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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。
数据库的体系结构本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March数据库的体系结构1.三级模式结构数据库的体系结构分为三级：外部级、概念级和内部级（图），这个结构称为数据库的体系结构，有时亦称为三级模式结构或数据抽象的三个级别。
虽然现在DBMS的产品多种多样，在不同的操作系统下工作，但大多数系统在总的体系结构上都具有三级结构的特征。
从某个角度看到的数据特性，称为数据视图(Data View)。
外部级最接近用户，是单个用户所能看到的数据特性，单个用户使用的数据视图的描述称为外模式。
概念级涉及到所有用户的数据定义，也就是全局性的数据视图，全局数据视图的描述称概念模式。
内部级最接近于物理存储设备，涉及到物理数据存储的结构，物理存储数据视图的描述称为内模式。
图三级模式结构数据库的三级模式结构是对数据的三个抽象级别。
它把数据的具体组织留给DBMS去做，用户只要抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示和存储，这样就减轻了用户使用系统的负担。
三级结构之间往往差别很大，为了实现这三个抽象级别的联系和转换，DBMS在三级结构之间提供两个层次的映象(Mapping)：外模式／模式映象，模式／内模式映象。
这里的模式是概念模式的简称。
数据库的三级模式结构，即数据库系统的体系结构如图所示。
图数据库系统的体系结构2.三级结构和两级映象（1）概念模式概念模式是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。
它由若干个概念记录类型组成，还包含记录间联系、数据的完整性安全性等要求。
数据按外模式的描述提供给用户，按内模式的描述存储在磁盘中，而概念模式提供了连接这两级的相对稳定的中间点，并使得两级中任何一级的改变都不受另一级的牵制。
概念模式必须不涉及到存储结构、访问技术等细节，只有这样，概念模式才能达到物理数据独立性。
概念模式简称为模式。
（2）外模式外模式是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述。
数据库体系架构介绍数据库体系架构是指在数据库系统中数据库的组织、管理和运行的结构和规划。
它是数据库系统设计的基础，决定了系统的性能、可靠性和扩展性。
本文将对数据库体系架构进行全面、详细、完整且深入地探讨。
数据库体系结构的层次数据库体系结构根据功能可以分为三个层次：外模式、概念模式和内模式。
外模式外模式（也称为用户模式）是数据库系统中最接近用户的层次，它描述了用户所见到的数据库的逻辑结构和对应的操作。
不同的用户可以有不同的外模式，因为不同用户对数据的需求和操作方式可能不同。
外模式通过视图来实现，用户通过视图进行数据的查询和操作。
概念模式概念模式是数据库系统的中间层次，它描述了整个数据库的全局逻辑结构。
概念模式通过实体-关系图（ER图）来表示，它包括实体、关系和属性等元素。
概念模式是数据库设计的核心，它定义了数据库的基本结构和约束条件。
内模式内模式是数据库系统中最底层的层次，它描述了数据在存储介质上的物理结构和存储方式。
内模式包括数据的存储方式、索引结构和数据的存取方法等。
内模式与硬件和操作系统有关，不同的存储介质和操作系统可能有不同的内模式。
数据库体系结构的架构风格数据库体系结构的架构风格根据不同的需求和设计目标可以有多种选择。
两层架构是最简单的数据库体系结构，它由客户端和服务器两部分组成。
客户端负责用户界面和数据处理逻辑，服务器负责数据存储和处理。
两层架构的优点是简单易用，但缺点是扩展性有限，不适用于大规模的数据存储和查询。
三层架构三层架构是一种常见的数据库体系结构，它由用户界面层、业务逻辑层和数据访问层三部分组成。
用户界面层负责用户交互和展示，业务逻辑层负责数据处理和业务逻辑，数据访问层负责数据库的读写。
三层架构的优点是清晰分层、易于维护和扩展，但缺点是增加了系统的复杂度。
多层架构多层架构是一种更加复杂和灵活的数据库体系结构，它由多个层次组成，每个层次负责特定的功能和任务。
多层架构可以根据具体的需求和规模进行扩展和调整，可以支持大规模的数据存储和查询。
数据库系统的体系结构一、概述数据库系统是一种用于存储和管理数据的软件系统，它的核心是数据库管理系统（DBMS）。
数据库系统的体系结构定义了不同层次的组件和它们之间的关系，以实现高效的数据管理和访问。
本文将探讨数据库系统的体系结构，包括其组成要素和各个层次的功能。
二、数据库系统的组成要素数据库系统通常由以下几个组成要素构成：1. 数据数据是数据库系统中最重要的组成部分，它是被组织和存储的信息的集合。
数据可以是各种形式的，例如文本、图像、音频等。
数据库系统的目标是将数据有效地存储和管理，以便快速地检索和处理。
