Essentials of Management Information Systems , Tenth Edition
Kenneth C. Laudon, Jane P. Laudon
Chapter 4 IT Infrastructure: Hardware and Software
BART SPEEDS UP WITH A NEW IT INFRASTRUCTURE
The Bay Area Rapid Transit (BART) is a heavy-rail public transit system that
connects San Francisco to Oakland, California, and other neighboring cities to the east
and south. BART has provided fast, reliable transportation for more than 35 years and
now carries more than 346,000 passengers each day over 104 miles of track and 43
stations. It provides an alternative to driving on bridges and highways, decreasing travel
time and the number of cars on the Bay Area#39;s congested roads. It is the fifth busiest
rapid transit system in the United States.
BART recently embarked on an ambitious modernization effort to overhaul stations,
deploy new rail cars, and extend routes. This modernization effort also encompassed
BART#39;s information technology infrastructure. BART#39;s information systems were no
longer state-of-the art, and they were starting to affect its ability to provide good service.
Aging homegrown financial and human resources systems could no longer provide
information rapidly enough for making timely decisions and were too unreliable to support
its 24/7 operations.
BART upgraded both its hardware and software. It replaced old legacy mainframe
applications with Oraclersquo;s PeopleSoft Enterprise applications running on HP Integrity blade servers and the Oracle Enterprise Linux operating system. This configuration provides
more flexibility and room to grow because BART is able to run the PeopleSoft software in
conjunction with new applications it could not previously run.
BART wanted to create a high-availability IT infrastructure using grid computing where
it could match computing and storage capacity more closely to actual demand. BART chose
to run its applications on a cluster of servers using a grid architecture. Multiple operating
environments share capacity and computing resources that can be provisioned, distributed,
and redistributed as needed over the grid.
In most data centers, a distinct server is deployed for each application, and each server
typically uses only a fraction of its capacity. BART uses virtualization to run multiple
applications on the same server, increasing server capacity utilization to 50 percent or
higher. This means fewer servers can be used to accomplish the same amount of work.
With blade servers, if BART needs more capacity, it can add another server to the main
system. Energy usage is minimized because BART does not have to purchase computing
capacity it doesnrsquo;t need and the blade serversrsquo; stripped down modular design minimizes the
use of physical space and energy.
By using less hardware and existing computing resources more efficiently, BARTrsquo;s
grid environment savings saves power and cooling costs. Consolidating applications onto a
shared grid of server capacity is expected to reduce energy usage by about 20 percent.
BART has been widely praised as a successful modern rapid transit system, but its operations
and ability to grow where needed were hampered by an outdated IT infrastructure. BARTrsquo;s
management felt the best solution was to invest in new hardware and software technologies
that were more cost-effective, efficient, and energy-saving.
The chapter-opening diagram calls attention to important points raised by this case
and this chapter. Management realized that in order to keep providing the level of service
expected by Bay Area residents, it had to modernize its operations, including the hardware
and software used for running the organization. The IT infrastructure investments it made
had to support BARTrsquo;s business goals and contribute to improving its performance. Other
goals included reducing costs and also “green” goals of reducing power and materials
consumption.
By replacing its legacy software and computers with blade servers on a grid and more
modern business software, BART was able to reduce wasted computer resources not used for
processing, use existing resources more efficiently, and cut costs and power consumption.
New software tools make it much easier to develop new applications and services. BARTrsquo;s
IT infrastucture is easier to manage and capable of scaling to accommodate growing
processing loads and new business opportunities. This case shows that the right hardware
and software investments not only improve business performance but can also contribute to
important social goals, such as conservation of power and materials.
4.1 IT Infrastructure: Computer Hardware
If you want to know why businesses worldwide spend about $3.6 trillion every year on
computing and information systems, just consider what it would take for you personally to
set up a business or manage a business today. Businesses require a wide variety of computing
equipment, software, and communications capabilities simply to operate and solve basic
business problems. Obviously, you need computers, and, as it turns out, a wide variety of
computers are available, including desktops, laptops, and handhelds.
