二、 計(jì)算視數(shù)據(jù)管理

　　數(shù)據(jù)處理的中心問(wèn)題是數(shù)據(jù)管理。計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的管理是指如何對(duì)數(shù)據(jù)分類、組織、編碼、存儲(chǔ)，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(jí)到高級(jí)的發(fā)展過(guò)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(kù)系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等幾個(gè)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(shí)的硬件狀況是，外存儲(chǔ)器只有紙帶、卡片、磁帶，沒有像磁盤這樣的可以隨機(jī)訪問(wèn)、直接存取的外部存儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)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(duì)應(yīng)一組程序。數(shù)據(jù)不能長(zhǎng)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(gè)程序中的數(shù)據(jù)無(wú)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(shí)可以直接存取的磁鼓、磁盤成為聯(lián)機(jī)的主要外部存儲(chǔ)設(shè)備;在軟件方面，出現(xiàn)了高級(jí)語(yǔ)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(chǔ)，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(zhǎng)期保存在外存儲(chǔ)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(wèn)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(chǔ)器上的地址和內(nèi)、外存交換數(shù)據(jù)的過(guò)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(gè)文件中，導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余度大，這不僅浪費(fèi)了存儲(chǔ)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(wèn)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(zhǎng)的信息需求，這正是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)產(chǎn)生的原動(dòng)力，也是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)產(chǎn)生的背景。

　　3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

　　從20世紀(jì)60年代后期以來(lái)，計(jì)算機(jī)用于管理的規(guī)模更為龐大，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，需要計(jì)算機(jī)管理的數(shù)據(jù)量急劇增長(zhǎng)，同時(shí)多種應(yīng)用、多種語(yǔ)言互相覆蓋地共享數(shù)據(jù)集合的要求越來(lái)越強(qiáng)烈。這時(shí)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(duì)增加。在處理方式上，聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)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(kù)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(kù)管理系統(tǒng)。

　　1968年美國(guó)IBM公司研制成功的數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)系統(tǒng)階段。IMS是層次模型數(shù)據(jù)庫(kù)。1969年美國(guó)CODASYL(Conference on Data System Language,數(shù)據(jù)系統(tǒng)語(yǔ)言協(xié)會(huì))委員會(huì)公布了DBTG報(bào)告，對(duì)研制開發(fā)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)起到了推動(dòng)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(kù)的理論基礎(chǔ)。目前關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)巳逐漸淘汰了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)和層次數(shù)據(jù)庫(kù)，成為當(dāng)今最流行的商用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

　　數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)用戶能夠同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)的建立、使用和維護(hù)而配置的軟件稱為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(Data Base Management System,DBMS)。數(shù)據(jù)庫(kù)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(wèn)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。

　　在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為多個(gè)用戶或應(yīng)用程序共享的資源，已經(jīng)從應(yīng)用程序中完全獨(dú)立出來(lái)，由DBMS統(tǒng)一管理。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的關(guān)系如圖1.1所示。

　　4.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

　　隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與通信技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)等相互滲透、相互結(jié)合，使數(shù)據(jù)序系統(tǒng)產(chǎn)生了新的發(fā)展，成為當(dāng)代數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展的主要特征。

　　數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。20世紀(jì)70年代之前，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)多數(shù)是集中式的。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為數(shù)據(jù)庫(kù)提供了分布式運(yùn)行的環(huán)境，從主機(jī)-終端體系結(jié)構(gòu)發(fā)展到客戶機(jī)/服務(wù)器(Client/Server,C/S)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

　　目前使用較多的是基于客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。C/S結(jié)構(gòu)將應(yīng)用程序根據(jù)應(yīng)用情況分布到客戶的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器上，將數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)放置到服務(wù)器上，客戶端的程序使用開放數(shù)據(jù)庫(kù)連接(Open Data Base Connectivity,ODBC)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　Access為創(chuàng)建功能強(qiáng)大的客戶機(jī)/服務(wù)器應(yīng)用程序提供了專用工具�？蛻魴C(jī)/服務(wù)器應(yīng)用程序具有本地(客戶)用戶界面，但訪問(wèn)的是遠(yuǎn)程服務(wù)器上的數(shù)據(jù)。

　　5.面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)吸收了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法學(xué)的核心概念和基本思想，采用面向?qū)ο蟮默F(xiàn)點(diǎn)來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體(對(duì)象)的邏輯組織、對(duì)象之間的限制和眹系等。它克服了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的局限性，能夠自然地存儲(chǔ)復(fù)雜的數(shù)據(jù)對(duì)象以及這些對(duì)象之間的復(fù)雜關(guān)系，從而大幅度地提高了數(shù)據(jù)庫(kù)管理效率， 降低了用戶使用的復(fù)雜性。

　　從本質(zhì)上說(shuō)，Access仍然是傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，但它在用戶界面、程序設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了很好地?cái)U(kuò)充，提供了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的強(qiáng)大功能。

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