操作系统的教学幻灯片

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1、第1章 绪 论,任课教师：唐蕾 Email：tanglei_ 江苏师范大学计算机与科学技术学院,2020/7/19,1,本章内容概要,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,2020/7/19,2,本章教学要求,掌握 基本概念：数据库、数据库管理系统、数据库系统、数据模型 、逻辑独立性 、物理独立性; E-R方法建立概念模型； 数据库系统的三级模式结构； 数据库系统的二级映像的体系结构 ； 数据库系统的组成和主要特点； DBMS的主要功能。 了解 计算机数据管理的主要发展阶段。,2020/7/19,3,1.1 数据库系统概述,

2、一、四个基本概念 二、数据管理技术的产生和发展 三、数据库系统的特点,2020/7/19,4,一、四个基本概念,1. 数据(Data) 2. 数据库(Database) 3. 数据库管理系统(DBMS) 4. 数据库系统(DBS),2020/7/19,5,1. 数 据,数据(Data) 描述事物的符号记录，是信息的载体。 数据与其语义是不可分的。 数据是有结构的。 数据的基本特征 (1) 数据有“型”和“值”之分。 (2) 数据受数据类型和取值范围的约束。 数据的种类 文字、图形、图象、声音、语言等。,2020/7/19,6,数据示例,学生档案中的学生记录,（李明，男，1972，江苏，计算机系

3、，1990）,李明是个男大学生，1972年出生，江苏人，1990年考入计算机系。,（李明，1，1972，320，016，1990）,数据的解释,2020/7/19,7,2. 数据库,数据库的定义(Database,简称DB) 长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合。 数据库的特征 数据是持久的。 数据按一定的数据模型组织、描述和储存。 数据是共享的。,2020/7/19,8,3. 数据库管理系统,Database Management System(DBMS) 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。,存,取,2020/7/19,9,

4、DBMS的主要功能,数据定义 数据组织、存储和管理 数据操纵 数据库的事务管理和运行管理 数据库的建立和维护 其他功能,2020/7/19,10,4. 数据库系统,Database System (DBS) 指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。 在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。 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（和用户）,图 示,2020/7/19,11,数据库系统构成图示,2020/7/19,12,DBS 在计算机系统中的位置图示,数据库系统软硬件层次关系,2020/7/19,13,二、数据管理技术的产生和发展,什么是数据管理 对数据

5、进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是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 (40年代中50年代中) 文件系统阶段 (50年代末60年代中) 数据库系统阶段 (60年代末现在),2020/7/19,14,人工管理阶段,时期 40年代中50年代中 特点 数据不保存。 应用程序管理数据。 数据不共享。 数据不具有独立性。,2020/7/19,15,文件系统阶段,应用程序与数据的对应关系(文件系统),应用程序,文件,应用程序,文件2,应用程序,文件n,存取方法,.,.,2020/7/19,16,文件系统阶段,时期 50年代末60年代中 特点 数据可以长期保存。 由文件系统管

6、理数据(记录内有结构，整体无结构) 。 数据共享性差、冗余度大。 数据独立性差。,2020/7/19,17,三、数据库系统的特点,1.数据整体结构化(与文件系统的本质区别)。 2.数据共享性高，冗余度低，易扩充。 3.数据独立性(逻辑独立性、物理独立性)高。 4.数据由DBMS统一管理和控制。,2020/7/19,18,应用程序与数据的对应关系(数据库系统),DBMS,2020/7/19,19,数据独立性,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，数据的逻辑结构改

7、变了，用户程序也可以不变。,2020/7/19,20,DBMS对数据的控制功能,数据的安全性(Security)保护 使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。 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。 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。 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。,2020/7/19,21,1.2 数据模型,一、数据模型简介 二、概念模型 三、数据模型的组成要素 四、最常

8、用的数据模型 五、关系模型,2020/7/19,22,一、数据模型简介,模型 现实世界特征的模拟和抽象。 数据模型 现实世界数据特征的抽象。 两类数据模型 概念模型(信息模型)：按用户的观点对数据和信息建模，主要用于数据库设计（如E-R模型） 。 逻辑模型和物理模型 逻辑模型：包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型和对象关系模型。按计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现。 物理模型：描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，是面向计算机系统的。,2020/7/19,23,2020/7/19,24,数据模型的建立过程,数据模型的建立过程就是客观对象的抽象过程。分为两步： (1)

9、现实世界中的客观对象抽象为概念模型。 (2)把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。,概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次,2020/7/19,25,数据模型的建立实例,事物 性质,实体 属性,记录 数据项,现实世界,信息世界,机器世界,概念化,形式化,学号,姓名,性别,专业,工号,姓名,年龄,性别,职称,教师,年龄,Student (sno, sname,ssex, sage, sd),Teacher (tno, tname, tsex, tage, tp),m,n,学生,TS (tno, sno),2020/7/19,26,物理数据模型： 提供的概念一般面向计算机专家的，通过诸如

