第1章 数据库系统概述.ppt

数据库原理 SQLServer 2 课程安排 总学时 90学时 30次课其中 讲课学时54 实验学时36实验课 从教材第6章 SQLServer2005基础 开始 3 考核 期末成绩 出勤 5 平时成绩 25 期中测验成绩 10 期末测验成绩 60 数据库原理与应用 SQLServer 第1章数据库系统概述 5 6 第1章数据库系统概述 数据库技术是从20世纪60年代末开始逐步发展起来的计算机软件技术 它的产生 推动了计算机在各行各业数据处理中的应用 数据库技术所研究的问题如何科学地组织和存储数据 在数据库系统中减少数据存储冗余 实现数据共享 以及如何保障数据安全 有效地获取和处理数据 7 本章主要内容 数据库技术的发展历史数据库与数据库系统数据库的体系结构 8 1 1数据库技术的发展历史 数据库技术产生于20世纪60年代末期 是计算机进行数据管理的技术 数据库系统的核心任务是数据管理 数据库技术是一门研究如何存储 使用和管理数据的技术 是计算机数据管理技术的最新发展阶段 数据库应用涉及数据 信息 数据处理和数据管理等基本概念 9 数据 信息 数据处理和数据管理 1 数据和信息 在实际应用中 有三种基本形式的数据 1 可以参与数值运算的数值型数据 如表示成绩 工资的数据 2 由字符组成 不能参与运算的字符型数据 如表示姓名 职称的数据 3 还有图形 图像 声音等多媒体数据 如照片 商品的商标等 数据 数据是人们用于记录事物情况的物理符号 信息 信息是数据中所包含的意义 通俗地讲 信息是经过加工处理并对人类社会实践和生产活动产生决策影响的数据 数据与信息既有区别 又有联系 数据是表示信息的 但并非任何数据都能表示信息 信息只是加工处理后的数据 是数据所表达的内容 例如 王雪峰的基本工资是1350元 职称是教授 这里的 王雪峰 1350 教授 就是数据 例如 一个城市的天气预报情况就是一条信息 而描述该信息的数据形式可以是文字 图像或声音 10 2 数据处理和数据管理数据处理 dataprocess 基本含义是从已知的数据出发 推导出新的数据 新的数据表示了新的信息 新的信息又可以作为已知数据进行进一步的处理 所以 把对数据进行收集 组织 存储 加工 抽取和传播等一系列活动的综合成为数据处理 其目的是从大量的原始数据中抽取 推导出对人们有价值的信息 例如 全体考生各门课程的成绩记录了考生的考试情况 属于原始的数据 对考试成绩进行分析和处理 如按照成绩从高到低顺序排列 统计各分数段的人数 进而可以根据招生人数确定录取分数线 数据 信息 数据处理和数据管理 数据管理 是指对数据的收集 组织 存储 检索和维护等操作 是数据处理的基本环节 目的在于提高数据的独立性 共享性 完整性和安全性 降低数据的冗余度 11 数据库技术的发展历史 1 1 2数据库技术的三个发展阶段1 人工管理阶段2 文件系统阶段3 数据库系统阶段 12 数据库技术的发展历史 1 人工管理阶段 20世纪50年代 程序与数据是一个整体 一个程序中的数据无法被其他程序使用 因此程序与程序之间存在大量的重复数据 特点 程序之间不能共享数据 程序复杂 数据量小且无法长期保存 人工重复输入数据数据不保存 13 人工管理阶段图例 人工管理阶段图例 14 数据库技术的发展历史 2 文件管理阶段 20世纪50年代后期 20世纪60年代中期 计算机的硬件有了磁盘等直接存储设备 而且软件有了操作系统和专门用于数据管理的文件系统 在文件系统阶段 程序与数据可以分别独立存放 数据可以组成数据文件 文件管理系统如下图所示 15 数据库技术的发展历史 2 文件管理阶段 20世纪50年代后期 20世纪60年代中期 计算机外存储器有了磁鼓和磁盘等直接存取设备 软件有了操作系统和文件系统 程序通过数据文件访问数据 数据输入程序 数据文件 数据文件 16 查询程序 01090103 查询程序 例如 数据查询与报表 数据库技术的发展历史 2 文件管理阶段 20世纪50年代后期 20世纪60年代中期 计算机外存储器有了磁鼓和磁盘等直接存取设备 软件有了操作系统和文件系统 程序通过数据文件访问数据 17 特点 多个程序共享数据 易于长期保存数据 程序代码有所简化 数据冗余 重复 度较大 程序对数据依赖性较强 人员专业性较强 18 2 文件管理阶段 19 数据库技术的发展历史 3 数据库管理阶段 20世纪60年代末期 数据库系统阶段数据库技术的目标主要是解决数据独立性问题 即克服程序与数据文件的相互依赖 力争数据独立 