Do your employees travel or do some work from home? You will want to equip them with
laptop computers (over half the computers sold in the U.S. are laptops). If you are employed
by a medium to large business, you will also need larger server computers, perhaps an entire
data center or server farm with hundreds or even thousands of servers. A data center is a
facility housing computer systems and associated components, such as telecommunications,
storage, security syst
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管理信息系统（第10版）
肯尼思C.劳丹，简·劳顿
第4章IT基础设施：硬件和软件
BART借助新的IT基础设施实现飞速发展
旧金山湾区快速交通系统（BayAreaRapidTransit，BART）主要解决从加利福尼亚州的旧金山到奥克兰以及从其他相邻城市到东南岸的运输需求。BART已经连续35年为乘客提供快速、可靠的运输服务，目前每天的载客量超过346000人，运行超：过104英里，经停43站。它使得人们在自驾车之外有了第二种出行选择，不仅缩短了出行时间，还为湾区原本就拥堵的公路减少了通行量。它是美国第五大快速交通系统。
BART最近开始了一项宏大的现代化工程，包括购置新的列车，以及延长行车路线等。这项工程也将涵盖BART的信息技术基础设施。BART的信息系统已经略显老旧，并开始影响到其提供优质服务的能力。陈旧的财务和人力资源系统已经无法为一实时决策提供准确、快速的信息，同时难以满足提供全天候服务的需求。
BART同时升级了硬件和软件。它用甲骨文公司的PeopleSoft企业应用程序代替了原来的传统大型机应用程序，并配置了甲骨文企业版Linux操作系统，以及惠普公司的集成刀片式服务器。这一架构为其提供了更大的灵活性以及增长空间，从而使得BART在运行PeopleSoft软件的同时，还可以配合使用其他一些新的应用程序。
BART希望可以利用网格计算来创造一个高可用性的IT基础架构，使得其计算和存储能力与实际需求更加匹配。BART选择子应用网格架构的一簇服务器上运行其应用程序。多重操作系統环境共享那些按照网格内的需求可配置、分配乃至重新分配的计算资源和能力。目前，大多数的数据中心都是在一个单独的服务器上运行特定的程序，因而只应用了服务器中很小一部分的能力。BART使用虚拟化技术在同一台服务器上同时运行多个应用程序，将服务器的容量利用率提高了50％以上。这意味着仅用少量几个服务器就可以完成大部分的工作。在应用了刀片式服务器之后，如果BART需要更多的计算能力，只需要在主机系统中再添加一个服务器即可。这帮助BART最大限度的减少了能源的消耗，不需要购买目前不必要的计算能力，同时刀片式服务器精炼的模化设计也减少了所需的物理空间和能源。通过减少硬件的使用，并更加充分地利用现有的计算资源，BART的网格环境为其节约了能源和冷却成本。将不同的应用程序整合到一组共享的网格服务器上，预计可降低大约20％的能源消耗。
在大多数数据中心，为每个应用程序和每个服务器部署不同的服务器通常仅使用其一小部分容量。BART使用虚拟化来运行多个同一服务器上的应用程序，将服务器容量利用率提高到50％甚至更高。这意味着可以使用更少的服务器来完成相同的工作量。使用刀片服务器，如果BART需要更多容量，则可以将其他服务器添加到主服务器系统。由于BART不必购买计算，所以能源使用量最小化
容量不需要，刀片服务器的模块化设计最小化使用物理空间和能量。通过更有效地使用更少的硬件和现有的计算资源，BART的电网环境节约可节省电力和冷却成本。将应用程序整合到共享的服务器容量网格预计将能源使用量减少约20％。
BART已被广泛称赞为成功的现代快速运输系统，但其运营在需要时增长的能力受到过时的IT基础架构的阻碍。BART的管理层认为最好的解决方案是投资新的硬件和软件技术，使其更具成本效益，高效率和节能。
管理者意识到，想要为湾区居民提供可持续的高水平服务，就要对操作系统以及其依附的软硬件基础设施进行现代化改造。针对IT基础设施进行的投资能够充分支持BART的商业计划，提高其表现水平，并实现其他一些目标，包括降低成本、降低能源与材料消耗的“绿色”目标等。通过用基于网格的刀片式服务器和其他现代化商业软件代替传统的软件平台和计算机，BART提高了计算机资源的利用率，节约了成本并降低了能源消耗。新的软件工具使得开发新的应用程序和服务变得更加容易。BART的IT基础设施更容易管理，并且具有足够的可扩展性来适应不断增长的处理负载和应对新的业务机遇。这一案例说明，正确的软硬件投资不仅可以提高企业的表现水平，还能够帮助其实现很多重要的社会目标，例如节约能源和材料。
