第1章数据库技术概述精选文档.ppt
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1、第第1 1章数据库技术概述章数据库技术概述本讲稿第一页,共六十九页目 录1.数据库技术的应用现状2.数据库技术发展3.数据库中的基本概念4.数据库系统体系结构5.数据库系统的特点6.数据库技术应用前景7.课程安排本讲稿第二页,共六十九页1.数据库技术的应用现状数据库技术研究内容应用现状数据库技术研究如何科学地管理数据以便为人们提供可共享的、安全的、可靠的数据的技术。数据库技术一般包括数据管理和数据处理两部分内容。应用领域也越来越广泛,数据库的应用形式日益多样。应用领域也越来越广泛,数据库的应用形式日益多样。小型事务处理 大型信息系统联机事务处理 联机分析处理一般企业管理到计算机辅助设计与制造(
2、CAD/CAM)地理信息系统数据库技术已渗透到日常生活。数据库技术已渗透到日常生活。信用卡购物飞机、火车订票系统图书馆对书籍及借阅的管理等本讲稿第三页,共六十九页2.数据库技术发展2.1 数据和数据管理技术数据和数据管理技术2.2 数据库系统发展的三个里程碑数据库系统发展的三个里程碑2.3 数据库系统的三个发展阶段数据库系统的三个发展阶段本讲稿第四页,共六十九页2.1 数据和数据管理技术数据和数据管理技术数据:数据:数据是载荷信息的媒体。表现形式:数字、字符、文字、图表、图形、图像、声音等。数据管理技术:数据管理技术:数据管理是指对数据的分类、组织、编码、存储、查询和维护等活动,是数据处理的中
3、心环节。(1)人工管理阶段(2)文件系统阶段(3)数据库系统阶段本讲稿第五页,共六十九页数据举例学生档案中的学生记录(李明,男,1972,江苏,计算机系,1990)数据的形式不能完全表达其内容数据的解释语义:学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间解释:李明是个大学生,1972年出生,江苏人,1990年考入计算机系请给出另一个解释和语义本讲稿第六页,共六十九页2.2 数据库系统发展的三个里程碑数据库系统发展的三个里程碑IMS系统系统DBTG报告报告关系数据库系统关系数据库系统l969年美国IBM公司和Rockwell公司合作,研制成世界上第一个实用的数据库系统IMS(Informat
4、ion Management System),为阿波罗飞船于1969年顺利登月提供了重要保证。IMS是一个DB/DC(Database/Data Communication)系统。它采用了以层次数据结构为基础的数据模型,即数据组织在逻辑上成树型结构。IBM公司对IMS系统进行了改进,从而使IMS系统获得广泛使用,并对数据库技术的发展产生了重要影响,成为层次模型数据库的典型代表。1969年10月美国数据系统语言委员会(CODASYLConference On Data System Language)下属的数据库任务组(DBTGDatabase Task Group)提出了“数据库建议书”,由D
5、BTG于1971年4月进行修改并发表,通常称这个经过修改的数据库建议书为“1971年DBTG报告”。DBTG报告给出了网状数据库系统的方案,为建立网状数据库提供了完整的系统设计和语言规范。系统完备的关系数据库理论的建立是从70年代开始的。1970年6月,IBM公司San Jose研究所的E.F.Codd在美国计算机协会会刊“Communication of the ACM”上发表了题为“大型共享数据库的数据关系模型”(A Relational Model of Data for Shared Data Banks)的著名论文。在论文中首次全面论述了关系数据库的概念,提出了关系模型,引进了关系代
6、数,推导了关系演算,阐述了数据间存在的函数相关性,概括了关系规范,从而在计算机科学中开创了研究关系数据库理论与方法的新领域。本讲稿第七页,共六十九页2.3 数据库系统的三个发展阶段数据库系统的三个发展阶段第一代数据库系统第一代数据库系统 20世纪70年代,数据库系统以广为流行的网状型数据库和层次型数据库为代表 第二代数据库系统第二代数据库系统 20世纪80年代出现了以关系数据库为代表的第二代数据库系统。新一代数据库系统新一代数据库系统 自20世纪80年代末,90年代初以来,开发新一代数据库技术成为数据库技术研究的热点课题。本讲稿第八页,共六十九页3.数据库中的基本概念数据库数据库管理系统数据库
