信息系统技术基础
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数据处理
1．人工管理阶段 早期的计算机主要用于科学计算，计算处理
的数据量很小，基本上不存在数据管理的问题。从 50年代初开始，开始将计算机应用于数据处理。当 时的计算机没有专门管理数据的软件，也没有像磁 盘这样可随机存取的外部存储设备，对数据的管理 没有一定的格式，数据依附于处理它的应用程序， 使数据和应用程序一一对应，互为依赖。
• 一对多联系
• 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中 有n个实体（n≥0）与之联系，反之，对于实体 集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个 实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对 多联系 记为1:n
• 实例 班级与学生之间的联系： 一个班级中有若干名学生， 每个学生只在一个班级中学习
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数据处理
在数据库管理阶段，应用程序与数据之 间的关系如图所示。
应用程序1 应用程序2
应用程序n
┆
数据库管理系 统
数据库
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2 计算机数据管理
1数据库系统的组 成
数据库应用 系统简称为数据库
应用程序
系 统 （ DataBase
语言编译 DBMS
System ， DBS ） ，
数据处理
2、计算机数据管理
计算机对数据的管理是指对数据的组织、 分类、编码、存储、检索和维护提供操作手段。
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数据处理
3、数据处理的发展
伴随着计算机技术的不断发展，数据处理 及时地应用了这一先进的技术手段，使数据处 理的效率和深度大大提高，也促使数据处理和 数据管理的技术得到了很大的发展，其发展过 程大致经历了人工管理、文件管理、数据库管 理及分布式数据库管理等四个阶段。
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3数据库系统的构成
• 计算机系统 • 数据库 • 数据库管理系统（DBMS） • 人员
第19页/共69页
• 数据库的定义 • 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共 享的大量数据集合
第20页/共69页
• 数据库的特征 • 数据按一定的数据模型组织、描述和储存 • 可为各种用户共享 • 冗余度较小 • 数据独立性较高 • 易扩展
验收
L I
合同
M
N
付款
物资入库管理E-R图
第42页/共69页
购进 N
结算
练习
• 对于职工和部门两个实体，一般情况下，一 个部门有多个职工，而一个职工仅属于一个 部门。职工有职工号、姓名、性别、年龄等 属性，部门具有部门号、部门名称及电话等 属性，同时对于职工和工种（工种名,工种号） 两个实体通过分工进行联系，一个工种有多 个职工，而一个职工仅属于一个工种，而工 种和劳保用品（用品号、用品名、价格、库 存量），一个工种可以领取多种劳保用品，
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数据处理
在人工管理阶段，应用程序与数据之间的关系如图
所示。
应用程序1
数据组1
应用程序2
数据组2
… …
应用程序n
数据组n
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数据处理
2．文件管理阶段 从50年代后期开始至60年代末为文件管理
阶段，应用程序通过专门管理数据的软件即文件 系统管理来使用数据。由于计算机存储技术的发 展和操作系统的出现，同时计算机硬件也已经具 有可直接存取的磁盘、磁带及磁鼓等外部存储设 备，软件则出现了高级语言和操作系统，而操作 系统的一项主要功能是文件管理，因此，数据处 理应用程序利用操作系统的文件管理功能，将相
开始在文件管理基础上发展起来的。为了实 现计算机对数据的统一管理，达到数据共享 的目的，发展了数据库技术。
数据库技术的主要目的是有效地管理和 存取大量的数据资源。
第9页/共69页
数据处理
3．数据库系统 数 据 库 管 理 系 统 （ DataBase
Management System，DBMS）数据库管理系 统利用了操作系统提供的输入/输出控制和文件访 问功能。Vf就是一种在操作系统上运行的数据库管 理系统软件。 数据库技术使数据有了统一的结构， 对所有的数据实行统一、集中、独立的管理，以实 现数据的共享，保证数据的完整性和安全性，提高 了数据管理效率。数据库也是以文件方式存储数据 的，但它是数据的一种高级组织形式。在应用程序 和数据库之间，由数据库管理软件DBMS把所有应 用程序中使用的相关数据汇集起来，按统一的数据 模型，以记录为单位存储在数据库中，为各个应用 程序提供方便、快捷的查询、使用。
第15页/共69页
2 计算机数据管理
2数据库系统的特点
数据库系统的出现是计算机数据处理技术的重大进步，它 具有以下特点。 1．实现数据共享，减少数据冗余 数据的最小单位是字段，即可以按字段的名称存取 库中某一个或某一组字段，也可以存取一条记录或一组 记录。 数据冗余就是数据重复 2.采用特定的数据模型
