
8.2.1  关系数据库 166
8.2.2  关系运算 168
8.2.3  关系数据库标准
语言（SQL） 171
8.3  数据库管理系统 180
8.3.1  数据库管理系统概述 180
8.3.2  数据库系统的控制功能 181
选择题 187
思考题 188
第9章  安全性知识 189
9.1  安全性简介 189
9.1.1  安全性基本概念和特征 189
9.1.2  安全性要素 189
9.2  访问控制和鉴别 190
9.2.1  鉴别 190
9.2.2  访问控制的一般概念 191
9.2.3  访问控制的策略 191
9.3  加密 192
9.3.1  保密与加密 192
9.3.2  加密与解密机制 192
9.3.3  密码算法 193
9.3.4  密钥及密钥管理 194
9.4  完整性保障 194
9.4.1  完整性概念 194
9.4.2  完整性保障策略 195
9.5  可用性保障 196
9.5.1  事故响应与事故恢复 196
9.5.2  减少故障时间的高可
用性系统 197
9.6  计算机病毒的防治与计算机
犯罪的防范 197
9.6.1  计算机病毒概念 197
9.6.2  计算机病毒的防治 198
9.6.3  计算机犯罪的防范 199
9.7  安全分析 199
9.7.1  识别和评估风险 199
9.7.2  控制风险 200
9.8  安全管理 200
9.8.1  安全管理政策法规 201
9.8.2  安全机构和人员管理 201
9.8.3  技术安全管理 201
9.8.4  网络管理 202
9.8.5  场地设施安全管理 203
选择题 203
思考题 203

第二篇  信息系统开发过程

第10章  信息系统开发的基础知识 206
10.1  信息系统概述 206
10.1.1  信息系统的概念 206
10.1.2  信息系统的结构 207
10.1.3  信息系统的主要类型 213
10.1.4  信息系统对企业的影响 215
10.2  信息系统工程概述 217
10.2.1  信息系统工程的概念 217
10.2.2  信息系统工程的研究范围 218
10.2.3  信息系统工程的基本方法 218
10.3  信息系统开发概述 219
10.3.1  信息系统的开发阶段 219
10.3.2  信息系统开发方法 222
选择题 227
思考题 227
第11章  信息系统开发的管理知识 228
11.1  信息系统项目 228
11.1.1  项目的基本概念 228
11.1.2  信息系统项目的概念 229
11.2  信息系统中的项目管理 230
11.3  信息系统开发的管理工具 234
11.3.1  Microsoft Project 98/2000 234
11.3.2  P3/P3E 235
11.3.3  ClearQuest 236
思考题 237
第12章  信息系统分析 238
12.1  系统分析的任务 238
12.2  系统分析的步骤 240
12.3  结构化分析方法 241
12.3.1  结构化分析方法的内容 241
12.3.2  结构化分析方法的工具 242
12.4  系统说明书 259
12.4.1  系统说明书的内容 259
12.4.2  系统说明书的审议 262
12.5  系统分析工具——统一建模
语言（UML） 263
12.5.1  统一建模语言（UML）
的概述 263
12.5.2  统一建模语言(UML)
的内容 265
12.5.3  统一建模语言（UML）
的建模过程 270
12.5.4  统一建模语言(UML)
的应用 271
思考题 272
第13章  信息系统设计 274
13.1  系统设计概述 274
13.1.1  系统设计的目标 274
13.1.2  系统设计的原则 275
13.1.3  系统设计的内容 276
13.2  结构化设计方法和工具 277
13.2.1  结构化系统设计的
基本原则 277
13.2.2  系统流程图 278
13.2.3  模块 279
13.2.4  HIPO技术 279
13.2.5  控制结构图 281
13.2.6  模块结构图 281
13.3  系统总体设计 282
13.3.1  系统总体布局方案 283
13.3.2  软件系统结构设计
的原则 286
13.3.3  模块结构设计 287
13.4  系统详细设计 294
13.4.1  代码设计 294
13.4.2  数据库设计 296
13.4.3  输入设计 300
13.4.4  输出设计 303
13.4.5  用户接口界面设计 304
13.4.6  处理过程设计 307
13.5  系统设计说明书 309
13.5.1  系统设计引言 309
13.5.2  系统总体技术方案 310
选择题 313
思考题 314
第14章  信息系统实施 315
14.1  系统实施概述 315
14.1.1  系统实施阶段的特点 315
14.1.2  系统实施的主要内容 316
14.1.3  系统实施的方法 317
14.1.4  系统实施的关键因素 317
14.2  程序设计方法 319
14.2.1  程序设计基础知识 319
14.2.2  结构化程序设计 323
14.2.3  面向对象的程序设计 325
14.2.4  可视化程序设计 326
14.3  系统测试 327
14.3.1  系统测试概述 327
14.3.2  测试的原则 329
14.3.3  测试的方法 330
14.3.4  测试用例设计 332