數(shù)據庫設計方案基礎.ppt

第五章 數(shù)據庫設計基礎,5.1 數(shù)據庫的基本概念 1.數(shù)據管理技術的發(fā)展 （1）人工管理階段 在這一階段中，計算機的應用也主要是科學計算，用戶程序中需要管理數(shù)據不多。計算機中的數(shù)據與應用一一對應，即一組數(shù)據對應一個程序。程序中要用到的數(shù)據由程序員通過程序自己進行管理，當計算機中的數(shù)據結構改變時，其程序也必須隨之修改，即計算機中的數(shù)據與程序不具有獨立性。在這種管理方式下，由于各應用程序所處理的數(shù)據經常是相互關聯(lián)的，因此，各程序中的數(shù)據會有大量的重復。 文件管理階段 數(shù)據是以文件的形式存放的，并且由操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)來管理文件中的數(shù)據。,第五章 數(shù)據庫設計基礎,在這個階段總，借助操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)，數(shù)據可以用統(tǒng)一的格式，以文件的形式長期保存在計算機系統(tǒng)中，數(shù)據的各種轉換以及存儲位置的安排，完全由文件系統(tǒng)來統(tǒng)一管理，從而使程序與數(shù)據之間具有一定的獨立性。在這種情況下，由于程序是通過操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)與數(shù)據文件進行聯(lián)系的，因此，一個應用程序可以使用多哥文件的數(shù)據，不同的應用程序也可以使用同一個文件中的數(shù)據，文件系統(tǒng)對數(shù)據的管理具有以下三個方面的缺點： 數(shù)據的冗余度比較大。在文件管理階段，由于數(shù)據還是面向應用的，數(shù)據文件是針對某個應用而建立起來的，因此，文件之間相互獨立，不能反映各文件中數(shù)據之間的聯(lián)系，即使所有數(shù)據有許多相同的部分，不同的應用還需要建立不同的文件，也就是說，數(shù)據不能共享，造成數(shù)據的大量重復。這不僅造成存儲空間的浪費，而且使數(shù)據的修改變得十分困難，很可能造成數(shù)據的不一致，從而影響數(shù)據的正確性。,第五章 數(shù)據庫設計基礎, 由于數(shù)據是面向應用的，使程序與數(shù)據還是依賴。由于一個文件中的數(shù)據只為一個或幾個應用程序所專用，因此，為了適應一些新的應用，要對文件中的數(shù)據進行擴展是很困難的。這是因為，一旦文件中數(shù)據的餓結構被修改，應用程序也必須作相應的修改。同樣，如果在應用程序中對數(shù)據的使用方式有了變化，則文件中數(shù)據的結構也必須隨之做相應的修改。因此滿載文件管理階段，對數(shù)據的使用還是很不方便的。 文件系統(tǒng)對數(shù)據的控制沒有統(tǒng)一的方法，而是完全靠應用 程序自己對文件中的數(shù)據進行控制，因此，使應用程序的編制很麻煩，而且缺乏對數(shù)據的正確性、安全性、保密性等有效切統(tǒng)一的控制手段。 （3）數(shù)據庫管理階段 數(shù)據庫技術的根本目標是要解決數(shù)據的共享問題。也正是這個問題的解決，使數(shù)據的數(shù)據庫管理有以下三個主要特點。 數(shù)據庫是一個通用化是一個通用化、綜合性的書記集合，它可以為各種用戶所共享，具有最小的冗余度和較高的書記與程序的獨立性，而且能并發(fā)地為多個應用服務，同時具有安全性和完整性。,第五章 數(shù)據庫設計基礎,2.數(shù)據庫管理系統(tǒng) 數(shù)據庫管理最本質的特點是實現(xiàn)數(shù)據的共享，保證數(shù)據的獨立性、完整性和安全性，需要有一組軟件來管理數(shù)據庫中的數(shù)據，處理用戶對數(shù)據庫的訪問，這組軟件就是數(shù)據庫管理系統(tǒng)。數(shù)據庫管理系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)內的其他軟件一樣，也在操作系統(tǒng)的支持下工作，它與操作系統(tǒng)的關系密切。