OS
是一个计算机应用
硬件
系统。它由计算机
硬件、数据库管理
系 统 、 数 据 库开、发应人员第12页/共69页
最终 用户
数据库管 理人员
2 计算机数据管理
1．计算机硬件 计 算 机 硬 件 （ Hardware ） 是 数 据 库 系 统 赖 以 存
在的物质基础，是存储数据库及运行数据库管理系统 DBMS的硬件资源，主要包括主机、存储设备、I/O通 道等。大型数据库系统一般都建立在计算机网络环境下。
第16页/共69页
2 计算机数据管理
3．具有较高的数据独立性 所谓数据独立是指数据与应用程序之间的彼此独
立，它们之间不存在相互依赖的关系。应用程序不必随 数据存储结构的改变而变动，这是数据库一个最基本的 优点。
在数据库系统中，数据库管理系统通过映像，实 现了应用程序对数据的逻辑结构与物理存储结构之间较 高的独立性。数据库的数据独立包括两个方面：
• 属性 • 用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来
学生
学号
姓名
性别
年龄
第35页/共69页
E-R图(续)
• 联系
• 联系本身：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时
在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或m:n）
第36页/共69页
联系的表示方法
实体型1 1
第21页/共69页
• 什么是DBMS • 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS） 是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。
• DBMS的用途 • 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据
第22页/共69页
DBMS的主要功能
• 数据定义功能
提供数据定义语言(DDL) 定义数据库中的数据对象
பைடு நூலகம்联系名
1 实体型2 1:1联系
实体型1 1
联系名
n 实体型2 1:n联系
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实体型1 m
联系名
n 实体型2 m:n联系
联系的表示方法示例
班级 1
班级-班长
1 班长
1:1联系
班级 1
组成
n 学生
1:n联系
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课程 m
选修
n 学生
m:n联系
系编号 系名 性别 学号
电话 系
概念模型
1. 概念模型 2. 概念模型的表示方法
第27页/共69页
1. 概念模型
• 概念模型的用途
• 概念模型用于信息世界的建模 • 是现实世界到机器世界的一个中间层次 • 是数据库设计的有力工具 • 数据库设计人员和用户之间进行交流的语言
第28页/共69页
概念模型常用的基本概念
实体（Entity） 属性（Attribute） 联系（Relationship）
第6页/共69页
数据处理
文件管理阶段中，文件系统为程序与数 据之间提供了一个公共接口，使应用程序采 用统一的存取方法来存取、操作数据，程序 与数据之间不再是直接的对应关系，因而程 序和数据有了一定的独立性。程序和数据分 开存储，有了程序文件和数据文件的区别。 数据文件可以长期保存在外存储器上被多次 存取。
第3页/共69页
数据处理
1．人工管理阶段 由于数据与应用程序的对应、依赖关系，应用
程序中的数据无法被其他程序利用，程序与程序之间 存在着大量重复数据，称为数据冗余；同时，由于数 据是对应某一应用程序的，使得数据的独立性很差， 如果数据的类型、结构、存取方式或输入输出方式发 生变化，处理它的程序必须相应改变，数据结构性差， 而且数据不能长期保存。
第31页/共69页
两个实体型间的联系
• 多对多联系（m:n）
• 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中 有n个实体（n≥0）与之联系，反之，对于实体 集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体 （m≥0）与之联系，则称实体集A与实体B具有 多对多联系。记为m:n
• 实例 课程与学生之间的联系： 一门课程同时有若干个学生选修 一个学生可以同时选修多门课程
所属
学生
姓名
年龄
籍贯
选修
成绩
课程
课程号 课程名
学时
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系编号 系名 性别 学号
系 1
所属
n 学生
电话 m
姓名
年龄
籍贯
选修
成绩
n 课程
课程号 课程名
学时
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E-R图(续)
E-R图实例：
某工厂物资入库管理E-R图
第41页/共69页
物资
I
入库
N
N
N
库存 M
订货 M 供应单位
数据和程序相互依赖。同一数据项可能 重复出现在同一个文件中，这就导致了数据 冗余度大。造成数据的不一致性。
