数据库技术的产生与发展
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数据库中的数据，为了满足各种用户的要求，设计了复杂 的数据结构。 为了给用户提供简单明了的数据界面，系统必须隐藏数据 在数据库内部的结构和存储细节。 为此，系统提供三个层次屏蔽系统的复杂性，简化用户接 口。
两层模式之间的映像关系由DBMS实现： • 外模式/模式映像 • 模式/内模式映像
（2）模式/内模式映像 •定义了数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。 •模式/内模式映像是唯一的 •模式/内模式映像存在于模式和内模式之间，用于定义数 据的逻辑结构和存储结构的对应关系，使得当数据库的存 储结构发生变化时，访问数据库的应用不变。
•模式/内模式映像保证了数据的物理独立性。
物理独立性
格下降。数据共享的需求日益增加，软硬件功能越来 越强。
• 特点:
• • • • • • 数据结构化 数据共享性高 数据独立性强 数据粒度小 统一的管理和控制（DBMS） 独立的操作界面
数据库系统阶段
数据库系统阶段
数据库系统阶段
数据管理技术的发展 WEB数据库技术 并行数据库技术 数据仓库与联机分析技术 数据挖掘与商务智能技术 内容管理技术 海量数据管理技术和云计算技术等
• 例如：
-对全局逻辑结构：学生（系，班级，学号，姓名，年 龄，性别，籍贯） -有外模式：学生籍贯（学生.学号，学生.姓名，学生. 籍贯）
• 将学生模式拆分成：
-学生1（系，班级，学号，姓名，年龄，性别，照片） -学生2（学号，籍贯，照片） -学生籍贯（学生1.学号，学生1.姓名，学生2.籍贯）
两级映像（续）
• 每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，数据 库中的其余数据是不可见的。 • 设置外部模式有如下优点： • 方便用户使用，简化了用户接口；保证数据的独立性；有 利于数据共享；有利于数据安全和保密。
• DBMS提供描述外模式的定义语言，如:Create View
内模式
定义： • 内模式（也称存储模式）是对数据库中数据物理结构和存储方式的描 述，是数据在数据库内部的表示形式。一个数据库只有一个内模式。
– 计算机不仅应用于科学计算，还大量应用于经济管 理。出现了磁盘、磁鼓等直接存取的外存设备，出 现了初级的操作系统，和专门的管理数据的软件— 文件管理系统
• 特点：
•数据可以长期保持 •由文件系统管理数据 •数据冗余大，共享性差 •数据独立性差
文件系统阶段
文件系统阶段 磁鼓
文件系统阶段
数据库系统阶段 • 时间：20世纪60年代后期 • 背景：计算机性能得到提高，出现大容量磁盘，且价
数据管理技术的发展
数据管理技术的发展
数据管理技术的发展
作业：完成下表
第1章 数据库系统认知
1.1
数据管理技术的产生和发展
1.2
数据库系统概述
1.3
数据模型
1.4
数据库设计基础
1.5
任务训练
1.2 数据库系统概述
1.2.1
数据库系统的构成
1.2.2
数据库的体系结构
1.2.3
数据库管理系统简介
外模式A
外模式/模式映像
外模式B
…
外模式N
逻辑数据独立性
模式
模式/内模式映像 物理数据独立性
内模式
两级映像
(1)外模式/模式映像 •对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式 映像，它定义了该外模式与模式之间的对应关系。这些 映像定义通常包还在各自外模式的描述中。 •当模式改变时，外模式/模式映像要做相应的改变，以 保证外模式不变，访问的数据库的应用不变。 •外模式/模式映像保证了数据的逻辑独立性。
• 模式描述数据的全局逻辑结构 • 外模式涉及数据的局部逻辑结构，即用户 可以直接接触到的数据的逻辑结构 • 内模式更多的是由数据库系统内部实现的
1.2.2 两级映像和两级数据独立性
为了提高数据库系统中的数据独立性，数据库系统在这三级 模式间提供了两层映像：外模式／模式映像和模式／内模式映像 。 映像是一种对应规则，它指出了映像双方是如何进行转换的。
1.2.2 数据库的体系结构
1
数据库的三级模式结构
2
数据库的二级存储映像
三级模式结构
用户A1 用户A2 用户B2 用户B1 用户N1 … 用户Ni 数据库对象
SQL
外模式A
外模式B
…
外模式N
视图
Create view
外模式/模式映像
模式
基本表 Create table
模式/内模式映像
内模式
数据库文件 Create database
• DBMS提供描述模式的定义语言，如:Create Table
外模式
