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　　計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理的發(fā)展

　　數(shù)據(jù)庫是20世絕60年代后期發(fā)展起來的一項(xiàng)重要技術(shù)，70年代以來數(shù)據(jù)庫技術(shù)得到迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的一個重要分支。本章主要介紹數(shù)據(jù)庫的基本概念和基本理論，并結(jié)合Microsoft Access講解與關(guān)系數(shù)據(jù)庫相關(guān)的基本慨念。

　　1.1 數(shù)椐庫基礎(chǔ)知識

　　數(shù)據(jù)庫是20世紀(jì)60年代末發(fā)展起來的一項(xiàng)重要技術(shù)，它的出現(xiàn)使數(shù)據(jù)處理進(jìn)入了一個嶄新的時代，它能把大量的數(shù)據(jù)按照一定的結(jié)構(gòu)存儲起來，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的集中管理下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。那么，什么是數(shù)據(jù)庫?什么是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)呢?下面做一簡單介紹。

　　1.1.1 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理的發(fā)展

　　一、 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理

　　數(shù)據(jù)是指存儲在某種介質(zhì)上能夠識別的物理符號。數(shù)據(jù)的概念包括兩個方面：其一是描述事物特性的數(shù)據(jù)內(nèi)容;其二是存儲在某一種介質(zhì)上的數(shù)據(jù)形式。數(shù)據(jù)的形式可以是多種多樣的，例如，某人的生日是“1988年6月25日” ，可以表示為“1988.06. 25”，其含義并沒有改變。

　　數(shù)據(jù)的概念在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中已經(jīng)大大拓寬。數(shù)據(jù)不僅包括數(shù)字、字母、文字和其它待殊字符組成的文本形式，而且還包括圖形、圖像、動畫、影像、聲音等多媒體形式，但是使用最多、最基本的仍然是文字?jǐn)?shù)據(jù)。

　　數(shù)據(jù)處理是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過程。從數(shù)據(jù)處理的角度而言，信息是一種被加工成特定形式的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)形式對于數(shù)據(jù)接收者來說是有意義的。

　　人們說“信息處理”，其真正含義是為了產(chǎn)生信息面處理數(shù)據(jù)。通過處理數(shù)據(jù)可以獲得信息，通過分析和篩選信息可以進(jìn)行決策。

　　在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，使用計(jì)算機(jī)的外存儲器(如磁盤)來存儲數(shù)據(jù);通過軟件系統(tǒng)來管理數(shù)據(jù);通過應(yīng)用系統(tǒng)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。

　　二、 計(jì)算視數(shù)據(jù)管理

　　數(shù)據(jù)處理的中心問題是數(shù)據(jù)管理。計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)的管理是指如何對數(shù)據(jù)分類、組織、編碼、存儲，檢索和難護(hù)。

　　計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)管理方面經(jīng)歷了由低級到高級的發(fā)展過程。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍的發(fā)展而發(fā)展，先后經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)等幾個階段。

　　1.人工管理

　　20世紀(jì)50年代中期以前，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。當(dāng)時的硬件狀況是，外存儲器只有紙帶、卡片、磁帶，沒有像磁盤這樣的可以隨機(jī)訪問、直接存取的外部存儲設(shè)備。軟件狀況是，沒有操作系統(tǒng)，沒有專門管理數(shù)據(jù)的軟件，數(shù)據(jù)由計(jì)算或處理它的程序自行攜帶。數(shù)據(jù)管理任務(wù)，包括存儲結(jié)構(gòu)、存取方法、輸入/輸出方式等完全由程序設(shè)計(jì)人員自行負(fù)責(zé)。

　　這一時期計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)與程序不具有獨(dú)立性，一組數(shù)據(jù)對應(yīng)一組程序。數(shù)據(jù)不能長期保存，程序運(yùn)行結(jié)束后就退出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一個程序中的數(shù)據(jù)無法被其它程序使用， 因此程序與程序之間存在大量的重復(fù)數(shù)據(jù)，稱為數(shù)據(jù)冗余。

