中级通信工程师考试数据库系统阶段

1.数据库系统阶段
数据库系统阶段是指从20世纪60年代后期以来。数据管理技术进入数据库系统阶段的标志是20世纪60年代末期的三件大事：
(1)1968年美国ffiM公司推出层次模型的IMS系统；
(2)1969年美国CODASYL组织发布了DBTG报告，提出网状模型；
(3)1970年美国IBM公司的E.F.Codd连续发表论文，提出关系模型，奠定了关系数据库的理论基础。
特别是20世纪70年代以来，计算机应用范围越来越广泛，要求用计算机管理的数据量急剧增长，同时，多种应用、多种语言互相覆盖地共享数据集合的要求越来越强烈。一方面，计算机硬件发展迅速，硬件价格大幅度下降，.出现了大容量磁盘等廉价的内、外存储设备；
另一方面，软件价格上升，软件成本增加。为了解决多用户、多应用共享数据的需求，使数据为尽可能多的应用服务，数据库技术得到迅速的发展。数据库系统管理数据具有如下特点。
(1)采用特定的数据模型，使数据结构化。
数据结构化是数据库和文件系统的本质区别。在文件系统中，相互独立的文件的记录内部是有结构的，通常采取的是等长或变长的记录格式，但记录之间没有联系，这种数据的独立性只对一个应用而言，仍有局限性，不适应多用户、多应用共享数据的需求。而数据库系统为用户提供一个数据的抽象视图，它能隐藏数据的存储结构和存取方法等细节，并通过数据模型作为实现数据抽象的主要工具，实现了整体数据的结构化，它要求在描述数据时不仅要描述数据本身，还要描述数据之间的联系。
(2)数据的独立性高。
数据库系统提供了3级数据抽象（视图级抽象、概念级抽象和物理级抽象）能力和3种数据库模式（外模式、模式和内模式），实现了数据的物理独立性和逻辑独立性。数据与程序的相互独立，使得可以把数据的定义和描述从应用程序中分离出去，而把数据的存取由数据库管理系统统一进行管理，用户在应用程序中不用考虑存取路径等细节，大大简化了应用程序的编制及应用程序对数据的维护和修改。
(3)数据的共享性好，数据冗余度低。
数据库系统允许多个用户或多个应用程序同时访问数据库中的相同数据，数据不再面向某个应用，而是面向整个系统，从而支持了数据的共享，节省了存储空间，大大减少了数据冗余，避免了数据之间的不相容性与不一致性。
(4)为用户提供了方便的用户接口。
用户可以使用查询语言（如SQL)或终端命令对数据库进行访问，也可以借助高级语言(如C语言、COBOL语言等）采用程序方式对数据库进行操作。
　　(5)有统一的数据控制功能。
数据库系统中的数据由数据库管理系统统一管理，而且管理的是有结构的数据，因此在使用数据时可以有很灵活的方式。一个数据库一般都要支持很多应用程序和用户。不同的应用程序和不同的用户对同一个数据库可能有不同的理解，对同一数据库的每一种理解称为这个数据库的一个视图。一个视图可以是一个数据库子集合，也可以是多个数据库的子集按照某种方式构成的虚拟数据库。数据库管理系统提供了定义、维护和操纵视图的机制，使得多个用户可以为他们的应用定义、维护和使用自己的视图。在短短的30多年里，它已从第一代的网状、层次数据库系统，第二代的关系数据库系统，发展到第三代以面向对象模型为主要特征的数据库系统。数据库技术和网络通信技术、人工智能技术、面向对象程序设计技术、并行计算技术等互相渗透，互相结合，成为当前数据库技术发展的主要特征。数据模型是数据库系统的核心和基础。因此，数据库发展阶段的划分应该以数据模型的进展作为主要依据和标志。{#page#}第一代数据库系统--层次、网状数据库系统。代表是：
①1969年IBM公司研制的层次模型和数据库管理系统IMS(InformationManagementSystem)；
②美国数据库系统语言协会CODASYL下属的数据库任务组DBTG于20世纪60年代末70年代初提出基于网状结构的方法，它是数据库网状模型的典型代表。
第二代数据库系统--关系数据库系统。1970年，IBM公司SanJose研究室的研究员E.F.codd发表了“大型共享数据库数据的关系模型”论文，提出了数据库的关系模型，开创了数据库关系方法和关系数据理论的研究，为关系数据库技术奠定了理论基础。其典型代表:
①IBMSanJose实验室开发的SystemR;
②Berkeley加利福尼亚大学研制的INGRES。
第三代数据库系统。从20世纪80年代以来，数据库技术在商业领域的巨大成功刺激了其他领域对数据库技术需求的迅速增长，但传统数据库系统的局限性难以满足新应用的需求。
传统数据库系统的局限性主要表现在以下几方面。
①面向机器的语法数据模型。传统数据库中采用的数据模型强调数据的高度结构化，只能存储离散的数据和有限的数据与数据之间的关系，语义表示能力差。它无法表示客观世界中结构复杂、相互联系的语义也十分复杂的对象，从而限制了数据库处理文本、超文本、图形、图像、CAD图件、声音等多种复杂对象及工程、地理、测绘等领域中的非格式化、非经典数据的能力。
②数据类型简单、固定。
③结构与行为完全分离。传统数据库主关心数要据的独立性及存取数据的效率，是语法数据库，语义表达能力差，难以抽象化地去模拟行为。对象的结构表示可映射到数据库模式,对象的行为特征最多只能由应用程序来表示。
④阻抗失配。它主要是指关系系统中，数据操纵语言和通用程序设计语言之间的失配。
⑤被动响应。仅能响应和重做用户要求它们做的事情。
⑥存储、管理的对象有限。仅能存储和管理数据，缺乏知识管理和对象管理的能力。
⑦事务处理能力较差。仅能支持非嵌套事务，对长事务的响应较慢，且在事务发生故障时恢复比较困难。
有鉴于此，数据库研究人员积极投入对第三代数据库系统的研究。
经过大量的研究和讨论，达成共识，第三代数据库系统的基本特征为：
①支持数据管理、对象管理和知识管理；
②必须保持或继承第二代数据库系统的技术；
③必须对其他系统开放（其开放性表现在支持数据库语言标准，支持标准网络协议，系统具有良好的可移植性、可连接性、可扩展性和可互操作性)；
④数据库技术与其他技术相结合（如分布式数据库与分布处理技术相结合，并行数据库与并行处理相结合，多媒体数据库与多媒体技术相结合等)。

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