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数据处理
在文件管理阶段，应用程序与数据之间 的关系如图所示。
┆
┆ 应用程序1
应用程序2
数据组1 数据组2
操作系统
应用┆程序n
数据组n
┆
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数据处理
3．数据库系统 数据库管理阶段是20世纪60年代后期
• 数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML)
操纵数据实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改)
第23页/共69页
DBMS的主要功能
• 数据库的运行管理
保证数据的安全性、完整性、 多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复 • 数据库的建立和维护功能(实用程序) 数据库数据批量装载 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织
DBMS必须运行在相应的系统平台上，在操作系统 和 相 关 的 系 统 软 件 支 持第1下4页，/共6才9页能 有 效 地 运 行 。
2 计算机数据管理
3．数据库 数据库(DataBase，DB )是指存储在计算机存
储设备上结构化的相关数据集合。它不仅包括描述事 物的数据本身，而且还包括相关事物之间的联系。可 以被多个用户共享的、与应用程序相互独立。数据库 中的数据也是以文件的形式存储在存储介质上的，它 是数据库系统操作的对象和结果。数据库中的数据具 有集中性和共享性。所谓集中性是指把数据库看成性 质不同的数据文件的集合，其中的数据冗余很小。所 谓共享性是指多个不同用户使用不同语言，为了不同
（1）物理数据独立：数据的存储格式和组织方法 改变时，不影响数据库的逻辑结构，从而不影响应用程 序。
（2）逻辑数据独立：数据库逻辑结构的变化（如 数据定义的修改，数据间联系的变更等）不影响用户的
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2 计算机数据管理
4.有统一的数据控制功能 数据的存取是并发的，既多个用户同时
使用一个数据库。所以，数据库管理系统必须 要提供必要的保护措施，（并发访问控制、数 据安全控制和数据的完整性控制）。
第24页/共69页
4数据模型
• 概念模型 • E-R方法 • 数据模型
第25页/共69页
• 数据模型分成两个不同的层次
(1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点 来对数据和信息建模。
(2) 数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关 系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。
第26页/共69页
第32页/共69页
2 .概念模型的表示方法—E-R方法
• 概念模型的表示方法很多 • 实体－联系方法(E-R方法)
• 用E-R图来描述现实世界的概念模型 • E-R方法也称为E-R模型
第33页/共69页
E-R
• 实体型 • 用矩形表示，矩形框内写明实体名。
学生
教师
第34页/共69页
E-R图(续)
第29页/共69页
两个实体型间的联系
• 一对一联系
• 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联 系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系。记为1:1。
• 实例 班级与班长之间的联系： 一个班级只有一个正班长 一个班长只在一个班中任职
第30页/共69页
两个实体型间的联系
为使数据库系统获得较满意的运行效果，应对计 算机的CPU、内存、磁盘、I/O通道等技术性能指标， 采用较高的配置。
第13页/共69页
2 计算机数据管理
2．数据库管理系统 数 据 库 管 理 系 统 （ DataBase Management
System，DBMS）是指负责数据库存取、维护、管理的 系统软件。DBMS提供对数据库中数据资源进行统一管理 和控制的功能，将用户应用程序与数据库数据相互隔离。 它是数据库系统的核心，其功能的强弱是衡量数据库系统 性能优劣的主要指标。
数据处理
1．人工管理阶段 早期的计算机主要用于科学计算，计算处理
的数据量很小，基本上不存在数据管理的问题。从 50年代初开始，开始将计算机应用于数据处理。当 时的计算机没有专门管理数据的软件，也没有像磁 盘这样可随机存取的外部存储设备，对数据的管理 没有一定的格式，数据依附于处理它的应用程序， 使数据和应用程序一一对应，互为依赖。
• 一对多联系
• 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中 有n个实体（n≥0）与之联系，反之，对于实体 集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个 实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对 多联系 记为1:n
• 实例 班级与学生之间的联系： 一个班级中有若干名学生， 每个学生只在一个班级中学习
