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数据管理与数据库1.1-1.2

news 2025/10/23 8:34:00

1.1 数据库的常用术语

1.2 计算机数据管理技术的产生和发展

1.3 数据模型

1.4 数据库系统的模式结构

1.1.1 数据库系统概述

数据(Data)：描述客观事物特征或性质的某种符号。描述事物的符号可以是数值，也可以是文字、图形、图像、声音、语言等多种形式，它们都可以经过数字化处理后存入计算机。

–例如，一组数据 5201314 语义1：电话号码语义2：存款语义3：表白暗语语义4：请同学给出。。。–数据的语义：数据含义的说明，非常重要

数据项(Item of Data)：数据的基本单元，即最小单位，它是某类客观事物的某个特征或性质的数据抽象。每个数据项：名字(数据项名)+若干可能的取值(数据项值)。

例如：学生

数据项名：（“姓名”、“性别”、“籍贯”）

数据项值：（“李明”、“男”、“江苏”）

 数据库(DataBase，简称DB)：长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。

实体：客观存在的事物

联系：实体跟实体之间的联系

数据库管理系统：DataBase Management System，简称DBMS，是位于用户与操作系统(OS)之间的，使人们能对数据库中的数据进行科学地组织、高效地存取和维护管理的一种数据管理软件。

功能：为用户提供数据定义、数据操纵、数据库控制、数据库的建立和维护等功能。

DBMS的主要功能包括：

(1) 数据库定义功能

DBMS通过提供数据定义语言(Data Definition Language - DDL)来对外模式、模式和内模式加以描述和定义，即定义数据库的逻辑结构、存储结构、语义信息和保密要求等。

(2) 数据操纵功能

DBMS提供数据操纵语言(Data Manipulation Language—DML)实现对数据库中数据的基本操作，如检索、插入、修改、删除和排序等等。

(3) 数据库控制功能

控制整个数据库系统的运行，包括安全性保护、并发控制、存取控制等。

(4) 数据库维护功能。

数据库维护功能：包括初始数据的装入、数据库的转储或后备功能、数据库恢复功能、数据库的重组织功能以及性能分析等功能

1.1.2 数据库系统的组成

数据库系统：DataBase System，简称DBS，是计算机系统、DB、DBMS、应用软件、数据库管理员(DataBase Administrator，简称DBA)和用户的总和。

DBS一般由硬件、软件(包括开发工具)、数据库、数据库管理员和用户构成。

数据库系统简称为数据库

、硬件平台及数据库

数据库系统对硬件资源的要求

(1) 足够大的内存–操作系统–DBMS的核心模块–数据缓冲区–应用程序

(2) 足够大的外存– 磁盘或磁盘阵列 ➢数据库– 光盘、磁带 ➢数据备份

(3) 较高的通道能力，提高数据传送率

二、软件

支持DBMS运行的操作系统

与数据库接口的高级语言及其编译系统

以DBMS为核心的应用开发工具

为特定应用环境开发的数据库应用系统

三、人员

数据库管理员 系统分析员和数据库设计人员 应用程序员 用户

不同的人员涉及不同的数据抽象级别，具有不同的数据视图，如下图所示

1. 数据库管理员(DBA) 具体职责：

1.决定数据库中的信息内容和结构

2.决定数据库的存储结构和存取策略

3.定义数据的安全性要求和完整性约束条件

4.监控数据库的使用和运行–周期性转储数据库 •数据文件 •日志文件–系统故障恢复–介质故障恢复–监视审计文件

5. 数据库的改进和重组–性能监控和调优–定期对数据库进行重组织，以提高系统的性能–需求增加和改变时，数据库须需要重构造

系统分析员–负责应用系统的需求分析和规范说明–与用户及DBA协商，确定系统的硬软件配置–参与数据库系统的概要设

数据库设计人员–参加用户需求调查和系统分析–确定数据库中的数据–设计数据库各级模式

3. 应用程序员 设计和编写应用系统的程序模块 进行调试和安装

4. 用户 用户是指最终用户（End User）。最终用户通过应用系统的用户接口使用数据库。

1. 偶然用户–不经常访问数据库，但每次访问数据库时往往需要不同的数据库信息–企业或组织机构的高中级管理人员

2. 简单用户 –主要工作是查询和更新数据库–银行的职员、机票预定人员、旅馆总台服务员

 3. 复杂用户–工程师、科学家、经济学家、科技工作者等–直接使用数据库语言访问数据库，甚至能够基于数据库管理系统的API编制自己的应用程序

1.2 计算机数据管理技术的产生和发展

1.2.1 人工管理阶段

人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）是计算机数据管理技术经历的第一个阶段。 计算机数据管理：指利用计算机对数据进行分类、组织、存储、维护、检索和传输的一系列操作，它是数据处理的前提和中心问题。

产生的背景–应用需求科学计算–硬件水平无直接存取存储设备–软件水平没有操作系统–处理方式批处理

特点–数据的管理者：用户（程序员），数据不保存–数据面向的对象：某一应用程序–数据的共享程度：无共享、冗余度极大–数据的独立性：不独立，完全依赖于程序–数据的结构化：无结构–数据控制能力：应用程序自己控制

1.2.2 文件系统阶段

文件系统阶段（从20世纪50年代后期到20世纪60年代中期）是计算机数据管理技术经历的第二个阶段。

产生的背景–应用需求科学计算、管理–硬件水平磁盘、磁鼓–软件水平有文件系统–处理方式联机实时处理、批处理

特点–数据的管理者：文件系统，数据可长期保存–数据面向的对象：某一应用程序–数据的共享程度：共享性差、冗余度大–数据的结构化：记录内有结构,整体无结构–数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必–须修改应用程序–数据控制能力：应用程序自己控制

文件系统比人工管理阶段有了很大的改进，但仍存数据冗余度大，数据独立性较差等缺点。

文件系统中数据的结构特点–记录内有结构。–数据的结构是靠程序定义和解释的。–数据只能是定长的。 • 可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。–文件间是独立的，因此数据整体无结构。 • 可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中对描述数据间的联系。–数据的最小存取单位是记录。

1.2.3 数据库系统阶段

数据库系统阶段(从20世纪60年代后期至今)是计算机数据管理技术经历的第三个阶段。

产生的背景–应用背景大规模管理–硬件背景大容量磁盘、磁盘阵列–软件背景有数据库管理系统DBMS–处理方式联机实时处理,分布处理,批处理

特点：（1）整体数据的结构化：不仅用数据模型描述数据本身的特征，还描述了数据之间的联系，且这种联系通过存取路径(指针)来实现整体数据的结构化。（2）数据独立性较高：高度的物理独立性和一定的逻辑独立性（3）数据的共享性好，冗余度低，易扩充：因为数据不再面向某个应用而是面向整个系统。（4）提供了数据的完整性控制功能安全性(Security)保护：防止非法用户使用数据库造成数据的泄密和破坏。数据的完整性(Integrity)：预防合法用户无意中造成数据的错误和数据之间的不一致性。并发控制(Concurrent Control): 保证多个用户并发存取、修改数据库时，数据的正确性和完整性。数据库恢复(Recovery)：当计算机硬件、软件、操作失误等影响数据库数据正确性时，把数据库恢复到以前某个正确和一致状态。