第11单元数据库概述主讲刘志强课件.ppt
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1、下一页第第1111单元单元数据库概述数据库概述主讲:刘志强主讲:刘志强计算机软件基础计算机软件基础Fundamentals of Computer softwareFundamentals of Computer software下一页上一页停止放映停止放映第第2 2页页思考问题思考问题当应用中涉及处理大批量数据时还使用当应用中涉及处理大批量数据时还使用FSFS?有没?有没有更好的处理方法?有更好的处理方法?在在FSFS中,数据文件是由用户自己定义和维护的,中,数据文件是由用户自己定义和维护的,安全性、可靠性、数据完整性受到影响。怎么解安全性、可靠性、数据完整性受到影响。怎么解决这个问题?决这
2、个问题?数据文件可以共享,前提是要知道它的类型、格数据文件可以共享,前提是要知道它的类型、格式、记录长度等参数,很不方便。怎么解决?式、记录长度等参数,很不方便。怎么解决?下一页上一页停止放映停止放映第第3 3页页教学目标、要求教学目标、要求了解什么是数据库了解什么是数据库了解什么是数据模型了解什么是数据模型了解数据处理技术的发展了解数据处理技术的发展变化及趋势变化及趋势三种计算模式三种计算模式下一页上一页停止放映停止放映第第4 4页页涉及的章节涉及的章节第第6 6章章 数据库系统基础数据库系统基础6.1 6.1 概述概述6.2 6.2 数据模型数据模型6.3 6.3 数据库系统的结构数据库系
3、统的结构下一页上一页停止放映停止放映第第5 5页页一、基本概念一、基本概念数据处理数据处理(Data Processing)Data Processing)是计算机应用中的最大的一个分支。是计算机应用中的最大的一个分支。最初指在计算机上加工商业、企业的最初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信息和数据,现在常用来泛指非科技工程方面的计算、管理和操纵任何形工程方面的计算、管理和操纵任何形式的数据资料。式的数据资料。下一页上一页停止放映停止放映第第6 6页页数据库数据库(DataBaseDataBase)在计算机上合理存放的相互关联的数据的集在计算机上合理存放的相互关联的数
4、据的集合合,被称为数据库。被称为数据库。它具有下列特点它具有下列特点:最小冗余最小冗余(尽可能不重复尽可能不重复)可以最优方式提供数据共享可以最优方式提供数据共享数据的独立性数据的独立性实现数据的统一管理实现数据的统一管理 数据库技术是数据处理最有效的手段数据库技术是数据处理最有效的手段下一页上一页停止放映停止放映第第7 7页页数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)DBMS是在是在OS支持下工作的数据管理软件。支持下工作的数据管理软件。对内,它负责管理数据库;对内,它负责管理数据库;对外,它向用户提供一整套命令,用于合法用对外,它向用户提供一整套命令,用于合法用户对数据库的各种操作;包括创建
5、户对数据库的各种操作;包括创建DB、定义数、定义数据、增、删、改据、增、删、改DB记录、统计计算等。记录、统计计算等。下一页上一页停止放映停止放映第第8 8页页DBMS的功能的功能1.数据定义数据定义 DBMS提供了数据定义语言提供了数据定义语言DDL。用。用户利用户利用DDL可以方便地定义可以方便地定义DB中数据的逻辑结中数据的逻辑结构。构。2.数据操纵数据操纵 用户利用提供的数据操纵语言用户利用提供的数据操纵语言DML 可可以方便地实现对数据的各种操作。以方便地实现对数据的各种操作。3.完整性约束检查完整性约束检查 支持常用的完整性检查(指数支持常用的完整性检查(指数据必须符合一定的规则,
