數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程

數(shù)據(jù)管理是指對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護(hù)的過程,其目的是使數(shù)據(jù)能夠充分且高效地發(fā)揮其作用到目前為止,數(shù)據(jù)管理共歷經(jīng)了三個(gè)階段:人工管理階段、文件系統(tǒng)階段、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。其中數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段是目前最高級的階段,下面我們簡單介紹這三個(gè)階段的發(fā)展情況。

人工管理階段

自1946年2月第一臺電子計(jì)算機(jī)誕生至20世紀(jì)50年代中期,計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算。當(dāng)時(shí),計(jì)算機(jī)除了硬件設(shè)備外,并沒有任何的軟件可以用于存儲數(shù)據(jù),而使用的外存也只有磁帶、卡片和紙帶,并沒有磁盤等直接存儲設(shè)備;軟件中只有匯編語言,沒有操作系統(tǒng)。所以數(shù)據(jù)只能采用人工管理的方式。人工管理階段存在許多弊端,如下所述:片意

(1)不能長期保存數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)存儲在處理數(shù)據(jù)的程序中,導(dǎo)致數(shù)據(jù)與程序組成一個(gè)整體,程序運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)載入,程序結(jié)束時(shí)數(shù)據(jù)隨著內(nèi)存的釋放而消失。即使是存儲在磁帶或卡片等外存中的數(shù)據(jù),也只是一些臨時(shí)數(shù)據(jù)。

(2)沒有軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。程序設(shè)計(jì)者不僅要考慮數(shù)據(jù)之間的邏輯結(jié)構(gòu),還要考慮數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)、存取方式等。

(3)數(shù)據(jù)面向應(yīng)用(數(shù)據(jù)不能共享)。數(shù)據(jù)是附屬于程序的,即使兩個(gè)程序擁有相同的數(shù)據(jù),也必須設(shè)計(jì)各自的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)和存取方式還不能實(shí)現(xiàn)相同數(shù)據(jù)的共享,因此會導(dǎo)致程序與程序之間存在大量的重復(fù)數(shù)據(jù)。

(4)數(shù)據(jù)不具備獨(dú)立性。由于數(shù)據(jù)依托于程序,因此一旦數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,就會導(dǎo)致程序的改變,使得數(shù)據(jù)沒有獨(dú)立性。

文件系統(tǒng)階段

20世紀(jì)50年代后期到60年代中期,由于出現(xiàn)了磁盤、磁鼓等直接存儲設(shè)備,軟件也有了各種高級語言和操作系統(tǒng),因此計(jì)算機(jī)不僅可以應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算,也被大量應(yīng)用于經(jīng)營管理活動。人們可以將程序所需的大量數(shù)據(jù)組織成數(shù)據(jù)文件,長期保存到直接存儲設(shè)備中,然后利用操作系統(tǒng)中的文件管理功能隨時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行存取。發(fā)展到文件系統(tǒng)階段,對于數(shù)據(jù)的存儲已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍,該階段的主要特點(diǎn)如下:

(1)數(shù)據(jù)可以長期保存。數(shù)據(jù)保存在磁盤上,用戶可以通過程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改、查操作。

(2)使用文件系統(tǒng)來管理數(shù)據(jù)。文件系統(tǒng)是程序與數(shù)據(jù)之間的接口,程序需要通過文件系統(tǒng)建立、存儲和操作數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)余大(數(shù)據(jù)共享性差)。因?yàn)槲募菫樘囟ǖ挠猛驹O(shè)計(jì)的,所以會造成數(shù)據(jù)在多個(gè)文件中被重復(fù)存儲。

(4)數(shù)據(jù)不一致。這是由于數(shù)據(jù)冗余和文件的獨(dú)立性造成的,在更新數(shù)據(jù)時(shí),很難證相同數(shù)據(jù)在不同文件中的一致性。

(5)數(shù)據(jù)獨(dú)立性差。修改文件的存儲結(jié)構(gòu)后,相關(guān)的程序也需要修改。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

20世紀(jì)60年代后期,存儲技術(shù)不斷發(fā)展,出現(xiàn)了大容量的磁盤,因此計(jì)算機(jī)管理和處理的數(shù)據(jù)量急劇增加,原有的文件系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足大量用戶對數(shù)據(jù)共享性、獨(dú)立性及安全性的需求,所以數(shù)據(jù)庫應(yīng)運(yùn)而生。1968年,IBM公司成功研發(fā)出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),這標(biāo)志著數(shù)據(jù)管理技術(shù)進(jìn)入了第三個(gè)階段,即數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。在該階段中,數(shù)據(jù)庫替代了文件來存儲數(shù)據(jù),使得計(jì)算機(jī)能夠更快速地處理大量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段彌補(bǔ)了文件系統(tǒng)階段的不足,具有如下特點(diǎn):

(1)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化。通過存儲路徑實(shí)現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系,這是文件系統(tǒng)所不具備的。

(2)數(shù)據(jù)面向系統(tǒng)(數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了共享)。對于任何一個(gè)系統(tǒng)來說,數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是透明的,任何程序都可以通過標(biāo)準(zhǔn)化接口來訪問數(shù)據(jù)庫。

(3)數(shù)據(jù)的獨(dú)立性強(qiáng)。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了分離,用戶以簡單的邏輯結(jié)構(gòu)操作數(shù)據(jù)即可,無需考慮數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換工作由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

(4)數(shù)據(jù)的安全性。并非任意用戶都可以存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫的安全性控制可以防止非法用戶對數(shù)據(jù)的非法操作。