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数据库原理知识点一、冯诺依曼体系结构简介1. 冯·诺伊曼是现代计算机的奠基人之一，他提出的冯诺依曼体系结构是现代计算机设计的基础，也是数据库系统的核心概念之一。
2. 冯诺依曼体系结构包括计算机的硬件和软件两部分，硬件部分主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成，而软件部分则由指令集、程序计数器和数据寄存器等组成。
3. 冯诺依曼体系结构的特点包括存储程序和程序控制。
二、数据库系统与冯诺依曼体系结构的关系1. 数据库系统是建立在计算机硬件和软件基础上的信息系统，而计算机硬件和软件又是基于冯诺依曼体系结构设计的，因此数据库系统与冯诺依曼体系结构有着密切的关系。
2. 数据库系统作为一种特殊的应用软件，其设计和实现也需要遵循冯诺依曼体系结构的原则，包括存储程序和程序控制等。
3. 在数据库系统的实际应用中，冯诺依曼体系结构的优势和特点也对系统的性能和稳定性产生着重要影响。
三、数据库系统的存储原理与冯诺依曼体系结构1. 数据库系统的存储器结构遵循冯诺依曼体系结构的基本原则，包括指令和数据存储器的统一结构，存储器的随机访问特性等。
2. 在数据库系统中，数据存储器的设计和实现对系统的性能和可靠性有着重要影响，同样也需要遵循冯诺依曼体系结构的存储原理。
3. 冯诺依曼体系结构中的控制器和输入输出设备也对数据库系统的存储原理产生着重要影响，包括数据的读写速度和存储器的扩展性等。
四、数据库系统的程序控制与冯诺依曼体系结构1. 数据库系统的程序控制部分包括数据操作和查询处理等，这些程序控制部分也需要遵循冯诺依曼体系结构的基本原则，包括指令集、程序计数器和数据寄存器等。
2. 冯诺依曼体系结构的程序控制部分也对数据库系统的查询处理和数据操作产生着重要影响，包括系统的响应速度和处理能力等。
3. 在数据库系统的实际应用中，程序控制部分的设计和实现也需要充分考虑冯诺依曼体系结构的特点，以确保系统的稳定和高效运行。
数据库的体系结构数据库是为用户提供信任和可靠性的数据存储和管理系统。
它是一组数据和程序，用于访问和管理这些数据。
数据库体系结构是指数据库系统的总体设计，它定义了数据库的组成部分以及这些部分之间的关系。
下面将介绍数据库的体系结构。
1.模式层模式层指的是数据库模式的描述。
数据库模式是指用于描述数据结构的元数据的集合。
它包括实体，关系和属性。
实体是指定义的一个对象类型（例如，雇员），它包含实体的属性，关系是实体之间的联系，属性是实体的特征。
2.外部层外部层是指数据库的外部视图或用户视图。
视图是表的一种抽象，是一种不实际存储数据的虚表。
用户可以只访问所需的视图，而不需要了解底层的表结构。
这样，数据安全性就得到了保障，因为用户不能直接访问真正的数据。
3.内部层内部层或物理层是指实际存储数据的方式。
它用于将逻辑数据表示转换为物理上存储到磁盘的数据形式。
它包括数据存储结构，数据访问方法和索引等。
在内部层中，有两个关键的组成部分，数据存储和数据访问方法。
a.数据存储数据存储是指在硬盘上实际存储数据的方式。
关系数据库通常以表的形式存储数据。
其他类型的数据库，例如对象数据库，XML数据库，具有不同的数据存储方式。
b.数据访问方法数据访问方法是指访问存储在磁盘上的数据的方式。
关系数据库系统通常使用SQL（结构化查询语言）实现这一点，它允许用户以表格的形式查询和更新数据。
其他类型的数据库可能使用不同的查询语言和访问方法。
4.存储管理器存储管理器是数据库系统的中心组件，它负责管理所有的数据存储和访问。
它包括缓存管理，存储分配和存储访问。
缓存管理用于管理内存中的缓存，存储分配用于管理磁盘上的数据存储分配方式，存储访问用于实现对存储的访问和操作。
总之，数据库的体系结构由四个主要部分组成：模式层，外部层，内部层和存储管理器。
这个体系结构提供了一个可靠的方法来存储和管理数据，并同时保证数据的完整性和安全性。
数据库体系结构数据库如何处理一个查询当应用程序向PostgreSQL系统提交一个查询时，一般要经过五个阶段：联接阶段一旦建立起来一个联接，客户端进程就可以向后端服务器进程发送查询了。
查询是通过纯文本传输的，也就是说在前端不做任何分析处理。
服务器分析查询，创建执行规划，执行该规划并且通过已经建立起来的联接把检索出来的记录返回给客户端。
