第一部分数据库系统概论.ppt
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1、1,第一章 数据库系统概论,2, 引言 信息与数据 信息 信息的定义 信息是指数据经过加工后所获取的有用知识,是以某种数据形式表现的 信息的特征 )信息源于物质和能量 )信息是可以感知的 )信息是可存储、加工、传递和再生的,3,数据 数据的定义 数据是用来记录信息的可识别的符号 数据的表现形式 数据的表现形式的多样的,主要有数字、 文字、声音图形和图象等形式 数据与信息的联系 数据是信息的具体表现形式,信息是数据的有意义的表现 并非所有数据都表示信息,同一信息可以有不同的符号来表示,同一数据也可以有不同的解释,4,数据处理 数据处理是将数据转换成信息的过程,包括(对数据的收集、存储、加工、检索
2、、传输等一系列活动)目的是从大量的原始数据中抽取和推导出有价值的信息 简单的用下式表示信息、数据与数据处理 信息数据数据处理,5,数据管理技术的演变 人工管理阶段(世纪年代中期) 特点: 主要用于科学计算,对于数据保存的需求尚不迫切 计算机不保存数据,也没有专用的数据管理软件 只有程序的概念,没有文件的概念,一组数据对应一个程序 缺点:数据存在着大量的重复存储现象,6,图人工管理阶段程序与数据的关系,7,文件系统阶段(世纪年代后期至年代中期) 背景 硬件方面出现了可以直接存取的外部存储设备 软件方面有了操作系统中专门管理数据的文件系统 特点 数据的管理是以独立的数据文件形式存放,并可按记录存取
3、,8,在文件系统阶段一个应用程序可以处理多个数据文件,文件系统在程序和数据之间起到连接作用,使程序和数据有了一定的独立性 缺点 各个文件之间缺乏有机联系,数据与程序之间缺乏独立性,不能有效的共享相同的数据,从而造成了数据的冗余和不一致,给数据修改和维护带来了困难,9,图文件系统阶段程序与数据的关系,10,数据库阶段 背景 计算机技术的迅速发展和广泛的应用,磁盘技术取得了重要进展,数据管理中的数据量急剧增长,对数据共享和数据管理就提出了更高的要求 世纪年代末的几件大事: 年公司研制、开发了数据库管理系统商品化软件(的数据模型是层次结构的),11,美国数据系统语言协会下属的数据库任务组对数据库方法
4、进行了系统的讨论、研究,提出若干报告,最终形成报告报告确定并且建立了数据库系统的许多方向、方法和技术 年公司an Jose研究实验室的研究员.odd发表了著名的“大型共享的系统数据库的关系模型”的论文,为数据库技术奠定了理论基础,12,图3应用程序与数据库之间的关系,应用程序,应用程序,应用程序n,数据库,13,高级数据库阶段 世纪年代开始数据库技术发展的主要表现: 数据库方法:方法和思想应用于各种计算机系统,出现了许多商品化数据库系统,大都是基于网状模型和层次模型 商用数据库系统的运行:使数据库技术日益广泛地应用到各方面,深入到生产,生活的各个领域 关系方法的理论研究和软件系统的研制取得了很
5、大成果,14,分布式数据库系统 分布式数据库系统是在集中式数据库基础上发展起来的,数据库技术与计算机网络技术、分布处理技术相结合的产物 分布式数据库系统的主要特点: 数据是分布的 数据是逻辑相关的 结点具有自治性,15,面向对象数据库系统 面向对象数据库系统是将面向对象的模型、方法和机制,与先进的数据库技术有机的结合而形成的新型数据库系统 基本设计思想: 把面向对象语言向数据库方向扩展,使应用程序能够存取并处理对象; 扩展数据库系统,使其具有面向对象的特征,提供一种综合的语义数据建模概念集,以便对复杂应用中的实体和联系建模,16,多媒体数据库系统 多媒体数据库系统是数据库技术与多媒体技术相结合
