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1、1/168,An Introduction to Database Systems,第一章 绪论,2/168,An Introduction to Database Systems,第一章 绪论,1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 小结,3/168,An Introduction to Database Systems,数据库的地位,数据库技术产生于六十年代末，是计算机科学的重要分支。 数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。 数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国
2、家信息化程度的重要标志。,4/168,An Introduction to Database Systems,常见的数据库产品,IBM DB2 and Informix Microsoft SQL Server Sybase Oracle Microsoft Access MySql,5/168,An Introduction to Database Systems,中国数据库市场,6/168,An Introduction to Database Systems,中国数据库市场,大数据时代的数据库,NoSQL数据库 Key-value数据库，如Voldemort 列存储数据库，如Hbase
3、文档数据库，如MongoDB 图存数据库，如Neo4j,An Introduction to Database Systems,7/168,8/168,An Introduction to Database Systems,第一章 绪论,1.1 数据库系统概述 1.1.1 四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点,9/168,An Introduction to Database Systems,1.1.1 四个基本概念,数据(Data) 数据库(Database) 数据库管理系统(DBMS) 数据库系统(DBS),10/168,An Introduct
4、ion to Database Systems,一、数据,数据(Data)是数据库中存储的基本对象 数据的定义 描述事物的符号记录 数据的种类 文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等 数据的特点 数据与其语义是不可分的,11/168,An Introduction to Database Systems,数据举例,数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。 例如 93是一个数据 语义1：学生某门课的成绩 语义2：某人的体重 语义3：计算机系2003级学生人数 语义4：请同学给出。,12/168,An Introduction to Database System
5、s,数据举例,学生档案中的学生记录 （李明，男，197205，江苏南京市，计算机系，1990） 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、 入学时间 解释：李明是个大学生，1972年5月出生，江苏南京市人，1990年考入计算机系 请给出另一个解释和语义,13/168,An Introduction to Database Systems,二、数据库,数据库的定义 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。 数据库的基本特征 数据按一定的数据模型组织、描述和储存 可为各种用户共享 冗余度较小 数据独立性较高 易扩展,14/168,An In
6、troduction to Database Systems,三、数据库管理系统,什么是DBMS 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 是基础软件，是一个大型复杂的软件系统 DBMS的用途 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据,15/168,An Introduction to Database Systems,硬件平台,基础软件平台,软件基础构架平台,应用软件平台,软件产品,协同软件 办公软件,数据库系统 操作系统,中间件 应用服务器,数据库在计算机系统中的位置,16/168,An Introduction to Database Systems,DBMS的主要功能,数据定义功能
7、 提供数据定义语言(DDL) 定义数据库中的数据对象 数据组织、存储和管理 分类组织、存储和管理各种数据 确定组织数据的文件结构和存取方式 实现数据之间的联系 提供多种存取方法提高存取效率,17/168,An Introduction to Database Systems,DBMS的主要功能（续一）,数据操纵功能 提供数据操纵语言(DML) 实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改) 数据库的事务管理和运行管理 数据库在建立、运行和维护时由DBMS统一管理和控制 保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复,18/168,An Introduction to
8、 Database Systems,DBMS的主要功能（续二）,数据库的建立和维护功能(实用程序) 数据库初始数据装载转换 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视分析等 其它功能 DBMS与网络中其它软件系统的通信 两个DBMS系统的数据转换 异构数据库之间的互访和互操作,19/168,An Introduction to Database Systems,四、数据库系统,什么是数据库系统（Database System，简称DBS） 在计算机系统中引入数据库后的系统构成 数据库系统的构成 数据库 数据库管理系统（及其开发工具） 应用系统 数据库管理员,20/168,An Intr
9、oduction to Database Systems,数据库,应用系统,应用开发工具,操作系统,数据库管理系统,数据库管理员,用户,用户,用户,数据库系统,21/168,An Introduction to Database Systems,1.1 数据库系统概述,1.1.1 四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点,22/168,An Introduction to Database Systems,数据管理技术的产生和发展,什么是数据管理 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 数据处理的中心问题 数据管理技术的发展过程 人工管理阶段(20
10、世纪40年代中-50年代中) 文件系统阶段(20世纪50年代末-60年代中) 数据库系统阶段(20世纪60年代末-现在),23/168,An Introduction to Database Systems,数据管理技术的产生和发展(续),数据管理技术的发展动力 应用需求的推动 计算机硬件的发展 计算机软件的发展,24/168,An Introduction to Database Systems,一、人工管理阶段,时期 20世纪40年代中-50年代中 产生的背景 应用需求科学计算 硬件水平无直接存取存储设备 软件水平没有操作系统 处理方式批处理,25/168,An Introduction
11、to Database Systems,人工管理阶段(续),特点 数据的管理者：用户（程序员），数据不保存 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：无共享、冗余度极大 数据的独立性：不独立，完全依赖于程序 数据的结构化：无结构 数据控制能力：应用程序自己控制,26/168,An Introduction to Database Systems,应用程序与数据的对应关系(人工管理阶段),人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系,27/168,An Introduction to Database Systems,二、文件系统阶段,时期 20世纪50年代末-60年代中 产生的背景 应用需求科
12、学计算、管理 硬件水平磁盘、磁鼓 软件水平有文件系统 处理方式联机实时处理、批处理,28/168,An Introduction to Database Systems,文件系统阶段(续),特点 数据的管理者：文件系统，数据可长期保存 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：共享性差、冗余度大 数据的结构化：记录内有结构,整体无结构 数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须 修改应用程序 数据控制能力：应用程序自己控制,29/168,An Introduction to Database Systems,应用程序与数据的对应关系(文件系统阶段),文件系统阶段应用程序与数据之间的对应
13、关系,30/168,An Introduction to Database Systems,文件系统中数据的结构,记录内有结构。 数据的结构是靠程序定义和解释的。 数据只能是定长的。 可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。 文件间是独立的，因此数据整体无结构。 可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中对描述数据间的联系。 数据的最小存取单位是记录。,31/168,An Introduction to Database Systems,三、数据库系统阶段,时期 20世纪60年代末以来 产生的背景 应用背景大规模管理 硬件背景大容量磁盘、磁盘阵列 软件背景有数据库管理系
14、统 处理方式联机实时处理,分布处理,批处理,32/168,An Introduction to Database Systems,1.1 数据库系统概述,1.1.1 四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点,33/168,An Introduction to Database Systems,1.1.3 数据库系统的特点,数据结构化 数据的共享性高，冗余度低，易扩充 数据独立性高 数据由DBMS统一管理和控制,34/168,An Introduction to Database Systems,数据结构化,整体数据的结构化是数据库的主要特征之一 整体结构
15、化 不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织 不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系 数据库中实现的是数据的真正结构化 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释 数据可以变长 数据的最小存取单位是数据项,35/168,An Introduction to Database Systems,数据的共享性高，冗余度低，易扩充,数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。 数据共享的好处 减少数据冗余，节约存储空间 避免数据之间的不相容性与不一致性 使系统易于扩充,36/168,An Introduction to Database Sys
16、tems,数据独立性高,物理独立性 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。数据库的逻辑结构改变了，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,37/168,An Introduction to Database Systems,数据由DBMS统一管理和控制,DBMS提供的数据控制功能 (1)数据的安全性（Security）保护 保护数据，以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。 (2)数据的完整性（Integrity）检查 将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。 (3)并发（Concurrency）控制 对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。 (4)数据库恢复（Recovery） 将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。,38/168,An Introductio