分析阶段解析器的功能就其目的性来说，就是检查从应用程序（客户端）发送过来的查询，核对语法并创建一个查询分析树（querytree）。
重写阶段重写系统是一个位于分析器阶段和规划器/优化器之间的模块。
它接收分析阶段来的查询树且搜索任何应用到查询树上的规则，（规则存储在系统表里）并根据给出的规则体进行转换。
重写系统的一个应用就是实现视图。
当一个查询访问一个视图时（也就是说，一个虚拟表），重写系统改写用户的查询，使之成为一个访问在视图定义里给出的基本表的查询。
优化阶段规划器/优化器的任务是创建一个优化了的执行规划。
它首先合并对出现在查询里的关系进行扫描和连接所有可能的方法。
这样创建的所有路径都导致相同结果，而优化器的任务就是计算每个路径的开销并且找出开销最小的那条路径。
执行阶段接受规划器/优化器传过来地查询规划然后递归地处理它，抽取所需要的行集合。
执行器就是对应于上面所提到的查询引擎中的执行处理客户端发来的请求（Executor），它是查询引擎的核心模块。
执行器实际上是一个需求－拉动地流水线机制。
每次调用一个规划节点地时候，它都必须给出更多的一个行，或者汇报它已经完成行的传递。
针对不同的SQL查询类型，执行器会有不同的执行方案，而这些方案的选择是按照执行器机制进行的。
数据库总体架构图PostgreSQL的总体架构图●Postmaster：它主要负责在客户端第一次发送请求给服务器的时候建立一个服务器端进程。
也就是上图中的Listener。
●Listener：也就是每个客户端对应的服务器端进程，它的主要作用是和客户端进行通信，获取客户端的sql语句，并把查询结果返回给客户端。
数据库管理系统的基本原理与架构数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是一种用于管理和操作数据库的软件系统。
它提供了一系列工具和功能，使得用户可以方便地存储、检索、更新和维护大量数据。
数据库管理系统的基本原理和架构是构建这样一个系统的核心要素。
数据库管理系统的基本原理基于以下几个方面：数据模型、数据结构、数据操作语言和数据一致性控制。
首先，数据模型是数据库管理系统的基础。
它定义了数据的组织方式和关系，决定了如何表示和操作数据。
常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。
在这些模型中，关系模型是被广泛应用的，它以表格的形式来组织数据，通过定义表和表之间的关系来实现数据的存储和操作。
其次，数据库管理系统采用了特定的数据结构来存储和组织数据。
常见的数据结构有链表、树和图等。
数据库使用的主要数据结构是B树和哈希表。
B树是一种平衡的多路查找树，可以高效地支持范围查找和范围删除操作；哈希表通过散列函数将数据存储在固定大小的数组中，可以实现常数时间的查找和插入操作。
数据库操作语言是用户与数据库管理系统之间进行交互的接口。
主要有结构化查询语言（SQL）和存储过程语言等。
SQL是一种声明式语言，允许用户通过简单的语句来表达对数据库的操作请求，例如查询、插入、更新和删除等。
最后，数据库管理系统必须保证数据的一致性控制。
一致性控制指的是在并发访问数据库时防止数据不一致和冲突。
通过采用事务、锁机制和并发控制算法等手段，数据库管理系统可以确保数据的正确性和完整性。
数据库管理系统的架构包括了三个层次：外模式、概念模式和内模式。
外模式是用户与数据库管理系统之间的接口。
每个用户可以定义自己的外模式，将其具体需求转化为适用于自己的数据视图。
外模式使得不同用户可以按照自己的需要访问数据库中的数据，并且相互之间的访问是透明的。
概念模式是数据库管理系统中的中介层，它定义了整个数据库的逻辑结构和组织方式。
数据库系统的三级结构
数据库系统的三级结构是指数据库系统的结构由三个层次组成，即逻辑层、物理层和数据字典层。
首先，逻辑层是指数据库系统的最高层，它是用户与数据库系统之间的接口，它定义了数据库系统的逻辑结构，即数据库中的数据结构和数据关系，它是用户看到的数据库系统的抽象模型。
其次，物理层是指数据库系统的中间层，它是数据库系统的实现层，它定义了数据库系统的物理结构，即数据库中的文件结构和文件存储结构，它是用户看不到的数据库系统的实际实现模型。
最后，数据字典层是指数据库系统的最低层，它是数据库系统的管理层，它定义了数据库系统的数据字典，即数据库中的数据定义和数据管理，它是用户看不到的数据库系统的管理模型。