6、如学号必须惟一)。据必须符合一定的规则,如学号必须惟一)。4.访问控制访问控制 DB中数据可以共享,但只有合法用户中数据可以共享,但只有合法用户才能访问授权的数据。才能访问授权的数据。5.并发控制并发控制 允许多用户同时访问允许多用户同时访问DB,但要避免并,但要避免并发操作可能带来的不一致性问题。发操作可能带来的不一致性问题。6.数据库恢复数据库恢复 下一页上一页停止放映停止放映第第9 9页页数据库系统数据库系统DBSDBSDBSDBS是指在计算机系统中引入是指在计算机系统中引入DBDB后的系统构成。后的系统构成。DBS=DBS=数据库数据库 +用户用户 +软件软件 +硬件硬件硬件:硬件:指
7、运行指运行DBSDBS的硬件资源,例如,的硬件资源,例如,SQL ServerSQL Server要求至少要求至少16MB16MB内存、内存、3232位位CPUCPU、至少至少80MB80MB硬盘空间;硬盘空间;软件:软件:指指DBSDBS操作平台,例如操作平台,例如WINDOWS NTWINDOWS NT、DBMSDBMS、汉字处理系统等;、汉字处理系统等;用户:用户:指终端用户、应用程序员和数据库指终端用户、应用程序员和数据库管理员。管理员。下一页上一页停止放映停止放映第第1010页页DBSDBS阶段数据与程序的关系阶段数据与程序的关系 用户用户1 1用户用户2 2用户用户m m应用程序应
8、用程序1 1应用程序应用程序2 2应用程序应用程序3 3应用程序应用程序n n数数据据库库管管理理系系统统数据库数据库数据字典数据字典记录下一页上一页停止放映停止放映第第1111页页DBSDBS与与FSFS比较具有的特点比较具有的特点1.整体数据结构化整体数据结构化 在在DBMS中,数据不属于任何中,数据不属于任何应用,数据是公共的,结构是全面的。它减少应用,数据是公共的,结构是全面的。它减少了数据冗余。了数据冗余。2.数据的共享性高数据的共享性高 数据与数据的逻辑结构同时存数据与数据的逻辑结构同时存储在储在DB中,合法用户可以很方便地使用其中的中,合法用户可以很方便地使用其中的数据。数据。3
9、.数据独立性高数据独立性高 数据的独立性是指数据与应用程数据的独立性是指数据与应用程序之间的关联性。数据和数据结构是存储在序之间的关联性。数据和数据结构是存储在DB中,由中,由DBMS管理。当用户需要数据时,管理。当用户需要数据时,DBMS把把DB中的数据转换成用户需要的格式。中的数据转换成用户需要的格式。4.高度的数据控制能力高度的数据控制能力 由由DBMS专门管理专门管理DB,具,具有较高的数据安全性、较好的数据完整性、较有较高的数据安全性、较好的数据完整性、较强的并发控制能力和较强的数据恢复能力。强的并发控制能力和较强的数据恢复能力。下一页上一页停止放映停止放映第第1212页页数据库管理
10、员数据库管理员DBA与与DBS有关的人员分三种类型:用户、数据库开发人员有关的人员分三种类型:用户、数据库开发人员和和DBA。DBA是是DB设计、开发成败的关键。设计、开发成败的关键。DBA的主要职责:的主要职责:1.协调和沟通用户与协调和沟通用户与DB开发人员。开发人员。2.参与参与DB设计工作。熟悉设计工作。熟悉DB的整体布局及其原因,的整体布局及其原因,熟悉熟悉DB的存储结构、存取策略及原因。的存储结构、存取策略及原因。3.决定数据的完整性约束条件和不同用户的存取权限。决定数据的完整性约束条件和不同用户的存取权限。4.保证保证DB的正常运行,进行的正常运行,进行DB 的维护工作。的维护工
