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Management Information Systems – Enterprise 2.0

第二篇數位化基礎建設篇第5章資訊資源管理—軟硬體、資料庫、網路第6章資訊系統開發與管理第7章 IT治理與安全第8章新一代數位化基礎—Web 2.0）與雲端運算

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第 5 章資訊資源管理— 軟硬體、資料庫、網路

Management Information Systems – Enterprise 2.0 3

本章學習重點硬體軟體資料庫網路與通訊 TCP/IP 無線網路(Wireless)


第一節硬體


電腦的基本架構

電腦硬體的基本組成


電腦硬體的分類電腦以相對計算能力與相對價位可區分成超級電腦(Super computer) 大型電腦(Mainframe) 工作站(Workstation) 微電腦(Mini Computer)


電腦硬體的演變


第二節軟體


軟體(Software) 「軟體」是一種抽象化的名詞，它必須以某種排列方式附著於某個硬體之上。軟體為「資料」(Data)與「程式」(Program)所組成，以0、1的二進位表示法儲存在電腦設備中。「程式」是由一組有順序的指令所構成「指令」則是指揮電腦作業方式的命令一般來說，「軟體」可以分為三大類系統軟體(System Software) 應用軟體(Application Software) 程式語言(Programming Language)


硬體、系統軟體與應用軟體間的關係


軟體的種類與實例


系統軟體作業系統(Operating System, OS) 介於電腦硬體與應用軟體之間的橋樑，負責所有硬體資源的操作細節以及配置

作業系統的功能，主要包括使用者介面(User Interface, UI)：較貼近人性的使用者介面，使電腦較容易操作，讓使用者能與電腦溝通。

提供程式執行的環境：作業系統分配記憶體資源，提供了檔案的管理，控制CPU的使用權，讓各種程式得以在電腦上執行。

讓程式可使用電腦上的各種硬體資源，如I/O設備等。現今的作業系統，還多半提供了連結網路的功能與一些工具軟體。


作業系統的五大功能


應用軟體應用軟體的分類辦公室軟體影像處理軟體影音處理與播放軟體網際網路應用軟體程式整合軟體


辦公室軟體微軟的Office 包括文書處理(word)、簡報軟體(PowerPoint)、試算表軟體(Excel)、資料庫軟體(Access)。可攜式文件格式軟體(Portable Document Format, PDF)則以Adobe PDF最為常見。


常見的影像處理軟體


常見的影音處理與播放軟體


網際網路應用軟體分類實例備註

網頁瀏覽軟體 Internet Explorer (IE) Windows作業系統內建 Firefox

遠端登入軟體 NetTerm 連線BBS的工具檔案傳輸軟體 CuteFTP 檔案擷取軟體 FlashGet

電子郵件軟體 Microsoft Outlook Microsoft Outlook Express

即時通訊軟體 Microsoft MSN Yahoo Messenger

主要由軟體工程師使用，透過其整合式的程式開發功能，可輔助軟體設計師更快速地開發各項應用系統

程式整合軟體


應用軟體的版權分類免費軟體(Freeware)：可以免費使用與隨意散發，但它在法律上仍享有版權，而且版權屬於原作者。公共領域軟體(Public Domain Software)：和免費軟體相似，可以免費使用與隨意散發，唯一的差別在於公共領域軟體沒有版權，通常是由大學、政府單位或研究機構使用國家經費所研發。開放原始碼軟體(Open Source Code Software)：也是一種免費軟體，可以免費使用與隨意散發，同時會公佈程式原始碼。共享軟體(Shareware)：和免費軟體相似，可以免費使用與隨意散發，不同的是共享軟體通常會有時間限制，使用者必須付費註冊，才能夠長期使用。試用軟體(Trial Version)：軟體開發廠商提供給使用者試用，通常會有時間及功能限制，當使用者覺得它符合自己的需求時，再購買正式版本。


程式語言程式語言(Programming Language)是人與電腦溝通的介面，係由一行行的指令與程式碼所組成。程式語言在經過不斷發展演進之後，依「可讀性」與「處理速度」，可區分為機器語言組合語言高階語言第四代語言


