一数据库的基本概念二数据管理发展的三个阶段三数.ppt

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1、一、数据库的基本概念 二、数据管理发展的三个阶段 三、数据库技术发展的三个阶段,一、数据库的基本概念,数据（ Data ） 2. 信息（Information） 3. 数据模型（Data Model） 4. 数据库 DB（Data Base） 5. 数据库管理系统（ DBMS ） 6. 数据库系统DBS（Data Base System） 7. 数据库应用程序接口API（Application Programming Interface） 8. 数据库应用程序AP（Application Program）,1.数据 （Data） 反映客观世界的事实，并可以区分其特征的符号：字符、数字、文本、声

2、音、图形、图象、图表、图片等，它们是现实世界中客观存在的，可以输入到计算机中进行存储和管理的。 用数据描述的现实世界中的对象可以是实在的事物，如一个学生的情况：学号、姓名、性别、年龄、班级等。数据也可以描述一个抽象的事物；如用文本描述一个想法，用图画描述一个画面等等。这些都是数据，都可以输入到计算机中，由计算机进行管理和操作。用数据描述客观事物，是客观事物的特性用数据进行表示的形式，也就是数据的语义。,数据小到可以描述一个具体的数据，大到可以描述一架飞机，一部汽车，整个宇宙。 用数据描述客观事物，是客观事物的特性用数据进行表示的形式，也就是数据的语义。例如，对于一个学生记录，计算机只知道某个记

3、录中有学号，姓名，性别，年龄和班级等几项数据，具体的该记录是描述一个学生，还是描述一个职工甚至一张桌子等，计算机本身并不了解，只有设计人员自己清楚这个语义。,2. 信息（information） 由原始数据经加工提炼而成的、用于决定行为、计划或具有一定语义的数据称为信息。数据和信息之间的关系如同原料和成品，同时又具有相对性。 数据与信息在概念上是有区别的，不是所有数据都能成为信息，只有抽取加工之后，具有新的事实知识的数据才能成为信息。,数据经过加工处理之后成为信息，仍然以数据形式表现，此时数据是信息的载体，成为人们能动地认识和改造世界的媒体。例如，某经销部门看到的某个地区或商店的日销售额或月销

4、售额，是经过累加一天或一个月的销售记录而得到的。这个数据，对于销售总管人员来说是一个原始数据，他需要根据各地区各商店的销售额来规划产品的市场销售计划和策略，从而提高其产品的市场占有率和利润。同样的这个数据，对于本地或本商店的销售人员也可以看作是信息，可用来规划下一步的促销行动。所以数据和信息之间的关系，即是原料和成品之间的关系，又具有相对性。信息是经过加工并对人类社会实践和生产实践活动产生决策作用的数据。,3. 数据模型（Data Model） 数据模型是对现实世界各种事物特征的数字化的模拟和抽象。为了把现实世界的具体事物转换成计算机能处理的数据，必须用某种数据模型来抽象和描述这些数据。所以，

5、数据模型必须能够真实地模拟现实世界，又能够方便计算机处理。 不同的数据模型有不同的数据结构、不同的描述工具、对应不同的数据库管理系统。所以，不同的数据库和数据库管理系统都与相应的数据模型相关联。,4. 数据库 DB（Data Base） 数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合，也是现实世界中相互关联的大量数据及数据间关系的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。,日常生活中，我们经常提到“库“一词。比如，自行车库，汽车库、图书库、粮库和材料库等。我们所说的粮库是存放粮食的地方，材料库是存放材料的地

6、方。顾名思义，数据库是存放数据的地方。数据库中的数据必须按照一定的结构和一定的格式存放在计算机中，更确切的说，是存放在计算机的硬盘中。 数据库中的数据不仅仅是存放单纯的实体描述数据，还要存放数据之间的关系或联系。,5.数据库管理系统DBMS（Data Base Management System） DBMS是对数据库中的数据进行存储和管理的软件系统。包括存储、管理、检索和控制数据库中数据的各种语言和工具，是一套系统软件。 现在世界上已经有了很多已经成熟的DBMS软件。例如，大家熟悉的ACCESS，FOXPRO，dBASE等小型DBMS软件；大型的DBMS软件如IBM的DB2，ORACLE，SQ