6、的产物其主要特征是: 数据量大 结构复杂 时序性 数据传输的连续性 从实际应用的角度考虑,多媒体数据库管理系统应具有如下基本特点: 能够有效的表示多媒体数据,对不同媒体类型的数据,采用不同的表示方法,17,能够处理各种媒体的数据,正确识别和表现各种媒体数据的特征,各种媒体间的时间和空间的联系 能够像对其他格式化数据一样对多媒体数据进行操作 具有开放功能,提供多媒体数据库的应用程序接口,18,数据仓库 数据仓库能够提供对企业数据的方便访问和具有强大分析能力的工具,从企业数据中获得有价值的信息,发掘企业的竞争优势,提高企业的运营效率和指导企业决策 数据仓库作为决策支持系统的有效解决方案,有个方面:
7、数据仓库技术,联机分析处理技术和数据挖掘技术,19,数据库系统的组成和结构 数据库系统的组成 数据库 数据库是长期存储在计算机内的有组织的可共享的数据集合有下面几个特点: 数据结构化 在数据库系统中,数据不在像文件系统中的数据那样从属于特定的应用,而是面向全局的复杂数据结构,数据的结构化是数据库系统区别文件系统的根本特征,20,1.3 数据库系统的组成和结构,1.3.1 数据库系统的组成 数据库系统(Database System)通常由数据库、硬件、软件、用户四部分组成。,用户,软件,硬件,数据库,21,共享 数据库中数据可供多个用户、多个语言和多个应用程序共享,这是数据库技术的基本特征数据
8、共享减少了数据冗余和不一致性,提高了数据的利用率和工作效率 数据独立性 物理独立性:用户的应用程序和存储在磁盘上的数据库的数据是相互独立的 逻辑独立性:用户的应用程序和数据的逻辑结构是相互独立的 这样减少了应用程序设计和数据库维护的工作量,22,硬件 计算机系统的硬件,包括中央处理器、内存、外存、输入输出设备等在数据库系统中特别要关注内存、外存、存取设备、可支持的结点数和性能稳定性指标,现在还要考虑支持联网能力和必要的后备存储器等因素此外,还要求系统有较高的通道能力,以提高数据的传输速度,23,软件 数据库系统软件主要包括操作系统()、数据库管理系统()、各种宿主语言和应用开发支撑软件 是在操
9、作系统的文件系统的基础上发展起来的在操作系统的支持下工作,是数据库系统的核心软件 为了开发应用系统,需要各种宿主语言,这些语言大部分属于第三代语言()范畴有些是面向对象的程序设计语言,应用开发支撑软件是为了应用开发人员提高效率的多功能的交互式程序设计系统,一般属于第四代语言()范畴.,24,用户 用户主要有普通用户、应用程序员和数据库管理员 普通用户是指应用程序的最终用户,也称终端用户他们通过应用程序的拥护接口使用数据库,一般都是非计算机专业人员的使用 应用程序员负责设计和调试数据库系统的应用程序 数据库管理员(),25,全面负责管理、控制和维护数据库,使数据库能被任何有使用权限的人有效使用主
10、要有以下职责: 参与数据库设计的全过程,决定整个数据库的结构和信息内容 帮助终端用户使用数据库系统 定义数据库的安全性和完整性,负责分配用户对数据库的使用权和口令管理等,制订数据库访问策略 监督控制数据库的使用和运行,改进和重新构造数据库系统,26,数据库系统的结构,内模式,外模式,外模式,外模式,用户视图,用户,模式,外模式模式映像,模式内模式映像,27,模式 模式是数据库中全部数据的逻辑结构的描述,是所用概念的定义 外模式 外模式是指用户所看到和使用的数据库 内模式 内模式是对内层数据的物理结构和存储方式的描述 两级映像 外模式模式映像 模式内模式映像,28,两级数据的独立性 数据独立性是
11、指应用程序和数据库的数据结构之间相互独立,不受影响 物理独立性:如果数据库的内模式要修改,即数据库的物理结构有所变化,那么只要对模式内模式映像做相应的修改,从而使概念模式尽可能地保持不变 逻辑独立性:如果数据库的概念模式要进行修改,那么只要对外模式模式映像做相应的修改,从而使外模式尽可能地保持不变,29,数据库管理系统 是数据库系统中对数据进行管理的一组大型软件系统,它是数据库的系统的核心组成部分 .的主要功能 数据库定义功能 提供数据定义语言来定义数据库的三级模式和两级映像,定义数据完整性和保密限制等约束,30,DB,DBMS,DBA,DBAP 1,DBAP 2,DBAP n,Compute
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