数据库技术的产生与发展

1、SQL Server 2008 R2数据库技术及应用（第3版）周慧、施乐军主编能力目标u能够初步认识数据库系统的组成u能够明确数据库系统中的用户角色u能够初步认识各种数据库管理系统、开发工具及其特点u能够初步认识数据库设计的方法与步骤u能够了解数据模型的基本概念u能够阅读并理解数据库系统有关的英文术语u能够自学安装并初步使用SQL Server 2005第1章 数据库系统认知1.4 数据库设计基础1.2 数据库系统概述1.1 数据管理技术的产生和发展1.3 数据模型1.5 任务训练第1章 数据库系统认知1.1 数据管理技术的产生和发展1.1.1 数据处理的基本概念1.1.2 数据管理技术的发展

2、数据(data)信息(information)1.1.1 数据处理的基本概念l数据是对客观事物及其活动的抽象符号表示，是存储在某一媒体上可以鉴别的符号资料。l数据的形式-数字、文字、图形、图像、声音等信息是指数据经过加工处理后所获得的有用的知识，是以某种数据形式表现的。数据和信息的关系数据是信息的具体表现形式，信息是数据所表现的意义。1.1.1 数据处理的基本概念例如：85、5985和59 本身是一个数据对85和59 进行语义解释：两名学生的成绩是85和59对成绩进行判断： 其中一名同学成绩不及格那么我们得到及格与不及格的信息1.1.1 数据处理的基本概念数据处理(data processin

3、g)数据处理指对数据进行加工的过程，即将数据转换成信息的过程，是对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和1.1.2 数据管理技术的发展人工管理阶段 时期：时期：2020世纪世纪5050年代以前年代以前 硬件特点：硬件特点：计算机主要用于科学计算，外存只有磁计算机主要用于科学计算，外存只有磁带、卡片、纸带，没有操作系统和管理数据的软件。带、卡片、纸带，没有操作系统和管理数据的软件。 特点特点: 数据不能长期储存数据不能长期储存 应用程序本身管理数据应用程序本身管理数据 数据不共享数据不共享 数据不具有独立性数据不具有独立性人工管理阶段文件系统阶段 时期：时期： 20 20世纪世纪5

4、050年代后期年代后期-20-20世纪世纪6060年代中期年代中期 软硬件背景：软硬件背景： 计算机不仅应用于科学计算，还大量应用于经济管计算机不仅应用于科学计算，还大量应用于经济管理。出现了磁盘、磁鼓等直接存取的外存设备，出理。出现了磁盘、磁鼓等直接存取的外存设备，出现了初级的操作系统，和专门的管理数据的软件现了初级的操作系统，和专门的管理数据的软件文件管理系统文件管理系统 特点：特点：数据可以长期保持数据可以长期保持由文件系统管理数据由文件系统管理数据数据冗余大，共享性差数据冗余大，共享性差数据独立性差数据独立性差文件系统阶段磁鼓文件系统阶段文件系统阶段数据库系统阶段 时间：时间：2020

5、世纪世纪6060年代后期年代后期 背景：背景：计算机性能得到提高，出现大容量磁盘，且价计算机性能得到提高，出现大容量磁盘，且价格下降。数据共享的需求日益增加，软硬件功能越来格下降。数据共享的需求日益增加，软硬件功能越来越强。越强。 特点特点: : 数据结构化数据结构化 数据共享性高数据共享性高 数据独立性强数据独立性强 数据粒度小数据粒度小 统一的管理和控制（统一的管理和控制（DBMS） 独立的操作界面独立的操作界面数据库系统阶段数据库系统阶段数据库系统阶段数据库系统阶段数据管理技术的发展WEB数据库技术并行数据库技术数据仓库与联机分析技术数据挖掘与商务智能技术内容管理技术海量数据管理技术和云

6、计算技术等数据管理技术的发展数据管理技术的发展数据管理技术的发展数据管理技术的发展作业：完成下表第1章 数据库系统认知1.4 数据库设计基础1.2 数据库系统概述1.1 数据管理技术的产生和发展1.3 数据模型1.5 任务训练1.2 数据库系统概述1.2.2 数据库的体系结构1.2.1 数据库系统的构成1.2.3 数据库管理系统简介1.2.1数据库系统的构成数据库系统是指在计算机中引入数据库后的系统，通常由计算机硬件、软件、数据库和数据用户组成。数据库系统的主要组成部分：v 硬件系统-具有满足数据库需求的存储、计算、通信和服务能力v 操作系统（OS）-根据数据库系统的硬件平台、数据库的处理和安

