数据库发展史cqcd.pptx

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1、第一章第一章 数据库发展史数据库发展史1.1 1.1 数据库管理技术的发展数据库管理技术的发展1.2 1.2 数据库技术的产生和发展数据库技术的产生和发展3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM1 1长长沙大学沙大学计计算机系算机系1.1 1.1 数据管理技术的发展数据管理技术的发展 1.1.1 1.1.1 数据管理的三个阶段数据管理的三个阶段1.1.2 1.1.2 数据库系统数据库系统1.1.3 1.1.3 数据库技术的发展数据库技术的发展1.1.4 1.1.4 数据库系统模型数据库系统模型3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM2 2

2、长长沙大学沙大学计计算机系算机系1.1.1 数据管理的三个阶段 数据管理随着计算机硬件和软件的发展数据管理随着计算机硬件和软件的发展而不断发展，而不断发展，4040多年来经历了三个阶段：多年来经历了三个阶段：人工管理阶段人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倒排文件系统阶段倒排文件系统阶段3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM3 3长长沙大学沙大学计计算机系算机系人工管理阶段人工管理阶段 1 1、年代、年代、年代、年代 50 50年代中期以前年代中期以前年代中期以前年代中期以前2 2、背景、背景、背景、背景计算机主要用于科学计算计算机主要

3、用于科学计算计算机主要用于科学计算计算机主要用于科学计算硬硬硬硬件件件件上上上上，外外外外存存存存只只只只有有有有磁磁磁磁带带带带、卡卡卡卡片片片片、纸纸纸纸带带带带，没没没没有有有有磁磁磁磁盘盘盘盘等等等等直直直直接接接接存存存存取取取取的的的的存存存存储储储储设备设备设备设备软件上，没有操作系统、没有管理数据的软件软件上，没有操作系统、没有管理数据的软件软件上，没有操作系统、没有管理数据的软件软件上，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处理方式是批处理数据处理方式是批处理数据处理方式是批处理3 3、特点、特点、特点、特点 数据不保存数据不保存数据不保存数据不保存 无系统

4、管理软件，数据与程序不具有独立性无系统管理软件，数据与程序不具有独立性无系统管理软件，数据与程序不具有独立性无系统管理软件，数据与程序不具有独立性 数据的组织方式由程序员自行设计数据的组织方式由程序员自行设计数据的组织方式由程序员自行设计数据的组织方式由程序员自行设计应用程序与数据的关系：一一对应，数据面向应用程序应用程序与数据的关系：一一对应，数据面向应用程序应用程序与数据的关系：一一对应，数据面向应用程序应用程序与数据的关系：一一对应，数据面向应用程序 应用程序应用程序1 1应用程序应用程序2 2应用程序应用程序n n数据组数据组1 1数据组数据组2 2数据组数据组n n3/22/2023

5、 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM4 4长长沙大学沙大学计计算机系算机系文件系统阶段文件系统阶段 1 1、年代年代年代年代 从从从从5050年代后期到年代后期到年代后期到年代后期到6060年代中期年代中期年代中期年代中期2 2、背景、背景、背景、背景计算机不仅用于科学计算，还大量用于管理。计算机不仅用于科学计算，还大量用于管理。计算机不仅用于科学计算，还大量用于管理。计算机不仅用于科学计算，还大量用于管理。硬件上，外存储器有了磁盘、磁鼓等直接存取的存储设备；硬件上，外存储器有了磁盘、磁鼓等直接存取的存储设备；硬件上，外存储器有了磁盘、磁鼓等直接存取的存储设备；硬件上，外存储器有

