数据库技术所研究的问题是如何科学地组织和存储数据,如何高效地获取和处理数据。数据库技术已成为计算机领域中最重要的技术之一,它是软件学科中一个独立的分支。数据库的出现使得计算机应用渗透到各个领域及各行各业,事务处理系统、管理信息系统、办公自动化系统、决策支持系统等都用到数据库技术,因此,数据库系统是计算机信息系统的基础和主要组成部分。
近年来,由于网络和多媒体技术的飞速发展,使得数据库在功能、性能等方面得到了进一步的改善。数据库技术由集中式发展到分布式,数据库应用系统的开发及运行方式也从原来的主机/终端结构发展为客户/服务器结构,并进一步发展到当前的三层结构。
数据库中的数据也从原来的数值数据、字符数据发展为语音、图像、图形等多种数据类型。数据库所支持的数据模型也从原来的单一数据模型发展为多种数据模型共存(如关系数据模型、面向对象数据模型并存于同一系统)。
在数据处理领域中,有两个最基本的概念:数据和信息。
数据是描述客观事物的一组文字、数字或符号,它是客观事物的反映和记录。
信息是潜在于数据中的意义,它反映了客观世界中各种事物的状态与特征,它能增长人的知识,影响接受者的行为。众所周知,物质、能源和信息是组成社会的三大要素,而信息成为社会发展的基础和主导力量,是社会信息化的必然结果,是人类社会进步的标志。
数据处理是对各种形式的数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和,其目的是从大量原始的数据中抽取出有价值的信息,以作为行动和决策的依据。
在使用计算机之后,数据处理的速度及规模都是过去人工或机械方式无法比拟的。随着数据处理量的不断增加,数据管理技术应运而生,其演变过程随着计算机硬件和软件的发展,大体经历了以下三个阶段。
1.人工管理阶段
20世纪50年代中期之前,计算机的软硬件均不完善,硬件存储设备只有磁带、卡片和纸带,软件方面还没有操作系统,当时的计算机主要用于科学计算。这个阶段由于还没有软件系统对数据进行管理,程序员在程序中不仅要规定数据的逻辑结构,还要设计其物理结构,包括存储结构、存取方法、输入输出方式等。当数据的物理组织或存储设备改变时,用户程序就必须重新编制。由于数据的组织面向应用,不同的计算程序之间不能共享数据,使得不同的应用之间存在大量的重复数据,很难维护应用程序之间数据的一致性。
2.文件系统阶段
这一阶段的主要标志是计算机中有了专门管理数据的软件——操作系统。(www.xing528.com)
20世纪50年代中期至60年代中期,由于计算机大容量存储设备如磁盘的出现,推动了软件技术的发展,而操作系统的出现标志着数据管理步入一个新的阶段。数据以文件为单位存储在外存,且由操作系统统一管理,操作系统为用户使用文件提供了友好的界面。文件的逻辑结构与物理结构脱钩,程序和数据分离,使数据与程序有了一定的独立性。用户的程序与数据可分别存放在外存储器上,各个应用程序可以共享一组数据,实现了以文件为单位的共享。
但是,由于数据的组织仍然是面向程序,所以存在大量的数据冗余,且数据的逻辑结构不能方便地修改和扩充。数据逻辑结构的每一点微小改变,都会影响到应用程序。由于文件之间相互独立,因而它们不能反映现实世界中事物之间的联系。
3.数据库系统阶段
20世纪60年代以后,随着计算机在数据管理领域的普遍应用,人们对数据管理技术提出了更高的要求,希望面向企业或部门以数据为中心组织数据,减少数据的冗余,提供更高的数据共享能力,同时要求程序和数据具有较高的独立性,当数据的逻辑结构改变时,不涉及数据的物理结构,也不影响应用程序,以降低应用程序研制与维护的费用。数据库技术正是在这样一个应用需求的基础上发展起来的。数据库技术有如下特点:
(1)面向企业或部门,以数据为中心组织数据,形成综合性的数据库为各个应用所共享。
(2)采用一定的数据模型。数据模型不仅要描述数据本身的特点,而且要描述数据之间的联系。
(3)数据冗余小,易修改、易扩充。不同的应用程序根据处理要求,从数据库中获取需要的数据,这样就减少了数据的重复存储,也便于增加新的数据结构,便于维护数据的一致性。
(4)程序和数据有较高的独立性。
(5)具有良好的用户接口,用户可方便地开发和使用数据库。
(6)对数据进行统一管理和控制,提供了数据的安全性、完整性以及并发控制。
从文件系统发展到数据库技术在信息领域中具有里程碑的意义。在文件系统阶段,人们在信息处理中关注的中心问题是系统功能的设计,因此程序设计占主导地位;而在数据库方式下,数据开始占据了中心位置,数据的结构设计成为信息系统首先关心的问题,而应用程序则可以既定的数据结构为基础进行设计。
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