7、全需求选择相适应的操作系统v 数据库（DB）-指长期保存在计算机的存储设备上，按照某种模型组织起来的、可以被各种用户或应用共享的数据集合。v 数据库管理系统（DBMS）v 数据库应用系统的开发工具及数据接口v 数据库应用系统-提供可视化操作界面供终端用户使用进行日常数据处理工作v 数据库用户-数据库管理员、数据库分析师、应用程序员和终端用户1.2.2 数据库的体系结构2 数据库的二级存储映像1 数据库的三级模式结构三级模式结构用户用户A1用户用户A2用户用户B1用户用户B2用户用户N1用户用户Ni外模式外模式A外模式外模式B外模式外模式N模式模式内模式内模式数据库数据库数据库对象 SQL视图

8、Create view基本表 Create table数据库文件 Create database模式/内模式映像外模式/模式映像数据库的体系结构模式 定义：模式（简称概念模式，也称逻辑模式）是对数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库所有用户的公共数据视图。 一个数据库只有一个模式。 概念模式描述： 所有实体、实体的属性和实体间的联系。 数据的约束。 数据的语义信息。 安全性和完整性信息。 DBMS提供描述模式的定义语言，如:Create Table外模式 定义：外模式（也称子模式或用户模式）属于视图层抽象，是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特

9、征的描述。 外模式是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式 不同的数据库用户的外模式可以不同 每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，数据库中的其余数据是不可见的。 设置外部模式有如下优点： 方便用户使用，简化了用户接口；保证数据的独立性；有利于数据共享；有利于数据安全和保密。 DBMS提供描述外模式的定义语言，如:Create View内模式定义：内模式（也称存储模式）是对数据库中数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示形式。一个数据库只有一个内模式。内模式定义了所有内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及所有数据控制方面的细节。内模式与下面的工作相关： 数据和索引的存储

10、空间分配。 用于存储的记录描述（数据项的存储大小）。 记录放置。 数据压缩和数据加密技术。DBMS提供描述内模式的定义语言，如:Create Database 模式描述数据的全局逻辑结构 外模式涉及数据的局部逻辑结构，即用户可以直接接触到的数据的逻辑结构 内模式更多的是由数据库系统内部实现的1.2.2 两级映像和两级数据独立性 为了提高数据库系统中的数据独立性，数据库系统在这三级模式间提供了两层映像：外模式模式映像和模式内模式映像。映像是一种对应规则，它指出了映像双方是如何进行转换的。外模式外模式A外模式外模式B外模式外模式N模式模式内模式内模式逻辑数据独立性逻辑数据独立性物理数据独立性物理数

11、据独立性外模式外模式/模式映像模式映像模式模式/内模式映像内模式映像两级映像 (1)外模式/模式映像对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映像，它定义了该外模式外模式与模式模式之间的对应关系。这些映像定义通常包还在各自外模式的描述中。当模式改变时，外模式/模式映像要做相应的改变，以保证外模式不变，访问的数据库的应用不变。外模式外模式/模式映像保证了数据的逻辑独立性。模式映像保证了数据的逻辑独立性。 例如： -对全局逻辑结构：学生（系，班级，学号，姓名，年龄，性别，籍贯） -有外模式：学生籍贯（学生.学号，学生.姓名，学生.籍贯） 将学生模式拆分成： -学生1（系，班级，学号，姓名，年

12、龄，性别，照片） -学生2（学号，籍贯，照片） -学生籍贯（学生1.学号，学生1.姓名，学生2.籍贯）两级映像（续）（2）模式/内模式映像定义了数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。模式/内模式映像是唯一的模式/内模式映像存在于模式和内模式之间，用于定义数据的逻辑结构和存储结构的对应关系，使得当数据库的存储结构发生变化时，访问数据库的应用不变。模式/内模式映像保证了数据的物理独立性。v 物理独立性指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。v 逻辑独立性 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。v 数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的为什么要采用三级模式？为什么要采用三级模式结构v 数据库中的数据，为了满足各种用户的要求，设计了复杂的数据结构。v 为了给用户提供简单明了的数据界面，系统必须隐藏数据在数据库内部的结构和存储细节。v 为此，系统提供三个层次屏蔽系统的复杂性，