7、L SERVER，INFORMIX等等。,6. 数据库系统DBS（Data Base System） 一个数据库系统，包括数据库应用系统、数据库应用开发接口、数据库管理系统，操作系统、数据库和数据库管理员DBA。 数据库是为多用户共享的，因此需要有人进行规划，设计，协调，维护和管理，负责这些工作的人员称为DBA。一般来说，数据库系统在不同的硬件和不同的操作系统下，运行不同的DBMS软件版本。,7. 数据库应用程序接口API（Application Programming Interface） 数据库应用接口是由DBMS厂家为开发应用程序而提供的访问和操纵数据库中数据的接口函数、过程、对象、类或

8、语言等。 为了实现同一个应用软件对不同的DBMS的异构访问，出现了许多通用的API接口，如ODBC、JDBC、ADO等等。但这些接口通常与相应的数据库应用程序开发语言相关联。如ODBC主要针对C和C+语言开发，JDBC针对JAVA语言的开发等。,8. 数据库应用程序AP（Application Program） 数据库应用程序是指满足某类用户要求的操纵和访问数据库的程序。 目前，数据库应用程序主要分为两大类：联机事务处理OLTP和联机分析处理OLAP。 连机事务处理OLTP(On Line Transaction Processing)：对用户的操作命令响应快、每次操作涉及的数据量少。 连机分

9、析处理OLAP(On Line Analytical Processing)：支持决策支持系统。需要在数据仓库的基础上，进行联机分析处理，每次处理的数据量大，响应时间长。它需要由历史数据、由多个数据来源的数据得到有指导意义的信息。,我们日常看到和用到最多的是联机事务处理的应用程序，如银行存取款系统、飞机火车订票系统、学生选课系统、图书馆查询管理系统、企业信息管理系统等。对这些系统，通常要求用户发出命令后，响应速度要快，但每次操作涉及的数据量少。 联机分析处理是支持决策系统的，需要在数据仓库的基础上，进行联机分析处理，每次处理的数据量大，响应时间长。它需要由历史数据、由多个数据来源的数据得到有指

10、导意义的信息。例如，分析第一季度北京市电脑销售情况，要对各种型号的电脑、各个销售点的销售情况进行汇总和处理。可能还要与上一季度的销售情况、或上一年同期的销售情况进行比较，查看销售趋势，分析市场的行情等。,二、数据管理发展的三个阶段,计算机技术用于数据管理，是指利用计算机的软件、硬件对数据进行存储、检查、维护并实现对数据的各种运算和操作。 利用计算机进行数据管理主要分为三个阶段： 1. 手工管理阶段 2. 文件系统管理阶段 3. 数据库系统管理阶段。,1手工管理阶段 计算机出现的初期，主要用于科学计算，没有大容量的存储设备。人们把程序和要计算的数据通过打孔的纸带送入计算机中，计算的结果由用户自己

11、手工保存。处理方式只能是批处理, 数据不共享，不同程序不能交换数据。 应用程序中用到的数据都要由程序员规定好数据的存储结构和存取方式等。一组数据只能面向一个应用程序，不能实现多个程序的共享数据。不同程序不能直接交换数据，数据没有任何独立性。,2 文件管理阶段 到了20世纪60年代，计算机硬件的发展出现了磁带、磁鼓等直接存取设备。软件的发展是操作系统提供了文件管理系统。数据的处理方式不仅由批处理，也能够进行联机实时处理。用文件系统管理数据具有如下特点： （1） 一个应用程序对应一组文件，不同的应用系统之间可以经过转化程序共享数据，多个应用程序可以设计成共享一组文件，但多个应用程序不能同时访问共享

12、文件组,（2） 大量的应用数据以记录为单位可以长期保留在数据文件中，可以对文件中的数据进行反复地查询、增加、删除和修改等操作。这些操作是由操作系统提供的文件存取接口来实现。 （3） 数据的独立性差：由于文件的逻辑结构和物理结构是由操作系统的文件管理软件实现，应用程序和数据之间由文件系统提供的存取方法进行数据交换。所以，应用程序和数据之间有一定的独立性。 但是，因为文件仍然是面向特定应用程序，一旦文件的逻辑结构改变，应用程序也要改变。同理，当应用程序改变时，也会引起文件结构的改变。 （4） 数据的共享性差，冗余大：由于文件之间是孤立的，无联系的，每个文件又是面向特定应用的，应用程序之间的不同数据

