數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段

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文章來源：泛普軟件 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展可以大體歸為三個(gè)階段：人工管理、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。   一、人工管理   這一階段（20世紀(jì)50年代中期以前），計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。外部存儲(chǔ)器只有磁帶、卡片和紙帶等還沒有磁盤等直接存取存儲(chǔ)設(shè)備。軟件只有匯編語言，尚無數(shù)據(jù)管理方面的軟件。數(shù)據(jù)處理方式基本是批處理。這個(gè)階段有如下幾個(gè)特點(diǎn)：   計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不提供對(duì)用戶數(shù)據(jù)的管理功能。用戶編制程序時(shí)，必須全面考慮好相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)的定義、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及存取方法等。程序和數(shù)據(jù)是一個(gè)不可分割的整體。數(shù)據(jù)脫離了程序就無任何存在的價(jià)值，數(shù)據(jù)無獨(dú)立性。   數(shù)據(jù)不能共享。不同的程序均有各自的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)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(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也不能共享，程序中仍然需要各自加人這組數(shù)據(jù)，誰也不能省略。基于這種數(shù)據(jù)的不可共享性，必然導(dǎo)致程序與程序之間存在大量的重復(fù)數(shù)據(jù)，浪費(fèi)了存儲(chǔ)空間。   不單獨(dú)保存數(shù)據(jù)?；跀?shù)據(jù)與程序是一個(gè)整體，數(shù)據(jù)只為本程序所使用，數(shù)據(jù)只有與相應(yīng)的程序一起保存才有價(jià)值，否則就毫無用處。所以，所有程序的數(shù)據(jù)均不單獨(dú)保存。   二、文件系統(tǒng)   在這一階段（20世紀(jì)50年代后期至60年代中期）計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算，還利用在信息管理方面。隨著數(shù)據(jù)量的增加，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)問題成為緊迫的需要，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)迅速發(fā)展起來。此時(shí)，外部存儲(chǔ)器已有磁盤、磁鼓等直接存取的存儲(chǔ)設(shè)備。軟件領(lǐng)域出現(xiàn)了操作系統(tǒng)和高級(jí)軟件。操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)是專門管理外存的數(shù)據(jù)管理軟件，文件是操作系統(tǒng)管理的重要資源之一。數(shù)據(jù)處理方式有批處理，也有聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理。這個(gè)階段有如下幾個(gè)特點(diǎn)：           數(shù)據(jù)以“文件”形式可長期保存在外部存儲(chǔ)器的磁盤上。由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用轉(zhuǎn)向信息管理，因此對(duì)文件要進(jìn)行大量的查詢、修改和插人等操作。   數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)有了區(qū)別，但比較簡單。程序與數(shù)據(jù)之間具有“設(shè)備獨(dú)立性”，即程序只需用文件名就可與數(shù)據(jù)打交道，不必關(guān)心數(shù)據(jù)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(dú)立、缺乏聯(lián)系。數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系要通過程序去構(gòu)造。   數(shù)據(jù)不再屬于某個(gè)特定的程序，可以重復(fù)使用，即數(shù)據(jù)面向應(yīng)用。但是文件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)仍然是基于特定的用途，程序基于特定的物理結(jié)構(gòu)和存取方法，因此程序與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的依賴關(guān)系并未根本改變。   對(duì)數(shù)據(jù)的操作以記錄為單位。這是由于文件中只存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，不存儲(chǔ)文件記錄的結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)。   隨著數(shù)據(jù)管理規(guī)模的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)量急劇增加，文件系統(tǒng)顯露出一些缺陷：   數(shù)據(jù)冗余。由于文件之間缺乏聯(lián)系，造成每個(gè)應(yīng)用程序都有對(duì)應(yīng)的文件，有可能同樣的數(shù)據(jù)在多個(gè)文件中重復(fù)存儲(chǔ)。   不一致性。這往往是由數(shù)據(jù)冗余造成的，在進(jìn)行更新操作時(shí)，稍不謹(jǐn)慎，就可能使同樣的數(shù)據(jù)在不同的文件中不一樣。   數(shù)據(jù)聯(lián)系弱。這是由于文件之間相互獨(dú)立，缺乏聯(lián)系造成的。   文件系統(tǒng)階段是數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)重要階段。在這一階段中，得到充分發(fā)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法豐富了計(jì)算機(jī)科學(xué)，為數(shù)據(jù)管理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)，現(xiàn)在仍是計(jì)算機(jī)軟件科學(xué)的重要基礎(chǔ)。   三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)   這一階段（60年代后期），數(shù)據(jù)管理技術(shù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)克服了文件系統(tǒng)的缺陷，提供了對(duì)數(shù)據(jù)更高級(jí)、更有效的管理。這個(gè)階段的程序和數(shù)據(jù)的聯(lián)系通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)（DBMS），見圖1.1.14所示。  

  概括起來，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理具有以下特點(diǎn)：   采用數(shù)據(jù)模型表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)模型不僅描述數(shù)據(jù)本身的特征，還要描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，這種聯(lián)系通過存取路徑實(shí)現(xiàn)。通過所有存取路徑表示自然的數(shù)據(jù)聯(lián)系是數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)文件的根本區(qū)別。這樣，數(shù)據(jù)不再面向特定的某個(gè)或多個(gè)應(yīng)用，而是面向整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)冗余明顯減少，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。   有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)之間的差別可以很大。用戶以簡單的邏輯結(jié)構(gòu)操作數(shù)據(jù)而無需考慮數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)分成用戶的局部邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫的整體邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)三級(jí)。用戶（應(yīng)用程序或終端用戶）的數(shù)據(jù)和外存中的數(shù)據(jù)之間轉(zhuǎn)換由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。   數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫，也可以用程序方式（如用C一類高級(jí)語言和數(shù)據(jù)庫語言聯(lián)合編制的程序）操作數(shù)據(jù)庫。   數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)控制功能。例如，1。數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制：對(duì)程序的并發(fā)操作加以控制，防止數(shù)據(jù)庫被破壞，杜絕提供給用戶不正確的數(shù)據(jù)；2。數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)：在數(shù)據(jù)庫被破壞或數(shù)據(jù)不可靠時(shí)，系統(tǒng)有能力把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到最近某個(gè)正確狀態(tài)；3。數(shù)據(jù)完整性：保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)始終是正確的；4。數(shù)據(jù)安全性：保證數(shù)據(jù)的安全，防止數(shù)據(jù)的丟失、破壞。   增加了系統(tǒng)的靈活性。對(duì)數(shù)據(jù)的操作不一定以記錄為單位，可以以數(shù)據(jù)項(xiàng)為單位。   來源：CCW