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在目前階段，存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)都離不開數(shù)據(jù)庫。例如，學(xué)校需要使用數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)學(xué)生和教師的信息；公司需要使用數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)公司的資料和員工的信息。當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫后，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)就會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和管理。
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數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是數(shù)據(jù)庫的核心軟件之一，是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)管理軟件，用于建立，使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫。
數(shù)據(jù)管理就是對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、查詢和維護(hù)，主要經(jīng)歷了 3 個(gè)階段，即人工管理階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。每一個(gè)階段都是以減小數(shù)據(jù)冗余、增強(qiáng)數(shù)據(jù)獨(dú)立性和方便操作數(shù)據(jù)為目的進(jìn)行發(fā)展。
數(shù)據(jù)冗余是指數(shù)據(jù)之間的重復(fù)，也可以說是同一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同數(shù)據(jù)文件中的現(xiàn)象。
1. 人工管理階段
在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，人們主要利用紙張和計(jì)算工具（如算盤和計(jì)算尺）來進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄和計(jì)算，依靠大腦來管理和利用數(shù)據(jù)。
到了 20 世紀(jì) 50 年代中期， 這時(shí)計(jì)算機(jī)剛剛開始萌芽，還沒有類似于磁盤等專門管理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)備，只有紙帶、卡片、磁帶等外存。所以計(jì)算機(jī)只能局限于科學(xué)技術(shù)方面，主要用于科學(xué)計(jì)算。
也就是說，在人工管理階段，數(shù)據(jù)主要存儲(chǔ)在紙帶、磁帶等介質(zhì)上，或者直接通過手工來記錄。
人工管理階段的特點(diǎn)如下：
- 數(shù)據(jù)不能長(zhǎng)期保存
- 不便于查詢數(shù)據(jù)
- 數(shù)據(jù)不能共享，冗余度大
- 數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性
2. 文件系統(tǒng)階段
在 20 世紀(jì) 50 年代后期到 20 世紀(jì) 60 年代中期，計(jì)算機(jī)中的磁盤和磁鼓等直接存取設(shè)備開始普及。這時(shí)，可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的磁盤上。這些數(shù)據(jù)都以文件的形式存儲(chǔ)，然后通過文件系統(tǒng)來管理這些文件。
圖 1 是 Windows 下的文件系統(tǒng)。
圖 1 Windows 的文件系統(tǒng)
圖 1 中有很多文件夾，每個(gè)文件夾里又有很多文件，這就是文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)通過文件的存儲(chǔ)路徑和文件名來訪問文件中的數(shù)據(jù)，我們可以查看、修改、添加和刪除這些文件。
相對(duì)于人工管理階段而言，文件系統(tǒng)使數(shù)據(jù)管理變得簡(jiǎn)單，不用再為了一個(gè)文件而翻箱倒柜的查找。但是，這些文件中的數(shù)據(jù)沒有進(jìn)行結(jié)構(gòu)化管理，查詢起來還是不方便。
文件系統(tǒng)階段的特點(diǎn)如下：
- 數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存
- 數(shù)據(jù)由文件系統(tǒng)來管理
- 數(shù)據(jù)冗余大，共享性差
- 數(shù)據(jù)獨(dú)立性差
- 無法應(yīng)對(duì)突發(fā)事故（文件誤刪，磁盤故障等）
3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段
在 20 世紀(jì) 60 年代后期，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟/硬件的進(jìn)步，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫技術(shù)，該階段就是所謂的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段使用專門的數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)，用戶可以在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中建立數(shù)據(jù)庫，然后在數(shù)據(jù)庫中建立表，最后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在這些表中。用戶可以直接通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來查詢表中的數(shù)據(jù)。
相對(duì)于文件系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。在文件系統(tǒng)中，獨(dú)立文件內(nèi)部的數(shù)據(jù)一般是有結(jié)構(gòu)的，但文件之間不存在聯(lián)系，因此整體來說是沒有結(jié)構(gòu)的。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)雖然也常常分成許多單獨(dú)的數(shù)據(jù)文件，但是它更注意同一數(shù)據(jù)庫中各數(shù)據(jù)文件之間的相互聯(lián)系。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段的特點(diǎn)如下：
- 數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制
- 數(shù)據(jù)共享性高，冗余度低
- 數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng)
- 數(shù)據(jù)粒度小
數(shù)據(jù)粒度是數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的細(xì)化程度。細(xì)化程度越高，粒度越??；細(xì)化程度越低，粒度越大。
數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷的各個(gè)階段都有自己的背景及特點(diǎn)，數(shù)據(jù)管理技術(shù)也在發(fā)展中不斷地完善，其 3 個(gè)階段的比較如下表所示。
| 數(shù)據(jù)管理的3個(gè)階段 | 人工管理（20 世紀(jì) 50 年代中期） | 文件系統(tǒng)（50 年代末至 60 年代中期） | 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（60 年代后期） |
|---|---|---|---|
| 應(yīng)用背景 | 科學(xué)計(jì)算 | 科學(xué)計(jì)算、管理 | 大規(guī)模數(shù)據(jù)、分布數(shù)據(jù)的管理 |
| 硬件背景 | 無直接存取存儲(chǔ)設(shè)備 | 磁帶、磁盤、磁鼓 | 大容量磁盤、可擦寫光盤、按需增容磁帶機(jī)等 |
| 軟件背景 | 無專門管理的軟件 | 利用操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng) | 由 DBMS 支撐 |
| 數(shù)據(jù)處理方式 | 批處理 | 聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理、批處理 | 聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理、批處理、分布處理 |
| 數(shù)據(jù)的管理者 | 用戶/程序管理 | 文件系統(tǒng)代理 | DBMS 管理 |
| 數(shù)據(jù)應(yīng)用及其擴(kuò)充 | 面向某一應(yīng)用程序難以擴(kuò)充 | 面向某一應(yīng)用系統(tǒng)、不易擴(kuò)充 | 面向多種應(yīng)用系統(tǒng)、容易擴(kuò)充 |
| 數(shù)據(jù)的共享性 | 無共享、冗余度極大 | 共享性差、冗余度大 | 共享性好、冗余度小 |
| 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性 | 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性差 | 物理獨(dú)立性好、邏輯獨(dú)立性差 | 具有高度的物理獨(dú)立性、具有較好的邏輯獨(dú)立性 |
| 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化 | 數(shù)據(jù)無結(jié)構(gòu) | 記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)、整體無結(jié)構(gòu) | 統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型、整體結(jié)構(gòu)化 |
| 數(shù)據(jù)的安全性 | 應(yīng)用程序保護(hù) | 文件系統(tǒng)保護(hù) | 由 DBMS 提供完善的安全保護(hù) |
文章標(biāo)題：創(chuàng)新互聯(lián)數(shù)據(jù)庫教程：數(shù)據(jù)管理技術(shù)的3個(gè)發(fā)展階段
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