計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展進(jìn)程綜述
摘要：在計(jì)算機(jī)的三大應(yīng)用領(lǐng)域（科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過程控制）中，數(shù)據(jù)處理方向的應(yīng)用占有70%的比重，數(shù)據(jù)處理的核心是數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展到今天不是一蹴而就的，它經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復(fù)雜的變遷與發(fā)展，隨著應(yīng)用的日益廣泛，數(shù)據(jù)管理技術(shù)還在不斷的發(fā)展與完善中。
數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)的分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)等，數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)硬件、軟件的發(fā)展及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的范圍密切相關(guān)。迄今為止，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段：
一、人工管理階段
這一階段是指20世紀(jì)50年代中期以前，一般公認(rèn)世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)于1946年誕生，這期間，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，其它工作還沒展開。硬件方面：還沒出現(xiàn)可直接存取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)備，主要依靠磁帶、卡片和紙帶來讀寫程序和數(shù)據(jù)。軟件方面：操作系統(tǒng)還沒產(chǎn)生，也無專門的數(shù)據(jù)管理軟件，主要依靠機(jī)器語言和匯編語言編程。由于沒有專門的數(shù)據(jù)管理軟件，我們將這一階段稱為—人工管理階段。該階段的特點(diǎn)是：
①數(shù)據(jù)不保存。計(jì)算時(shí)數(shù)據(jù)與程序一起輸入內(nèi)存，運(yùn)算處理后將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出，隨著計(jì)算任務(wù)的完成，數(shù)據(jù)空間隨著程序空間一起被釋放。
②數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用。數(shù)據(jù)處于從屬地位，一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)程序（應(yīng)用）。數(shù)據(jù)與程序不獨(dú)立。
③數(shù)據(jù)組織依靠人工。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法、輸入輸出等必須由程序員自行設(shè)計(jì)與安排。
二、文件系統(tǒng)階段
20世紀(jì)50年代后期～60年代中期，計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算也開始大量用于信息管理。隨著數(shù)據(jù)量的增加、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)問題成為緊迫的需要。硬件方面出現(xiàn)了磁盤等直接存取存儲(chǔ)設(shè)備，軟件方面產(chǎn)生了高級(jí)語言和操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)是專門管理數(shù)據(jù)的軟件。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)迅速發(fā)展起來。這一階段的數(shù)據(jù)管理有以下特點(diǎn)：
①數(shù)據(jù)可長期積存。對(duì)數(shù)據(jù)的維護(hù)與使用提供了可能。
②文件形式多樣化。有索引文件、鏈表文件和直接存取文件等。但文件之間相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系要通過程序構(gòu)造。
③數(shù)據(jù)相對(duì)獨(dú)立。數(shù)據(jù)可被多個(gè)程序重復(fù)使用。
④數(shù)據(jù)的存取基本上以記錄為單位。
隨著數(shù)據(jù)管理規(guī)模的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)量急劇增加，文件系統(tǒng)顯露出以下三個(gè)不足：
①數(shù)據(jù)冗余。由于文件之間氣管聯(lián)系，造成每個(gè)應(yīng)用程序都有對(duì)應(yīng)的文件（數(shù)據(jù)），勢(shì)必會(huì)造成同樣的數(shù)據(jù)在多個(gè)文件中同時(shí)存儲(chǔ)。
②數(shù)據(jù)不一致。由于存在數(shù)據(jù)冗余，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新操作時(shí)，就要通盤考慮，稍不謹(jǐn)慎，就可能造成同樣的數(shù)據(jù)在不同的文件中不一樣。
③數(shù)據(jù)聯(lián)系弱。數(shù)據(jù)文件相對(duì)獨(dú)立，要通過程序來構(gòu)造它們之間的聯(lián)系。
三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段
20世紀(jì)60年代后期，計(jì)算機(jī)應(yīng)用于管理的規(guī)模更加龐大，數(shù)據(jù)量急劇增加，同時(shí)多種應(yīng)用、多種語言互相覆蓋地共享數(shù)據(jù)集合的要求也越來越強(qiáng)烈。僅對(duì)文件系統(tǒng)及功能加以擴(kuò)充已不能滿足需要。其時(shí)，計(jì)算機(jī)硬件、軟件有了進(jìn)一步的發(fā)展。硬件方面：磁盤技術(shù)取得重要進(jìn)展，大容量、高速存取磁盤相繼推出，且成本下降。軟件方面：出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專門軟件系統(tǒng)――數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）。這些都為數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生提供了良好的物質(zhì)條件和理論基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)管理技術(shù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段的標(biāo)志性三大事件為：
