数据管理技术的发展过程

数据管理是指对数据进行有效的分类、组织、编码、存储、检索和维护的过程,其目的是使数据能够充分且高效地发挥其作用到目前为止,数据管理共历经了三个阶段:人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段。其中数据库系统阶段是目前最高级的阶段,下面我们简单介绍这三个阶段的发展情况。

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人工管理阶段

自1946年2月第一台电子计算机诞生至20世纪50年代中期,计算机主要应用于科学计算。当时,计算机除了硬件设备外,并没有任何的软件可以用于存储数据,而使用的外存也只有磁带、卡片和纸带,并没有磁盘等直接存储设备;软件中只有汇编语言,没有操作系统。所以数据只能采用人工管理的方式。人工管理阶段存在许多弊端,如下所述:片意

(1)不能长期保存数据。由于数据存储在处理数据的程序中,导致数据与程序组成一个整体,程序运行时数据载入,程序结束时数据随着内存的释放而消失。即使是存储在磁带或卡片等外存中的数据,也只是一些临时数据。

(2)没有软件对数据进行保存。程序设计者不仅要考虑数据之间的逻辑结构,还要考虑数据的存储结构、存取方式等。

(3)数据面向应用(数据不能共享)。数据是附属于程序的,即使两个程序拥有相同的数据,也必须设计各自的数据存储结构和存取方式还不能实现相同数据的共享,因此会导致程序与程序之间存在大量的重复数据。

(4)数据不具备独立性。由于数据依托于程序,因此一旦数据的存储结构发生变化,就会导致程序的改变,使得数据没有独立性。

文件系统阶段

20世纪50年代后期到60年代中期,由于出现了磁盘、磁鼓等直接存储设备,软件也有了各种高级语言和操作系统,因此计算机不仅可以应用于科学计算,也被大量应用于经营管理活动。人们可以将程序所需的大量数据组织成数据文件,长期保存到直接存储设备中,然后利用操作系统中的文件管理功能随时对数据进行存取。发展到文件系统阶段,对于数据的存储已经有了质的飞跃,该阶段的主要特点如下:

(1)数据可以长期保存。数据保存在磁盘上,用户可以通过程序对数据进行增、删、改、查操作。

(2)使用文件系统来管理数据。文件系统是程序与数据之间的接口,程序需要通过文件系统建立、存储和操作数据。

(3)数据余大(数据共享性差)。因为文件是为特定的用途设计的,所以会造成数据在多个文件中被重复存储。

(4)数据不一致。这是由于数据冗余和文件的独立性造成的,在更新数据时,很难证相同数据在不同文件中的一致性。

(5)数据独立性差。修改文件的存储结构后,相关的程序也需要修改。

数据库系统阶段

20世纪60年代后期,存储技术不断发展,出现了大容量的磁盘,因此计算机管理和处理的数据量急剧增加,原有的文件系统已经不能满足大量用户对数据共享性、独立性及安全性的需求,所以数据库应运而生。1968年,IBM公司成功研发出数据库系统,这标志着数据管理技术进入了第三个阶段,即数据库系统阶段。在该阶段中,数据库替代了文件来存储数据,使得计算机能够更快速地处理大量的数据。数据库系统阶段弥补了文件系统阶段的不足,具有如下特点:

(1)数据的结构化。通过存储路径实现记录之间的联系,这是文件系统所不具备的。

(2)数据面向系统(数据实现了共享)。对于任何一个系统来说,数据库中的数据结构是透明的,任何程序都可以通过标准化接口来访问数据库。

(3)数据的独立性强。数据的逻辑结构和物理结构实现了分离,用户以简单的逻辑结构操作数据即可,无需考虑数据的物理结构,转换工作由数据库管理系统实现。

(4)数据的安全性。并非任意用户都可以存取数据库中的数据,数据库的安全性控制可以防止非法用户对数据的非法操作。