6、了磁盘、磁鼓等直接存取的存储设备；软件上，操作系统中已经有了专门的管理数据软件（文件系统）软件上，操作系统中已经有了专门的管理数据软件（文件系统）软件上，操作系统中已经有了专门的管理数据软件（文件系统）软件上，操作系统中已经有了专门的管理数据软件（文件系统）数据处理方式有文件批处理和联机实时处理数据处理方式有文件批处理和联机实时处理数据处理方式有文件批处理和联机实时处理数据处理方式有文件批处理和联机实时处理3 3、特点、特点、特点、特点数据需要长期保存在外存上反复处理；数据需要长期保存在外存上反复处理；数据需要长期保存在外存上反复处理；数据需要长期保存在外存上反复处理；有软件对数据进行管理，使

7、程序和数据有了一定的独立性；有软件对数据进行管理，使程序和数据有了一定的独立性；有软件对数据进行管理，使程序和数据有了一定的独立性；有软件对数据进行管理，使程序和数据有了一定的独立性；应用程序与数据的关系：出现交叉；应用程序与数据的关系：出现交叉；应用程序与数据的关系：出现交叉；应用程序与数据的关系：出现交叉；数据的存取基本上以记录为单位，但记录不能共享，共享以文件为单数据的存取基本上以记录为单位，但记录不能共享，共享以文件为单数据的存取基本上以记录为单位，但记录不能共享，共享以文件为单数据的存取基本上以记录为单位，但记录不能共享，共享以文件为单位；位；位；位；缺点：数据冗余度大缺点：数据冗余

8、度大缺点：数据冗余度大缺点：数据冗余度大 、数据和程序缺乏独立性、数据和程序缺乏独立性、数据和程序缺乏独立性、数据和程序缺乏独立性 、增删数据困难、增删数据困难、增删数据困难、增删数据困难 应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n文件文件1文件文件2文件文件n存取存取方法方法3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM5 5长长沙大学沙大学计计算机系算机系数据库系统阶段数据库系统阶段1 1、年代、年代、年代、年代 从从从从6060年代后期开始。年代后期开始。年代后期开始。年代后期开始。2 2、背景、背景、背景、背景计计计计算算算算机机机机更更更更大大大大规

9、规规规模模模模的的的的用用用用于于于于管管管管理理理理，数数数数据据据据量量量量急急急急剧剧剧剧增增增增长长长长，数数数数据据据据的的的的共共共共享享享享要要要要求求求求越越越越来来来来越强；越强；越强；越强；硬件上，外存储器有了大容量的磁盘；硬件上，外存储器有了大容量的磁盘；硬件上，外存储器有了大容量的磁盘；硬件上，外存储器有了大容量的磁盘；软件价格上升，硬件价格下降；软件价格上升，硬件价格下降；软件价格上升，硬件价格下降；软件价格上升，硬件价格下降；数数数数据据据据处处处处理理理理方方方方式式式式上上上上，联联联联机机机机实实实实时时时时处处处处理理理理要要要要求求求求更更更更多多多多了了

10、了了，并并并并开开开开始始始始提提提提出出出出和和和和考考考考虑虑虑虑分分分分布布布布处理。处理。处理。处理。3 3、特点、特点、特点、特点面向全组织的复杂的数据结构（结构化、集成化）；面向全组织的复杂的数据结构（结构化、集成化）；面向全组织的复杂的数据结构（结构化、集成化）；面向全组织的复杂的数据结构（结构化、集成化）；数据冗余度小，易扩充；数据冗余度小，易扩充；数据冗余度小，易扩充；数据冗余度小，易扩充；引进引进引进引进DBMSDBMS，实现了数据的：独立性、安全性、完整性、并发控制，实现了数据的：独立性、安全性、完整性、并发控制，实现了数据的：独立性、安全性、完整性、并发控制，实现了数据

11、的：独立性、安全性、完整性、并发控制数据的最小存取单位是数据项；实现数据共享的最小单位是数据项。数据的最小存取单位是数据项；实现数据共享的最小单位是数据项。数据的最小存取单位是数据项；实现数据共享的最小单位是数据项。数据的最小存取单位是数据项；实现数据共享的最小单位是数据项。3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM6 6长长沙大学沙大学计计算机系算机系数据库系统阶段（续）数据库系统阶段（续）数据库系统应用一应用二应用n数据库管理员数据库管理系统数据库3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM7 7长长沙大学沙大学计计算机系算机系倒排文件系统

