NINGBO University of Technology第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述 Chapter 1 Chapter 1 Summarize Summarize of Database Systemof Database System 本章重点本章重点 本章主要介绍了文件技术和数据本章主要介绍了文件技术和数据库技术、数据描述和数据模型、数据库管库技术、数据描述和数据模型、数据库管理系统、数据库系统结构和数据库技术的理系统、数据库系统结构和数据库技术的研究，这些内容是学习后面几章的基础。研究，这些内容是学习后面几章的基础。本章重点要求掌握数据库技术的特点、数本章重点要求掌握数据库技术的特点、数据模型的概念、据模型的概念、DBMSDBMS的评价和选择、数据的评价和选择、数据库系统的三级模式结构等内容。库系统的三级模式结构等内容。NINGBO University of Technology1.3 1.3 数据库管理系统数据库管理系统1.3.1 DBMS1.3.1 DBMS的基本功能的基本功能 DBMSDBMS是指数据库系统中对数据进行管理的软件系是指数据库系统中对数据进行管理的软件系统，它是数据库系统的核心组成部分。一个比较完善的统，它是数据库系统的核心组成部分。一个比较完善的DBMSDBMS至少应该具有以下功能：至少应该具有以下功能： 1 1数据库定义功能数据库定义功能 2 2数据库操纵功能数据库操纵功能 3 3数据控制功能数据控制功能 (1)(1)数据安全性控制数据安全性控制 (2)(2)数据完整性控制数据完整性控制 (3)(3)在多用户、多任务环境下的并发控制在多用户、多任务环境下的并发控制 4 4数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能 NINGBO University of Technology1.3.2 DBMS1.3.2 DBMS的组成的组成 DBMSDBMS是是一一个个庞庞大大的的系系统统软软件件，这这个个软软件件系系统统包包含含了了一一大大批批支支持持各各种种不不同同功功能能的的软软件件，这这些些软软件件从从内内容容上上可可以分为三大部分：以分为三大部分：1 1数据描述语言数据描述语言(DDL)(DDL)及其翻译程序及其翻译程序 数数据据描描述述语语言言(DDL)(DDL)用用以以定定义义数数据据库库的的各各级级数数据据结结构构及及它它们们之之间间的的映映像像，定定义义各各种种完完整整性性约约束束和和保保密密限限制制条条件件。其其翻翻译译程程序序接接受受相相应应的的DDLDDL定定义义，对对其其进进行行语语法法、语语义义检检查查，并并把把它它们们翻翻译译为为内内部部格格式式后后存存储储在在数数据据字字典典中。中。 2.2.数据操纵查询语言数据操纵查询语言(DML)(DML)及其翻译程序及其翻译程序 数数据据操操纵纵语语言言(DML)(DML)及及其其翻翻译译程程序序提提供供用用户户或或应应用用程程序访问数据库系统的接口。序访问数据库系统的接口。3.3.数据库管理例行程序数据库管理例行程序 (1)(1)存取控制例行程序；存取控制例行程序； (2)(2)安全性控制例行程序；安全性控制例行程序； (3) (3)完整性控制例行程序；完整性控制例行程序；(4)(4)事务管理例行程序；事务管理例行程序； (5) (5)恢复例行程序；恢复例行程序； (6)(6)监控例行程序。监控例行程序。NINGBO University of Technology 1.3.3 DBMS1.3.3 DBMS的评价和选择的评价和选择 当我们进行数据库软件开发时，如何根据现有的环当我们进行数据库软件开发时，如何根据现有的环境要求，从市场上众多的境要求，从市场上众多的DBMSDBMS软件中选择一个适合于我软件中选择一个适合于我们进行开发的所谓们进行开发的所谓“好好”的的 DBMSDBMS，这是一个不可忽视的，这是一个不可忽视的问题。问题。DBMSDBMS选择的好坏，将直接影响今后整个开发工选择的好坏，将直接影响今后整个开发工作。作。 信息系统的主管人员和技术人员在选择信息系统的主管人员和技术人员在选择DBMSDBMS软件时软件时将会面临以下三个问题。