第一章_数据库发展史

课程教学目的和要求：学会关系数据库规范设计的方法和步骤；了解数据库系统的实现技术；具备使用关系数据库软件开发数据库应用系统的能力。理解SQL、关系代数和关系演算等数据库语言；掌握数据库系统的基本概念和原理；学好本课程，应体现在“四个掌握”：掌握数据库技术的两个端点：数据库的使用（“用户”端），数据库的实现（“系统”端）；掌握数据库设计演变的过程：从ER图、对象联系图到UML类图的发展过程。掌握数据库发展史上的两条主线：数据模型的演变，数据库语言的演变；掌握数据库的历史发展、当前主流和未来发展；《数据库原理(1)》实验内容和安排（20学时）实验一:SQLServer系统了解和创建数据库(教材P.300)实验二:SQLServer操纵数据和使用视图(教材P.302)实验三:熟悉PowerBuilder开发环境(教材P.371)实验四:“学生选课成绩管理系统”示例程序验证(教材P.372)参考教材：1.AFirstCourseinDatabaseSystemJeffreyD.UllmanDepartmentofComputerScienceStanfordUniversity2.《数据库系统导论》孟小峰王珊机械工业出版社数据库原理（1）第一章数据库发展史清华大学出版社2019年12月19日第一章数据库发展史教学内容：数据管理技术的发展；数据库技术的产生和发展；数据库应用系统体系结构的发展。教学重点：数据库技术的产生和发展；教学目的：使同学们对数据库技术的概貌有一个初步的了解,提高同学们对学习数据库技术的兴趣。数据处理：数据管理：最初是指在计算机上加工商业、企业的信息和数据；现在常用来泛指非科技工程方面的所有计算、管理和操纵任何形式的数据资料。指对数据进行收集、分类、组织、编码、存储、检索、维护和传播等工作。一、数据管理技术的发展数据管理技术的发展阶段：人工管理阶段文件系统阶段数据库管理阶段◆人工管理阶段(20世纪40年代中－50年代中)----数据管理的特点：②数据不保存在机器中;③没有专用的软件对数据进行管理;④只有程序的概念而没有文件的概念、数据面向应用也就是一组数据只能对应一个程序。①数据的逻辑结构和物理结构相同，数据的组织方式必须由程序员自行设计与安排;◆文件系统阶段(20世纪50年代末－60年代中)---数据管理的特点：①数据的逻辑结构和物理结构有一定的区别，有文件系统的存取方法来实现两者间的转换；②数据可长期保存在外存的磁盘上；③文件组织已呈现多样化,有索引文件和散列文件等；④数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用；⑤对数据的访问以记录为单位,数据仍是面向应用的。文件系统的三个缺陷：数据冗余性、数据不一致性、数据联系弱。◆倒排文件系统阶段：为了提高系统性能，对索引文件进行推广，即：对每个字段都提供单独的索引。优点：使用户不仅能按关键码，而且也能按字段的任何组合快速地检索记录，很适合于信息检索系统。缺点：索引可能比数据占有更多的存储空间；数据的更新比较复杂和困难。二、数据库阶段的标志IMS系统（层次模型）------------1968年DBTG报告（网状模型）------------1969年网状数据库之父：CharlesW.Bachman1973年获图灵奖EdgarF.Codd的文章（关系模型）------1970年关系数据库之父：EdgarF.Codd1981年获图灵奖20世纪60年代的三件大事：三、数据库系统阶段(20世纪60年代末以来)1.数据管理的特点：①面向全组织的复杂的数据结构，实现了数据的结构化;③系统提供了四个方面的控制功能：数据库恢复、数据库的并发控制、数据完整性、数据安全性;④对数据的操作可以以数据项为单位,增加了系统的灵活性;⑤用户可以使用程序方式也可以使用交互方式操作数据库。②数据库的二级映像功能与数据独立性；用户1用户2用户3用户n外模式局部逻辑结构…映像功能（逻辑独立性）模式全局逻辑结构内模式映像功能（物理独立性）数据库的物理结构模式(Schema，也称全局逻辑结构)是数据库中全体数据的整体逻辑结构的描述。所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的需求；一个数据库只有一个模式；模式的位置：数据库系统模式结构的中间层；与数据的物理存储结构和硬件环境无关；与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关。模式的定义包括：数据的逻辑结构(数据项的名字、类型、取值范围等)；数据之间的联系；与数据有关的安全性、完整性要求。