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第1章 数据库概论

2020-11-09 09:31:14 开发教程 admin
本章的重要概念(1)DB、DBMS和DBS的定义(2)数据管理技术的发展阶段人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段和高级数据库技术阶段等各阶段的特点。(3)数据描述概念设计、逻辑设计和物理设计等各阶段中数据描述的术语,概念设计中实体间二
本章的重要概念
(1)DB、DBMS和DBS的定义
(2)数据管理技术的发展阶段
人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段和高级数据库技术阶段等各阶段的特点。
(3)数据描述
概念设计、逻辑设计和物理设计等各阶段中数据描述的术语,概念设计中实体间二元联系的描述(1:1,1:N,M:N)。
(4)数据模型
数据模型的定义,两类数据模型,逻辑模型的形式定义,ER模型,层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型的数据结构以及联系的实现方式。
(5)DB的体系结构
三级结构,两级映像,两级数据独立性,体系结构各个层次中记录的联系。
(6)DBMS
DBMS的工作模式、主要功能和模块组成。
(7)DBS
DBS的组成,DBA,DBS的全局结构,DBS结构的分类。

前言
从20世纪50年代中期开始,计算机的应用由科学研究部门逐渐扩展到企业、行政部门。至60年代,数据处理已成为计算机的主要应用。在60年代末,数据库技术作为数据处理中的一门新技术发展起来的。经过30多年的发展,数据库技术已是计算机软件领域的一个重要分支,形成了较为完整的理论体系和实用技术。本章先回顾数据管理技术的发展过程,然后介绍数据库中的基本概念,以使读者对数据库的概貌有所了解。

1.1引言
1,1963年,美国Honeywell公司的IDS(IntegratedDataStore)系统投入运行,揭开了数据库技术的序幕。
2,20世纪70年代是数据库蓬勃发展的年代,网状系统和层次系统占据了整个数据库商用市场,而关系系统仅处于实验阶段。
3,20世纪80年代,关系系统由于使用简便以及硬件性能的改善,逐步代替网状系统和层次系统占领了市场。
4,20世纪90年代,关系数据库已成为数据库技术的主流。
5,进入21世纪以后,无论是市场的需求还是技术条件的成熟,对象数据库技术、网络数据库技术的推广和普及已成定局。

1.1.1数据和信息
1,数据,是数据库系统研究和处理的对象。数据与信息是分不开的,它们既有联系又有区别。
2,所谓数据,通常指用符号记录下来的、可以识别的信息。
3,信息与数据之间存在着固有的联系:数据是信息的符号表示或称为载体;信息则是数据的内涵,是对数据语义的解释。

1.1.2数据处理与数据管理
1,数据处理是指从某些已知的数据出发,推导加工出一些新的数据,这些新的数据又表示了新的信息。
2,数据管理是指数据的收集、整理、组织、存储、维护、检索、传送等操作,这部分操作是数据处理业务的基本环节,而且是任何数据处理业务中必不可少的共有部分。
3,数据处理是与数据管理相联系的,数据管理技术的优劣,将直接影响数据处理的效率。

1.1.3数据库技术的基本术语
定义1.1
数据库(Database,简记为DB):DB是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。DB能为各种用户共享,具有较小冗余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点。

定义1.2
数据库管理系统(DatabaseManagementSystem,简记为DBMS):DBMS是位于用户与操作系统(OS)之间的一层数据管理软件,它为用户或应用程序提供访问DB的方法,包括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。DBMS总是基于某种数据模型,可以分为层次型、网状型、关系型和面向对象型等。

定义1.3
数据库系统(DatabaseSystem,简记为DBS):DBS是实现有组织地、动态地存储大量关联数据、方便多用户访问的计算机硬件、软件和数据资源组成的系统,即它是采用数据库技术的计算机系统。

定义1.4
数据库技术:数据库技术是研究数据库的结构、存储、设计、管理和使用的一门软件学科。

数据库的由来和发展
数据管理技术的发展经历了人工管理、文件系统、数据库阶段和高级数据库阶段。

人工管理阶段
在人工管理阶段(20世纪50年代中期以前),计算机主要用于科学计算,其他工作还没有展开。外部存储器只有磁带、卡片和纸带等,还没有磁盘等字节存取存储设备。软件只有汇编语言,尚无数据管理方面的软件。数据处理的方式基本上是批处理。

人工管理阶段的数据管理有下列特点:
数据不保存在计算机内。
没有专用的软件对数据进行管理。(数据逻辑结构物理结构无区别)
只有程序(program)的概念,没有文件(file)的概念。数据的组织方式必须由程序员自行设计与安排。
数据面向程序。即一组数据对应一个程序。

文件系统阶段
在这一阶段(20世纪50年代后期至60年代中期),计算机不仅用于科学计算,还用于信息管理。随着数据量的增加,数据的存储、检索和维护问题成为紧迫的需要,数据结构和数据管理技术迅速发展起来。此时,外部存储器已有磁盘、磁鼓等直接存取存储设备。软件领域出现了高级语言和操作系统。操作系统中的文件系统是专门管理外存的数据管理软件。数据处理的方式有批处理,也有联机实时处理。

文件系统阶段的数据管理有以下特点:
数据以“文件”形式可长期保存在外部存储器的磁盘上。
数据的逻辑结构与物理结构有了区别,但比较简单。
文件组织已多样化。有索引文件、链接文件和直接存取文件等。
数据不再属于某个特定的程序,可以重复使用,即数据面向应用。
对数据的操作以记录为单位。

随着数据管理规模的扩大,数据量急剧增加,文件系统显露出三个缺陷:
数据冗余(redundancy)
数据不一致(inconsistency)
数据联系弱(poordatarelationship)

数据库阶段
数据管理技术进入数据库阶段的标志是20世纪60年代末的三件大事:
1,1968年美国IBM公司推出层次模型的IMS系统。
2,1969年美国CODASYL组织发布了DBTG报告,总结了当时各式各样的数据库,提出网状模型。
3,1970年美国IBM公司的E.F.Codd连续发表论文,提出关系模型,奠定了关系数据库的理论基础。

数据库阶段的数据管理具有以下特点:
采用数据模型表示复杂的数据结构。
有较高的数据独立性。P7
数据库系统为用户提供了方便的用户接口。
数据库系统提供以下四方面的数据控制功能:数据库的并发控制,数据库的恢复,数据的完整性和数据安全性。
增加了系统的灵活性

分布式数据库系统图示如下:


高级数据库技术阶段
分布式数据库系统主要有下面三个特点
1,数据库的数据物理上分布在各个场地,但逻辑上是一个整体。
2,每个场地既可以执行局部应用(访问本地DB),也可以执行全局应用(访问异地DB)。
3,各地的计算机由数据通信网络相联系。本地计算机单独不能胜任的处理任务,可以通过通信网络取得其它DB和计算机的支持。

对象数据库系统主要有以下两个特点
1,对象数据模型能完整地描述现实世界地数据结构,能表达数据间嵌套、递归的联系。
2,具有面向对象技术的封装性(把数据与操作定义在一起)和继承性(继承数据结构和操作)的特点,提高了软件的可重用性。