數(shù)據(jù)管理的發(fā)展歷程及其特點

數(shù)據(jù)管理的發(fā)展歷程及其特點第1頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展歷程及其特點數(shù)據(jù)庫管理技術的發(fā)展大致可以歸為三個階段：人工管理、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是目前最高級的階段下面我們大致介紹一下它們發(fā)展的歷程及其特點。第2頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六一、人工管理階段發(fā)展歷程：從1946年計算機誕生至20世紀50年代中期，計算機主要用于科學計算。計算機除了硬件設備外沒有任何軟件可用，使用的外存只有磁帶、卡片、和紙帶，沒有磁盤等直接存取設備。軟件中只有匯編語言，沒有操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)完全由人工進行管理。第3頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六在人工管理階段，數(shù)據(jù)管理呈現(xiàn)如下特點：數(shù)據(jù)不保存，一組數(shù)據(jù)對應一個應用程序，應用程序與其處理的數(shù)據(jù)結合成一個整體，在進行計算時，系統(tǒng)將應用程序和數(shù)據(jù)一起裝入，程序運行結束后，釋放內(nèi)存空間，程序和數(shù)據(jù)同時被撤銷。沒有軟件對數(shù)據(jù)進行管理。應用程序設計者不僅要考慮數(shù)據(jù)之間的邏輯關系，還要考慮存儲結構、存取方法以及輸入方式等。如果存儲結構發(fā)生變化，讀寫數(shù)據(jù)的程序也要發(fā)生改變，數(shù)據(jù)沒有獨立性。第4頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六沒有文件概念。數(shù)據(jù)的組織方法由程序設計人員自行設計和安排。數(shù)據(jù)面向應用。數(shù)據(jù)附屬于程序，即使兩個應用程序使用相同的數(shù)據(jù)，也必須各自定義數(shù)據(jù)的存儲和存取方式，不能共享相同的數(shù)據(jù)定義，因此程序與程序之間可能有大量的重復數(shù)據(jù)。第5頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六二、文件系統(tǒng)階段20世紀50年代后期到60年代中期，計算機不僅用于科學計算，也大量用于經(jīng)營管理活動。硬件設備有了硬盤、磁鼓等直接存儲設備；軟件發(fā)展了操作系統(tǒng)和各種高級語言。人們可以將應用程序所需的大量數(shù)據(jù)組織成一個數(shù)據(jù)文件長期保存在直接存儲設備上，利用操作系統(tǒng)中的文件管理隨時可以對文件中的數(shù)據(jù)進行存取，并且只需要知道相應的文件名即可實現(xiàn)按名存取。第6頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六在文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理具有以下特點：數(shù)據(jù)可長期保存在磁盤上，用戶可通過程序?qū)ξ募M行查詢、修改、插入或刪除操作。文件系統(tǒng)提供程序和數(shù)據(jù)之間的讀寫方法。文件管理系統(tǒng)管理是應用程序與數(shù)據(jù)文件之間的一個接口。應用程序通過文件管理系統(tǒng)建立和存儲文件；反之，應用程序要存取文件中的數(shù)據(jù)，必須通過文件管理系統(tǒng)實現(xiàn)。用戶不必關心數(shù)據(jù)的物理位置，程序和數(shù)據(jù)之間有了一定的獨立性。第7頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六文件形式多樣化。因為有了直接存儲設備，所以可以建立索引文件、鏈接文件和直接存取文件等。對文件的記錄可順序訪問和隨機訪問。文件之間是相互獨立的，文件與文件之間的聯(lián)系需要用程序來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)的存取基本上以記錄為單位。第8頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六但文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理存在如下缺陷：數(shù)據(jù)冗余大，因為文件是為特定的用途設計的，因此會造成數(shù)據(jù)在多個文件中被重復存儲。數(shù)據(jù)的不一致。這是由于數(shù)據(jù)冗余和文件之間的獨立性造成的，在更新數(shù)據(jù)時，很難保證同一數(shù)據(jù)在不同文件中的一致。程序與數(shù)據(jù)之間的獨立性差。修改文件的存儲結構后，相關的程序也要被修改。第9頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六三、數(shù)據(jù)庫管理階段背景：從20世紀60年代后期開始，存儲技術有了很大的發(fā)展，產(chǎn)生了大容量磁盤。計算機用于管理的規(guī)模更加龐大，數(shù)據(jù)量急劇增長，原有文件系統(tǒng)的固有缺陷使之不能滿足大量應用和用戶對數(shù)據(jù)的共享性和安全性等需求。為了提高效率，人們著手開發(fā)和研制更加有效的數(shù)據(jù)管理模式，并由此提出了數(shù)據(jù)庫的概念。1968年，IBM公司研制成功數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)標志著數(shù)據(jù)管理技術進入了數(shù)據(jù)庫階段。1970年，IBM公司的研究員EF.Codd連續(xù)發(fā)表論文，奠定了關系數(shù)據(jù)庫的基礎。第10頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六在數(shù)據(jù)庫管理與文件管理相比數(shù)據(jù)庫技術有了很大的改進，主要表現(xiàn)在以下方面：數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)時結構化的。在文件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)時無結構的，即不同文件中的記錄之間沒有聯(lián)系，它只在數(shù)據(jù)項之間有聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不僅考慮數(shù)據(jù)項之間的聯(lián)系，還要考慮記錄之間的聯(lián)系，這種聯(lián)系時通過存儲路徑來實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)時面向系統(tǒng)的，對于任何一個系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)結構式透明的，任何應用程序都可以通過標準化接口訪問數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)比文件系統(tǒng)有較高的數(shù)據(jù)獨立性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為用戶提供了方便統(tǒng)一的接口。用戶可以用數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供的查詢語言和交互式命令操作數(shù)據(jù)庫。用戶也可以用高級語言編寫程序來訪問數(shù)據(jù)庫，擴展了數(shù)據(jù)庫的應用范圍。第11頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六與此同時，數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展是數(shù)據(jù)管理上了一個新臺階，在數(shù)據(jù)完整性、安全性、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)恢復方面，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)都提供了非常完善的功能選擇。數(shù)據(jù)的完整性，保證數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)的正確性和相容性。數(shù)據(jù)安全性，并非每個用戶都可以存取數(shù)據(jù)庫中的全部數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫的安全性控制可以防止非法用戶非法操作數(shù)據(jù)庫。第12頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六并發(fā)控制，當多個用戶同時存取、修改數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)時，可能會發(fā)生相互干擾，使數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)完整性受到破壞，而導致數(shù)據(jù)的不一致。數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制防止了這種現(xiàn)象的發(fā)生，提高了數(shù)據(jù)庫的訪問效率。數(shù)據(jù)庫的恢復，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性和可靠性對于信息系統(tǒng)的正常運行至關重要，因此，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)庫