Bài giảng Lý thuyết hệ thống thông tin - HVCN BCVT

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT HỆ THỐNG THÔNG TIN Biên soạn: Dương Trần Đức Hà Nội - 2009 i MỤC LỤC Chương 1 : Hệ thống thông tin trong các tổ chức ...................................................................... 1 1.1 Các khái niệm về thông tin................................................................................................... 1 1.2 Hệ thống thông tin dựa trên máy tính .................................................................................. 4 1.3 Các hệ thống thông tin nghiệp vụ......................................................................................... 5 1.4 Hệ thống thông tin và các tổ chức...................................................................................... 10 Chương 2: Phần cứng và phần mềm của các hệ thống thông tin ............................................ 15 2.1 Phần cứng........................................................................................................................... 15 2.1.1 Các thành phần phần cứng của hệ thống máy tính..................................................... 16 2.1.2 Thực hiện lệnh............................................................................................................. 16 2.1.3 Thiết bị xử lý................................................................................................................ 17 2.1.4 Thiết bị nhớ ................................................................................................................. 18 2.1.5 Thiết bị lưu trữ phụ ..................................................................................................... 20 2.1.6 Thiết bị nhập................................................................................................................ 24 2.1.7 Thiết bị xuất................................................................................................................. 26 2.1.8 Các loại máy tính ........................................................................................................ 27 2.2 Phần mềm........................................................................................................................... 27 2.2.1 Phần mềm hệ thống ..................................................................................................... 28 2.2.2 Phần mềm ứng dụng.................................................................................................... 31 Chương 3: Tổ chức dữ liệu và thông tin .................................................................................. 34 3.1 Phân cấp dữ liệu ................................................................................................................. 34 3.2 Quản lý dữ liệu theo phương pháp truyền thống và phương pháp CSDL.......................... 35 3.3 Mô hình hóa dữ liệu ........................................................................................................... 38 3.4 Các mô hình CSDL ............................................................................................................ 39 3.5 Hệ quản trị CSDL............................................................................................................... 43 3.6 Ứng dụng khác của CSDL ................................................................................................. 49 Chương 4: Mạng máy tính, mạng viễn thông, Internet, Intranet.............................................. 52 4.1 Các thành phần của hệ thống viễn thông............................................................................ 52 4.2 Mạng và xử lý phân tán...................................................................................................... 55 4.3 Các giao thức và phần mềm truyền thông.......................................................................... 