⑴1968年美國國際商用機(jī)器公司IBM（International Business Machine）公司推出了IMS（Information Management System）系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持的是層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型。
⑵1969年美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)會(huì)CODASYL（Conference On Data System Language）下屬的數(shù)據(jù)庫任務(wù)組DBTG（DataBase Task Group）公布了若干報(bào)告（稱為DBTG報(bào)告），提出了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型。
⑶1970年起，IBM的研究員E·F·Codd發(fā)表一系列論文，提出關(guān)系模型，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論基礎(chǔ)。
概括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的方式具有以下特點(diǎn)：
①采用數(shù)據(jù)模型表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。用數(shù)據(jù)模型描述數(shù)據(jù)本身的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，且這種聯(lián)系通過存取路徑（指針）來實(shí)現(xiàn)整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化。由于數(shù)據(jù)不再面向某一特定的應(yīng)用，而是面向整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，因而數(shù)據(jù)冗余明顯降低，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。
②具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)分成用戶邏輯結(jié)構(gòu)（外模式）、整體邏輯結(jié)構(gòu)（概念模式）、物理結(jié)構(gòu)（內(nèi)模式）三級(jí)。數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)的改變不影響整體邏輯結(jié)構(gòu)、用戶邏輯結(jié)構(gòu)及應(yīng)用程序，即達(dá)成數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立。而整體邏輯結(jié)構(gòu)改變，不影響用戶邏輯結(jié)構(gòu)，以達(dá)成數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立。
③為用戶提供了方便的口。用戶可以使用查詢語言或命令操作數(shù)據(jù)庫，也可以用程序方式來操作數(shù)據(jù)庫。
④提供完善的數(shù)據(jù)控制功能。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供四方面的數(shù)據(jù)控制，以確保數(shù)據(jù)的安全與完整：
■ 并發(fā)控制：確保多用戶同時(shí)存取數(shù)據(jù)時(shí)的數(shù)據(jù)完整性。
■ 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)：有意或無意造成部分或全部數(shù)據(jù)破壞后能恢復(fù)到某一已知正確狀態(tài)。
■ 數(shù)據(jù)完整性：確保數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。
■ 數(shù)據(jù)安全性：防止不合法使用造成數(shù)據(jù)的泄露和破壞，保證數(shù)據(jù)的安全和機(jī)密。
四、高級(jí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段
這一階段起始于20世紀(jì)80年代初，其主要標(biāo)志是分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DDBS（Distributed DataBases System）和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)OODBS（Object-Oriented DataBases System）的出現(xiàn)。
①分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)
分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)是傳統(tǒng)的集中式數(shù)據(jù)庫技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合的產(chǎn)物，其基本特征：一是異地節(jié)點(diǎn)通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)互連；二是數(shù)據(jù)的物理分布性和邏輯整體性；三是本地自治與全局應(yīng)用相結(jié)合。
②面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)
面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)技術(shù)是傳統(tǒng)集中式數(shù)據(jù)庫技術(shù)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，其特點(diǎn)為：一是面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型能完整描述現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能表達(dá)數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜聯(lián)系，如嵌套與遞歸；二是具有面向?qū)ο蠹夹g(shù)的封裝性和繼承性，提高了軟件的可重用性。 除此之外，數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其它新興技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了許多新的領(lǐng)域如：
并行數(shù)據(jù)庫；主動(dòng)數(shù)據(jù)庫；知識(shí)庫；多媒體數(shù)據(jù)庫；模糊數(shù)據(jù)庫；工程數(shù)據(jù)庫；空間數(shù)據(jù)庫等。
有理由相信，數(shù)據(jù)庫技術(shù)通過不斷完善和提高，它會(huì)朝著支持更大規(guī)模、更快速度、更廣泛的應(yīng)用等方向發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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本文編號(hào)：8245
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