将会面临以下三个问题。l当前要建一个信息系统时，如何选择最佳的、最适合当前要建一个信息系统时，如何选择最佳的、最适合自己的自己的DBMSDBMS，这一选择常常对硬件的选择产生重要的，这一选择常常对硬件的选择产生重要的影响；影响；l如何在已有硬件和软件的基础上，找到最佳的如何在已有硬件和软件的基础上，找到最佳的DBMSDBMS进进行开发，使其达到功能强、效率高、发展前途远的目行开发，使其达到功能强、效率高、发展前途远的目标；标；l随着新的效能更高的随着新的效能更高的 DBMSDBMS软件出现，如何对已运行系软件出现，如何对已运行系统的统的 DBMSDBMS进行改造或加以更新并同时保持系统运行的进行改造或加以更新并同时保持系统运行的连续性。连续性。 NINGBO University of Technology 1.DBMS1.DBMS的选择的选择 DBMSDBMS的选择应该是一个目标明确、计划周密以及需的选择应该是一个目标明确、计划周密以及需要慎重对待的问题。下面介绍一般的选择步骤：要慎重对待的问题。下面介绍一般的选择步骤：(1)(1)分析应用环境，确定信息需求分析应用环境，确定信息需求(2)(2)收集各种收集各种DBMSDBMS资料，分析资料，分析DBMSDBMS的功能和性能的功能和性能(3)(3)综合衡量，初步筛选综合衡量，初步筛选(4)(4)详细考察，确定目标详细考察，确定目标 经过初选，通常只有经过初选，通常只有3 3至至5 5个候选对象能满足条件，个候选对象能满足条件，因此应对这些系统逐一进行详细考察。考察可通过查阅因此应对这些系统逐一进行详细考察。考察可通过查阅有关资料，走访有关资料，走访DBMSDBMS用户，以及听取各方面对各种用户，以及听取各方面对各种DBMSDBMS的客观评价来完成的。等考察有了第一手对比资料后，的客观评价来完成的。等考察有了第一手对比资料后，就可参照以下几条来进行评估了。就可参照以下几条来进行评估了。 NINGBO University of Technology 2.DBMS2.DBMS的评价的评价 评价评价考虑的主要因素：考虑的主要因素： （1 1）用户界面对于利用）用户界面对于利用DBMSDBMS开发应用系统是至关重开发应用系统是至关重要的，方便灵活且功能强大的用户界面将能大大提高开要的，方便灵活且功能强大的用户界面将能大大提高开发的生产率。发的生产率。 （2 2）数据库功能的强大与否，也是选择时衡量的重数据库功能的强大与否，也是选择时衡量的重要因素。要因素。 （3 3）系统的完整性和安全性控制也是要考虑的因）系统的完整性和安全性控制也是要考虑的因素。素。 如何评价和选择如何评价和选择DBMSDBMS呢？通常的作法是先对呢？通常的作法是先对DBMSDBMS的的主要功能、性能指标制定定量评价标准。例如首先为每主要功能、性能指标制定定量评价标准。例如首先为每一项希望有的特性规定权值，然后根据被评选的系统满一项希望有的特性规定权值，然后根据被评选的系统满足这些特点的程度打分，最后按总分高低确定优选的系足这些特点的程度打分，最后按总分高低确定优选的系统。在此基础上，再参考其它方面的考察结果和具体环统。在此基础上，再参考其它方面的考察结果和具体环境条件，来作出最终的选择。境条件，来作出最终的选择。 NINGBO University of Technology1.4 1.4 数据库系统结构数据库系统结构1.4.1 1.4.1 数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构 数据库系统的体系结构是数据库系统的一个总的框数据库系统的体系结构是数据库系统的一个总的框架。尽管实际的数据库系统软件产品多种多样，它们支架。尽管实际的数据库系统软件产品多种多样，它们支持不同的数据模型，使用不同的数据库语言，建立在不持不同的数据模型，使用不同的数据库语言，建立在不同的操作系统之上，数据的存储结构也各不相同，但是同的操作系统之上，数据的存储结构也各不相同，但是绝大多数数据库系统在总的体系结构上都具有三级模式绝大多数数据库系统在总的体系结构上都具有三级模式的结构特征。的结构特征。 