57 4.4 Sơ lược về chức năng và hoạt động của Internet ............................................................... 58 4.5 Các dịch vụ truyền thông và Internet ................................................................................. 61 4.6 Intranets và Extranets ......................................................................................................... 65 4.7 Vấn đề an ninh mạng máy tính........................................................................................... 66 Chương 5: Hệ thống thương mại điện tử và hệ thống xử lý giao dịch..................................... 67 5.1 Thương mại điện tử ............................................................................................................ 67 5.2 Hệ thống xử lý giao dịch .................................................................................................... 75 ii 5.3 Hệ thống hoạch định tài nguyên doanh nghiệp .................................................................. 81 Chương 6: Các hệ trợ giúp quyết định và quản lý thông tin .................................................... 83 6.1 Ra quyết định và giải quyết vấn đề .................................................................................... 83 6.2 Hệ thống thông tin quản lý................................................................................................. 85 6.3 Hệ hỗ trợ quyết định........................................................................................................... 92 Chương 7: Một số hệ thống thông tin chuyên biệt ................................................................... 99 7.1 Trí tuệ nhân tạo .................................................................................................................. 99 7.2 Hệ chuyên gia................................................................................................................... 102 7.3 Hệ thực tại ảo ................................................................................................................... 107 Chương 8: Phát triển hệ thống................................................................................................ 110 8.1 Tổng quan về phát triển hệ thống..................................................................................... 110 8.2 Vòng đời phát triển hệ thống............................................................................................ 113 8.3 Khảo sát hệ thống............................................................................................................. 120 8.4 Phân tích hệ thống............................................................................................................ 122 8.5 Thiết kế hệ thống.............................................................................................................. 126 8.6 Thực thi hệ thống ............................................................................................................. 129 8.7 Bảo trì và đánh giá lại ...................................................................................................... 132 Chương 9: Ảnh hưởng của hệ thống thông tin đến xã hội và cá nhân .................................. 134 9.1 Vấn đề lãng phí và lỗi máy tính ....................................................................................... 134 9.2 Tội phạm máy tính ........................................................................................................... 135 9.3 Môi trường làm việc và vấn đề sức khỏe ......................................................................... 