數(shù)據(jù)組織的層次體系(標(biāo)準(zhǔn)通用)

1、數(shù)據(jù)組織的層次體系任何信息系統(tǒng)都有一個(gè)數(shù)據(jù)組織的層次體系。 在該層次體系中， 每一后繼層都是其前驅(qū) 層數(shù)據(jù)元組合的結(jié)果，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)綜合的數(shù)據(jù)庫(kù)。處于第一層的 “位”用戶是不必了解的， 而其它五層則是用戶輸入和請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)合理的需要。 數(shù)據(jù)是一切信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 一個(gè)高質(zhì) 量的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的最終用戶必須具備數(shù)據(jù)的組織及其處理方面的知識(shí)。位是主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器的基本單位。計(jì)算機(jī)是電子的，因而只能實(shí)現(xiàn)兩種狀態(tài)。 從物理上講，可以通過不同途徑來實(shí)現(xiàn)這兩種狀態(tài)（ 電流的方向，開關(guān)，涂在帶上和盤上的鐵淦氧的磁性排列 ）。由于每一位只能表示兩種狀態(tài)，因此，必須將位組合才能形成字母數(shù) 字字符。由位組合成的

2、字母數(shù)字字符被暫時(shí)存放在主存儲(chǔ)器中，或永久地存放在輔助存儲(chǔ)器中。在主存和輔存中存放的是字母數(shù)字字符的內(nèi)部表示形式（例如，如果采用 EBC-DIC 編碼體制，則 11000010 表示字母 A,而 11110001 表示數(shù)字 1）。在輸入時(shí)， 對(duì)字母數(shù)字字符進(jìn)行編碼以形成若干位的組合， 而在輸出時(shí)進(jìn)行譯碼。 目前 還沒有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編碼體制。最為流行的編碼體制是六位二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制碼（BCD） ， 七位 ASCII 碼以及八位擴(kuò)充二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制交換碼 （EBCDIC-發(fā)音為 eb-se-dik）。六位編碼最多可以表示 64 個(gè)字符 （2?6） 。七位編碼可以表示 128 個(gè)字符， 而八位編碼

3、可 以表示 256 個(gè)字符。 讀者可能會(huì)問： 既然用六位就可以對(duì)一個(gè)字符編碼。 為什么還要用八位 來編碼 ?這是因?yàn)榱淮a的 64 種可能的組合只夠表示字母、數(shù)字和 18 個(gè)特殊符號(hào)。如果希 望有表示大寫和小寫字母， 那么六位編碼就不夠用了。 因此， 就需要具有 128 種組合的七位 編碼。目前還難以想象出對(duì) 128 種以上的位的組合需要。引進(jìn)八位編碼體制（EBCDIC）是為了利 用這一個(gè)事實(shí)，即只用 4 位（24- 具有 16 種可能的組合 ）來表示一個(gè)數(shù)值數(shù)據(jù)。因此，一個(gè) 8 位的編碼實(shí)際上可以用來表示兩個(gè)十進(jìn)制數(shù)字。 由于所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)多數(shù)是數(shù)值數(shù)據(jù)， 所以將 兩個(gè)數(shù)字的編碼壓縮成八位可以

4、節(jié)省存儲(chǔ)空間。EBCDIC 的 8 位組合稱之為一個(gè)字節(jié)。而 BCD的六位就構(gòu)成一個(gè)字節(jié)。在BCD 和 ASCII 編碼體制中，字節(jié)是字符的同義詞。在EBCDIC 編碼體制中，由于可以將兩個(gè)數(shù)字壓縮到一個(gè)字節(jié)中，所以EBCDIC 的字節(jié)與字符間并不一一對(duì)應(yīng)。然而，在涉及到存儲(chǔ)容量時(shí)，則經(jīng)常交替地使用字符和字節(jié)。一個(gè)磁盤組可以有800兆字節(jié)容量 （即 800 兆字節(jié)的永久存儲(chǔ)器 ），而一臺(tái)計(jì)算機(jī)的主存可以有 8 兆字節(jié) （作為處理 用的兆字節(jié)的高速臨時(shí)存儲(chǔ)器 ）。較小的存儲(chǔ)設(shè)備用千字節(jié) （一千個(gè)字節(jié)的倍數(shù)來度量 ）。通 常將兆和千分別縮寫M和 K。在邏輯上講，一個(gè) EBCDIC 字節(jié)是 8 位，

5、而實(shí)際上它有 9 位。由于要將這些位在計(jì)算機(jī) 和外部設(shè)備 （ 或遠(yuǎn)程終端 ） 之間傳送， 所以在計(jì)算機(jī)硬件中使用了一種內(nèi)部校驗(yàn)方法來保證傳 送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 這種構(gòu)驗(yàn)方法之一是給傳送的數(shù)據(jù)附加一位奇偶校驗(yàn)位，用該位來發(fā)現(xiàn)在傳送過程中是否丟失了一位。 計(jì)算機(jī)可以采用偶數(shù)奇偶校驗(yàn)或奇數(shù)奇偶校驗(yàn)法， 即每一字符 要包含偶數(shù)個(gè)或奇數(shù)個(gè) “開狀態(tài) ”位。假定某臺(tái)計(jì)算機(jī)采用偶數(shù)奇偶校驗(yàn)法，如果要將一個(gè) EBCDIC 的字母 A（它具有奇數(shù)個(gè)開”位-11000001）寫到磁帶上，那么在傳送之前為了維持偶 校驗(yàn)，則需要增加一位奇偶位（即：111000001偶數(shù)個(gè)“開”位），在將字符寫到磁帶之前，硬件自動(dòng)計(jì)算

