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计算机数据管理的发展

教学内容教学步骤、方法

教学内容

§1.2计算机数据管理的发展

数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的。数据的处理是指

对各种数据进行采集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。数4强调

管理则是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，它是四个发展阶段，硬

数据处理的中心问题。 件、软件的变化及其与

人们借助计算机进行数据处理是近三十年的事。研制计算机的初程序的关系

衷是利用它进行复杂的科学计算。随着计算机技术的发展，其应用运

远地超出了这个范围。在应用需求的推动下，在计算机硬件、软件发展的基础上，数据管理技术经历了人工管理、文件系统、数据库系多和分布式数据库系统四个阶段。计算机数据管理的发展的四个阶段及各自的特点。

组织讨论：数据独立的意义第一阶段：人工管理阶段(50

组织讨论：

数据独立的意义

人工管理阶段20世纪50年代以前，数据的组织和管理彻底靠程序员手工完成。其硬件是：外存惟独纸带、卡片、磁带，没有磁盘等直接存取的存储设备；软件是：没有操作系统，没有管理数据的软件；数据处理方式是批处理。数据与应用程序之间的关系如图1-2所示。

演示:图1-2

演示:图1-2

图『2人工管理数据与程序的关系

特点：

(1)数据与程序不具有独立性

一组数据对应一组程序。这就使得程序依赖于数据，如果数据的类型、格式或者数据量、存取方法、输入输出方式等改变了，程序必须做相应的修改。

(2)数据不能长期保存

由于数据是面向应用程序的，在一个程序中定义的数据，无法被

其他程序利用，因此程序与程序之间存在大量的重复数据。

(3)系统中没有对数据进行管理的软件

数据管理任务，包括存储结构、存储方法、输入输出方法等彻底由计算机自负其责。这就给应用程序设计人员增加了很大的负担。

第二阶段：文件系统阶段(50年代后期至60年代中后期)

文件系统阶段20世纪50年代后期到60年代中期，这时硬件方面已有了磁盘、磁鼓等直接存取存储设备；软件方面，操作系统中已经有了专门的数据管理软件，普通称为文件系统；处理方式上不仅有了批处理，而且能够联机实时处理。由于文件系统具有数据的增、册U、改等操作，使得数据管理变得轻松，且数据可以反复使用。但这个阶段仍存在一些问题，如数据冗余度大、数据共享性差等。

文件系统存在的问题

(1)数据冗余和数据不一致(DataRedundancyand

Inconsistency)

(2)数据访问艰难(DifficultyinAccessingData)

(3)数据孤立

(DataIsolation)

(4)完整性问题

(IntegrityProblems)

(5)原子性问题

(AtomicityProblems)

(6)

(6)并发性问题

(Concurrent-accessAnomalies)

(7)安全性问题

演示：图1-3

(SecurityProblems)

图『3文件系统数据与程序的关系

第三阶段：数据库系统阶段(60年代后期至70年代后期)

数据库系统阶段为了解决多用户、多应用共享数据的要求，使数据为尽可能多的应用服务，浮现了统一管理数据的专门软件系统即数据库管理系统。

与人工管理和文件系统相比，数据库系统的特点主要有以下几个方面。

(1)数据结构化

数据结构化是数据库与文件系统的根本区别。在文件系统中，相互独立的文件的记录内部是有结构的。传统文件的最简单形式是等长同格式的记录集合。

例有3个文件，图书(总编号、分类号、书名、作者、出版单位、单价)；读者(借书证号、姓名、性别、单位、职称、地址)；借阅(借书证号、总编号、借阅日期、备注)，要想查找某人所借图书的书名、出版社及借阅者的职称，则必须编写一段很不简单的程序来实现。数据库系统不仅表示属性之间的联系，而且表示实体之间的联系。只要定义好数据模型，上述问询可以非常容易地连机查到。

(2)数据的共享性高，冗余度低，易扩充

数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据再也不面向某个应用而是面向整个系统，因此数据可以被多个用户、多个应用共享使用。数据共享可以大大减少数据冗余，节约存储空间。数据共享还能够避免数据之间的不相容性与不一致性。

所谓数据的不一致性是指同一数据不同拷贝的值不一样。采用人工管理或者文件系统管理时，由于数据被重复存储，当不同的应用使用和修改不同的拷贝时就很容易造成数据的不一致。在数据库中数据共享，减少了由于数据冗余造成的不一致现象。

由于数据面向整个系统，是有结构的数据，不仅可以被多个应用共享使用，而且容易增加新的应用，这就使得数据库系统弹性大，易于扩充，可以适应各种用户的要求。可以取整体数据的各种子集用于不同的应用系统，当应用需求改变或