数据库系统的三级模式结构是对数据的三个抽象级数据库系统的三级模式结构是对数据的三个抽象级别，它把数据的具体组织留给别，它把数据的具体组织留给DBMSDBMS管理，使用户能逻辑管理，使用户能逻辑地抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示地抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示和存储。这三级模式结构由外模式、模式、内模式组和存储。这三级模式结构由外模式、模式、内模式组成，具体如图成，具体如图 l.16l.16所示。所示。 NINGBO University of Technology 图图 l.16 l.16 数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构 1 1模式：亦称为逻辑模式，是数据库中全体数据的逻模式：亦称为逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述，是所有用户的公共数据视图。辑结构和特性的描述，是所有用户的公共数据视图。 2 2外模式：亦称子模式或用户模式，是数据库用户看外模式：亦称子模式或用户模式，是数据库用户看到的数据视图，它是与某一应用有关的数据的逻辑表到的数据视图，它是与某一应用有关的数据的逻辑表示。示。 3. 3. 内模式：亦称存储模式，是全体数据库数据的内部内模式：亦称存储模式，是全体数据库数据的内部表示或者低层描述，用来定义数据的存储方式和物理结表示或者低层描述，用来定义数据的存储方式和物理结构。构。 NINGBO University of Technology1.4.2 1.4.2 数据与程序的独立性数据与程序的独立性1 1外模式模式映像外模式模式映像 对应于同一个模式，可以有任意多个外模式。外模对应于同一个模式，可以有任意多个外模式。外模式模式的映像定义某一个外模式和模式之间的对应关式模式的映像定义某一个外模式和模式之间的对应关系，这些映像定义通常包含在各自的外模式中。当模式系，这些映像定义通常包含在各自的外模式中。当模式改变时，外模式模式的映像要作相应的改变改变时，外模式模式的映像要作相应的改变( (由由 DBADBA负负责责) )以保证外模式保持不变。以保证外模式保持不变。2 2模式内模式映像模式内模式映像 模式内模式的映像定义数据逻辑结构和存储结构模式内模式的映像定义数据逻辑结构和存储结构之间的对应关系，它说明逻辑记录和字段在内部是如何之间的对应关系，它说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的。这样当数据库的存储结构改变时，可相应修改表示的。这样当数据库的存储结构改变时，可相应修改模式内模式的映像，从而使模式保持不变。模式内模式的映像，从而使模式保持不变。 掌握二个重要概念：掌握二个重要概念：l数据与程序的物理独立性数据与程序的物理独立性l数据与程序的逻辑独立性数据与程序的逻辑独立性 NINGBO University of Technology 1.4.3 1.4.3 数据库系统的组成数据库系统的组成 一个数据库系统是一个实际可运行的，按照数据一个数据库系统是一个实际可运行的，按照数据库方式存储、维护和向应用系统提供数据或信息支持的库方式存储、维护和向应用系统提供数据或信息支持的系统，它是在计算机系统中引入了数据库技术后所构成系统，它是在计算机系统中引入了数据库技术后所构成的系统。的系统。 一个数据库系统至少由以下四部分组成：一个数据库系统至少由以下四部分组成： 1. 1. 计算机基本系统：包括中央处理机、主存储器、计算机基本系统：包括中央处理机、主存储器、外部存储设备、数据通道等各种存储、处理和传输数据外部存储设备、数据通道等各种存储、处理和传输数据的硬件设备，还包括操作系统、语言软件以及各种实用的硬件设备，还包括操作系统、语言软件以及各种实用程序等必要的软件，它们构成数据库系统必不可少的软程序等必要的软件，它们构成数据库系统必不可少的软硬件环境。硬件环境。 2 2数据库管理系统：数据库管理系统：DBMSDBMS是基于某种数据模型对数是基于某种数据模型对数据进行管理的软件系统。据进行管理的软件系统。 