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数据处理
在数据库管理阶段，应用程序与数据之 间的关系如图所示。
应用程序1 应用程序2
应用程序n
┆
数据库管理系 统
数据库
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2 计算机数据管理
1数据库系统的组 成
数据库应用 系统简称为数据库
应用程序
系 统 （ DataBase
语言编译 DBMS
System ， DBS ） ，
数据处理
2、计算机数据管理
计算机对数据的管理是指对数据的组织、 分类、编码、存储、检索和维护提供操作手段。
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数据处理
3、数据处理的发展
伴随着计算机技术的不断发展，数据处理 及时地应用了这一先进的技术手段，使数据处 理的效率和深度大大提高，也促使数据处理和 数据管理的技术得到了很大的发展，其发展过 程大致经历了人工管理、文件管理、数据库管 理及分布式数据库管理等四个阶段。
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3数据库系统的构成
• 计算机系统 • 数据库 • 数据库管理系统（DBMS） • 人员
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• 数据库的定义 • 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共 享的大量数据集合
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• 数据库的特征 • 数据按一定的数据模型组织、描述和储存 • 可为各种用户共享 • 冗余度较小 • 数据独立性较高 • 易扩展
验收
L I
合同
M
N
付款
物资入库管理E-R图
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购进 N
结算
练习
• 对于职工和部门两个实体，一般情况下，一 个部门有多个职工，而一个职工仅属于一个 部门。职工有职工号、姓名、性别、年龄等 属性，部门具有部门号、部门名称及电话等 属性，同时对于职工和工种（工种名,工种号） 两个实体通过分工进行联系，一个工种有多 个职工，而一个职工仅属于一个工种，而工 种和劳保用品（用品号、用品名、价格、库 存量），一个工种可以领取多种劳保用品，
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数据处理
在人工管理阶段，应用程序与数据之间的关系如图
所示。
应用程序1
数据组1
应用程序2
数据组2
… …
应用程序n
数据组n
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数据处理
2．文件管理阶段 从50年代后期开始至60年代末为文件管理
阶段，应用程序通过专门管理数据的软件即文件 系统管理来使用数据。由于计算机存储技术的发 展和操作系统的出现，同时计算机硬件也已经具 有可直接存取的磁盘、磁带及磁鼓等外部存储设 备，软件则出现了高级语言和操作系统，而操作 系统的一项主要功能是文件管理，因此，数据处 理应用程序利用操作系统的文件管理功能，将相
开始在文件管理基础上发展起来的。为了实 现计算机对数据的统一管理，达到数据共享 的目的，发展了数据库技术。
数据库技术的主要目的是有效地管理和 存取大量的数据资源。
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数据处理
3．数据库系统 数 据 库 管 理 系 统 （ DataBase
Management System，DBMS）数据库管理系 统利用了操作系统提供的输入/输出控制和文件访 问功能。Vf就是一种在操作系统上运行的数据库管 理系统软件。 数据库技术使数据有了统一的结构， 对所有的数据实行统一、集中、独立的管理，以实 现数据的共享，保证数据的完整性和安全性，提高 了数据管理效率。数据库也是以文件方式存储数据 的，但它是数据的一种高级组织形式。在应用程序 和数据库之间，由数据库管理软件DBMS把所有应 用程序中使用的相关数据汇集起来，按统一的数据 模型，以记录为单位存储在数据库中，为各个应用 程序提供方便、快捷的查询、使用。
第15页/共69页
2 计算机数据管理
2数据库系统的特点
数据库系统的出现是计算机数据处理技术的重大进步，它 具有以下特点。 1．实现数据共享，减少数据冗余 数据的最小单位是字段，即可以按字段的名称存取 库中某一个或某一组字段，也可以存取一条记录或一组 记录。 数据冗余就是数据重复 2.采用特定的数据模型
OS
是一个计算机应用
硬件
系统。它由计算机
硬件、数据库管理
系 统 、 数 据 库开、发应人员第12页/共69页
最终 用户
数据库管 理人员
2 计算机数据管理
1．计算机硬件 计 算 机 硬 件 （ Hardware ） 是 数 据 库 系 统 赖 以 存
在的物质基础，是存储数据库及运行数据库管理系统 DBMS的硬件资源，主要包括主机、存储设备、I/O通 道等。大型数据库系统一般都建立在计算机网络环境下。
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2 计算机数据管理