　　2.文件系統(tǒng)

　　20世紀(jì)50年代后期到60年代中期，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算，而且還大量用于管理。這時可以直接存取的磁鼓、磁盤成為聯(lián)機(jī)的主要外部存儲設(shè)備;在軟件方面，出現(xiàn)了高級語言和操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)中已經(jīng)有了專門的數(shù)據(jù)管理軟件，稱為文件系統(tǒng)。

　　在文件系統(tǒng)階段，程序和數(shù)據(jù)有了一定的獨(dú)立性，程序和數(shù)據(jù)分開存儲，有了程序文件和數(shù)據(jù)文件的區(qū)別。數(shù)據(jù)文件可以長期保存在外存儲器上被多次存取。

　　在文件系統(tǒng)的支持下，程序只需用文件名就可以訪問數(shù)據(jù)文件，程序員可以將精力集中在數(shù)據(jù)處理的算法上，面不必關(guān)心記錄在存儲器上的地址和內(nèi)、外存交換數(shù)據(jù)的過程。

　　但是，文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)文件是為了滿足特定業(yè)務(wù)領(lǐng)域，或某部門的專門需要而設(shè)計(jì)的，服務(wù)于某一特定應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)和程序相互依賴。同一數(shù)據(jù)項(xiàng)可能重復(fù)出現(xiàn)在多個文件中，導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余度大，這不僅浪費(fèi)了存儲空間，增加了更新開銷，更嚴(yán)重的是，由于不能統(tǒng)一修改，容易造成數(shù)據(jù)的不—致。

　　文件系統(tǒng)存在的問題阻礙了數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，不能滿足日益增長的信息需求，這正是數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生的原動力，也是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)產(chǎn)生的背景。

　　3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

　　從20世紀(jì)60年代后期以來，計(jì)算機(jī)用于管理的規(guī)模更為龐大，應(yīng)用越來越廣泛，需要計(jì)算機(jī)管理的數(shù)據(jù)量急劇增長，同時多種應(yīng)用、多種語言互相覆蓋地共享數(shù)據(jù)集合的要求越來越強(qiáng)烈。這時硬件有大容量磁盤，硬件價(jià)格下降;軟件價(jià)格上升，為編制和維護(hù)系統(tǒng)軟件及應(yīng)用程序所需的成本相對增加。在處理方式上，聯(lián)機(jī)實(shí)時處理要求更多，并開始提出和考慮分布處理。在這種背景下，以文件系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)管理手段已經(jīng)不能滿足應(yīng)用的需求，于是為解決多用戶、多應(yīng)用共享數(shù)據(jù)的需求，使數(shù)據(jù)為盡可能多的應(yīng)用提供服務(wù)，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫技術(shù)和統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專門軟件系統(tǒng)一一數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

　　1968年美國IBM公司研制成功的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)IMS(Information Management System)標(biāo)志著數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)人了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。IMS是層次模型數(shù)據(jù)庫。1969年美國CODASYL(Conference on Data System Language，數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)會)委員會公布了DBTG報(bào)告，對研制開發(fā)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)起到了推動作用。自1970年起，IBM公司的E.F.Godd連續(xù)發(fā)表論文，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論基礎(chǔ)。目前關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)巳逐漸淘汰了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和層次數(shù)據(jù)庫，成為當(dāng)今最流行的商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

　　數(shù)據(jù)庫技術(shù)的主要目的是有效地管理和存取大量的數(shù)據(jù)資源，包括：提商數(shù)據(jù)的共享性，使多個用戶能夠同時訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù);減小數(shù)據(jù)的冗余，以提高數(shù)據(jù)的一致性和完整性;提供數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的獨(dú)立性，從而減少應(yīng)用程序的開發(fā)和維護(hù)代價(jià)。

　　為數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護(hù)而配置的軟件稱為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Data Base Management System，DBMS)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以操作系統(tǒng)提供的輸入/輸出控制和文件訪問功能為基礎(chǔ)，因此它需要在操作系統(tǒng)的支持下才能運(yùn)行。

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