3 3数据库：它是一个特定组织的各项应用相关的全数据库：它是一个特定组织的各项应用相关的全部数据的集合。部数据的集合。 4. 4. 数据库管理员：这是一组熟悉计算机数据处理业数据库管理员：这是一组熟悉计算机数据处理业务、负责设计和维护数据库的技术人员。务、负责设计和维护数据库的技术人员。 NINGBO University of Technology 图图1.181.18给出了一个数据库系统主要组成部分及其相给出了一个数据库系统主要组成部分及其相互关系的示意图。互关系的示意图。 图图1.18 1.18 数据库系统主要组成部分及其相互关系数据库系统主要组成部分及其相互关系NINGBO University of Technology1.5 1.5 数据库技术的研究数据库技术的研究1 1数据库管理系统的研究数据库管理系统的研究 包括包括DBMSDBMS应具有什么样功能的原理性问题和如何实应具有什么样功能的原理性问题和如何实现的技术性问题的研究。当前，现的技术性问题的研究。当前，DBMSDBMS的研究已从集中式的研究已从集中式数据库管理系统向分布式数据库管理系统数据库管理系统向分布式数据库管理系统(DDBMS)(DDBMS)、知识、知识库管理系统库管理系统(KBMS)(KBMS)等方面延伸，以及延伸到适应各种应等方面延伸，以及延伸到适应各种应用领域。用领域。2 2数据库理论的研究数据库理论的研究 主要围绕关系数据库理论、事务理论、逻辑数据主要围绕关系数据库理论、事务理论、逻辑数据库库( (演绎数据库演绎数据库) )、面向对象的数据库、知识库等方面的研、面向对象的数据库、知识库等方面的研究。究。 3 3数据库设计方法及工具的研究数据库设计方法及工具的研究 目前在这一领域正在进行数据库设计方法、设计工具目前在这一领域正在进行数据库设计方法、设计工具和理论的研究；数据模型和数据建模的研究；计算机辅助和理论的研究；数据模型和数据建模的研究；计算机辅助数据库设计方法及其软件系统的研究；数据库设计规范和数据库设计方法及其软件系统的研究；数据库设计规范和标准的研究等等。标准的研究等等。 NINGBO University of Technology 小结小结 本章首先介绍了文件技术和数据库技术的特点，也本章首先介绍了文件技术和数据库技术的特点，也介绍了数据库的基本概念（包括数据库、数据库管理系介绍了数据库的基本概念（包括数据库、数据库管理系统和数据库系统）；其次介绍了作为数据库系统核心和统和数据库系统）；其次介绍了作为数据库系统核心和基础的数据模型（包括结构数据模型的三要素、用基础的数据模型（包括结构数据模型的三要素、用E-RE-R图图表示概念数据模型的方法和几种常用的结构数据模表示概念数据模型的方法和几种常用的结构数据模型）；然后介绍了数据库管理系统的功能、组成和选择型）；然后介绍了数据库管理系统的功能、组成和选择标准；最后介绍了数据库系统的三级模式结构和组成，标准；最后介绍了数据库系统的三级模式结构和组成，而数据库系统的三级模式结构和两层映象的系统结构保而数据库系统的三级模式结构和两层映象的系统结构保证了数据库系统中能够具有较高的逻辑独立性和物理独证了数据库系统中能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。立性。 学习这一章应把注意力放在掌握基本概念和基本知学习这一章应把注意力放在掌握基本概念和基本知识上面，为进一步学习下面章节打好基础。本章新概念识上面，为进一步学习下面章节打好基础。本章新概念较多，如果是初学者，可在学习后面章节后进一步理解较多，如果是初学者，可在学习后面章节后进一步理解和掌握这些概念。和掌握这些概念。NINGBO University of Technology 作业作业 一一. .填空题填空题 （1010个小题）个小题） 二二. . 选择题选择题 （1010个小题）个小题） 三问答题三问答题 （第（第6 6、8 8、9 9小题）小题）NINGBO University of Technology 下课了。下课了。 追求追求休息一会儿。休息一会儿。Summarize of Database SystemSummarize of Database System