• 定义：外模式（也称子模式或用户模式）属于视图层抽象 ，是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见 和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。 • 外模式是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式 • 不同的数据库用户的外模式可以不同
第1章 数据库系统认知
1.1
数据管理技术的产生和发展
1.2
数据库系统概述
1.3
数据模型
1.4
数据库设计基础
1.5
任务训练
1.1 数据管理技术的产生和发展
1.1.1
数据处理的基本概念
1.1.2
数据管理技术的发展
1.1.1 数据处理的基本概念
数据(data)
数据是对客观事物及其活动的抽象符号表示，是存储在某一媒体上 可以鉴别的符号资料。 数据的形式---数字、文字、图形、图像、声音等
数据库的二级存储映像
• 指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。 当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。
逻辑独立性
• 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑
结构改变了，用户程序也可以不变。
数据独立性是由DBMS
的二级映像功能来保证的
为什么要采用三级模式？？？
为什么要采用三级模式结构
• 内模式定义了所有内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及所有 数据控制方面的细节。
内模式与下面的工作相关： 数据和索引的存储空间分配。 用于存储的记录描述（数据项的存储大小）。 记录放置。 数据压缩和数据加密技术。
• DBMS提供描述内模式的定义语言，如:Create Database
数据库
数据库的体系结构
模式
• 定义：模式（简称概念模式，也称逻辑模式）是对数据库 中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库所有用户 的公共数据视图。 • 一个数据库只有一个模式。
• 概念模式描述：
– – – – 所有实体、实体的属性和实体间的联系。 数据的约束。 数据的语义信息。 安全性和完整性信息。
对成绩进行判断： 其中一名同学成绩不及格 那么我们得到及格与不及格的信息
1.1.1 数据处理的基本概念
数据处理(data processing)
•数据处理指对数据进行加工的过程， •即将数据转换成信息的过程， •是对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列 活动的总和
1.1.2 数据管理技术的发展
三级模式有什么好处？？？
三级模式的好处
• 有利于数据共享：所有用户使用统一概念模式导 出的不同外模式或视图，减少了数据冗余。
• 有利于数据安全保密：每个用户只能操作属于自 己的外数据视图。
• 保证了数据的独立性：物理存储结构改变不用改 变应用程序，逻辑结构改变不用改变应用程序。
数据库的二级存储映像
数据库（DB）--指长期保存在计算机的存储设备上，按照某种模型组织起来 的、可以被各种用户或应用共享的数据集合。 数据库管理系统（DBMS）
数据库应用系统的开发工具及数据接口
数据库应用系统--提供可视化操作界面供终端用户使用进行日常数据处理工作
数据库用户--数据库管理员、数据库分析师、应用程序员和终端用户
信息(information) 信息是指数据经过加ห้องสมุดไป่ตู้处理后所获得的有用的知识，是以某种数据形 式表现的。 数据和信息的关系 数据是信息的具体表现形式，信息是数据所表现的意义。
1.1.1 数据处理的基本概念
例如：85、59
85和59 本身是一个数据
对85和59 进行语义解释：两名学生的成绩是85和59
人工管理阶段 • 时期：20世纪50年代以前 • 硬件特点：计算机主要用于科学计算，外存只有磁
带、卡片、纸带，没有操作系统和管理数据的软件。
• 特点:
• • • • 数据不能长期储存 应用程序本身管理数据 数据不共享 数据不具有独立性
人工管理阶段
文件系统阶段 • 时期： 20世纪50年代后期-20世纪60年代中期 • 软硬件背景：
SQL Server 2008 R2 数据库技术及应用
（第3版） 周慧、施乐军主编
第1章 数据库系统认知
能力目标
能够初步认识数据库系统的组成
能够明确数据库系统中的用户角色
能够初步认识各种数据库管理系统、开发工具及其特点 能够初步认识数据库设计的方法与步骤
能够了解数据模型的基本概念
能够阅读并理解数据库系统有关的英文术语 能够自学安装并初步使用SQL Server 2005
1.2.1数据库系统的构成
数据库系统是指在计算机中引入数据库后的系统，通常由计算机硬件、 软件、数据库和数据用户组成。