12、阶段倒排文件系统阶段1 1、年代、年代、年代、年代 从从从从6060年代中期年代中期年代中期年代中期2 2、背景、背景、背景、背景l l数据管理规模一再扩大，数据量急剧增长；数据管理规模一再扩大，数据量急剧增长；数据管理规模一再扩大，数据量急剧增长；数据管理规模一再扩大，数据量急剧增长；l l为了提高系统性能，人们只是对文件系统加以扩充，形成了倒排文件系为了提高系统性能，人们只是对文件系统加以扩充，形成了倒排文件系为了提高系统性能，人们只是对文件系统加以扩充，形成了倒排文件系为了提高系统性能，人们只是对文件系统加以扩充，形成了倒排文件系统；统；统；统；3 3、特点、特点、特点、特点l l是索引

13、文件的推广，对每个字段都提供单独的索引，从而可以容易的检是索引文件的推广，对每个字段都提供单独的索引，从而可以容易的检是索引文件的推广，对每个字段都提供单独的索引，从而可以容易的检是索引文件的推广，对每个字段都提供单独的索引，从而可以容易的检索记录。索记录。索记录。索记录。l l存储方面占用空间很大；存储方面占用空间很大；存储方面占用空间很大；存储方面占用空间很大；l l数据的更新比较复杂和困难；数据的更新比较复杂和困难；数据的更新比较复杂和困难；数据的更新比较复杂和困难；3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM8 8长长沙大学沙大学计计算机系算机系1.2 数据库技

14、术的产生和发展1.2.1 数据库技术的产生1.2.2 数据库阶段的数据管理特点1.2.3 数据库技术的术语1.2.4 数据技术的发展3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM9 9长长沙大学沙大学计计算机系算机系1.2.1 数据库技术的产生1.IMS系统（系统（1968年）年）层次型数据库 该系统是一个典型的层次型数据库系统2.DBTG报告（报告（1969年）年）网络数据库系统 在该报告中对数据库和数据操作的环境建立了标准的规范3.E.F.Codd的文章（1970年）关系型数据库 这篇文章奠定了关系数据库的理论基础，使关系数据从一开始就建立在集合论和谓词演算的基础上。

15、关系数据库属于非过程性语言。3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM1010长长沙大学沙大学计计算机系算机系1.2.2 数据库阶段的数据管理特点1.采用数据模型表示复杂的数据结构 数据模型不仅是描述数据本身的特征，还要描述数据之间的联系，这种联系通过存取路径实现。通过所有存取路径表示自然的数据联系是数据库与传统文件的根本区别。实现了数据共享。2.有较高的数据独立性数据独立性是指应用程序与数据库的数据结构之间相互独立，包括物理数据独立性和逻辑数据独立性。数据库系统结构见课本P5。3.数据库系统为用户提供了方便的用户接口。4.数据库系统提供以下四方面的数据控制功能：（1

16、）数据库的并发控制：（2）数据库的恢复：（3）数据的完整性：（4）数据的安全性：5.增加了系统的灵活性：对数据的操作不一定以记录为单位，可以以数据项为单位。3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM1111长长沙大学沙大学计计算机系算机系1.传统方式 在信息处理的传统方式下，人们关注的中心问题是系统功能的设计，因而程序设计处于主导地位，数据只起着服从程序设计需要的作用；2.信息处理方式在信息处理的数据库方式下，数据占据了中心位置。数据结构的设计成为信息系统首先关心的问题，而利用这些数据的应用程序则退居到以既定的数据结构为基础的外围地位。信息处理方式的转变3/22/20

