數據管理技術發(fā)展的三個階段

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文章來源：泛普軟件 數據管理技術的發(fā)展可以大體歸為三個階段：人工管理、文件系統(tǒng)和數據庫管理系統(tǒng)。   一、人工管理   這一階段（20世紀50年代中期以前），計算機主要用于科學計算。外部存儲器只有磁帶、卡片和紙帶等還沒有磁盤等直接存取存儲設備。軟件只有匯編語言，尚無數據管理方面的軟件。數據處理方式基本是批處理。這個階段有如下幾個特點：   計算機系統(tǒng)不提供對用戶數據的管理功能。用戶編制程序時，必須全面考慮好相關的數據，包括數據的定義、存儲結構以及存取方法等。程序和數據是一個不可分割的整體。數據脫離了程序就無任何存在的價值，數據無獨立性。   數據不能共享。不同的程序均有各自的數據，這些數據對不同的程序通常是不相同的，不可共享；即使不同的程序使用了相同的一組數據，這些數據也不能共享，程序中仍然需要各自加人這組數據，誰也不能省略。基于這種數據的不可共享性，必然導致程序與程序之間存在大量的重復數據，浪費了存儲空間。   不單獨保存數據?；跀祿c程序是一個整體，數據只為本程序所使用，數據只有與相應的程序一起保存才有價值，否則就毫無用處。所以，所有程序的數據均不單獨保存。   二、文件系統(tǒng)   在這一階段（20世紀50年代后期至60年代中期）計算機不僅用于科學計算，還利用在信息管理方面。隨著數據量的增加，數據的存儲、檢索和維護問題成為緊迫的需要，數據結構和數據管理技術迅速發(fā)展起來。此時，外部存儲器已有磁盤、磁鼓等直接存取的存儲設備。軟件領域出現了操作系統(tǒng)和高級軟件。操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)是專門管理外存的數據管理軟件，文件是操作系統(tǒng)管理的重要資源之一。數據處理方式有批處理，也有聯機實時處理。這個階段有如下幾個特點：           數據以“文件”形式可長期保存在外部存儲器的磁盤上。由于計算機的應用轉向信息管理，因此對文件要進行大量的查詢、修改和插人等操作。   數據的邏輯結構與物理結構有了區(qū)別，但比較簡單。程序與數據之間具有“設備獨立性”，即程序只需用文件名就可與數據打交道，不必關心數據的物理位置。由操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)提供存取方法（讀／寫）。   文件組織已多樣化。有索引文件、鏈接文件和直接存取文件等。但文件之間相互獨立、缺乏聯系。數據之間的聯系要通過程序去構造。   數據不再屬于某個特定的程序，可以重復使用，即數據面向應用。但是文件結構的設計仍然是基于特定的用途，程序基于特定的物理結構和存取方法，因此程序與數據結構之間的依賴關系并未根本改變。   對數據的操作以記錄為單位。這是由于文件中只存儲數據，不存儲文件記錄的結構描述信息。文件的建立、存取、查詢、插人、刪除、修改等所有操作，都要用程序來實現。   隨著數據管理規(guī)模的擴大，數據量急劇增加，文件系統(tǒng)顯露出一些缺陷：   數據冗余。由于文件之間缺乏聯系，造成每個應用程序都有對應的文件，有可能同樣的數據在多個文件中重復存儲。   不一致性。這往往是由數據冗余造成的，在進行更新操作時，稍不謹慎，就可能使同樣的數據在不同的文件中不一樣。   數據聯系弱。這是由于文件之間相互獨立，缺乏聯系造成的。   文件系統(tǒng)階段是數據管理技術發(fā)展中的一個重要階段。在這一階段中，得到充分發(fā)展的數據結構和算法豐富了計算機科學，為數據管理技術的進一步發(fā)展打下了基礎，現在仍是計算機軟件科學的重要基礎。   三、數據庫管理系統(tǒng)   這一階段（60年代后期），數據管理技術進入數據庫系統(tǒng)階段。數據庫系統(tǒng)克服了文件系統(tǒng)的缺陷，提供了對數據更高級、更有效的管理。這個階段的程序和數據的聯系通過數據庫管理系統(tǒng)來實現（DBMS），見圖1.1.14所示。  

  概括起來，數據庫系統(tǒng)階段的數據管理具有以下特點：   采用數據模型表示復雜的數據結構。數據模型不僅描述數據本身的特征，還要描述數據之間的聯系，這種聯系通過存取路徑實現。通過所有存取路徑表示自然的數據聯系是數據庫與傳統(tǒng)文件的根本區(qū)別。這樣，數據不再面向特定的某個或多個應用，而是面向整個應用系統(tǒng)。數據冗余明顯減少，實現了數據共享。   有較高的數據獨立性。數據的邏輯結構與物理結構之間的差別可以很大。用戶以簡單的邏輯結構操作數據而無需考慮數據的物理結構。數據庫的結構分成用戶的局部邏輯結構、數據庫的整體邏輯結構和物理結構三級。用戶（應用程序或終端用戶）的數據和外存中的數據之間轉換由數據庫管理系統(tǒng)實現。   數據庫系統(tǒng)為用戶提供了方便的用戶接口。用戶可以使用查詢語言或終端命令操作數據庫，也可以用程序方式（如用C一類高級語言和數據庫語言聯合編制的程序）操作數據庫。   數據庫系統(tǒng)提供了數據控制功能。例如，1。數據庫的并發(fā)控制：對程序的并發(fā)操作加以控制，防止數據庫被破壞，杜絕提供給用戶不正確的數據；2。數據庫的恢復：在數據庫被破壞或數據不可靠時，系統(tǒng)有能力把數據庫恢復到最近某個正確狀態(tài)；3。數據完整性：保證數據庫中數據始終是正確的；4。數據安全性：保證數據的安全，防止數據的丟失、破壞。   增加了系統(tǒng)的靈活性。對數據的操作不一定以記錄為單位，可以以數據項為單位。   來源：CCW