数据库系统的主要组成部分：
硬件系统--具有满足数据库需求的存储、计算、通信和服务能力
操作系统（OS）--根据数据库系统的硬件平台、数据库的处理和安全需求选择相适应的操作系
统
两层模式之间的映像关系由DBMS实现： • 外模式/模式映像 • 模式/内模式映像
（2）模式/内模式映像 •定义了数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。 •模式/内模式映像是唯一的 •模式/内模式映像存在于模式和内模式之间，用于定义数 据的逻辑结构和存储结构的对应关系，使得当数据库的存 储结构发生变化时，访问数据库的应用不变。
•模式/内模式映像保证了数据的物理独立性。
物理独立性
格下降。数据共享的需求日益增加，软硬件功能越来 越强。
• 特点:
• • • • • • 数据结构化 数据共享性高 数据独立性强 数据粒度小 统一的管理和控制（DBMS） 独立的操作界面
数据库系统阶段
数据库系统阶段
数据库系统阶段
数据管理技术的发展 WEB数据库技术 并行数据库技术 数据仓库与联机分析技术 数据挖掘与商务智能技术 内容管理技术 海量数据管理技术和云计算技术等
• 例如：
-对全局逻辑结构：学生（系，班级，学号，姓名，年 龄，性别，籍贯） -有外模式：学生籍贯（学生.学号，学生.姓名，学生. 籍贯）
• 将学生模式拆分成：
-学生1（系，班级，学号，姓名，年龄，性别，照片） -学生2（学号，籍贯，照片） -学生籍贯（学生1.学号，学生1.姓名，学生2.籍贯）
两级映像（续）
• 每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，数据 库中的其余数据是不可见的。 • 设置外部模式有如下优点： • 方便用户使用，简化了用户接口；保证数据的独立性；有 利于数据共享；有利于数据安全和保密。
• DBMS提供描述外模式的定义语言，如:Create View
内模式
定义： • 内模式（也称存储模式）是对数据库中数据物理结构和存储方式的描 述，是数据在数据库内部的表示形式。一个数据库只有一个内模式。
– 计算机不仅应用于科学计算，还大量应用于经济管 理。出现了磁盘、磁鼓等直接存取的外存设备，出 现了初级的操作系统，和专门的管理数据的软件— 文件管理系统
• 特点：
•数据可以长期保持 •由文件系统管理数据 •数据冗余大，共享性差 •数据独立性差
文件系统阶段
文件系统阶段 磁鼓
文件系统阶段
数据库系统阶段 • 时间：20世纪60年代后期 • 背景：计算机性能得到提高，出现大容量磁盘，且价
数据管理技术的发展
数据管理技术的发展
数据管理技术的发展
作业：完成下表
第1章 数据库系统认知
1.1
数据管理技术的产生和发展
1.2
数据库系统概述
1.3
数据模型
1.4
数据库设计基础
1.5
任务训练
1.2 数据库系统概述
1.2.1
数据库系统的构成
1.2.2
数据库的体系结构
1.2.3
数据库管理系统简介
外模式A
外模式/模式映像
外模式B
…
外模式N
逻辑数据独立性
模式
模式/内模式映像 物理数据独立性
内模式
两级映像
(1)外模式/模式映像 •对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式 映像，它定义了该外模式与模式之间的对应关系。这些 映像定义通常包还在各自外模式的描述中。 •当模式改变时，外模式/模式映像要做相应的改变，以 保证外模式不变，访问的数据库的应用不变。 •外模式/模式映像保证了数据的逻辑独立性。
• 模式描述数据的全局逻辑结构 • 外模式涉及数据的局部逻辑结构，即用户 可以直接接触到的数据的逻辑结构 • 内模式更多的是由数据库系统内部实现的
1.2.2 两级映像和两级数据独立性
为了提高数据库系统中的数据独立性，数据库系统在这三级 模式间提供了两层映像：外模式／模式映像和模式／内模式映像 。 映像是一种对应规则，它指出了映像双方是如何进行转换的。
1.2.2 数据库的体系结构
1
数据库的三级模式结构
2
数据库的二级存储映像
三级模式结构
用户A1 用户A2 用户B2 用户B1 用户N1 … 用户Ni 数据库对象
SQL
外模式A
外模式B
…
外模式N
视图
Create view
外模式/模式映像
模式
基本表 Create table
模式/内模式映像
内模式
数据库文件 Create database
• DBMS提供描述模式的定义语言，如:Create Table
外模式
• 定义：外模式（也称子模式或用户模式）属于视图层抽象 ，是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见 和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。 • 外模式是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式 • 不同的数据库用户的外模式可以不同