6、“開”位的個(gè)數(shù)。如果計(jì)算機(jī)結(jié)果是奇數(shù)，則說明已經(jīng)出現(xiàn)了奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤， 計(jì)算機(jī)自動(dòng)向操作員發(fā)出警告。字符（字節(jié)）在通過鍵盤 （光符號(hào)識(shí)別器或其他輸入設(shè)備 ）輸入一個(gè)字符時(shí)， 機(jī)器直接將字符翻譯成某 特定的編碼系統(tǒng)中一串位的組合。 一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以使用不止一種編碼體制。 例如， 某些 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中將 ASCII 編碼體制用于數(shù)據(jù)通信，而將 EBCDIC 編碼體制用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)元描述數(shù)據(jù)元的最好辦法是舉例說明。 一個(gè)人的社會(huì)保險(xiǎn)號(hào)、姓名、 信用卡號(hào)、 街道地址 和婚姻狀況等都是數(shù)據(jù)元。 在數(shù)據(jù)的層次體系中， 數(shù)據(jù)元是最低一層的邏輯單位， 為了形成 一個(gè)邏輯單位，需要將若干位和若干字節(jié)組合在一起

7、。 一個(gè)日期不一定是一個(gè)數(shù)據(jù)元， 它可 以是三個(gè)數(shù)據(jù)元：年、月、日。對(duì)地址來說，也是同樣的。一個(gè)地址中可以包括州、城市、 街道地址和郵政碼這四個(gè)數(shù)據(jù)元。 從邏輯上可以把日期和地址都看成是一個(gè)數(shù)據(jù)元， 但是輸 出這種數(shù)據(jù)元是不方便的。 例如， 通常在輸出時(shí)總是把街道地址單寫一行， 因而應(yīng)該把一個(gè) 地址的幾個(gè)數(shù)據(jù)元分開。 此外， 由于姓名和地址文件經(jīng)常按郵政碼排序，因此，需要將郵政 碼作為一個(gè)邏輯實(shí)體 （ 數(shù)據(jù)元 ） 來對(duì)待。根據(jù)上下文的需要， 有時(shí)也把數(shù)據(jù)元稱作為字段 （記錄中的字段 ） 。數(shù)據(jù)元是泛指的， 而 數(shù)據(jù)項(xiàng)才是實(shí)際的實(shí)體 （ 或?qū)嶋H的 “值”） 。例如，社會(huì)保險(xiǎn)號(hào)是一個(gè)數(shù)據(jù)元，而44

8、5487279和 44214158 則是兩個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。為了節(jié)省輸入數(shù)據(jù)時(shí)敲打鍵盤的時(shí)間和存儲(chǔ)空間， 在輸入數(shù)據(jù)時(shí)通常將數(shù)據(jù)元編碼。 例 如，通常將職工主文件中的 “性別 ”數(shù)據(jù)元編碼，這樣，數(shù)據(jù)錄入員就可以簡(jiǎn)單的輸入“M”或F”來代替 Male”（男）或 Female ”（女）。在輸出時(shí)再將M和 F”分別翻譯成 “男”或“女”。記錄將邏輯上相關(guān)的數(shù)據(jù)元組合在一起就形成一個(gè)記錄。表 20.6.2 列舉了一個(gè)職工記錄中 可能包含的若干數(shù)據(jù)元， 以及作為職工記錄的一個(gè)值的若干數(shù)據(jù)項(xiàng)。 記錄是能夠從數(shù)據(jù)庫(kù)中 存取的最低一層的邏輯單位。文件文件是邏輯上相關(guān)的記錄的集合。 職工主文件包含每一個(gè)職工的記錄。

9、庫(kù)存文件包含每 一種庫(kù)存貨物的記錄。應(yīng)收帳目文件包含每個(gè)顧客的記錄。“文件”這個(gè)詞有時(shí)也指某臺(tái)二級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備上的一塊已命名的區(qū)域， 該區(qū)域中可以包含程序代碼、 教材、數(shù)據(jù)，甚至還可以 包含輸出報(bào)表。數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是一種作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源共享的全部數(shù)據(jù)之集合。 有時(shí)根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域可將該資 源共享數(shù)據(jù)分成若干段。 例如， 財(cái)會(huì)數(shù)據(jù)庫(kù)可以劃分為一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域， 它可以包含六個(gè)不同 的文件。讀者應(yīng)該注意到：用 “文件”來組織數(shù)據(jù)這種方法將帶來數(shù)據(jù)的冗余。也就是說，為 了在處理時(shí)使用， 必須將某些數(shù)據(jù)元重復(fù)地存放在幾個(gè)文件中。例如， 在一所大學(xué)的安置辦公室、 宿舍管理處、 財(cái)務(wù)支持辦公室以及注冊(cè)處等都有可能保存學(xué)生文件。 像學(xué)生名、 校內(nèi) 地址這類數(shù)據(jù)元幾乎在每個(gè)文件中都重復(fù)出現(xiàn)。 在對(duì)開發(fā)一個(gè)綜合的學(xué)生信息系統(tǒng)進(jìn)行可行 性分析時(shí)，一些系統(tǒng)分析員在美國(guó)西南部一所規(guī)模很大的大學(xué)中發(fā)現(xiàn)有75