網格運算「網格運算」(Grid Computing)是指透過網路來達到，將「運算的需求」被大量地分散到網路上多台主機，這群主機以協調好的方式一起運作，用以解決同一個問題，以增加運算力。「網格運算」吸引人的地方，在於將閒置的主機剩餘資源即時地回收，並使其透過網路再利用於其它需要 IT 資源的地方，以增加IT運算資源的使用率，以減少IT成本的支出，使IT 資源再利用的做法。


自主運算(Autonomic Computing) 自主運算(Autonomic Computing)是一套本身可進行自我組態設定、自我最佳化與自我調整的系統，在損毀情形發生時能自我修復，並能自我防護免於外來入侵攻擊，甚至在必要時能自我消毀

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第三節網路與通訊


網路種類網路依其規模大小可區分為三種類型區域網路都會網路廣域網路


網路作業系統對等式(Pear to Pear)網路主從式(Client to Server)網路


網路用戶端與伺服器的版本

Windows 7

Windows 2008 Server


網路拓撲常見的網路拓撲(Topology)有下列三種匯流排(Bus)網路拓撲星狀(Star)網路拓撲環狀(Ring)網路拓撲


網路傳輸媒介

雙絞線(twisted pair cable) 同軸電纜(Coaxial Cable) 光纖(Fiber Optics) 微波(Microware) 無線電波(radio) 通訊衛星(communication satellites)


網路傳輸技術基頻傳輸(baseband transmission) 基頻傳輸是數位式傳輸方式，係利用間歇性的電

流或光波脈衝來傳遞資料訊號。寬頻傳輸(broadband transmission) 寬頻傳輸是類比式的傳輸方式，係利用電波不同

頻率的特性將傳輸路徑分為數個傳輸通道。


網路傳輸模式單工(Simplex)傳輸：指傳輸資料僅能作固定的單向傳輸；例如收音機及電視機均只具單向單工傳輸能力。

半雙工(Half Duplex)傳輸：指傳輸資料在不同的時間內可相互交替從事單向傳輸；亦即傳輸雙方均能接收或傳送資料，但同一時間，僅有一方為傳送端，另一方為接收端；例如無線電對講機。

全雙工(Full Duplex)傳輸：指傳輸資料在同一時間內可以同時雙向的傳輸；亦即傳輸雙方在同一時間內可以同時當做傳送端來傳送資料及接收端來接收資料，例如電話。


OSI 模型


TCP/IP 協定組合


主要網路服務、協定與埠號


網路設備增頻器(Repeater)：並非用於連接兩個網路，主要用來延伸既有網路，亦即避免訊號衰減，使之繼續傳遞。橋接器(Bridge)：用來連接兩個不同實體層的網路。路由器(Router)：路由器會根據資訊框之目的地位址選擇路徑加以傳送。閘道器(Gateway)：當網路上的使用者要存取另一個網路的資料時，需透過閘道器執行網路通訊協定及頻寬的轉換工作。集線器(Hub)：一種在星狀拓撲網路架構中，用來連接數個網路設備而使網路易於管理的中央控制裝置。數據機(Modem)：一種可將數位訊號和類比訊號作互相轉換的裝置。


第四節傳輸控制協定/網際網路協定(TCP/IP)


TCP/IP TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) 由傳輸控制協定(TCP)與網際網路協定(IP) 組合而成。基本上，TCP/IP 是協定一個應用程式，可用來包裝資訊以傳送至一個或數個網路的兩個協定。在TCP/IP協定中，每張網路卡都有唯一的網路位址(IP Address)，以作為每台電腦在網路上的識別。當一台電腦與另一台電腦通訊時，該電腦會將要傳送的訊息加以包裝成一個個的封包(packet)，並利用網路進行傳遞。所謂的「封包」係資料在網路傳輸之前需經處理切割為數個區塊後，才能以某種通訊協定於網路中傳輸。


TCP/IP 協定設計的目標良好的回復能力處理錯誤比例的能力子網路加進來時，不會影響既有的網路服務與電腦廠商或網路種類無關資料額外負擔很小


IP位址 IP位址係用來識別網路上的裝置。目前網路上通用的第4版的IP版本。 IPv4的IP位址係由32位元(Bits)所組成，分為四欄，每欄八位元，換算為十進位則為256，實際計數則是從0到255。 IP位址分為兩部份，網路位址和主機位址，網路位址所代表的是一個網路單元，主機位址是這個網路單元中的主機位址。例如140.112.xxx.xxx代表台大這個網路單元，其中

