數(shù)據(jù)管理的發(fā)展歷程及其特點(diǎn)

數(shù)據(jù)管理的發(fā)展歷程及其特點(diǎn)第1頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展歷程及其特點(diǎn)數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的發(fā)展大致可以歸為三個(gè)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(jí)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(diǎn)。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(jì)算機(jī)誕生至20世紀(jì)50年代中期，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。計(jì)算機(jī)除了硬件設(shè)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(shè)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(jìn)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(diǎn)：數(shù)據(jù)不保存，一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)應(yīng)用程序，應(yīng)用程序與其處理的數(shù)據(jù)結(jié)合成一個(gè)整體，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，系統(tǒng)將應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)一起裝入，程序運(yùn)行結(jié)束后，釋放內(nèi)存空間，程序和數(shù)據(jù)同時(shí)被撤銷。沒有軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。應(yīng)用程序設(shè)計(jì)者不僅要考慮數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系，還要考慮存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法以及輸入方式等。如果存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)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(dú)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(shè)計(jì)人員自行設(shè)計(jì)和安排。數(shù)據(jù)面向應(yīng)用。數(shù)據(jù)附屬于程序，即使兩個(gè)應(yīng)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(chǔ)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(fù)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(jì)50年代后期到60年代中期，計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算，也大量用于經(jīng)營管理活動(dòng)。硬件設(shè)備有了硬盤、磁鼓等直接存儲(chǔ)設(shè)備；軟件發(fā)展了操作系統(tǒng)和各種高級(jí)語言。人們可以將應(yīng)用程序所需的大量數(shù)據(jù)組織成一個(gè)數(shù)據(jù)文件長(zhǎng)期保存在直接存儲(chǔ)設(shè)備上，利用操作系統(tǒng)中的文件管理隨時(shí)可以對(duì)文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取，并且只需要知道相應(yīng)的文件名即可實(shí)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(diǎn)：數(shù)據(jù)可長(zhǎng)期保存在磁盤上，用戶可通過程序?qū)ξ募M(jìn)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(yīng)用程序與數(shù)據(jù)文件之間的一個(gè)接口。應(yīng)用程序通過文件管理系統(tǒng)建立和存儲(chǔ)文件；反之，應(yīng)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(shí)現(xiàn)。用戶不必關(guān)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(dú)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?yàn)橛辛酥苯哟鎯?chǔ)設(shè)備，所以可以建立索引文件、鏈接文件和直接存取文件等。對(duì)文件的記錄可順序訪問和隨機(jī)訪問。文件之間是相互獨(dú)立的，文件與文件之間的聯(lián)系需要用程序來實(shí)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?yàn)槲募菫樘囟ǖ挠猛驹O(shè)計(jì)的，因此會(huì)造成數(shù)據(jù)在多個(gè)文件中被重復(fù)存儲(chǔ)。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(dú)立性造成的，在更新數(shù)據(jù)時(shí)，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(dú)立性差。修改文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)后，相關(guān)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(jì)60年代后期開始，存儲(chǔ)技術(shù)有了很大的發(fā)展，產(chǎn)生了大容量磁盤。計(jì)算機(jī)用于管理的規(guī)模更加龐大，數(shù)據(jù)量急劇增長(zhǎng)，原有文件系統(tǒng)的固有缺陷使之不能滿足大量應(yīng)用和用戶對(duì)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(biāo)志著數(shù)據(jù)管理技術(shù)進(jìn)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(guān)系數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。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(shù)有了很大的改進(jìn)，主要表現(xiàn)在以下方面：數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)時(shí)結(jié)構(gòu)化的。在文件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)時(shí)無結(jié)構(gòu)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(xiàng)之間有聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不僅考慮數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的聯(lián)系，還要考慮記錄之間的聯(lián)系，這種聯(lián)系時(shí)通過存儲(chǔ)路徑來實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)時(shí)面向系統(tǒng)的，對(duì)于任何一個(gè)系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)式透明的，任何應(yīng)用程序都可以通過標(biāo)準(zhǔn)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(dú)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(jí)語言編寫程序來訪問數(shù)據(jù)庫，擴(kuò)展了數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用范圍。第11頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六與此同時(shí)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展是數(shù)據(jù)管理上了一個(gè)新臺(tái)階，在數(shù)據(jù)完整性、安全性、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)恢復(fù)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(chǔ)數(shù)據(jù)的正確性和相容性。數(shù)據(jù)安全性，并非每個(gè)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(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)存取、修改數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)時(shí)，可能會(huì)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(dǎo)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(fù)，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性和可靠性對(duì)于信息系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要，因此，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)庫