4.2 信息系统的软件及其作用

📌 学习目标

理解基础软件和应用软件的区别
掌握操作系统、数据库系统、中间件的作用
了解应用软件的设计过程

一、信息系统的软件分类

📍 探究活动：交流（p104-p105）

家里的网络电视系统一般由电视机、电视盒子、通信网络构成。在完成线路连接后，根据不同的应用目标，需要安装不同的软件。通过网络收集资料、动手操作或请教家长、老师，了解系统的软件构成以及各软件的作用，完成表4-3并将结果与同学进行交流。

表4-3 家庭网络电视系统的软件

安装软件	作用	安装次序
安卓操作系统	系统软件，管理控制电视系统	系统自带，默认安装

信息系统的软件分为基础软件和应用软件。其中，基础软件是安装在硬件上的第一层软件，主要指服务器端和客户端的基础软件，包括服务器操作系统、客户端操作系统，以及特定的服务器软件，如数据库管理系统、中间件等，它们构成了信息系统的软件运行环境。而应用软件则完成用户特定的需求

信息系统依靠软件帮助终端用户使用计算机硬件，将数据加工转换成各类信息产品。

信息系统软件
    │
    ├── 基础软件（系统软件）
    │   ├── 操作系统
    │   ├── 数据库管理系统
    │   └── 中间件
    │
    └── 应用软件
        ├── 专用应用软件
        └── 通用应用软件

二、基础软件及其作用

1. 操作系统（Operating System）

定义：管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件。

操作系统结构：

┌─────────────────────────────────────┐
│           应用软件                   │
├─────────────────────────────────────┤
│           操作系统                   │
├─────────────────────────────────────┤
│   处理器  存储器  设备  文件  作业   │
│   管理     管理    管理  管理  管理  │
├─────────────────────────────────────┤
│           硬件（裸机）               │
└─────────────────────────────────────┘

常见操作系统：

操作系统	特点	应用范围
Unix	强大的多用户、多任务系统	工作站、服务器
Linux	开源免费，与Unix兼容	服务器、个人计算机
Macintosh	首个在商用领域获得成功的图形用户界面。	运行在Macintosh系列电脑上
Windows	图形界面，应用广泛	个人计算机、服务器
iOS	苹果手持设备系统	iPhone、iPad
Android	以Linux为基础的开源移动系统	智能手机、平板

📍 探究活动：讨论（p106）

某在线销售商转用Linux操作系统之后，仅一个季度就节省了上千万的技术费用。根据报表显示，其省钱之道在于“利用便宜的基础技术架构，引入基于Linux的技术平台，又由于市场的供过于求使得数据和无线通信服务的总体成本降低”。

结合上述案例，与小组同学一起去认识Linux服务器操作系统，了解它的起源、功能和特性。

2. 数据库系统（DBMS）

定义：管理数据库的基础软件，负责数据存储、查询、更新、备份和安全管理。

数据库系统架构：

┌──────────────┐      ┌──────────────┐
│   客户端     │ ───► │   服务器     │
│   (用户界面) │      │   (DBMS)     │
└──────────────┘      │   + 数据库   │
                      └──────────────┘

常见数据库：

名称	特点
MySQL	开源、轻量、流行
Oracle	功能强大、企业级
SQL Server	微软产品、集成性好
PostgreSQL	开源、功能全面

数据库管理系统功能：

数据定义
数据操纵（增、删、改、查）
数据控制（权限、安全）
数据维护（备份、恢复）

📎 相关探究：实验_数据库表格信息查看

3. 中间件（Middleware）

定义：网络环境下处于操作系统、数据库等系统软件和应用软件之间的一种起连接作用的分布式软件。

中间件在体系结构中的位置：

┌─────────────────────────────────────┐
│           应用软件                   │
├─────────────────────────────────────┤
│          中间件                      │
│    （Web服务器、消息队列等）         │
├─────────────────────────────────────┤
│      操作系统 / 数据库               │
├─────────────────────────────────────┤
│           硬件                       │
└─────────────────────────────────────┘

作用：

解决异构网络环境下分布式应用软件的互联与互操作问题
提供标准接口、协议，屏蔽实现细节
提高应用系统的移植性

应用案例：Web服务器（Apache、Nginx）

三、应用软件及其设计过程

📎 实践三：实践_Moodle平台搭建

1. 应用软件的作用

应用软件是直接面向最终用户的具体软件，用于处理特定应用。

常见应用软件：

图书馆管理软件
ERP软件
财务软件
学习管理系统

2. 应用软件设计过程

需求分析 → 体系结构选择 → 模块设计 → 数据库设计 → 程序设计

（1）需求分析

任务：深入了解用户业务处理工作流程，准确领会用户意图，将用户意图转化成软件能够实现的功能。

参与人员：软件分析人员、开发人员、客户

（2）体系结构模式选择

结构类型	适用场景
单用户结构	系统简单，无需共享资源
C/S结构	用户多、功能复杂、需专业维护
B/S结构	需要统一可视化界面、易访问
P2P结构	需要即时通信、不间断更新数据

（3）模块设计

功能结构图示例：

网络学习管理系统
    │
    ├── 课程管理
    │   ├── 添加课程
    │   ├── 删除课程
    │   ├── 课程查询
    │   └── 课程显示
    │
    ├── 用户管理
    │   ├── 教师管理
    │   ├── 学生管理
    │   └── 管理员管理
    │
    └── 学习过程管理
        ├── 教师引导
        ├── 学生探究
        └── 互动评价

（4）数据库设计

主要工作：

绘制数据流图
编写数据字典
设计数据逻辑结构

数据字典示例：

数据项名称：username（用户名）
类型：字符型
长度：16
说明：必须包含字母、数字，最短8位，最长16位

四、应用软件的开发工具和平台

1. 数据库开发工具

工具	说明
MySQL	最流行的关系型数据库管理系统
Oracle	企业级大型数据库
SQL Server	微软数据库产品

2. 应用软件集成开发环境

类别	软件	说明
单机开发	Access	关系数据库管理系统
网络应用	Visual Studio	全生命周期开发工具
PHP开发	Zend Studio、PhpStorm	PHP集成开发环境
移动应用	App Inventor	手机编程软件
📎 知识延伸：APP

📍 项目实施

各小组根据项目选题及拟订的项目方案，结合4.1节和4.2节所学知识，为所选定的信息系统做如下工作：

分析所需的软件配置，动手配置该信息系统的软件环境。
分析并画出该信息系统的功能结构图。
应用工具或平台开发该信息系统应用软件。

📝 本节小结

软件类型	作用	示例
操作系统	管理硬件和软件资源	Windows、Linux
数据库系统	存储和管理数据	MySQL、Oracle
中间件	连接应用和系统软件	Web服务器
应用软件	处理特定应用	学习管理系统

🔗 本章其他小节

术语	英文/缩写
操作系统	OS
数据库管理系统	DBMS
中间件	Middleware
结构化查询语言	SQL
应用程序	APP

信息系统与社会

探索

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