第1章 数据库系统认知
1.1
数据管理技术的产生和发展
1.2
数据库系统概述
1.3
数据模型
1.4
数据库设计基础
1.5
任务训练
1.1 数据管理技术的产生和发展
1.1.1
数据处理的基本概念
1.1.2
数据管理技术的发展
1.1.1 数据处理的基本概念
数据(data)
数据是对客观事物及其活动的抽象符号表示，是存储在某一媒体上 可以鉴别的符号资料。 数据的形式---数字、文字、图形、图像、声音等
数据库的二级存储映像
• 指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。 当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。
逻辑独立性
• 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑
结构改变了，用户程序也可以不变。
数据独立性是由DBMS
的二级映像功能来保证的
为什么要采用三级模式？？？
为什么要采用三级模式结构
• 内模式定义了所有内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及所有 数据控制方面的细节。
内模式与下面的工作相关： 数据和索引的存储空间分配。 用于存储的记录描述（数据项的存储大小）。 记录放置。 数据压缩和数据加密技术。
• DBMS提供描述内模式的定义语言，如:Create Database
数据库
数据库的体系结构
模式
• 定义：模式（简称概念模式，也称逻辑模式）是对数据库 中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库所有用户 的公共数据视图。 • 一个数据库只有一个模式。
• 概念模式描述：
– – – – 所有实体、实体的属性和实体间的联系。 数据的约束。 数据的语义信息。 安全性和完整性信息。
对成绩进行判断： 其中一名同学成绩不及格 那么我们得到及格与不及格的信息
1.1.1 数据处理的基本概念
数据处理(data processing)
•数据处理指对数据进行加工的过程， •即将数据转换成信息的过程， •是对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列 活动的总和
1.1.2 数据管理技术的发展
三级模式有什么好处？？？
三级模式的好处
• 有利于数据共享：所有用户使用统一概念模式导 出的不同外模式或视图，减少了数据冗余。
• 有利于数据安全保密：每个用户只能操作属于自 己的外数据视图。
• 保证了数据的独立性：物理存储结构改变不用改 变应用程序，逻辑结构改变不用改变应用程序。
数据库的二级存储映像
数据库（DB）--指长期保存在计算机的存储设备上，按照某种模型组织起来 的、可以被各种用户或应用共享的数据集合。 数据库管理系统（DBMS）
数据库应用系统的开发工具及数据接口
数据库应用系统--提供可视化操作界面供终端用户使用进行日常数据处理工作
数据库用户--数据库管理员、数据库分析师、应用程序员和终端用户
信息(information) 信息是指数据经过加ห้องสมุดไป่ตู้处理后所获得的有用的知识，是以某种数据形 式表现的。 数据和信息的关系 数据是信息的具体表现形式，信息是数据所表现的意义。
1.1.1 数据处理的基本概念
例如：85、59
85和59 本身是一个数据
对85和59 进行语义解释：两名学生的成绩是85和59
人工管理阶段 • 时期：20世纪50年代以前 • 硬件特点：计算机主要用于科学计算，外存只有磁
带、卡片、纸带，没有操作系统和管理数据的软件。
• 特点:
• • • • 数据不能长期储存 应用程序本身管理数据 数据不共享 数据不具有独立性
人工管理阶段
文件系统阶段 • 时期： 20世纪50年代后期-20世纪60年代中期 • 软硬件背景：
SQL Server 2008 R2 数据库技术及应用
（第3版） 周慧、施乐军主编
第1章 数据库系统认知
能力目标
能够初步认识数据库系统的组成
能够明确数据库系统中的用户角色
能够初步认识各种数据库管理系统、开发工具及其特点 能够初步认识数据库设计的方法与步骤
能够了解数据模型的基本概念
能够阅读并理解数据库系统有关的英文术语 能够自学安装并初步使用SQL Server 2005
1.2.1数据库系统的构成
数据库系统是指在计算机中引入数据库后的系统，通常由计算机硬件、 软件、数据库和数据用户组成。
数据库系统的主要组成部分：
硬件系统--具有满足数据库需求的存储、计算、通信和服务能力
操作系统（OS）--根据数据库系统的硬件平台、数据库的处理和安全需求选择相适应的操作系
统