13、仍要各自建立自己的文件，无法实现数据的共享，就会造成数据的冗余。,3 数据库系统管理阶段 （1） 数据库具有面向各种应用的数据组织和结构。 文件系统中，每个文件面向一个应用程序。而现实生活中，一个事物或实体，含有多方面的应用数据。例如，一个学生的全部信息，包括学生的人事信息，学生的学籍和成绩信息，还有学生健康方面的信息。这些不同的数据对应人事部门的应用，教务部门的应用和健康部门的应用。,对学生的全部信息，如果采用文件系统，至少要建立三个独立的文件，都要存储学生的姓名、学号、年龄、性别等学生的基本信息。如果采用数据库系统管理，在数据库设计的时候，就要考虑学生的各种应用信息，设计面向各种应用的数据

14、结构。如学生的人事数据、学生的学籍数据、学生的健康数据等。使整个实体的多方应用的数据具有整体的结构化描述。也为数据针对不同应用的存取方式提供各种灵活性。,（2） 具有高度的数据独立性。 数据结构可分为数据的物理存储结构和数据的逻辑结构。 数据的物理存储结构是指数据在计算机物理存储设备（硬盘）上的存储结构。在数据库中，数据在磁盘上的存储结构是由DBMS来管理和实现的，用户或应用程序不必关心。应用程序直接与数据的逻辑结构相关。 数据的逻辑结构又分为局部逻辑结构和全局逻辑结构。而不同的应用程序只与自己局部数据的逻辑结构相关。例如，学生的人事部门的应用程序与学生的人事数据相关，健康部门只关心学生的健康

15、数据，教务部门只关心学生的学习成绩和选课数据。,（3） 实现数据的高度共享并保证数据的完整性和安全性 由数据库管理系统管理的数据可以提供多个用户或应用程序同时并发访问同一个数据库中的数据记录或同一个数据项，并要保证数据的安全性、完整性和永久的数据存储，因此，DBMS要提供以下的四种控制机制： 多用户并发(Concurrency) DBMS提供并发机制和协调机制，保证在多个应用程序同时并发访问、存取和操作数据库数据时，不产生任何冲突，数据不遭到破坏。, 数据完整性(Integrity) DBMS提供数据完整性的检查机制，避免不合法的数据进入数据库中，确保数据库数据的正确性、有效性和相容性。 数据

16、安全性(Security) DBMS提供安全保密机制，防止没有授权的用户不能进入系统或不能更改数据或不能访问数据等。 数据库恢复（Recovery）机制 当软件、硬件或系统运行出现各种故障时，要确保存储在数据库的数据不被丢失和破坏。使数据库中存储的数据是永久性的数据。,三、数据库技术发展的三个阶段,1. 第一代：层次和网状数据库 （1） 层次数据库系统： 层次数据库IMS（ IBM公司于1968年研制成功）是世界上第一个DBMS系统，采用层次数据模型，只能处理数据之间1：1和1：N的关系。 （2）网状数据库系统： 1969年10月CODASYL（Conference on Data Syste

17、m Language数据系统语言协会）组织的下属组织DBTG (Data Base Task Group数据库任务组)提出了关于网状模型的数据库系统。该组织一系列关于数据库的工作和报告澄清了许多数据库的概念，为数据库的成熟奠定了基础。,2. 第二代：关系数据库系统RDBMS（Relational DBMS） 80年代是关系数据库发展的鼎盛时期，并且至今久盛不衰。它的最大优点是： 使用了非过程化的数据库语言SQL； 具有很好的形式化理论基础，高度的数据独立性； 使用方便，二维表格可直接处理多对多的关系。 目前我国应用较多的RDBMS有ORACLE， SQL SERVER，INFORMIX，DB2，SYBASE等。,3. 第三代：面向对象的数据库系统OODBMS（Object Oriented DBMS） 随着新的应用领域的要求，在20世纪80年代后期出现了支持面向对象数据模型的面向对象数据库管理系统OODBMS。已经商品化的OODBMS如ObjectStore、ONTOS、VERSANT、GemStore等。,好好学习，天天向上!,