2. 数据库管理系统（DBMS）数据库管理系统是数据库系统的核心组件，它提供了对数据的管理和访问功能。
DBMS负责数据库的创建、维护、备份和恢复等任务。
它还提供了数据的查询、更新和删除等操作，以及数据的安全性和完整性保护机制。
3. 硬件硬件是数据库系统的物理基础，包括计算机、存储设备和网络等。
数据库系统需要在计算机上运行，利用存储设备来持久化数据，通过网络与用户进行交互。
4. 软件数据库系统需要依赖一些软件来运行，如操作系统、网络协议栈和数据库管理系统。
操作系统提供了数据库系统运行所需的基本功能，网络协议栈负责网络通信，而数据库管理系统则是数据库系统的核心。
5. 用户用户是数据库系统的使用者，包括数据库管理员、应用程序开发人员和最终用户等。
用户通过DBMS与数据库进行交互，进行数据的查询、更新和删除等操作。
三、数据库系统的层次结构数据库系统可以分为三个层次：外层模式（视图）、概念模式和内部模式（物理存储）。
1. 外层模式（视图）外层模式是用户所见到的数据库的子集，它定义了用户对数据库的逻辑视图。
每个用户可以定义自己的外层模式，只能看到和操作与其权限相关的数据。
外层模式使用户可以方便地访问和处理数据库中的数据，同时保护了数据的安全性和隐私。
2. 概念模式概念模式描述了整个数据库的逻辑结构和组织方式，它是全局的、统一的视图。
自考《数据库原理》（数据库的体系结构）考核要求：达到“领会”层次知识点：有关体系结构的各种概念1.4.1 三级模式结构数据库的体系结构分为三级：内部级、概念级和外部级（数据抽象的三个级别）（1）外部级：单个用户所能看到的数据特性；单个用户使用的数据视图的描述称外模式。
（最接近用户）（2）概念级：涉及到所有用户的数据定义，是全局的数据视图；全局数据视图的描述称“概念模式”。
（3）内部级：最接近于物理存储，涉及到实际数据存储的结构；物理存储视图的描述称为“内模式”。
1.4.2 三级结构和两级映象（进一步理解三级模式的具体含义，并掌握两个映象。
）数据按外模式的描述提供给用户，按内模式的描述存储在磁盘中，而概念模式提供了连接这两级的相对不变的中间不雅点，并使得任何一级的改变都不受另一级的牵制。
（1）概念模式（模式）：具体含义；（模式DDL）（2）外模式：具体含义；（外模式DDL）外模式又称为“用户模式”或“子模式”，通常是概念模式的逻辑子集。
（3）内模式：具体含义；（内模式DDL）（4）模式/内模式映象：用于定义概念模式和内模式之间的对应性。
一般在内模式中描述。
（5）外模式/模式映象：用于定义外模式和概念模式间的对应性。
在外模式中描述。
1.4.3 两级数据独立性（1）物理数据独立性：修改内模式时尽量不影响概念模式及外模式。
（2）逻辑数据独立性：修改概念模式时尽量不影响外模式和应用程序。
1.4.4 用户及用户界面用户界面定在外部级上。
了解以下概念：DML，宿主型DML、自含型DML、数据库模式、数据库；数据库模式可以理解为数据库结构，而非数据库本身。
模式的分级：为了提高数据的物理独立性和逻辑独立性，使数据库的用户观点（用户看到的数据库），与数据库的物理方面（实际存储的数据库）区分开来，数据库系统的模式是分级的。
数据库系统三级模式结构：CODASYL（Conference On Data System Language，美国数据系统语言协商会）提出模式、外模式、存储模式三级模式的概念。
三级模式之间有两级映射。
二、子模式(Sub-Schema)子模式又叫外模式，它是用户与数据库的接口。
描述用户观点的数据库的实现就叫子模式。
利用子模式的长处：接口简单，利用方便。
用户只要依照子模式编写应用程序或在终端输入操作命令，无需了解数据的存贮结构。
提供数据共享性。
用同一模式产生不同的子模式，减少了数据的冗余度。
孤立数据，安全保密。
用户只能操作其子模式范围内的数据，可保证其他数据的安全。
三、模式(Schema)所有效户的公共数据视图。
是数据库中全部数据的全局逻辑结构和特性的描述。
又称为概念模式，它不改变数据模型的原有逻辑意义而取得一个系统能够接受的模型。
模式的主体是数据模型，模式只能描述数据库的逻辑结构，而不该涉及具体存取细节。
模式一般是所有效户的子模式的最小并集，即把所有效户的数据观点有机地结合成为一个逻辑整体，统一地考虑所有效户的要求。
五、存贮模式(Storage Schema)存贮模式又叫内模式，它用来描述数据在存贮装置上的物理配置和组织问题。
这涉及到一系列文件组织技术。
存贮模式是对数据的物理描述，是系统程序员和系统设计者所持的数据观点，他们关心的是系统的性能，数据如安在硬件上寄存，如何为数据成立索引等。
包括数据库的全数存贮数据，即物理数据库，系统程序员编制专门的访问程序，实现对物理数据库的访问。
§映射与数据独立一、外模式/模式映射二、模式/内模式映射三、数据独立为了能在内部实现这三个抽象层次的内部联系和转换，数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映射。