4.1 IT基础设施：计算机硬件
如果您想知道为什么世界各地的企业每年花费约3.6万亿美元计算机和信息系统，只要考虑一下你个人需要什么今天设立企业或管理业务。企业需要各种各样的计算设备，软件和通信功能，只是为了操作和解决基础业务问题。显然，你需要电脑，而事实证明，它有很多种类计算机可用，包括台式机，笔记本电脑和掌上电脑。
你的员工是否在家旅行或做一些工作？你会想要装备他们笔记本电脑（超过一半在美国销售的电脑是笔记本电脑）。如果你受雇通过中大型企业，您还需要更大的服务器计算机，也许是整个数据中心或服务器场，数百个甚至数千个服务器。数据中心是一个设施住房计算机系统和相关组件，如电信、存储、安全系统和备用电源。你还需要大量的软件。每台计算机都需要一个操作系统以及广泛的应用软件，能够处理电子表格，文档，和数据文件。除非你是一个单身人士的业务，否则你很可能想拥有一个网络，将您业务中的所有人员与您的客户和您的客户联系起来供应商。事实上，你可能会想要几个网络：局域网连接办公室的员工，以及员工可以共享的远程访问功能，当他们离开办公室时，电子邮件和电脑文件。你也会想要所有的员工可以使用固定电话系统，手机网络和互联网。最后，要使所有这些设备和软件和谐地工作，你也需要受过训练的人员的服务，以帮助您运行和管理这项技术。我们刚刚描述的所有元素都结合了公司的信息技术（IT）基础设施，公司的IT基础设施为支持所有信息提供了基础或平台系统在业务。
基础设施组件
今天的IT基础设施由五大部分组成：电脑硬件、计算机软件、数据管理技术、网络和电信技术和技术服务（见图4.1）。这些组件必须协调与彼此。
电脑硬件
计算机硬件由计算机处理技术，数据存储，输入和输出。该组件包括大型主机，服务器，台式机和笔记本电脑，以及用于访问公司数据和互联网的移动设备。它还包括设备用于收集和输入数据，用于存储数据的物理介质和用于的数据的设备
将处理后的信息作为输出。
电脑软件
计算机软件包括系统软件和应用软件。系统软件管理电脑的资源和活动。应用软件适用计算机到最终用户的特定任务，例如处理订单或生成一个邮件列表。今天，大多数系统和应用软件不再是定制编程的而是从外部供应商处购买。我们将在4.2节详细描述这些类型的软件。
数据管理技术
除了用于存储公司数据的实体媒体外，企业还需要专门的软件组织数据并将其提供给业务用户。数据管理软件组织，管理和处理与库存，客户和关联的业务数据
供应商。我们会在第5章详细介绍了数据管理软件。
网络和电信技术
网络和电信技术提供数据，语音和视频连接给员工，客户和供应商。它包括运行公司的技术内部网络，来自电信/电话服务公司的服务用于运行网站和通过其他计算机系统链接的技术互联网。第6章对这些技术进行了深入的描述。
技术服务
企业需要人们来管理和管理我们刚刚建立的基础设施组件描述和培训员工如何使用这些技术进行工作。章节2描述了信息系统部门的作用，这是公司的内部
为此目的设立业务部门。今天，许多企业将自己的内部信息系统人员与外部技术顾问进行补充。即使是大公司也没有工作人员，技能，预算或必要的经验来实施和运行广泛的所需技术。当企业需要进行重大系统更改时或实施一个全新的IT基础设施，他们通常转向外部顾问帮助他们进行系统集成。系统集成意味着确保新的基础设施与公司旧的遗留系统合作。传统系统通常是为旧的系统创建的旧的事务处理系统继续使用计算机来避免更换或重新设计的高成本。
有成千上万的技术供应商提供IT基础设施组件和服务和同样大量的方式将它们放在一起。本章是关于您将需要运行业务的基础架构的硬件和软件组件。
第5章介绍了数据管理组件，第6章介绍了组网和电信技术组件。第7章涉及硬件和用于确保信息系统可靠和安全的软件，第8章讨论企业应用软件。
计算机类型
企业面临着许多不同的挑战和问题，可以通过电脑来解决和信息系统。为了有效率，公司需要匹配正确的计算机硬件性质的业务挑战，既不超支也不低估为技术。
计算机具有不同的处理信息能力的大小数组，从最小的手持设备到最大的大型机和超级计算机。如果你在一个小企业中独自工作或与其他几个人一起工作，你可能会使用台式或笔记本电脑（PC）。您可以随身携带移动设备实质的计算能力，如黑莓，iPhone或iPad。如果你在做先进的设计或工程工作需要强大的图形或计算能力，您可能会使用一个适合桌面的工作站，但数学更强大和图形处理能力。
如果您的业务有多个计算机联网在一起或维护一个网站，它将需要一个服务器。服务器计算机已经过专门优化，以支持计算机网络，使用户能够共享文件，软件，外围设备（如打印机）或其他网络资源。