3．具有较高的数据独立性 所谓数据独立是指数据与应用程序之间的彼此独
立，它们之间不存在相互依赖的关系。应用程序不必随 数据存储结构的改变而变动，这是数据库一个最基本的 优点。
在数据库系统中，数据库管理系统通过映像，实 现了应用程序对数据的逻辑结构与物理存储结构之间较 高的独立性。数据库的数据独立包括两个方面：
• 属性 • 用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来
学生
学号
姓名
性别
年龄
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E-R图(续)
• 联系
• 联系本身：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时
在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或m:n）
第36页/共69页
联系的表示方法
实体型1 1
第21页/共69页
• 什么是DBMS • 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS） 是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。
• DBMS的用途 • 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据
第22页/共69页
DBMS的主要功能
• 数据定义功能
提供数据定义语言(DDL) 定义数据库中的数据对象
பைடு நூலகம்联系名
1 实体型2 1:1联系
实体型1 1
联系名
n 实体型2 1:n联系
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实体型1 m
联系名
n 实体型2 m:n联系
联系的表示方法示例
班级 1
班级-班长
1 班长
1:1联系
班级 1
组成
n 学生
1:n联系
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课程 m
选修
n 学生
m:n联系
系编号 系名 性别 学号
电话 系
概念模型
1. 概念模型 2. 概念模型的表示方法
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1. 概念模型
• 概念模型的用途
• 概念模型用于信息世界的建模 • 是现实世界到机器世界的一个中间层次 • 是数据库设计的有力工具 • 数据库设计人员和用户之间进行交流的语言
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概念模型常用的基本概念
实体（Entity） 属性（Attribute） 联系（Relationship）
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数据处理
文件管理阶段中，文件系统为程序与数 据之间提供了一个公共接口，使应用程序采 用统一的存取方法来存取、操作数据，程序 与数据之间不再是直接的对应关系，因而程 序和数据有了一定的独立性。程序和数据分 开存储，有了程序文件和数据文件的区别。 数据文件可以长期保存在外存储器上被多次 存取。
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数据处理
1．人工管理阶段 由于数据与应用程序的对应、依赖关系，应用
程序中的数据无法被其他程序利用，程序与程序之间 存在着大量重复数据，称为数据冗余；同时，由于数 据是对应某一应用程序的，使得数据的独立性很差， 如果数据的类型、结构、存取方式或输入输出方式发 生变化，处理它的程序必须相应改变，数据结构性差， 而且数据不能长期保存。
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两个实体型间的联系
• 多对多联系（m:n）
• 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中 有n个实体（n≥0）与之联系，反之，对于实体 集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体 （m≥0）与之联系，则称实体集A与实体B具有 多对多联系。记为m:n
• 实例 课程与学生之间的联系： 一门课程同时有若干个学生选修 一个学生可以同时选修多门课程
所属
学生
姓名
年龄
籍贯
选修
成绩
课程
课程号 课程名
学时
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系编号 系名 性别 学号
系 1
所属
n 学生
电话 m
姓名
年龄
籍贯
选修
成绩
n 课程
课程号 课程名
学时
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E-R图(续)
E-R图实例：
某工厂物资入库管理E-R图
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物资
I
入库
N
N
N
库存 M
订货 M 供应单位
数据和程序相互依赖。同一数据项可能 重复出现在同一个文件中，这就导致了数据 冗余度大。造成数据的不一致性。