11、作。5.提出提出DB的重构计划。当用户的需求有较大变动时,的重构计划。当用户的需求有较大变动时,DBA还应及时提出还应及时提出DB的重构计划,供部门负责人参的重构计划,供部门负责人参考。考。下一页上一页停止放映停止放映第第1313页页数据库视图数据库视图由于观察的角度不同,数据库中的数据的结由于观察的角度不同,数据库中的数据的结构有三种不同的视图:构有三种不同的视图:用户视图用户视图 也称用户级也称用户级DBDB;即用户看到并;即用户看到并可操作的那部分数据可操作的那部分数据全局视图全局视图 也称概念级也称概念级DBDB;是数据库管理;是数据库管理员看到并可操作的全部数据员看到并可操作的全部数
12、据物理数据存储模式物理数据存储模式 也称物理级也称物理级DBDB;是;是DBDB中的各种信息在计算机中的实际分布和中的各种信息在计算机中的实际分布和存储方式,它由操作系统和存储方式,它由操作系统和DBMSDBMS直接管理,直接管理,用户不必了解,也不可能了解。用户不必了解,也不可能了解。后继内容下一页上一页停止放映停止放映第第1414页页数据库技术发展历史数据库技术发展历史数据库(数据库(DBDB)技术是管理数据的一种最新方法。)技术是管理数据的一种最新方法。它起源于它起源于6060年代末。年代末。3030多年来,在理论上、实多年来,在理论上、实现技术上都有很大的发展。现技术上都有很大的发展。
13、特别是在特别是在PCPC机上推出机上推出XBASEXBASE系统系统DBSDBS后,使数据后,使数据库技术走出实验室,从专业人员掌握的特殊工库技术走出实验室,从专业人员掌握的特殊工具变为普通用户手中的一般数据处理工具。具变为普通用户手中的一般数据处理工具。现在,现在,DBDB已成为已成为MISMIS、OAOA、CAMCAM等领域的主要工等领域的主要工具之一。具之一。下一页上一页停止放映停止放映第第1515页页数据管理的发展阶段数据管理的发展阶段 数据管理经历了数据管理经历了4 4个发展阶段:个发展阶段:手工管理阶段手工管理阶段文件系统阶段文件系统阶段数据库系统阶段数据库系统阶段分布式数据库系统
14、阶段分布式数据库系统阶段下一页上一页停止放映停止放映第第1616页页手工管理阶段(手工管理阶段(46504650年代中期)年代中期)早期计算机数据处理应用没有专门管理早期计算机数据处理应用没有专门管理数据的软件,程序自带数据。其特点是:数据的软件,程序自带数据。其特点是:数据独立性差,不能共享;数据独立性差,不能共享;数据冗余数据冗余无法集中式管理无法集中式管理主要用于科学计算主要用于科学计算应用程序应用程序1应用程序应用程序n.数据组数据组1数据组数据组n.姓名姓名 班级班级 性别性别 成绩成绩 刘刘 计应计应 男男 英语英语9090 刘刘 计应计应 男男 高数高数8989 刘刘 计应计应
15、男男 物理物理8080 学习成绩表学习成绩表下一页上一页停止放映停止放映第第1717页页文件系统阶段(文件系统阶段(50605060年代)年代)数据以文件的形式存放于外存中数据以文件的形式存放于外存中,数据由文件系数据由文件系统统FSFS和操作系统和操作系统OSOS统一管理,数据通过程序方式统一管理,数据通过程序方式来实现操作。其特点是:来实现操作。其特点是:文件系统是应用程序和数据间的公共接口、文件系统是应用程序和数据间的公共接口、统一存取;统一存取;文件由用户自定义,格式和内容不统一,难文件由用户自定义,格式和内容不统一,难于共享;于共享;数据冗余度大数据冗余度大文件系统本身无法解决这些问
16、题。文件系统本身无法解决这些问题。应用程序应用程序1应用程序应用程序n.数据组数据组1数据组数据组m.文件文件系统系统下一页上一页停止放映停止放映第第1818页页数据库系统阶段(数据库系统阶段(6060年代年代 至今)至今)由由DBMSDBMS实现对实现对DBDB的定义、管理和操作。的定义、管理和操作。DBMSDBMS是用是用户和数据间的接口,特别是网络和通信技术的发户和数据间的接口,特别是网络和通信技术的发展,使异地、异机间的数据共享成为现实。其特展,使异地、异机间的数据共享成为现实。其特点是:点是:能为多用户共享能为多用户共享数据冗余度最小数据冗余度最小可以交互方式或程序方式操作可以交互方
