二、 計算視數據管理

　　數據處理的中心問題是數據管理。計算機對數據的管理是指如何對數據分類、組織、編碼、存儲，檢索和難護。

　　計算機在數據管理方面經歷了由低級到高級的發展過程。計算機數據管理隨著計算機硬件、軟件技術和計算機應用范圍的發展而發展，先后經歷了人工管理、文件系統和數據庫系統、分布式數據庫系統和面向對象數據庫系統等幾個階段。

　　1.人工管理

　　20世紀50年代中期以前，計算機主要用于科學計算。當時的硬件狀況是，外存儲器只有紙帶、卡片、磁帶，沒有像磁盤這樣的可以隨機訪問、直接存取的外部存儲設備。軟件狀況是，沒有操作系統，沒有專門管理數據的軟件，數據由計算或處理它的程序自行攜帶。數據管理任務，包括存儲結構、存取方法、輸入/輸出方式等完全由程序設計人員自行負責。

　　這一時期計算機數據管理的特點是：數據與程序不具有獨立性，一組數據對應一組程序。數據不能長期保存，程序運行結束后就退出計算機系統，一個程序中的數據無法被其它程序使用， 因此程序與程序之間存在大量的重復數據，稱為數據冗余。

　　2.文件系統

　　20世紀50年代后期到60年代中期，計算機的應用范圍逐漸擴大，計算機不僅用于科學計算，而且還大量用于管理。這時可以直接存取的磁鼓、磁盤成為聯機的主要外部存儲設備;在軟件方面，出現了高級語言和操作系統。操作系統中已經有了專門的數據管理軟件，稱為文件系統。

　　在文件系統階段，程序和數據有了一定的獨立性，程序和數據分開存儲，有了程序文件和數據文件的區別。數據文件可以長期保存在外存儲器上被多次存取。

　　在文件系統的支持下，程序只需用文件名就可以訪問數據文件，程序員可以將精力集中在數據處理的算法上，面不必關心記錄在存儲器上的地址和內、外存交換數據的過程。

　　但是，文件系統中的數據文件是為了滿足特定業務領域，或某部門的專門需要而設計的，服務于某一特定應用程序，數據和程序相互依賴。同一數據項可能重復出現在多個文件中，導致數據冗余度大，這不僅浪費了存儲空間，增加了更新開銷，更嚴重的是，由于不能統一修改，容易造成數據的不-致。

　　文件系統存在的問題阻礙了數據處理技術的發展，不能滿足日益增長的信息需求，這正是數據庫技術產生的原動力，也是數據庫系統產生的背景。

　　3.數據庫系統

　　從20世紀60年代后期以來，計算機用于管理的規模更為龐大，應用越來越廣泛，需要計算機管理的數據量急劇增長，同時多種應用、多種語言互相覆蓋地共享數據集合的要求越來越強烈。這時硬件有大容量磁盤，硬件價格下降;軟件價格上升，為編制和維護系統軟件及應用程序所需的成本相對增加。在處理方式上，聯機實時處理要求更多，并開始提出和考慮分布處理。在這種背景下，以文件系統作為數據管理手段已經不能滿足應用的需求，于是為解決多用戶、多應用共享數據的需求，使數據為盡可能多的應用提供服務，出現了數據庫技術和統一管理數據的專門軟件系統一一數據庫管理系統。

　　1968年美國IBM公司研制成功的數據庫管理系統IMS(Information Management System)標志著數據處理技術進人了數據庫系統階段。IMS是層次模型數據庫。1969年美國CODASYL(Conference on Data System Language,數據系統語言協會)委員會公布了DBTG報告，對研制開發網狀數據庫系統起到了推動作用。自1970年起，IBM公司的E.F.Godd連續發表論文，奠定了關系數據庫的理論基礎。目前關系數據庫系統巳逐漸淘汰了網狀數據庫和層次數據庫，成為當今最流行的商用數據庫系統。

　　數據庫技術的主要目的是有效地管理和存取大量的數據資源，包括：提商數據的共享性，使多個用戶能夠同時訪問數據庫中的數據;減小數據的冗余，以提高數據的一致性和完整性;提供數據與應用程序的獨立性，從而減少應用程序的開發和維護代價。

　　為數據庫的建立、使用和維護而配置的軟件稱為數據庫管理系統(Data Base Management System,DBMS)。數據庫管理系統以操作系統提供的輸入/輸出控制和文件訪問功能為基礎，因此它需要在操作系統的支持下才能運行。

　　在數據庫系統中，數據已經成為多個用戶或應用程序共享的資源，已經從應用程序中完全獨立出來，由DBMS統一管理。數據庫系統數據與應用程序的關系如圖1.1所示。

　　4.分布式數據庫系統

　　隨著計算機科學和技術的發展，數據庫技術與通信技術、面向對象技術、多媒體技術、人工智能技術、面向對象程序設計技術、并行計算技術等相互滲透、相互結合，使數據序系統產生了新的發展，成為當代數據庫技術發展的主要特征。

　　數據庫技術與網絡通信技術的結合產生了分布式數據庫系統。20世紀70年代之前，數據庫系統多數是集中式的。網絡技術的發展為數據庫提供了分布式運行的環境，從主機-終端體系結構發展到客戶機/服務器(Client/Server,C/S)系統結構。

　　目前使用較多的是基于客戶機/服務器系統結構。C/S結構將應用程序根據應用情況分布到客戶的計算機和服務器上，將數據庫管理系統和數據庫放置到服務器上，客戶端的程序使用開放數據庫連接(Open Data Base Connectivity,ODBC)標準協議通過網絡訪問遠端的數據庫。

　　Access為創建功能強大的客戶機/服務器應用程序提供了專用工具。客戶機/服務器應用程序具有本地(客戶)用戶界面，但訪問的是遠程服務器上的數據。

　　5.面向對象數據庫系統

　　數據庫技術與面向對象程序設計技術結合產生了面向對象的數據庫系統。面向對象的數據庫吸收了面向對象程序設計方法學的核心概念和基本思想，采用面向對象的現點來描述現實世界實體(對象)的邏輯組織、對象之間的限制和眹系等。它克服了傳統數據庫的局限性，能夠自然地存儲復雜的數據對象以及這些對象之間的復雜關系，從而大幅度地提高了數據庫管理效率， 降低了用戶使用的復雜性。

　　從本質上說，Access仍然是傳統的關系型數據庫系統，但它在用戶界面、程序設計等方面進行了很好地擴充，提供了面向對象程序設計的強大功能。

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