7、系统本讲稿第九页,共六十九页数据库概念数据库是长期存储在计算机系统内的一个通用化的、综合性的、有结构的、可共享的大量数据集合,具有较小的数据冗余度和较高的数据独立性、安全性和完整性。本讲稿第十页,共六十九页数据库概念的说明数据库是一个通用化、集成化的相关数数据库是一个通用化、集成化的相关数据的集合据的集合数据库应满足各种用户的不同需要数据库应满足各种用户的不同需要数据库的创建、运行和维护是在数据库数据库的创建、运行和维护是在数据库管理系统控制下实现的,并可为各种用管理系统控制下实现的,并可为各种用户共享。户共享。本讲稿第十一页,共六十九页二、数据库(举例)本讲稿第十二页,共六十九页数据库(续)
8、数据库的特征数据按一定的数据模型组织、描述和储存数据按一定的数据模型组织、描述和储存可为各种用户共享可为各种用户共享冗余度较小冗余度较小数据独立性较高数据独立性较高易扩展易扩展本讲稿第十三页,共六十九页数据结构化整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。数据库中实现的是数据的真正结构化数据的结构用数据的结构用数据模型数据模型描述,无需程序定义和解释。描述,无需程序定义和解释。数据可以数据可以变长变长。数据的最小存取单位是数据的最小存取单位是数据项数据项。本讲稿第十四页,共六十九页数据共享性数据共享是指数据被多个用户所共用。数据共享是建立数据库最突出的优点。文件系统中,文件通常是为某一应用目的而设
9、计的,而数据库是一次一次建立建立为多次、多种多次、多种应用而用而设计的。多个用户可以通过一个智能化的接口即一个共同的存取方式共享数据库中的数据,而不必每个用户事先建立自己的数据文件,从而减轻了用户的负担,产生了专门生产和提供数据的“厂家”,以及专门提供信息共享的信息检索系统和信息服务机构。人们可以通过直接购买或租用数据库、依靠信息服务中心、通过地区或国际网络系统等方式共享信息,从而推动信息的交流和利用。本讲稿第十五页,共六十九页数据的高共享性的好处降低数据的冗余度,节省存储空间避免数据间的不一致性使系统易于扩充本讲稿第十六页,共六十九页数据冗余度小冗余是指相同的数据在某一存储空间中多次出现。数
10、据的冗余会妨碍数据的完整性,浪费存储空间,增加用户查找时间。数据库系统使得数据独立于具体的应用程序,使相同的数据不必多处存储,从而减少了数据的冗余度。冗余是不可避免的为了提高检索速度,会在尽可能小的范围内保留部分冗余数据。本讲稿第十七页,共六十九页数据独立性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。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,应用程序不用改变当数据的物理存储改变了,应用程序不用改变。逻辑独立性指指用用户户的的应应用用程程序序与与数数据据库库的的逻逻辑辑结结构构是是相相互互独独立立的的。数数据据的的逻辑结构改变了,用
11、户程序也可以不变逻辑结构改变了,用户程序也可以不变。本讲稿第十八页,共六十九页数据的保存和移植文件系统管理方式不便于数据的长期保留和移植,数据往往随着应用程序的删除而消亡,或由于计算机系统不同而对移植来的数据不能处理。而数据库是独立于应用程序的,所以它可以长久保留数据,并可以储备多个副本,如存储在磁带上,特别是对过时的信息,可以进行追溯检索。同时,由于数据库管理系统具有良好的独立性、灵活性和完整性,可以与数据库一起移植于不同的计算机系统中,构成新的数据库系统。更由于数据库生产趋于专业化和规范化,促使数据库的应用越来越广泛本讲稿第十九页,共六十九页数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统(Da
12、tabase Management System,DBMS)是统一管理数据库的一种软件(属系统软件),它负责如下工作:数据库中的数据组织。数据库中的数据操纵。控制及保护数据不受破坏。数据库中的数据交换。数据库中的数据服务。数据字典。本讲稿第二十页,共六十九页DBMS的主要功能数据定义功能数据定义功能 提供数据定义语言提供数据定义语言(DDL)定定义义数数据据库库中中的的数数据据对对象象(数数据据类类型型 数数据据结结构构 对对数数据据的约束条件)的约束条件)数据操纵功能数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML)操纵数据实现对数据库的基本操作操纵数据实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改