同时还需要尽量解决数据冗余 数据安全性 数据完整性等问题 因此 出现了统一管理数据的专门软件系统 数据库管理系统 如下图所示 特点 数据真正实现了结构化数据的共享性高 冗余度低 易扩充数据独立性高数据由DBMS统一管理和控制 20 此阶段将数据集中存储在一台计算机上 进行统一组织和管理 数据库 3 数据库管理阶段 21 特点 数据结构化并与程序分离 数据集中式管理 高度共享 数据冗余度小 具有数据一致性和完整性控制规则 3 数据库管理阶段 22 应用程序和数据库的关系 3 数据库管理阶段 23 本章主要内容 数据库技术的发展历史数据库与数据库系统数据库的体系结构 24 1 2数据库和数据库系统 数据库 DB DataBase 数据库就是存放数据的仓库 指长期存储在计算机内有组织的 可共享的数据集合 即在计算机系统中按一定的数据模型组织 存储和使用的相关联的数据集合 数据库中的数据是以文件的形式存储在存储介质上 硬件 存放数据库的介质 常见数据库文件扩展名 MDF SQLServer MDB Access DBC VFP VisualFoxPro 25 数据库和数据库系统 数据库系统的组成数据库系统 DatabaseSystem DBS 是一个计算机应用系统 它是把有关计算机硬件 软件 数据和人员组合起来为用户提供信息服务的系统 数据库系统是由计算机系统 数据库及其描述机构 数据库管理系统和有关人员组成的具有高度组织性的总体 26 数据库系统的简单结构 应用程序1 应用程序2 应用程序n 数据库管理系统 DBMS 数据库管理员 DBA 数据库 基础 27 数据库系统的组成 1 数据库 是数据的汇集 它以一定的组织形式存于存储介质上 2 DBMS 是管理数据库的系统软件 它实现数据库系统的各种功能 是数据库系统的核心 数据库管理系统是一个操作和管理数据库的大型软件 由一组计算机程序构成 它是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件 能够对数据库进行有效的管理 包括建立和维护数据库 接受和完成用户访问数据库的各种要求 同时还要考虑安全性 完整性 并发控制 故障恢复等 目前 数据库市场上有很多数据库管理系统产品 例如 Oracle Sybase IBMDB2 MicrosoftSQLServer等 数 据 库 用 应 系 统 28 数据库系统的组成 3 数据库用户 1 终端用户 终端用户是数据库的使用者 通过应用程序与数据库进行交互 2 应用程序员 应用程序员负责分析 设计 开发 维护数据库系统中各类应用程序 数据库系统一般需要一个以上的应用程序员在开发周期内完成数据库结构设计 应用程序开发等任务 3 DBA 数据库管理员是高级用户 其职能是对管理 监督 维护数据库系统的正常运行 负责全面管理和控制数据库系统 4 数据库应用系统 DateBaseApplicationSystem DBAS 凡使用数据库技术管理其数据的系统都称为数据库应用系统 数 据 库 用 应 系 统 29 数据库系统的功能 数据库管理系统是数据库系统的核心软件 一般说来 其功能主要包括以下5个方面 1 数据定义和操纵功能 2 数据库运行控制功能完整性控制 安全性控制 数据恢复 并发控制 3 数据库的组织 存储和管理 4 建立和维护数据库 5 数据通信接口 30 数据库系统的优点 数据库系统的优点数据共享减少数据冗余具有较高的数据独立性增强了数据安全性和完整性保护 31 本章主要内容 数据库技术的发展历史数据库与数据库系统数据库的体系结构 32 1 3数据库的体系结构 数据库的三级模式结构为了有效地组织 管理数据 提高数据库的逻辑独立性和物理独立性 人们为数据库设计了一个严谨的体系结构 数据库领域公认的标准结构是三级模式结构 它包括外模式 模式和内模式 根据各类人员与数据库的不同关系 可把视图 所谓视图是指观察 认识和理解数据的范围 角度和方法 分为三种 对应于用户的外部视图对应于应用程序员的概念视图对应于系统程序员的内部视图 33 1 3数据库的体系结构 外模式模式 概念模式或逻辑模式 内模式 34 三级模式结构的一个具体实例 外模式 模式 内模式 35 1 3数据库的体系结构 数据库的两级映像数据库的三级模式结构对数据进行3个级别的抽象 它把数据的具体组织留给DBMS去做 用户只要抽象地处理数据 而不必关系数据在机器中的具体表示方式和存储方式 为了实现这3个抽象级别的联系和转换 即提高数据库系统中的数据独立性 DBMS在这三级模式间提供了两层映像 外模式 模式映