操作系統(tǒng)、數(shù)據庫管理系統(tǒng)與應用程序在一定的硬件支持下就構成了數(shù)據庫系統(tǒng)。 數(shù)據庫管理系統(tǒng)是數(shù)據庫系統(tǒng)中實現(xiàn)各種書記管理功能的核心軟件。它負責數(shù)據庫中所有數(shù)據的存儲、檢索、修改以及安全保護等，數(shù)據庫內的所有活動都是在其控制下進行的。數(shù)據庫管理系統(tǒng)雖然依賴于操作系統(tǒng)的支持，但它作為一個管理數(shù)據的獨立軟件系統(tǒng)，較之計算機系統(tǒng)內的其他軟件，有它自己的一些特點。,第五章 數(shù)據庫設計基礎,（1）數(shù)據管理系統(tǒng)的功能 定義數(shù)據庫。包括：總體邏輯數(shù)據結構的定義，局部邏輯數(shù)據結構的定義，存儲結構定義，保密定義。 管理數(shù)據庫。包括：控制整個數(shù)據庫系統(tǒng)的運行，數(shù)據存取、插入、刪除、修改等操作，數(shù)據完整性和完全性控制以及并發(fā)控制等。 建立和維護數(shù)據庫。包括：數(shù)據庫的建立，數(shù)據更新，數(shù)據庫再組織，數(shù)據庫的維護，數(shù)據庫恢復以及性能監(jiān)視等。 數(shù)據通信。具備與操作系統(tǒng)的聯(lián)機處理、分時系統(tǒng)以及遠程作業(yè)輸入的相應接口。 (2) 數(shù)據庫管理系統(tǒng)中的主要程序模塊 語言處理部分 語言處理部分 語言處理部分又分為以下四個部分。 數(shù)據描述語言DDL解釋程序。其中包括模式DDL、子模式DDL和物理DDL。,第五章 數(shù)據庫設計基礎,（1）數(shù)據管理系統(tǒng)的功能 定義數(shù)據庫。包括：總體邏輯數(shù)據結構的定義，局部邏輯數(shù)據結構的定義，存儲結構定義，保密定義。 管理數(shù)據庫。包括：控制整個數(shù)據庫系統(tǒng)的運行，數(shù)據存取、插入、刪除、修改等操作，數(shù)據完整性和完全性控制以及并發(fā)控制等。 建立和維護數(shù)據庫。包括：數(shù)據庫的建立，數(shù)據更新，數(shù)據庫再組織，數(shù)據庫的維護，數(shù)據庫恢復以及性能監(jiān)視等。 數(shù)據通信。具備與操作系統(tǒng)的聯(lián)機處理、分時系統(tǒng)以及遠程作業(yè)輸入的相應接口。 數(shù)據庫管理系統(tǒng)中的主要程序模塊 語言處理部分 語言處理部分 語言處理部分又分為以下四個部分。 數(shù)據描述語言DDL解釋程序。其中包括模式DDL、子模式DDL和物理DDL。,第五章 數(shù)據庫設計基礎,訪問控制程序。其功能主要是核對用戶標示符、口令，核對授權表，檢驗訪問的合法性等。 并發(fā)控制程序。其功能是在多個用戶同時訪問數(shù)據庫時，協(xié)調各個用戶的訪問。 保密控制程序。其功能是在執(zhí)行操作之前核對保密規(guī)定。 時間完整性控制程序。其功能是在執(zhí)行操作之前或后，核對數(shù)據庫完整約束條件，從而決定是否允許操作執(zhí)行或清除已經執(zhí)行操作的影響。 數(shù)據訪問程序。其功能是根據用戶的 訪問請求，實施對數(shù)據的訪問，從物理文件中查找數(shù)據，執(zhí)行插入、刪除、修改等操作。 通信控制程序。實現(xiàn)用戶程序與數(shù)據庫管理系統(tǒng)之間的通信。,第五章 數(shù)據庫設計基礎,3.數(shù)據庫系統(tǒng)的構成 一個數(shù)據庫系統(tǒng)是由操作系統(tǒng)、數(shù)據庫管理系統(tǒng)和應用程序在一定的硬件支持下所構成的。因此，數(shù)據庫系統(tǒng)不僅是指數(shù)據庫本身，也不僅是指數(shù)據庫管理系統(tǒng)，而是指計算機系統(tǒng)中引進的數(shù)據庫以后的系統(tǒng)。對于較大型的數(shù)據庫系統(tǒng)，通常還應有數(shù)據庫管理員DB