140.112是網路位址，而xxx.xxx就是台大這個網路單元中的主機位址。


IP 位址分類


各級網路的網路數目及主機數目統計


網域名稱系統(DNS) DNS(全名Domain Name System「網域名稱系統」)其主要的目的是用來解釋網際網路上的電腦主機名稱與IP位址之間的關係，進而能正確的在網際網路上找到該主機並傳送正確的訊息。網域名稱係由「主機名稱」(Host Name)及「網域名稱」(Domain Name)所構成。最常見的組成方式為：www.公司名稱.屬性別.區域別。


第五節資料庫


資料治理(Data Governance) 資料治理(Data Governance)用以管理企業所有資料的委善性、可用性、整體性與安全性之政策與程序，特別著重於資料品質、安全維護、隱私保護與符合政府法規

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資料階層關係


資料階層關係案例


資料庫(database) 資料庫(database)是具有意義的相關資料(data)之集合。資料(data)是未經處理的記錄。資料庫包含的三個主要動作定義資料庫：是指定欲儲存在資料庫裡的資料的資料型態、結構與限制等。

建構資料庫：則是在資料庫管理系統(DBMS)的控制下，將資料本身存到儲存媒體上的過程。

操作資料庫：包括資料庫的查詢、更新(新增、刪除、修改)。


資料庫管理系統(DBMS) 資料庫管理系統(DBMS)是許多程式的集合，它讓使用者有能力去建立與維護資料庫。使用DBMS的主要目的，是要提供使用者對資料的抽象觀點，而隱藏資料是如何被儲存和操作的細節。

資料庫管理系統(DBMS)是由四大部份所組成使用者(users)：

資料庫管理員(DBA) 資料庫設計師(Database Designers) 系統分析師(SA, System Analyst)與應用程式設計師(AP,

Application programmer) 終端使用者(End Users)

資料(Data) 硬體(Hardware) 軟體(Software)


資料模型(Data Model) 資料模型的主要工作就是要隱藏大部分使用者不需要了解的資料儲存細節，來提供某種程度的資料抽像化


資料模型的分類象徵資料模型或實作資料模型—關聯式資料庫SQL標準階層式資料模型(Hierarchical Data Model) 網路式資料模型(Network Data Model) 關聯式資料模型(Relational Data Model) 物件導向式資料模型(Object-oriented Data Model) 高階資料模型(High-level Data Model)或稱為概念資料模型(Conceptual Data Model)—ER、EER。實體(Entity)：代表真實世界裡的一個物件或一種觀念，像是儲

存在資料庫裡的員工或計畫。屬性(Attribute)：代表某個進一步描述實體的重要特徵，像是員

工的姓名或薪水。關係(Relationship)：代表實體之間的互動。低階資料模型(Low-level data model)或稱為實體資料模型(Physical Data Model)


資料庫綱要(Database Schemas) 資料庫本身的描述稱為資料庫綱要資料庫在某特定時刻的資料稱為資料庫快照(snapshot)

University資料庫綱要圖


DBMS的三層綱要架構


資料庫管理系統(DBMS)語言資料定義語言(Data Definition Language, DDL) 儲存定義語言(Storage Definition Language, SDL) 景觀定義語言(View Definition Language, VDL) 資料操作語言(Data Manipulation Language, DML)：用來對資料作查詢(Select)、插入(Insert)、刪除(Delete)、修改(Update)。有兩種主要類型：高階(high-level)—非程序化DML 低階(low-level)—程序化DML

•主語言(host language) •查詢語言(query language)

資料控制語言(Data Control Language, DCL)


資料庫設計的步驟


資料庫設計的方式由上而下(top-down) 是利用已知概念設計將多個屬性（欄位）建置於關聯表中，應用分析設計於個別關聯表，進行分解以達到所特性都滿足

也就是先形成大的關聯表，再將此關聯表分解成適合的小關聯表

由下而上(bottom-up)又稱綜合(Synthesis)設計先分析各個屬性（欄位）之間的關係，並利用其關係建置關聯表。

容易遇到收集二元屬性（欄位）間關係的困擾，亦即組合爆炸--可組成的候選關聯太多。因此，實際上並不普遍被採用。


正規化型式正規化(Normalization)的過程在於分析關聯表，讓屬性（欄位）能更正確地分類到各個關聯表(relation)中，以滿足更高的正規化型式


第六節無線網路


無線區域網路無線區域網路指藉由無線射頻(RF)銜接各種區域網路設備，如:

PC, Hub, Switch等，或提供不同區域網路彼此間的數位資料分享的網路系統

與有線區域網路相較，可免除佈線困擾，克服環境障礙，提供漫遊使用者隨時隨地的網路環境

依傳輸媒介，無線區域網路的技術可分為兩大分類利用無線電波傳輸：主要技術有藍芽、HomeRF以及IEEE802.11技術。

利用光傳輸：主要技術有紅外線( Infrared )與雷射光( Laser )作為資料傳輸的載波(Carrier)。


短距無線傳輸技術藍芽：使用於短距離(10m)、低功率(100mW)、低成本紅外線：保密性的資料傳輸 HomeRF：家庭無線網路中傳輸距離較長、傳輸資料量較多 IEEE802.11：目前已被認定為辦公室無線傳輸的主要技術


藍芽(Bluetooth) 目前藍芽技術為IEEE 802.15的國際標準。藍芽利用2.4GHz ISM 頻寬運作，主要有二種傳輸距離，包括10 公尺及中距離的100 公尺。藍芽是電話導向(Phone-Oriented)；IEEE 802.11是電腦導向(PC-Oriented)


紅外線(IrDA) 紅外線傳輸最大的缺點是傳輸距離太短，以及易受阻隔。目前紅外線傳輸大致有三種模式：直接式紅外線連接(Direct-Beam IR, DB/IR) 散射式紅外線連接(Diffuse IR, DF/IR) 全向性紅外線連接(Omnidirectional IR,

Omni/IR)


HomeRF HomeRF的最大特色是使用SWAP(Shared Wireless Access Protocol)規格，結合現有的無線電話(DECT)與無線區域網路協定，使數據和語音得以在不需申請使用執照的ISM（Industrial, Scientific, Medical）頻帶2.4GHz上傳送，利用跳頻展頻（FHSS）技術，讓利用效率達到2Mbps傳輸速度，有效傳輸距離50公尺。 HomeRF網路可支援最多同時存在128個用戶終端節點。不過，隨著802.11b的日益成熟，HomeRF標準雖然也推出了達到11Mbps帶寬的2.x格式，但因應用前景黯淡，已漸漸退出主流。2003更因Wi-Fi規格的出現，而幾乎正式宣告壽終正寢。


IEEE 802.11a、802.11b及802.11g的比較


IEEE 802.11n 隨著無線多媒體設備的普及以及高頻寬應用的增加，WLAN必須具備更高的數據率。為此，IEEE成立了802.11n工作組，著手開發新的WLAN標準 802.11n於2009年9月正式批准。最大傳輸速度理論值為600Mbit/s。比802.11b快上50倍，比802.11g快上10倍左右。802.11n也將會比目前的無線網路傳送到更遠的距離。 802.11n增加MIMO的標準，使用多個發射和接收天線來允許更高

的資料傳輸率，並使用了Alamouti coding 來增加傳輸範圍。

802.11n支援在標準頻寬(20MHz)上的速率包括有 (單位Mbit/s)：7.2, 14.4, 21.7, 28.9, 43.3, 57.8, 65, 72.2 (短保護間隔，單資料流)。使用4*MIMO時速度最高為300Mbit/s。

802.11n也支援雙倍頻寬(40MHz),當使用40MHz頻寬和4*MIMO時，速度最高可達600Mbit/s。

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4G網路：WiMax 「WiMAX」是Worldwide Interoperability for Microwave Access的縮寫一般譯為「全球互通微波存取」是一種新興無線寬頻傳輸技術，主要用在都會網路

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WiMAX 的技術優勢在範圍限制方面：WiMAX(IEEE 802.16)可以達到70公里，適合長距離、戶外的連線在傳輸頻寬方面：WiMAX(IEEE 802.16)支援最大資料傳輸率是每基地台約70 Mbps，而Wi-Fi( IEEE 802.11)只有11Mbps 在傳輸安全方面：WiMAX(IEEE 802.16)使用126-bit三重加密措施和1024-bit RSA加密

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The End of Chapter 5

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