138 1 CHƯƠNG 1 HỆ THỐNG THÔNG TIN TRONG CÁC TỔ CHỨC Một cách tổng quan, hệ thống thông tin (Information System - IS) là một hệ thống làm việc, trong đó con người (và máy móc) thực hiện các công việc sử dụng các tài nguyên (bao gồm cả các tài nguyên công nghệ) để tạo ra các sản phNm hoặc các dịch vụ cho người sử dụng. Hệ thống thông tin là một hệ thống làm việc mà các hoạt động được dành chủ yếu cho việc xử lý thông tin (thu thập, truyền tải, lưu trữ, xử lý, hiển thị thông tin). Chương 1 giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin trong các tổ chức, với các nội dung sau : - Giá trị của thông tin được liên hệ trực tiếp với việc nó trợ giúp cho người ra quyết định để đạt được mục tiêu của tổ chức như thế nào. Phân biệt giữa dữ liệu (data) và thông tin (information) và mô tả các đặc điểm được sử dụng để đánh giá chất lượng của thông tin. - Nắm được các ảnh hưởng tiềm tàng của hệ thống thông tin và có khả năng áp dụng các kiến thức này vào công việc có thể mang lại những thành công trong công việc của mỗi cá nhân, tổ chức có thể đạt được mục đích, và xã hội có chất lượng cuộc sống tốt hơn. Chỉ ra các dạng hệ thống thông tin nghiệp vụ chính, ai sử dụng chúng, chúng được sử dụng như thế nào, và những lợi ích mà các hệ thống này mang lại là gì. - Người sử dụng hệ thống, người quản lý nghiệp vụ, các chuyên gia về hệ thống phải cùng làm việc với nhau để xây dựng thành công một hệ thống thông tin. Chỉ ra các bước phát triển hệ thống và mục tiêu của mỗi bước. - Việc sử dụng hệ thống thông tin làm gia tăng giá trị của tổ chức và có thể tạo ra cho tổ chức một lợi thế cạnh tranh. Chỉ ra các quá trình gia tăng giá trị trong chuỗi cung cấp và mô tả vai trò của hệ thống thông tin trong đó. Định nghĩa thuật ngữ ‘’lợi thế cạnh tranh’’ và mô tả việc các tổ chức sử dụng các hệ thống thông tin để đạt lợi thế này như thế nào. 1.1 Các khái niệm về thông tin Định nghĩa hệ thống thông tin : Là một tập hợp các thành phần thực hiện việc thu thập, xử lý, phân phối dữ liệu và thông tin, cung cấp các phản hồi để đạt được mục tiêu. Ví dụ : Máy rút tiền tự động ATM, hệ thống đặt vé máy bay, hệ thống đăng ký khóa học .v.v. 2 Phân biệt dữ liệu và thông tin : Dữ liệu là các sự kiện ở mức thô, chưa qua xử lý. Thông tin là tập các sự kiện được xử lý và tổ chức theo cách làm cho chúng có giá trị hơn so với chính bản thân các sự kiện ban đầu. Quá trình biến đổi dữ liệu thành thông tin gọi là quá trình xử lý (process), là một tập các thao tác có liên quan đến nhau được thực hiện để đạt được kết quả đã định. Quá trình xác định các mối quan hệ giữa dữ liệu để tạo ra thông tin có ích cần có tri thức (knowledge). Tri thức là sự hiểu biết về tập các thông tin và cách mà các thông tin đó được làm cho trở nên có ích để hỗ trợ các công việc cụ thể hoặc đạt được một quyết định nào đó. Hình 1.1 Biến đổi dữ liệu thành thông tin Đặc điểm của thông tin có giá trị : Một thông tin được coi là có giá trị khi nó có các đặc điểm sau : - Chính xác : Thông tin chính xác là thông tin không có lỗi. Trong nhiều trường hợp, thông tin không chính xác được tạo ra bởi dữ liệu đầu vào của quá trình xử lý là không chính xác. - Hoàn thiện : Thông tin hoàn thiện là thông tin phải chứa tất cả các sự kiện quan trọng. Chẳng hạn một báo cáo đầu tư không chứa các chi phí quan trọng là báo cáo chưa hoàn thiện. - Tính kinh tế : Chi phí để tạo ra thông tin phải ở mức vừa phải. Người ra quyết định luôn luôn phải cân bằng giữa giá trị của thông tin và chi phí để có được nó. - Linh hoạt : Thông tin linh hoạt là thông tin có thể sử dụng được cho nhiều mục đích. Chẳng hạn thông tin về hàng hóa tồn kho có thể được dùng bởi bộ phận bán hàng để quyết định các chương trình marketing, cũng có thể được sử dụng bởi bộ phận sản xuất để lên kế hoạch sản xuất, đồng thời có thể được sử dụng bởi bộ phận tài chính để xác định giá trị tồn kho .v.v - Tin cậy : Thông tin mang tính tin cậy là thông tin có thể tin tưởng được. Trong nhiều trường hợp, độ tin cậy của thông tin phụ thuộc vào độ tin cậy của phương pháp thu thập thông tin hoặc phụ thuộc vào nguồn cung cấp thông tin. 3 - Tính liên quan : Thông tin có ích chỉ khi nó liên quan đến sự việc cần xử lý. - Tính đơn giản : Thông tin cũng cần đơn giản, không được quá phức tạp. Các thông tin quá chi tiết và cầu kỳ nhiều khi không phải có ích. Trên thực tế, quá nhiều thông tin có thể gây