1第一章--数据管理发展阶段

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,回溯数据管理的发展阶段,1,内容,程序管理阶段的背景、特点,文件管理阶段的背景、特点,数据库管理阶段的背景、特点,数据库技术的特点,三种管理方式的比较,2,数据管理的发展阶段,早期的手工数据处理,结绳记事、算盘、手摇计算机、帐薄,电子数据处理,Electronic Data Processing,人工管理阶段（50年代中期以前）,文件系统阶段（50年代后期-60年代中期）,数据库系统阶段（60年代后期开始）,膨胀的数据量需要新的数据管理方法。,一年又一年的家庭帐本,3,人工管理阶段,背景,计算机主要用于科学计算,数据量小、结构简单，如高阶方程、曲线拟和等,外存为顺序存取设备,磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备,没有操作系统，没有数据管理软件,用户用机器指令编码，通过纸带机输入程序和数据，程序运行完毕后，由用户取走纸带和运算结果，再让下一用户上机操作,需求,技术条件,4,人工管理阶段,访问,访问,访问,数据1,数据2,数据,n,程序1,程序2,程序,n,思考：这样的处理方式好不好？,5,人工管理阶段,特点,用户完全负责数据管理工作,数据的组织、存储结构、存取方法、输入输出等,数据完全面向特定的应用程序,每个用户使用自己的数据，数据不保存，用完就撤走,数据与程序没有独立性,程序中存取数据的子程序随着存储结构的改变而改变,磁带的特点,优点：廉价地存放大容量数据,缺点：顺序访问；1%所需，100%访问,6,文件系统阶段,背景,计算机不但用于科学计算，还用于管理,外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备,有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统,文件存储空间的管理,目录管理,文件读写管理,文件保护,需求,技术条件,7,文件系统阶段,数据1,数据2,数据,n,存取方式,程序1,程序2,程序,n,8,文件系统阶段,特点,系统提供一定的数据管理功能,存取方法（索引文件、链接文件、直接存取文件、倒排文件等）,支持对文件的基本操作（增、删、改、查等），用户程序不必考虑物理细节,数据的存取基本上以记录为单位,数据仍是面向应用的,一个数据文件对应一个或几个用户程序,数据与程序有一定的独立性,文件的逻辑结构与存储结构由系统进行转换，数据在存储上的改变不一定反映在程序上,9,文件系统阶段,数据的共享性差，冗余度大,数据分散管理，孤立,数据与程序的独立性差,数据的逻辑结构改变则必须修改应用程序,数据的不一致性,由于数据存在很多副本，给数据的修改与维护带来了困难，容易造成数据的不一致性,数据查询困难,记录之间无联系,10,文件系统阶段,补贴,系别,姓名,学号,劳资科,住址,系别,性别,姓名,学号,房产科,学位,学分,系别,姓名,学号,学籍科,学位,出身,年龄,系别,性别,姓名,学号,人事科,思考：有更好的数据管理方法吗？,11,数据库系统阶段,背景,计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性要求强（多种应用、不同语言共享数据）,外存有了大容量磁盘，光盘,编制和维护软件及应用程序成本相对增加，其中维护的成本更高，力求降低,数据库技术的产生,1969，,IBM,开发,IMS,软件，层次结构的数据模型,70年代初，,DBTG,报告，奠定网状结构的数据模型,1979，,IBM,公司，关系数据库,12,数据库系统阶段,数据不是依赖于程序的附属品，而是现实世界中独立存在的对象,数据1,统一存取,数据2,数据,n,程序2,程序1,程序,n,13,数据库学科的研究领域,数据库管理系统软件的研制,目前常用的数据库：,oracle,DB2,SYBASE,INFORMIX,SQL SERVER,ACCESS,FOXBASE,FoxPro,Visual FoxPro,dBASE,数据库理论,关系的规范化理论,数据库设计,数据库设计方法与工具,14,数据库技术的特点,面向全组织的复杂的数据结构,支持全企业的应用而不是某一个应用,数据的,结构化,。,这是数据库系统的主要特征之一，与文件系统的根本差别。文件系统只是记录的内部有结构，记录之间无联系。而数据库中的文件相互联系。,数据的,冗余度小,，易扩充,数据集中管理，数据共享，因此冗余度小,每个应用选用数据库的一个子集，只要重新选取不同子集或者加上一小部分数据，就可以满足新的应用要求，这就是易扩充性,15,数据库技术的特点,学号,姓名,性别,系别,年龄,住址,出身,学位,学分,补贴,学籍科,房产科,人事科,劳资科,16,数据库技术的特点,具有较高的数据和程序的,独立,性,把数据库的定义和描述从应用程序中分离出去,数据描述是分级的（全局逻辑、局部逻辑、存储）,数据的存取由系统管理，用户不必考虑存取路径等细节，从而简化了应用程序,数据独立性,当数据的结构发生变化时，通过系统提供的映象（转换）功能，使应用程序不必改变,数据的物理独立性,当数据的存储结构改变时，应用程序不必改变,数据的逻辑独立性,当数据的逻辑结构改变时，应用程序不必改变,17,数据库技术的特点,统一的数据控制功能，数据,共享,程度高,数据的安全性控制（,Security）,保护数据以防止不合法的使用所造成的数据泄露和破坏,措施：用户标识与鉴定，存取控制,数据的完整性控制（,Integrity）,数据的正确性、有效性、相容性,措施：完整性约束条件定义和检查,并发控制（,Concurrency）,对多用户的并发操作加以控制、协调，防止其互相干扰而得到错误的结果并使数据库完整性遭到破坏,措施：封锁,18,数据库系统 vs 文件系统,文件系统的弱点,记录之间无联系,难于维护数据的完整性,数据库系统的用武之地,有查询,整体数据结构化,运行效率和开发效率都大大提高,19,数据管理的发展阶段小结,各阶段的技术及应用背景,计算机应用范围,外存储设备,数据管理软件,人工管理阶段,科学计算,顺序存储,无,文件系统阶段,延伸到管理领域,直接存储,文件管理系统,数据库系统阶段,更广泛的应用,价格低、性能好,数据库管理系统,20,数据管理的发展阶段,各个阶段的差别体现,谁管理数据,数据面向谁,数据与应用的独立性,人工管理阶段,程序编写员,完全面向程序,融为一体,文件系统阶段,物理存储方面由文件系统管理,面向程序,仍然比较紧密,数据库系统阶段,数据库管理系统,DBMS,面向全组织,二层独立,21,内容总结,回溯数据管理的发展阶段。结绳记事、算盘、手摇计算机、帐薄。电子数据处理 Electronic Data Processing。文件系统阶段（50年代后期-60年代中期）。膨胀的数据量需要新的数据管理方法。数据量小、结构简单，如高阶方程、曲线拟和等。磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备。没有操作系统，没有数据管理软件。数据的组织、存储结构、存取方法、输入输出等。程序中存取数据的子程序随着存储结构的改变而改变。计算机不但用于科学计算，还用于管理。存取方法（索引文件、链接文件、直接存取文件、倒排文件等）。支持对文件的基本操作（增、删、改、查等），用户程序不必考虑物理细节。一个数据文件对应一个或几个用户程序。文件的逻辑结构与存储结构由系统进行转换，数据在存储上的改变不一定反映在程序上。计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性要求强（多种应用、不同语言共享数据）。1969，IBM开发IMS软件，层次结构的数据模型。21,