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数据处理
在文件管理阶段，应用程序与数据之间 的关系如图所示。
┆
┆ 应用程序1
应用程序2
数据组1 数据组2
操作系统
应用┆程序n
数据组n
┆
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数据处理
3．数据库系统 数据库管理阶段是20世纪60年代后期
• 数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML)
操纵数据实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改)
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DBMS的主要功能
• 数据库的运行管理
保证数据的安全性、完整性、 多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复 • 数据库的建立和维护功能(实用程序) 数据库数据批量装载 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织
DBMS必须运行在相应的系统平台上，在操作系统 和 相 关 的 系 统 软 件 支 持第1下4页，/共6才9页能 有 效 地 运 行 。
2 计算机数据管理
3．数据库 数据库(DataBase，DB )是指存储在计算机存
储设备上结构化的相关数据集合。它不仅包括描述事 物的数据本身，而且还包括相关事物之间的联系。可 以被多个用户共享的、与应用程序相互独立。数据库 中的数据也是以文件的形式存储在存储介质上的，它 是数据库系统操作的对象和结果。数据库中的数据具 有集中性和共享性。所谓集中性是指把数据库看成性 质不同的数据文件的集合，其中的数据冗余很小。所 谓共享性是指多个不同用户使用不同语言，为了不同
（1）物理数据独立：数据的存储格式和组织方法 改变时，不影响数据库的逻辑结构，从而不影响应用程 序。
（2）逻辑数据独立：数据库逻辑结构的变化（如 数据定义的修改，数据间联系的变更等）不影响用户的
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2 计算机数据管理
4.有统一的数据控制功能 数据的存取是并发的，既多个用户同时
使用一个数据库。所以，数据库管理系统必须 要提供必要的保护措施，（并发访问控制、数 据安全控制和数据的完整性控制）。
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4数据模型
• 概念模型 • E-R方法 • 数据模型
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• 数据模型分成两个不同的层次
(1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点 来对数据和信息建模。
(2) 数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关 系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。
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2 .概念模型的表示方法—E-R方法
• 概念模型的表示方法很多 • 实体－联系方法(E-R方法)
• 用E-R图来描述现实世界的概念模型 • E-R方法也称为E-R模型
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E-R
• 实体型 • 用矩形表示，矩形框内写明实体名。
学生
教师
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E-R图(续)
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两个实体型间的联系
• 一对一联系
• 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联 系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系。记为1:1。
• 实例 班级与班长之间的联系： 一个班级只有一个正班长 一个班长只在一个班中任职
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两个实体型间的联系
为使数据库系统获得较满意的运行效果，应对计 算机的CPU、内存、磁盘、I/O通道等技术性能指标， 采用较高的配置。
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2 计算机数据管理
2．数据库管理系统 数 据 库 管 理 系 统 （ DataBase Management
System，DBMS）是指负责数据库存取、维护、管理的 系统软件。DBMS提供对数据库中数据资源进行统一管理 和控制的功能，将用户应用程序与数据库数据相互隔离。 它是数据库系统的核心，其功能的强弱是衡量数据库系统 性能优劣的主要指标。