10、记录格式、记录顺序和存取路径等表示信息，描述数据在计算机中如何被存储。,逻辑数据模型： 隐藏了一些数据存储的细节，但可以在计算机中直接实现，例如关系数据模型。,2020/7/19,27,二、概念模型,1.概念模型 2.信息世界中的基本概念 3.概念模型的表示方法,2020/7/19,28,1.概念模型,概念模型的用途 概念模型用于信息世界的建模； 是现实世界到机器世界的一个中间层次； 是数据库设计的有力工具； 数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。 对概念模型的基本要求 较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识； 简单、清晰、易于用户理解。,2020/7/19,29,2.

11、信息世界中的基本概念,(1) 实体（Entity） (2) 属性（Attribute） (3) 码（Key）：唯一标识实体的属性集称为码。 (4) 域(Domain)：属性的取值范围称为该属性的域。 (5) 实体型（Entity Type） (6) 实体集（Entity Set） (7) 联系（Relationship）,2020/7/19,30,实体型与实体集示例,学生登记表,实体型,实 体 集,2020/7/19,31,2.信息世界中的基本概念,(7) 联系（Relationship） 两个实体型 一对一联系（1:1） 三个实体型 一对多联系（1:n） 一个实体型 多对多联系（m:n）,二

12、元联系,2020/7/19,32,一对一联系（1:1）,基本概念 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系，记为1:1。 实例 班级与班长之间的联系： 一个班级只有一个正班长 一个班长只在一个班中任职,2020/7/19,33,一对多联系（1:n）,基本概念 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系，记为1:n。 实例 班级与学生之间的联系： 一个班级中有若干名学生， 每个学生只在一个班级中

13、学习,2020/7/19,34,多对多联系（m:n）,基本概念 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m0）与之联系，则称实体集A与实体B具有多对多联系，记为m:n 。 实例 课程与学生之间的联系： 一门课程同时有若干个学生选修 一个学生可以同时选修多门课程,2020/7/19,35,两个实体型间的联系,实体型1,联系名,实体型2,1,1,1:1联系,实体型1,联系名,实体型2,m,n,m:n联系,实体型1,联系名,实体型2,1,n,1:n联系,2020/7/19,36,多个实体型间的联系,课程、教师与参

14、考书三个实体型。如果： 一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书； 每一个教师只讲授一门课程； 每一本参考书只供一门课程使用； 课程与教师、参考书之间的联系是一对多的。,课程,教师,参考书,讲授,m,1,n,2020/7/19,37,同一实体型内各实体间的联系,【实例】 职工实体集内部具有领导与被领导的联系： 某一职工（干部）“领导”若干名职工。 一个职工仅被另外一个职工直接领导。 这是一对多的联系。,领导,1,n,职工,2020/7/19,38,3. 概念模型的表示方法,概念模型的表示方法很多，主要是实体联系方法(E-R方法)： 用E-R图来描述现实世界的概念模型； E-R方法也称为E

15、-R模型。,2020/7/19,39,E-R 图,实体名,属性名,E-R图的四个基本成分：,表示实体型，矩形框内写明实体名,表示属性,表示联系,连接实体型与联系类型 表示实体与属性的联系 表示构成码的属性,n,课 程,成 绩,m,学 生,姓名,学号,选修,2020/7/19,40,设计E-R图过程,首先确定实体类型：几个实体类型及相应的实体名 确定联系类型：各实体类型之间是否有联系，是何种联系类型及相应的联系名。 连接实体类型和联系类型，组合成E-R图。 确定实体类型和联系类型的属性。 确定实体类型的码。,实 例,2020/7/19,41,学生,课程,选修,姓名,学号,系别,课程号,课程名,学

16、分,成绩,用矩形表 示实体,用椭圆表示实体的属性,用无向边把实体与其属性连接起来,用菱形表示实体间的联系,实体与联系用线段连接并注明类型,m,n,ER模型设计实例学生选修课程,2020/7/19,42,某工厂物资管理概念模型实体,仓库 属性：仓库号、面积、电话号码。 零件 属性：零件号、名称、规格、单价、描述。 供应商 属性：供应商号、姓名、地址、电话号码、帐号。 项目 属性：项目号、预算、开工日期。 职工 属性：职工号、姓名、年龄、职称。,图 示,2020/7/19,43,实体及其属性图,2020/7/19,44,某工厂物资管理概念模型联系,仓库和零件 联系类型：多对多； 属性：库存量。 仓库和职工 联系类型：一对多。 职工之间（领导被领导） 联系类型：一 对多。 供应商、项目和零件 联系类型：多对多； 属性：供应量,图 示,2020/7/19,45,实体及其联系图,库存,20