服务器已成为企业IT基础设施的重要组成部分，因为为电子商务提供硬件平台。通过添加专用软件，他们可以定制来提供网页，流程采购和销售交易，或与公司内部的系统交换数据。你有时会找到很多服务器联系在一起，为大公司提供所有的加工需求。如果你的公司必须处理数百万的财务交易或客户记录，您将需要多个服务器或单个大型主机来解决这些挑战。大型计算机首次出现在20世纪60年代中期，仍被大型银行使用，保险公司，股票经纪公司，航空公司预订系统和政府机构跟踪数十万甚至数百万的记录和交易。一个大型机是大容量，高性能的计算机，可以处理大量数据的数据非常快。例如，航空公司使用大型机处理3000多台每秒预约交易。
领先的大型机厂商IBM已经重新利用了大型机系统用作大型企业网络和企业网站的巨型服务器。一个单个IBM大型机可以运行足够的Linux或Windows服务器软件实例替换成千上万台较小的基于Windows的服务器。超级计算机是一种特别设计和更复杂的计算机，对于需要非常快速和复杂的计算的任务，有数千个变量，数百万个测量和数千个方程。超级计算机传统上有用于结构工程分析，科学探索与模拟，和军事工作，如分类武器研究和天气预报。一些私营企业使用超级计算机。例如，沃尔沃和大多数其他汽车制造商使用超级计算机来模拟车辆碰撞测试。如果您是长期的天气预报员，如国家海洋和大气层行政（NOAA）或国家飓风中心，您的挑战是预测天气系统的运动基于成千上万的测量，以及数千个方程式，您将需要访问超级计算机或分布式网络的电脑称为网格。
网格计算涉及将地理上远程的计算机连接成一个单一的网络通过组合所有的计算能力来创建“虚拟超级计算机”网格上的电脑，网格计算利用了大多数计算机的能力。在美国，他们的中央处理单位平均只有25％时间，其75％的容量可用于其他任务。通过使用组合数千台电脑和其他电脑的电力联网在一起，电网能够解决超级计算机速度复杂的问题，成本低得多。使用网格计算的业务案例涉及成本节省，计算速度，和敏捷性，如章节开放案中所述。章节开放案例显示通过在网格上的集群服务器上运行应用程序，BART消除了未使用计算机资源，更有效地利用现有资源，降低成本和实力消费。
计算机网络和客户端/服务器计算
除非您是与独立计算机的小企业，否则您将使用网络连接电脑用于大多数处理任。使用通过通讯连接的多台计算机处理网络称为分布式处理。集中处理，所有的处理都是由一台大型中央计算机完成的，这一点不太常见。一种广泛使用的分布式处理形式是客户端/服务器计算。客户端/服务器计算在“客户端”和“服务器”之间进行分割处理网络，但每台机器都被分配了最适合执行的功能。该客户端是所需功能的用户入口点，通常是桌面或笔记本电脑。用户通常仅与客户端部分直接交互应用。服务器为客户端提供服务。服务器存储和处理共享数据并执行诸如管理打印机，备份存储和网络等功能，诸如安全性，远程访问和用户认证等活动。图4.2说明客户端/服务器计算概念。互联网上的计算机使用客户端/服务器模型（见第6章）。
图4.说明了由客户端计算机组成的最简单的客户端/服务器网络联网到服务器计算机，在两种类型的机器之间进行处理。这被称为双层客户端/服务器架构。而简单的客户端/服务器网络可以在小企业中找到，大多数公司都有更复杂，多层次（经常称为N层）客户端/服务器架构，其中整个网络的工作是根据服务的种类，平衡了几个不同级别的服务器请求。
例如，在第一级，Web服务器将为客户端提供一个Web页面作为响应要求服务。Web服务器软件负责定位和管理存储的网页。如果客户请求访问公司系统（产品列表或价格信息，例如），请求被传递到应用程序服务器。应用服务器软件处理用户和组织之间的所有应用程序操作后端业务系统应用程序服务器可能驻留在与该计算机相同的计算机上Web服务器或其专用计算机上。第5章和第6章提供了更多的细节用于电子商务的多层客户端/服务器体系结构中的软件和电子商务。
存储，输入和输出技术
除了用于处理数据的硬件之外，还需要用于数据存储的技术输入和输出。存储和输入和输出设备称为外围设备，因为它们在主计算机系统单元之外。二次存储技术电子商务和电子商务，以及萨班斯-奥克斯利法案等使存储成为战略技术。公司现在需要存储的数据量每12至18个月翻一番。主要的存储技术是磁盘，光盘，磁带和存储网络。磁盘今天使用最广泛的二级存储介质是磁性的磁盘。电脑有硬盘驱动器，大型机或中型计算机系统都有多个硬盘驱动器，因为它们需要巨大的磁盘存储容量在千兆字节和太字节范围。早期的一代PC使用软盘进行存储，但是它们已经存在大部分被USB闪存驱动器所取代，也被称为USB驱动器。USB闪存驱动器提供便携式闪存存储器插入计算机的USB端口。它可以提供高达256吉字节的便携式存储容量，并且尺寸足够小以适应口袋。具有大存储要求的服务器和计算机使用称为磁盘技术RAID（冗余磁盘阵列）。RAID设备包装100多个磁盘驱动器，控制器芯片和专用软件组成单个大型单元提供数据同时通过多个路径。
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