总之，数据库系统的三级结构是指数据库系统的结构由三个层次组成，即逻辑层、物理层和数据字典层，它们分别定义了数据库系统的逻辑结构、物理结构和数据字典，它们是数据库系统的抽象模型、实际实现模型和管理模型。
数据库体系结构数据库体系结构是定义和控制信息从源到目的地的一系列复杂的过程。
它指的是一种由不同数据库、应用软件、服务器、存储媒体和网络组件组成的多层次的体系结构，它具有拓扑结构和逻辑结构，可以用来传输和存储信息。
数据库体系结构可以分为三个主要部分：物理结构、逻辑结构和拓扑结构。
物理结构是指实际存储数据的硬件和软件设备，包括服务器，存储设备，网络组件和应用程序等。
这些设备的目的是存储和管理大量的数据，并为使用者提供服务。
逻辑结构是指收集、组织、存储和管理数据的逻辑模型，它定义如何把数据组织成一系列完整的数据结构。
最后，拓扑结构是指网络中不同组件之间的接口，用于让组件之间交换数据。
对于建立数据库体系结构来说，首先要考虑数据库的类型和大小，然后再考虑硬件和软件资源。
使用者需要根据拓扑结构设计一套完整的数据库系统以满足他们的业务需求，并根据物理结构来设计服务器和存储系统，以满足它们的数据管理需求。
最后，使用者要对数据库进行合理规划，以满足其业务需求，并使用数据库管理系统来进行管理和维护。
其次，数据库体系结构不但要考虑存储的数据的安全性，还要考虑如何让不同的用户进行访问数据库，并保护数据库系统不受外部威胁，所以数据库体系结构要尽可能的还原实际的环境，而不要简单的只是定义一个表，然后建立一个字段列表。
另外，根据不同的数据库体系结构，可以实现不同的数据库编程技术。
比如，使用SQL语言，可以实现查询、删除、插入和更新等操作。
使用XML语言，可以实现数据库结构复杂的体系结构。
而使用Object-Oriented Programming（OOP）语言，可以实现对面向对象编程的应用。
此外，现在的数据库体系结构也有更多的分类，以满足不同使用者的要求。
比如，在一般数据库系统中，还可以分为关系数据库体系结构、关系型数据库体系结构、非关系型（NoSQL）数据库体系结构等。
而对于移动数据库和分布式数据库，则可以通过客户-服务器模式，将系统分为多个服务器或者多台电脑，以实现更安全稳定的架构。
数据库根底〔 视频讲解：25分钟〕本章主要介绍数据库的相关概念，包括数据库系统的简介、数据库的体系构造、数据模型、常见关系数据库。
通过本章的学习，读者应该掌握数据库系统、数据模型、数据库三级模式构造以及数据库标准化等概念，掌握常见的关系数据库。
通过阅读本章，您可以：了解数据库技术的开展掌握数据库系统的组成掌握数据库的体系构造熟悉数据模型掌握常见的关系数据库1 第 章1.1 数据库系统简介视频讲解：数据库系统〔DataBase System，DBS〕是由数据库及其管理软件组成的系统，人们常把与数据库有关的硬件和软件系统称为数据库系统。
数据库技术的开展数据库技术是应数据管理任务的需求而产生的，随着计算机技术的开展，对数据管理技术也不断地提出更高的要求，其先后经历了人工管理、文件系统、数据库系统等3个阶段，这3个阶段的特点分别如下所述。
〔1〕人工管理阶段20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。
当时硬件和软件设备都很落后，数据根本依赖于人工管理，人工管理数据具有如下特点：☑数据不保存。
☑使用应用程序管理数据。
☑数据不共享。
☑数据不具有独立性。
〔2〕文件系统阶段20世纪50年代后期到60年代中期，硬件和软件技术都有了进一步开展，出现了磁盘等存储设备和专门的数据管理软件即文件系统，文件系统具有如下特点：☑数据可以长期保存。
☑由文件系统管理数据。
☑共享性差，数据冗余大。
☑数据独立性差。
〔3〕数据库系统阶段20世纪60年代后期以来，计算机应用于管理系统，而且规模越来越大，应用越来越广泛，数据量急剧增长，对共享功能的要求越来越强烈。
这样使用文件系统管理数据已经不能满足要求，于是为了解决一系列问题，出现了数据库系统来统一管理数据。
数据库系统满足了多用户、多应用共享数据的需求，它比文件系统具有明显的优点，标志着管理技术的飞跃。
数据库系统的组成数据库系统是采用数据库技术的计算机系统，是由数据库〔数据〕、数据库管理系统〔软件〕、数据库管理员〔人员〕、硬件平台〔硬件〕和软件平台〔软件〕5局部构成的运行实体。