13、查询、插入、删除和修改)本讲稿第二十一页,共六十九页DBMS的主要功能数据库的运行管理数据库的运行管理 保证数据的安全性、完整性、保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复发生故障后的系统恢复数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能(实用程序实用程序)数据库数据批量装载数据库数据批量装载 数据库转储数据库转储 介质故障恢复介质故障恢复 数据库的重组织数据库的重组织 性能监视等性能监视等数据的安全性(Security)保护使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据,保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。数据的完整性(Integri
14、ty)检查将数据控制在有效的范围内,或保证数据之间满足一定的关系。并发(Concurrency)控制对多用户的并发操作加以控制和协调,防止相互干扰而得到错误的结果。数据库恢复(Recovery)将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。本讲稿第二十二页,共六十九页数据库系统数据库系统就是基于数据库的计算机应用系统。数据库系统一般包括四个部分:数据库、数据库管理系统、应用程序和系统管理员 本讲稿第二十三页,共六十九页数据库系统的组成数据库数据库管理系统(及其开发工具)应用系统数据库管理员(用户)本讲稿第二十四页,共六十九页一、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
15、操作系统DBMS的核心模块的核心模块数据缓冲区数据缓冲区应用程序应用程序本讲稿第二十五页,共六十九页数据库系统对硬件资源的要求 (2)足够大的外存 磁盘操作系统操作系统DBMS应用程序应用程序数据库及其备份数据库及其备份 光盘、磁带、软盘数据备份数据备份(3)较高的通道能力,提高数据传送率本讲稿第二十六页,共六十九页二、软件DBMS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本讲稿第二十七页,共六十九页三、人员数据库管理员系统分析员数据库设计人员应用程序员(最终用户)n n监控数据库的使用和运行监控数据库的使用和运行监控数据库的使用
16、和运行监控数据库的使用和运行n n周期性转储数据库周期性转储数据库周期性转储数据库周期性转储数据库n n数据文件数据文件数据文件数据文件/日志文件日志文件日志文件日志文件n n系统故障恢复系统故障恢复系统故障恢复系统故障恢复n n介质故障恢复介质故障恢复介质故障恢复介质故障恢复n n监视审计文件监视审计文件监视审计文件监视审计文件n n数据库的改进和重组数据库的改进和重组数据库的改进和重组数据库的改进和重组n n性能监控和调优性能监控和调优性能监控和调优性能监控和调优n n数据重组数据重组数据重组数据重组n n数据库重构数据库重构数据库重构数据库重构n负责应用系统的需求分析和规范说明n与用户及
17、DBA协商,确定系统的硬软件配置n参与数据库系统的概要设计n参加用户需求调查和系统分析n确定数据库中的数据n设计数据库各级模式n设计和编写应用系统的程序模块n进行调试和安装n偶然用户:企业或组织机构的高中级管理人员n简单用户:银行的职员、机票预定人员、旅馆总台服务员n复杂用户n工程师、科学家、经济学家、科技工作者等n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本讲稿第二十八页,共六十九页数据库系统组成应用程序员DDL语言特权命令交互式查询应用程序DML语言已编译(封装)事务DDL编译器预编译器宿主语言编译器DML编译器系统目录数据字典数据库存储数据库运行时
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