quá tải, người ra quyết định có quá nhiều thông tin sẽ khó có khả năng xác định thông tin nào thực sự quan trọng. - Tính kịp thời : Thông tin kịp thời là thông tin được cung cấp khi cần thiết. Nhưng thông tin chậm trễ có thể trở thành vô tác dụng. - Có thể xác minh được : Thông tin cần có thể kiểm tra được để đảm bảo sự đúng đắn. - Có thể truy cập được : Thông tin cần đảm bảo có thể truy cập được bởi người dùng được phép, theo định dạng chuNn và đúng thời gian cần thiết. - An toàn : Thông tin cần được trong tình trạng an toàn, tránh khỏi những xâm phạm trái phép. Trong nhiều trường hợp, phụ thuộc vào loại thông tin cần thiết, một vài đặc điểm có thể có tầm quan trọng hơn các đặc điểm khác. Chẳng hạn, với các thông tin phân tích thị trường, một số dữ liệu chưa chính xác hoặc chưa hoàn thiện hoàn toàn có thể chấp nhận được, nhưng tính kịp thời của các thông tin này là quan trọng hơn. Các thành phần của hệ thống thông tin : Một cách tổng quát, hệ thống thông tin bao gồm 4 thành phần : Đầu vào (Input), Xử lý (Processing), Đầu ra (Output), Phản hồi (Feedback). Hình 1.2 Các thành phần của hệ thống thông tin Đầu vào : Những dữ liệu, thông tin cần thiết cho quá trình xử lý. Xử lý : Các thao tác biến đổi cần thiết trên dữ liệu đầu vào Đầu ra : Các kết quả của quá trình xử lý Phản hồi : Các hành động phát sinh trong quá trình xử lý, như lỗi hệ thống, thông báo .v.v. 4 1.2 Hệ thống thông tin dựa trên máy tính Hệ thống thông tin dựa trên máy tính (CBIS - Computer Based Information System) là một tập hợp các thành phần phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu (CSDL), phương tiện truyền thông, con người, quy trình được thiết lập để thu thập, xử lý, lưu trữ và biến đổi dữ liệu thành thông tin. Hệ thống xử lý đơn đặt hàng, hệ thống quản lý kho, hệ thống tính lương nhân viên .v.v là các ví dụ về CBIS. Hình 1.3 Các thành phần của CBIS Hình 1.3 mô tả các thành phần của 1 CBIS. - Phần cứng : Phần cứng của CBIS bao gồm các thiết bị, máy tính dùng để thực hiện các công việc nhập liệu, xử lý, và xuất dữ liệu đầu ra. - Phần mềm : Bao gồm các chương trình máy tính, điều khiển hoạt động của máy tính. Có 2 loại phần mềm chính là phần mềm hệ thống (chẳng hạn các hệ điều hành như Windows 7) dùng để điều khiển các hoạt động cơ bản của máy tính, và phần mềm ứng dụng (ví dụ Microsoft Office) cho phép người dùng thực hiện các công việc cụ thể. - Cơ sở dữ liệu : Là một tập hợp có tổ chức các sự kiện và thông tin, thường bao gồm một hoặc nhiều file dữ liệu có liên quan. 5 - Con người : Nhân tố con người có thể được coi là nhân tố quan trọng nhất trong hầu hết các hệ thống thông tin, bao gồm người quản lý, người sử dụng hệ thống, người duy trì hoạt động hệ thống v.v. - Quy trình : Bao gồm các chiến lược, chính sách, phương pháp, quy định trong việc sử dụng CBIS. - Mạng viễn thông, mạng máy tính, Internet : Khái niệm viễn thông chỉ sự truyền tải các tín hiệu dạng điện tử phục vụ cho quá trình truyền thông. Mạng máy tính chỉ việc kết nối các máy tính và các thiết bị khác trong một phạm vi nào đó, cho phép thực hiện truyền thông điện tử. Internet là một mạng máy tính có phạm vi toàn cầu, bao gồm hàng ngàn mạng kết nối với nhau, và có thể trao đổi thông tin một cách tự do. 1.3 Các hệ thống thông tin nghiệp vụ Các loại hệ thống thông tin hiện được sử dụng phổ biến nhất trong các tổ chức bao gồm các hệ thống thương mại điện tử, hệ thống xử lý giao dịch, hệ thống thông tin quản lý, hệ hỗ trợ quyết định. Ngoài ra, còn có một số loại hệ thống đặc biệt và được sử dụng chuyên biệt hơn như hệ thực tại ảo, hệ trí tuệ nhân tạo .v.v. Hệ thương mại điện tử (Electronic Commerce - E-Commerce) là các hệ thống cho phép thực hiện các giao dịch thương mại như mua bán các sản phNm và dịch vụ qua hệ thống mạng như Internet. Hình 1.4 TMĐT làm đơn giản hóa quá trình giao dịch 6 Thương mại điện tử thường bao gồm các hình thức sau : - Business-to-business (B2B) : Giao dịch giữa các tổ chức/doanh nghiệp - Business-to-consumer (B2C): Giao dịch giữa doanh nghiệp và người tiêu dùng - Consumer-to-consumer (C2C): Giao dịch giữa người tiêu dùng với nhau Hệ thống xử lý giao dịch (Transaction Processing System - TPS) là hệ thống dùng để lưu trữ và xử lý các giao dịch nghiệp vụ hoàn thiện của tổ chức. Các hệ thống này thường liên quan đến các hoạt động thường nhật của tổ chức. Một tập các chương trình tích hợp có khả năng quản lý các hoạt động nghiệp vụ chính của tổ chức trên phạm vi toàn cục, tổng thể thì gọi là một hệ thống hoạch định tài nguyên doanh nghiệp (Enterprise Resource Planning). Hệ thống thông tin quản lý (Management Information System - MIS) là hệ thống thống tin dùng để phân tích các hệ thống thông tin khác được áp dụng trong các hoạt động nghiệp vụ của tổ chức. Nói cách khác, MIS là hệ thống thông tin có nhiệm vụ thu thập, xử lý, lưu trữ, phổ biến dữ liệu dưới dạng thông tin có ích, cần thiết để thực hiện các chức năng quản lý. Hình 1.5 Các hệ thống thông tin quản lý lấy dữ liệu từ các hệ thống xử lý giao dịch của tổ chức Hệ hỗ trợ quyết định (Decision Support System - DSS) là hệ thống dùng để hỗ trợ việc ra quyết định trong các vấn đề cụ thể. Một hệ thống DSS điển hình là một hệ thống có tính tương tác nhằm trợ giúp người ra quyết định trong việc rút ra được các thông tin có ích từ tập 7 các dữ liệu thô, các tài liệu hoặc các tri thức cá nhân khác. Hệ DSS chú trọng vào việc làm tăng hiểu quả của việc ra quyết định. Hình 1.6 Các thành phần của hệ hỗ trợ quyết định Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligent - AI) là trí tuệ của máy tính và một nhánh của ngành khoa học máy tính nhằm tạo ra nó. Các nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo thường mang tính chuyên môn và đặc thù cao, được phân chia thành các lĩnh vực rất hẹp. Các loại hệ trí tuệ nhân tạo điển hình bao gồm: - Robotics: Khoa học về người máy, thiết kế, chế tạo, ứng dụng người máy, liên quan tới các lĩnh vực điện, cơ, phần mềm. - Hệ vision: Lĩnh vực khoa học nghiên cứu các loại máy có khả năng ‘’nhìn’’. Nói cách khác, hệ vision là các hệ thống có khả năng thu được thông tin từ các hình ảnh và ứng dụng trong các lĩnh vực như điều khiển, nhận dạng vật thể, phát hiện sự việc, tổ chức thông tin (sắp xếp hình ảnh), tương tác người - máy .v.v. - Hệ xử lý ngôn ngữ tự nhiên: Là lĩnh vực liên quan đến việc chuyển đổi giữa ngôn ngữ con người và máy tính. Quá trình tạo ngôn ngữ tự nhiên là quá trình chuyển đổi từ dữ liệu máy tính sang ngôn ngữ con người. Quá trình hiểu ngôn ngữ tự nhiên là quá trình chuyển đổi các mẫu ngôn ngữ con người sang các dạng thức biểu diễn hình thức làm cho máy tính có thể xử lý dễ hơn. 8 - Hệ học máy (machine learning): Học máy liên quan đến việc thiết kế và phát triển các thuật toán cho phép máy tính có thể thay đổi hành vi dựa trên dữ liệu có được. Mục đích của các nghiên cứu học máy là cho phép tự động phát hiện các mẫu phức tạp và ra các quyết định thông minh dựa trên dữ liệu. - Mạng nơ ron (neural networks): Mạng nơ ron tự nhiên là một hệ thống mạng các nơ ron sinh học, trong khi mạng nơ ron nhân tạo bao gồm các nơ ron hoặc các nút nhân tạo, là các đoạn chương trình phần mềm mô phỏng đặc điểm của nơ ron sinh học. - Hệ chuyên gia (expert system): Là các hệ thống phần mềm có thể đưa ra các câu trả lời cho một vấn đề hoặc làm rõ thêm các vấn đề chưa chắc chắn khi con người cần được tư vấn. Các hệ chuyên gia thường áp dụng trong một lĩnh vực hẹp cụ thể nào đó. Hình 1.7 Các hệ trí tuệ nhân tạo điển hình Hệ thực tại ảo (Virtual Reality) là công nghệ cho phép người dùng tương tác với một môi trường mô phỏng bằng máy tính, có thể là môi trường mô phỏng lại môi trường thực hoặc một môi trường nhân tạo hoàn toàn. Hầu hết các môi trường thực tại ảo hiện tại là các môi trường mô phỏng thị giác, tuy nhiên một vài môi trường cho phép tương tác qua một số giác quan khác. Người sử dụng có thể tương tác với môi trường thực tại ảo qua các thiết bị nhập chuNn nh