17、式或程序方式操作问题问题:异地共享一处数据异地共享一处数据,容易造成网络通信容易造成网络通信“堵塞堵塞”应用程序应用程序1应用程序应用程序n.DBMSDBMSDB下一页上一页停止放映停止放映第第1919页页数据通信数据通信 局域网局域网LAN LAN 远程通信远程通信.DBMSDB实时方式实时方式MM接收器接收器DBMSDB非实时方式非实时方式.下一页上一页停止放映停止放映第第2020页页分布式数据库系统阶段分布式数据库系统阶段(8080年代中期)年代中期)分布式数据库分布式数据库DDBS(Distributed DBS)DDBS(Distributed DBS)技术是技术是DBDB技技术和网
18、络、通信技术的结晶产物。术和网络、通信技术的结晶产物。其主要特点:其主要特点:处理的数据分散在各个结点上,每个结点的数处理的数据分散在各个结点上,每个结点的数据由本地的据由本地的DBMSDBMS管理,各结点间可以数据共享;管理,各结点间可以数据共享;充分利用、发挥各个结点的资源优势,减轻网充分利用、发挥各个结点的资源优势,减轻网络负担;络负担;DBMS1DBMS1DBMSiDBMSiDB1DB1DBiDBi DDBMS.下一页上一页停止放映停止放映第第2121页页数据库技术的发展方向数据库技术的发展方向数据库的发展方向:数据库的发展方向:可视化可视化多媒体多媒体面向对象的处理面向对象的处理交叉
19、平台交叉平台开放式开放式现代数据库还要具有:现代数据库还要具有:数据仓库、数据开采、知识发现、数据仓库、数据开采、知识发现、决策支持的功能。决策支持的功能。下一页上一页停止放映停止放映第第2222页页几种常用的数据库几种常用的数据库XBASEXBASE 一种大众化的关系型数据库系统;类似一种大众化的关系型数据库系统;类似产品有:产品有:DBASEDBASE、FOXBASEFOXBASE、FOXPROFOXPRO、VFPVFP等系列等系列产品。产品。OracleOracle 大型关系数据库管理系统,具有兼容性、大型关系数据库管理系统,具有兼容性、可移植性、可联接性、开放性、高生产率,支可移植性、
20、可联接性、开放性、高生产率,支持持SQLSQL等优点。等优点。SybaseSybase 大型大型“客户机客户机/服务器数据库体系结构服务器数据库体系结构”的的DMS DMS 具有分布式处理等优点。具有分布式处理等优点。InformixInformix 是唯一具有是唯一具有“可伸缩、高性能可伸缩、高性能”体系体系结构的结构的DBMSDBMS。SQL ServerSQL Server 是建立在是建立在 Windows NT Windows NT 上的上的RDBMSRDBMS。AccessAccess 微软公司推出的桌面微软公司推出的桌面RDBMSRDBMS。下一页上一页停止放映停止放映第第2323
21、页页对数据库研究的发展趋势对数据库研究的发展趋势 由于计算机应用的普及,数据处理的由于计算机应用的普及,数据处理的社会需求剧增,极大地促进了社会需求剧增,极大地促进了DBDB技术技术的发展,至今为止,对的发展,至今为止,对DBDB的研究主要的研究主要集中在以下几个方面:集中在以下几个方面:DBDB的设计方法的设计方法DBDB规范理论规范理论分布式分布式DBSDBS4GL4GL及应用生成器及应用生成器新一代新一代DBSDBS面向对象的面向对象的DBDB系统系统下一页上一页停止放映停止放映第第2424页页DBDB的设计方法的设计方法 目前的目前的DBDB设计方法,主要停留在经验与设计方法,主要停留
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