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数据库

[拼音]:shujuku

[外文]:data base

为满足某一部门中多个用户多种应用的需要,按照一定的数据模型在计算机系统中组织、存储和使用的互相联系的数据集合。

带有数据库的计算机系统,除具备一般的硬件、软件外,必须有用以存储大量数据的直接存取存储设备、管理并控制数据库的软件──数据库管理系统(DBMS)、管理数据库的人员──数据库管理员 (DBA)。这样的数据、硬件、软件和管理人员的总体构成数据库系统。数据库仅是数据库系统的一个组成部分。

数据库系统的功能和特征

数据库系统由文卷系统发展而来。与文卷系统相比,这种系统具有数据、体系和控制三个方面的主要特征。

数据特征

在文卷系统中虽然程序与数据之间可用存取方法进行转换,但文卷还是与应用程序对应的,即数据仍面向应用(图1)。每一应用各自建立自己的一组文卷。不同的应用若涉及相同的数据,则这些数据分别纳入各自的文卷之中。文卷的各种记录之间没有建立联系,因而数据冗余度大。增加新的应用,必须同时增加新的文卷。因此,文卷系统中的文卷是无结构的、不易扩充的信息集合。数据库则不仅描述数据本身,而且描述数据之间的联系。它的数据结构反映了某一部门的整体信息结构,数据冗余度小、易于扩充新的应用,因而是面向数据总体结构的信息集合,可为多个用户共享。

体系特征

一切数据都有逻辑和物理两个侧面。在数据库系统中,数据逻辑结构的描述称为逻辑模式。逻辑模式又分为描述全局逻辑结构的全局模式(简称模式)和描述某些应用所涉及的局部逻辑结构的子模式。数据物理结构的描述称为存储模式。这两种模式总称为数据库模式。数据库系统的体系结构如图2。

数据库系统中,用户根据子模式编制程序。子模式与模式、模式与存储模式之间有软件进行映射。因此,程序与数据之间具有两级独立性:物理独立性和逻辑独立性。数据的存储模式改变,而模式可以不改变,因而不必改写应用程序,这称为物理独立性。模式改变时,子模式可能不改变,也就不必改写应用程序,这称为逻辑独立性。由于数据库系统具备比较高的程序与数据的独立性,可以使程序员在编制应用程序时集中精力考虑算法逻辑,不必过问物理细节,而且可以大大减少应用程序维护的工作量。

控制特征

数据库数据数量庞大,结构复杂,又为多个用户所共享。因此,必须由数据库管理系统在定义、建立、运行以及维护时进行统一管理和控制,以保证数据库数据的安全性、完整性和并发操作的一致性。此外,还必须有数据库管理员专门负责对数据库的管理、控制监督和改进。

由于数据库系统具有上述特征,它的出现使信息系统的研制从围绕加工数据的程序为中心,转变到围绕共享的数据库来进行。这便于数据的集中管理,有利于应用程序的研制和维护。数据减少了冗余度和提高了相容性,从而提高了作出决策的相容性。因此,大型复杂的信息系统大多以数据库为核心,数据库系统在计算机应用中起着越来越重要的作用。

研究课题

数据库研究的课题,主要涉及三个领域。

数据库管理系统软件的研制

DBMS是数据库系统的基础。研制DBMS的基本目标,是扩大功能,提高性能和可用性,从而提高用户的生产率。70年代以来,研制的重点是探索关系数据库管理系统的设计,内容包括关系数据语言、查询优化、并发控制和系统性能等。另一类课题是对DBMS标准化的研究,即研究一个统一的DBMS体系结构的规范。

数据库设计

这是在计算机系统具有的数据库管理系统的基础上,按照应用要求以及计算机系统所提供的数据模型和功能,设计一个结构良好、使用方便、效率较高的,以数据库为核心的应用信息系统。这一领域主要的研究课题,是数据库设计方法学和设计工具的探索。例如,运用软件工程的方法和工具指导数据库设计;研究数据库设计各个阶段中完备的方法和工具;以关系数据库的规范化理论为指南进行数据库逻辑设计等。

数据库理论

主要研究关系数据库理论。关系数据库理论研究的意义,一方面在于它为数据库学科奠定了理论基础;另一方面它为数据库设计提供了判别标准,从而成为数据库设计的有力指南。研究的主要内容是关系的规范化理论。关系规范化理论已应用于数据库设计的各个阶段。

发展

数据库技术是计算机科学中发展最快的领域之一,新的领域越来越多。

分布式数据库系统

随着70年代后期分布计算机系统的发展,相应地研究成功分布式数据库系统。分布式数据库系统是一个在逻辑上完整,而在物理上分散在若干台互相连接的结点机上的数据库系统。它既具有分布性又具有数据库的综合性。这是数据库系统发展的一个重要方向。分布式数据库系统结构复杂,其中最复杂的是分布式数据库管理系统。

数据库机器

新的计算机系统的体系结构。它把由中央处理器包办的数据库操作分散给一些局部的部件来执行,或转移到一个与主计算机相连的专用计算机去执行,以提高并行性。数据库机器的发展,包括智能控制器和存储器,专用处理机和数据库计算机。

数据库语义模型

数据库的数据模型基本上属于语法模型,语义体现很不完备,不能明显地含有现实世界的意义。因此,用户只能按照DBMS所提供的数据操纵语言访问数据库。语义模型能准确地描述现实世界中某个部门的信息集合及其意义,使用户能基于对现实世界的认识或用类似于自然语言的形式来访问数据库。这方面的研究已发展为数据语义学。

数据库智能检索

数据库技术和人工智能相结合,根据数据库中的事实和知识进行推理,演绎出正确答案,这就是数据库的智能检索。这涉及到自然语言用户接口、逻辑演绎功能和数据库语义模型等问题,如70年代末所开始的知识库管理系统和演绎数据库的研究。

办公室自动化系统中的数据库

研究在办公室自动化系统中数据库技术的应用,其中主要研究对各种非格式化数据如图像、声音、正文的处理,以及面向端点用户的高级语言接口。

参考书目
  1. 萨师煊、王珊:《数据库系统概论》,高等教育出版社,北京,1984。

参考文章

  • 各级教育行政部门将怎样有效利用基础数据库中的数据?生活知识
  • 怎样有效利用基础数据库中的数据?生活知识
  • 基础数据库的数据来自何处?生活知识
  • 电力工程公用数据库结构设计原则?电气技术
  • 什么是网络数据库系统?测控技术
  • 电力工程CAD数据库的基本要求?电气技术
  • 根据数据模型的不同,可将数据库分为哪几类?最常用的数据库是哪一类?测控技术
  • 电力工程应用软件中互提资料数据库记录的规定?电气技术
  • 电力工程应用软件中公用数据库公用数据库结构设计?电气技术
  • 什么是分布式数据库系统?测控技术

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