17、23 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM1212长长沙大学沙大学计计算机系算机系1.1.数据库数据库数据库数据库DBDB：是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的：是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的：是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的：是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。它具有能为各种用户共享、具有较小的冗相关数据的集合。它具有能为各种用户共享、具有较小的冗相关数据的集合。它具有能为各种用户共享、具有较小的冗相关数据的集合。它具有能为各种用户共享、具有较小的冗余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点。余度、数据间联系紧密而又有较高的

18、数据独立性等特点。余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点。余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点。2.2.数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统DBMSDBMS：是位于用户与操作系统之间的一层数：是位于用户与操作系统之间的一层数：是位于用户与操作系统之间的一层数：是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问据管理软件，它为用户或应用程序提供访问据管理软件，它为用户或应用程序提供访问据管理软件，它为用户或应用程序提供访问DBDB的方法，包括的方法，包括的方法，包括的方法，包括DBDB的建立、查询、更新及各种数据控制。的建立、查询、更

19、新及各种数据控制。的建立、查询、更新及各种数据控制。的建立、查询、更新及各种数据控制。DBMSDBMS总是基于某总是基于某总是基于某总是基于某种数据模型，可以分为层次型、网状型、关系型和面向对象种数据模型，可以分为层次型、网状型、关系型和面向对象种数据模型，可以分为层次型、网状型、关系型和面向对象种数据模型，可以分为层次型、网状型、关系型和面向对象型。型。型。型。3.3.数据库技术：是研究数据库结构、存储、设计、管理和使用数据库技术：是研究数据库结构、存储、设计、管理和使用数据库技术：是研究数据库结构、存储、设计、管理和使用数据库技术：是研究数据库结构、存储、设计、管理和使用的一门软件科学。的

20、一门软件科学。的一门软件科学。的一门软件科学。4.4.4.4.数据库系统数据库系统数据库系统数据库系统DBSDBS：是实现有组织地、动态地存储大量关联数据、：是实现有组织地、动态地存储大量关联数据、：是实现有组织地、动态地存储大量关联数据、：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，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，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，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，即它是采用数据库技术的计算机系统。即它是采用数据库技术的计算机系统。即它是采用数据库技术的计算机系统。

21、即它是采用数据库技术的计算机系统。1.2.3 数据库技术的术语3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM1313长长沙大学沙大学计计算机系算机系1.2.4 数据库技术的发展1.1.分布式数据库技术分布式数据库技术特点：特点：(1)(1)数数据据库库物物理理上上分分布布在在各各个个场场地地，但但逻逻辑辑上上是是一一个个整体。整体。(2)(2)每每个个场场地地既既可可以以执执行行局局部部应应用用，也也可可以以执执行行全全局局应用。应用。(3)(3)各地的计算机由数据通信网络相连接。本地计算各地的计算机由数据通信网络相连接。本地计算机不能胜任的处理任务，可以通过通信网络取得

22、机不能胜任的处理任务，可以通过通信网络取得其他其他DBDB和计算机的支持。和计算机的支持。3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM1414长长沙大学沙大学计计算机系算机系2.面向对象数据库技术特点：(1)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。(2)具有面向对象技术的封装性(把数据与操作定义在一起)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。3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM1515长长沙大学沙大学计计算机系算机系3.各种新型的数据库技术 演绎数据库演绎数据库主动数据库主动数据库基于逻辑的数据库基于逻辑的数据库时态数据库时态数据库模糊数据库模糊数据库并行数据库并行数据库多媒体数据库多媒体数据库内存数据库内存数据库.3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM1616长长沙大学沙大学计计算机系算机系数据库技术的发展（续）第一代：网络、层次数据库第二代：关系数据库第三代：以面向对象模型为主要特征的 数据库系统 3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM1717长长沙大学沙大学计计算机系算机系课后作业2、3、6、7 3/22/2023 9:40 PM3/22/2023 9:40 PM1818长长沙大学沙大学计计算机系算机系