数据库系统的模式结构外模式(ExternalSchema，也称局部逻辑结构或子模式或用户模式)外模式是用户与数据库系统的接口，是用户所使用的局部数据的逻辑结构的描述。用户的数据视图是与某一应用有关的数据的逻辑表示；外模式的位置：介于模式与应用之间；外模式通常是模式的子集；一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户的应用需求；外模式的用途：保证数据库安全性的一个有力措施，每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据。数据库系统的模式结构内模式(InternalSchema，也称存储模式即数据库的物理结构)内模式是数据库在物理存储方面的描述，也是数据在数据库内部的表示方式。记录的存储方式（顺序存储、按照B树结构存储、按hash方法存储）；索引的组织方式；文件的组织方式；数据控制方面的细节。数据库系统的模式结构成绩单学号：xxxxx姓名：xxx性别：x离散数据75数据库系统81…………SnoSnameSexAgeSdeptCnoCnameCdeptCreditSnoCnoGrade内模式（InternalSchema，也称存储模式）外模式（ExternalSchema，也称子模式或用户模式）模式(Schema，也称全局逻辑结构)数据库系统的模式结构举例成绩单学号：xxxxx姓名：xxx性别：x离散数据75数据库系统81…………SnoSnameSexAgeSdeptCnoCnameCdeptCreditSnoCnoGrade………………………………外模式／模式映象模式／内模式映象数据库的二级映像功能举例◆数据库系统阶段程序与数据的关系数据库DBMS应用程序1应用程序2…2.数据库技术的术语数据库(Database,DB)数据库管理系统(DataBaseManagementSystem,DBMS)数据库系统(DatabaseSystem,DBS)●数据库(Database,DB)DB是长期储存在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。数据库的基本特征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；冗余度较小；数据独立性较高；易扩展。●数据库管理系统(DataBaseManagementSystem,DBMS)专门用于管理数据库的软件DBMS是位于用户与操作系统（OS）之间的一层数据管理软件：为用户或应用程序提供访问DB的方法；包括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。DBMS总是基于某种数据模型，可以分为：层次型、网状型、关系型和面向对象型等。●数据库系统(DatabaseSystem,DBS)在计算机系统中引入数据库后的系统构成。用户1用户2用户n应用系统应用开发工具DBMS操作系统数据库数据库管理员数据库系统示意图:DBS是实现有组织地、动态地存储大量关联数据、方便多用户访问的计算机硬件、软件和数据资源组成的系统。DBS=DB+OS+DBMS+App+DBA+Users数据库技术是研究数据库的结构、存储、设计、管理和使用的一门软件学科。分布式数据库系统面向对象数据库技术各种新型的数据库技术四、高级数据库技术分布式数据库系统的特点：数据库的数据物理上分布在各个场地，但逻辑上是一个整体。每个场地既可以执行局部应用（访问本地DB），也可以执行全局应用（访问异地DB）。各地的计算机由数据通信网络相连接。本地计算机单独不能胜任的处理任务，可以通过通信网络取得其它DB和计算机的支持。分布式数据库系统结构：通信网局部处理机局部处理机局部终端数据库数据库数据库局部终端全局终端面向对象数据库系统的特点：面向对象数据模型能完整地描述现实世界的数据结构，能表达数据间嵌套、递归的联系。具有面向对象技术的封装性（把数据与操作定义在义在一起）和继承性（继承数据结构和操作）的特点，提高了软件的可重用性。各种新型的数据库技术：演绎数据库，主动数据库，基于逻辑的数据库，时态数据库，模糊数据库，模糊演绎数据库，并行数据库，多媒体数据库，内存数据库，联邦数据库，工作流数据库，工程数据库，地理数据库等。1.集中式DB体系结构即：主从式（主机／终端式）∫∫用户终端主机DB存取请求处理结果通信线路五、数据库应用系统体系结构的发展2.C／S结构的演变：两层C/S结构：表示层：负责显示功能层：实现应用逻辑数据层：负责数据管理客户机DB应用服务器DB服务器客户机DB第一层第二层服务器三层C/S结构:三层C/S结构：客户机1客户机2客户机4客户机3应用服务器数据库服务器Web上的数据库应用是典型的:三层C/S结构即：B/S结构DB浏览器中间件