数据管理技术发展研究

摘要：在计算机的三大应用领域（科学计算、数据处理、过程控制）中，数据处理方向的应用占有70%的比重，数据处理的核心是数据管理。数据管理技术发展到今天不是一蹴而就的，它经历了从无到有、从简单到复杂的变迁与发展，随着应用的日益广泛，数据管理技术还在不断的发展与完善中。

关键词：数据管理 数据库技术 发展

数据管理包括数据的分类、组织、编码、存储、检索和维护等，数据管理技术的发展与计算机硬件、软件的发展及计算机应用的范围密切相关。迄今为止，计算机数据管理技术的发展经历了四个阶段：

一、人工管理阶段

这一阶段是指20世纪50年代中期以前，一般公认世界上第一台计算机于1946年诞生，这期间，计算机主要用于科学计算，其它工作还没展开。硬件方面：还没出现可直接存取数据的存储设备，主要依靠磁带、卡片和纸带来读写程序和数据。软件方面：操作系统还没产生，也无专门的数据管理软件，主要依靠机器语言和汇编语言编程。由于没有专门的数据管理软件，我们将这一阶段称为—人工管理阶段。该阶段的特点是：

①数据不保存。计算时数据与程序一起输入内存，运算处理后将结果数据输出，随着计算任务的完成，数据空间随着程序空间一起被释放。

②数据服务应用。数据处于从属地位，一组数据对应一个程序（应用）。数据与程序不独立。

③数据组织依靠人工。数据的存储结构、存取方法、输入输出等必须由程序员自行设计与安排。

二、文件系统阶段

20世纪50年代后期～60年代中期，计算机不仅用于科学计算也开始大量用于信息管理。随着数据量的增加、数据的存储、检索和维护问题成为紧迫的需要。硬件方面出现了磁盘等直接存取存储设备，软件方面产生了高级语言和操作系统。操作系统中的文件系统是专门管理数据的软件。数据结构和数据管理技术迅速发展起来。这一阶段的数据管理有以下特点：

①数据可长期积存。对数据的维护与使用提供了可能。

②文件形式多样化。有索引文件、链表文件和直接存取文件等。但文件之间相互独立，数据之间的联系要通过程序构造。

③数据相对独立。数据可被多个程序重复使用。

④数据的存取基本上以记录为单位。

随着数据管理规模的扩大，数据量急剧增加，文件系统显露出以下三个不足：

①数据冗余。由于文件之间气管联系，造成每个应用程序都有对应的文件（数据），势必会造成同样的数据在多个文件中同时存储。

②数据不一致。由于存在数据冗余，在对数据进行更新操作时，就要通盘考虑，稍不谨慎，就可能造成同样的数据在不同的文件中不一样。

③数据联系弱。数据文件相对独立，要通过程序来构造它们之间的联系。

三、数据库系统阶段

20世纪60年代后期，计算机应用于管理的规模更加庞大，数据量急剧增加，同时多种应用、多种语言互相覆盖地共享数据集合的要求也越来越强烈。仅对文件系统及功能加以扩充已不能满足需要。其时，计算机硬件、软件有了进一步的发展。硬件方面：磁盘技术取得重要进展，大容量、高速存取磁盘相继推出，且成本下降。软件方面：出现了统一管理数据的专门软件系统――数据库管理系统（DBMS）。这些都为数据库技术的产生提供了良好的物质条件和理论基础。数据管理技术进入数据库系统阶段的标志性三大事件为：

⑴1968年美国国际商用机器公司IBM（International Business Machine）公司推出了IMS（Information Management System）系统，该系统支持的是层次结构数据模型。

⑵1969年美国数据系统语言协会CODASYL（Conference On Data System Language）下属的数据库任务组DBTG（DataBase Task Group）公布了若干报告（称为DBTG报告），提出了网状结构数据模型。

⑶1970年起，IBM的研究员E·F·Codd发表一系列论文，提出关系模型，奠定了关系数据库的理论基础。

概括数据库系统管理数据的方式具有以下特点：

①采用数据模型表示数据结构。用数据模型描述数据本身的特点和数据之间的联系，且这种联系通过存取路径（指针）来实现整体数据的结构化。由于数据不再面向某一特定的应用，而是面向整个应用系统，因而数据冗余明显降低，实现了数据共享。

②具有较高的数据独立性。数据库体系结构分成用户逻辑结构（外模式）、整体逻辑结构（概念模式）、物理结构（内模式）三级。数据物理结构的改变不影响整体逻辑结构、用户逻辑结构及应用程序，即达成数据的物理独立。而整体逻辑结构改变，不影响用户逻辑结构，以达成数据的逻辑独立。

③为用户提供了方便的口。用户可以使用查询语言或命令操作数据库，也可以用程序方式来操作数据库。

④提供完善的数据控制功能。数据库系统提供四方面的数据控制，以确保数据的安全与完整：

■ 并发控制：确保多用户同时存取数据时的数据完整性。

■ 数据库恢复：有意或无意造成部分或全部数据破坏后能恢复到某一已知正确状态。

■ 数据完整性：确保数据的正确、有效、相容。

■ 数据安全性：防止不合法使用造成数据的泄露和破坏，保证数据的安全和机密。

四、高级数据库技术阶段

这一阶段起始于20世纪80年代初，其主要标志是分布式数据库系统DDBS（Distributed DataBases System）和面向对象数据库系统OODBS（Object-Oriented DataBases System）的出现。

①分布式数据库技术

分布式数据库技术是传统的集中式数据库技术与网络技术融合的产物，其基本特征：一是异地节点通过数据通信网络互连；二是数据的物理分布性和逻辑整体性；三是本地自治与全局应用相结合。

②面向对象数据库技术

面向对象的数据技术是传统集中式数据库技术与面向对象程序设计技术结合的产物，其特点为：一是面向对象的数据模型能完整描述现实世界的数据结构，能表达数据之间的复杂联系，如嵌套与递归；二是具有面向对象技术的封装性和继承性，提高了软件的可重用性。

除此之外，数据库技术与其它新兴技术的结合产生了许多新的领域如：

并行数据库；主动数据库；知识库；多媒体数据库；模糊数据库；工程数据库；空间数据库等。

有理由相信，数据库技术通过不断完善和提高，它会朝着支持更大规模、更快速度、更广泛的应用等方向发展。

参考文献：

[1]刘升，曹红苹.数据库系统原理与应用，清华大学出版社，2012.

[2]施伯乐，丁宝康，周傲英，田增平.数据库系统教程，高等教育出版社，1999.

[3]崔巍.数据库系统及应用，高等教育出版社，2004.