計算機數據處理技術發展進程綜述
發布時間：2014-08-08 19:40
摘要：在計算機的三大應用領域（科學計算、數據處理、過程控制）中，數據處理方向的應用占有70%的比重，數據處理的核心是數據管理。數據管理技術發展到今天不是一蹴而就的，它經歷了從無到有、從簡單到復雜的變遷與發展，隨著應用的日益廣泛，數據管理技術還在不斷的發展與完善中。
數據管理包括數據的分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護等，數據管理技術的發展與計算機硬件、軟件的發展及計算機應用的范圍密切相關。迄今為止，計算機數據管理技術的發展經歷了四個階段：
一、人工管理階段
這一階段是指20世紀50年代中期以前，一般公認世界上第一臺計算機于1946年誕生，這期間，計算機主要用于科學計算，其它工作還沒展開。硬件方面：還沒出現可直接存取數據的存儲設備，主要依靠磁帶、卡片和紙帶來讀寫程序和數據。軟件方面：操作系統還沒產生，也無專門的數據管理軟件，主要依靠機器語言和匯編語言編程。由于沒有專門的數據管理軟件，我們將這一階段稱為—人工管理階段。該階段的特點是：
①數據不保存。計算時數據與程序一起輸入內存，運算處理后將結果數據輸出，隨著計算任務的完成，數據空間隨著程序空間一起被釋放。
②數據服務應用。數據處于從屬地位，一組數據對應一個程序（應用）。數據與程序不獨立。
③數據組織依靠人工。數據的存儲結構、存取方法、輸入輸出等必須由程序員自行設計與安排。
二、文件系統階段
20世紀50年代后期～60年代中期，計算機不僅用于科學計算也開始大量用于信息管理。隨著數據量的增加、數據的存儲、檢索和維護問題成為緊迫的需要。硬件方面出現了磁盤等直接存取存儲設備，軟件方面產生了高級語言和操作系統。操作系統中的文件系統是專門管理數據的軟件。數據結構和數據管理技術迅速發展起來。這一階段的數據管理有以下特點：
①數據可長期積存。對數據的維護與使用提供了可能。
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。但文件之間相互獨立，數據之間的聯系要通過程序構造。
③數據相對獨立。數據可被多個程序重復使用。
④數據的存取基本上以記錄為單位。
隨著數據管理規模的擴大，數據量急劇增加，文件系統顯露出以下三個不足：
①數據冗余。由于文件之間氣管聯系，造成每個應用程序都有對應的文件（數據），勢必會造成同樣的數據在多個文件中同時存儲。
②數據不一致。由于存在數據冗余，在對數據進行更新操作時，就要通盤考慮，稍不謹慎，就可能造成同樣的數據在不同的文件中不一樣。
③數據聯系弱。數據文件相對獨立，要通過程序來構造它們之間的聯系。
三、數據庫系統階段
20世紀60年代后期，計算機應用于管理的規模更加龐大，數據量急劇增加，同時多種應用、多種語言互相覆蓋地共享數據集合的要求也越來越強烈。僅對文件系統及功能加以擴充已不能滿足需要。其時，計算機硬件、軟件有了進一步的發展。硬件方面：磁盤技術取得重要進展，大容量、高速存取磁盤相繼推出，且成本下降。軟件方面：出現了統一管理數據的專門軟件系統――數據庫管理系統（DBMS）。這些都為數據庫技術的產生提供了良好的物質條件和理論基礎。數據管理技術進入數據庫系統階段的標志性三大事件為：
⑴1968年美國國際商用機器公司IBM（International Business Machine）公司推出了IMS（Information Management System）系統，該系統支持的是層次結構數據模型。
⑵1969年美國數據系統語言協會CODASYL（Conference On Data System Language）下屬的數據庫任務組DBTG（DataBase Task Group）公布了若干報告（稱為DBTG報告），提出了網狀結構數據模型。
⑶1970年起，IBM的研究員E·F·Codd發表一系列論文，提出關系模型，奠定了關系數據庫的理論基礎。
概括數據庫系統管理數據的方式具有以下特點：
①采用數據模型表示數據結構。用數據模型描述數據本身的特點和數據之間的聯系，且這種聯系通過存取路徑（指針）來實現整體數據的結構化。由于數據不再面向某一特定的應用，而是面向整個應用系統，因而數據冗余明顯降低，實現了數據共享。
②具有較高的數據獨立性。數據庫體系結構分成用戶邏輯結構（外模式）、整體邏輯結構（概念模式）、物理結構（內模式）三級。數據物理結構的改變不影響整體邏輯結構、用戶邏輯結構及應用程序，即達成數據的物理獨立。而整體邏輯結構改變，不影響用戶邏輯結構，以達成數據的邏輯獨立。
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據庫，也可以用程序方式來操作數據庫。
④提供完善的數據控制功能。數據庫系統提供四方面的數據控制，以確保數據的安全與完整：
■ 并發控制：確保多用戶同時存取數據時的數據完整性。
■ 數據庫恢復：有意或無意造成部分或全部數據破壞后能恢復到某一已知正確狀態。
■ 數據完整性：確保數據的正確、有效、相容。
■ 數據安全性：防止不合法使用造成數據的泄露和破壞，保證數據的安全和機密。
四、高級數據庫技術階段
這一階段起始于20世紀80年代初，其主要標志是分布式數據庫系統DDBS（Distributed DataBases System）和面向對象數據庫系統OODBS（Object-Oriented DataBases System）的出現。
①分布式數據庫技術
分布式數據庫技術是傳統的集中式數據庫技術與網絡技術融合的產物，其基本特征：一是異地節點通過數據通信網絡互連；二是數據的物理分布性和邏輯整體性；三是本地自治與全局應用相結合。
②面向對象數據庫技術
面向對象的數據技術是傳統集中式數據庫技術與面向對象程序設計技術結合的產物，其特點為：一是面向對象的數據模型能完整描述現實世界的數據結構，能表達數據之間的復雜聯系，如嵌套與遞歸；二是具有面向對象技術的封裝性和繼承性，提高了軟件的可重用性。 除此之外，數據庫技術與其它新興技術的結合產生了許多新的領域如：
并行數據庫；主動數據庫；知識庫；多媒體數據庫；模糊數據庫；工程數據庫；空間數據庫等。
有理由相信，數據庫技術通過不斷完善和提高，它會朝著支持更大規模、更快速度、更廣泛的應用等方向發展。
參考文獻：
[1]劉升，曹紅蘋.數據庫系統原理與應用，清華大學出版社，2012.
[2]施伯樂，丁寶康，周傲英，田增平.數據庫系統教程，高等教育出版社，1999.
[3]崔巍.數據庫系統及應用，高等教育出版社，2004.
本文編號：8245
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