数据库技术的发展与展望

数据库的发展与展望

数据库技术是计算机科学技术中发展最快、应用最广泛的领域之一，它是计算机信息系统与应用程序的核心技术和重要基础。自从20世纪50年代中期计算机的应用由科学计算扩展到数据处理，数据库技术的重要性也日益被人们所认识。时至今日，数据库技术已经形成了比较完善的理论体系和实用技术，成为计算机科学的一个重要分支。接下来我就简要阐述数据库的发展及其展望。

1.数据库技术的发展

1.1数据库技术发展的四个阶段

随着使用计算机进行数据管理的技术的不断发展，数据库技术经历了人工管理、文件系统、数据库系统和Internet时代四个发展阶段。

1.1.1人工管理阶段

时代背景：20世纪40年代至50年代中期，计算机外部设备只有磁带机、卡片机和纸带穿孔机，而没有直接存取的磁盘设备，也没有操作系统，只有汇编语言，计算机主要用于主要科学计算，数据处理采取批处理的方式。

人工管理数据的特点：

1）数据不保存

因为当时数据主要用于科学计算，数据管理规模小，加上计算机硬件、软件条件有限，一般不需要将数据长期保存，计算完毕后就将数据撤走。

2）没有专门的软件系统对数据进行管理

由于没有专门的软件系统对数据进行管理。因此应用程序设计者不但要规定数据的逻辑结构，而且还要设计物理结构，即要设计数据的存储结构、存取方法和输入输出方法等。

3）数据不共享

数据面向应用程序，一组数据只能对应一个程序，多个应用程序涉及某些相同的数据时，也必须各自定义，造成程序间的大量冗余。

4）数据不独立

数据和程序之间不具有独立性，如果数据的存储结构变化，则程序需要做相应的修改。

1.1.2文件系统阶段

时代背景：从20世纪50年代中期到69年代中期，计算机不仅用于科学计算，同时也开始用以信息处理，硬件方面有了很大改进，出现了磁盘、磁鼓等直接存储设备。软件方面出现了高级语言和操作系统，且操作系统中出现了专门的数据管理软件。

优点：

1）数据以文件形式可长期保存下来

2）由文件系统管理数据

3）文件形式多样化

4）程序与数据间有一定独立性

由专门的软件即文件系统进行数据管理，程序和数据间由软件提供的存取方法进行转换，数据存储发生变化不一定影响程序的运行。

缺点：

1）数据冗余度大

2）数据独立性差

3）数据一致性差

1.1.3数据库系统阶段

时代背景：进入20世纪60年代，计算机软件、硬件技术得到了飞速发展。1969年IBM 公司研发的层次性信息管理系统（IMS 系统）、美国数据系统语言协会发布的数据库任务组关于网状数据库的报告以及1970年IBM 公司的研究员E.F.Codd 在发表的论文“大型共享数据库数据的关系模型”中提出的“关系模型”是数据库技术发展史上具有里程碑意义的重大事件，这些研究成果大大促进了数据库管理技术的发展和应用。

特点：

1）数据高度结构化

使用规范的数据模型表示数据结构，数据不再针对某一项应用，而是面对系统整体，应用程序可通过DBMS 访问数据库中所有数据。

2）较小的数据冗余，共享性高。

3）数据与应用程序相互独立。

4）通过DBMS 进行数据安全性和完整性控制

数据库管理系统DBMS 可以有效地防止数据库中的数据被非法使用或修改。对于完整性控制，DBMS 提供了数据完整性定义方法和进行数据完整性检验的功能。

1.1.4 Internet 时代

自20世纪80年代以来，以分布式数据库和面向对象数据库技术为代表，使数据库技术进入了高级数据库阶段。20世纪90年代以来，涌现了一大批新一代数据库，如数据仓库、OLAP 分析、数据挖掘、数字图书馆、电子出版物、电子商务、远程教育、Web 上得数据管理和信息检索等。

1.2数据库系统的演化

1.2.1第一代网状数据库模型和层次数据库模型

1.2.2第二代关系数据库模型

1.2.3第三代以面向对象数据库模型的主要特征的数据库系统

1.2.4多维数据库模型

图1.2数据库技术的演化

2.对数据库的展望

20世纪90年代以来，涌现了一大批新一代数据库，如数据仓库、OLAP分析、数据挖掘、数字图书馆、电子出版物、电子商务、远程教育、Web上得数据管理和信息检索等。新一代数据库的应用大大地激发了数据库技术的研究和开发，出现了一大批具有Internet时代特征的数据库技术和相应的数据库管理系统，如Web信息检索技术与系统，Web数据集成和共享技术与系统、数据流技术与系统、、电子商务和电子政务技术与系统、数据库图书馆技术与系统、安全数据库技术与系统等，是数据库的应用发展到了一个新的阶段。

未来的数据管理系统将更快更强大。通过开放协议、Web服务、网络（计算）和 XML，它们能够对多个异构资源进行集成数据并通过应用和数据库交互。它们将成为自我管理、自我协调、高度自主的系统。

尽管全面的开发和部署将是尚需时日，为实现这些特性的首要步骤目前已经是显而易见的

参考文献：

[1] 杰弗里·A·霍弗，V. 拉梅什，海基·托皮著. 现代数据库管理. 狼波译.北京: 中国人民大学出版社，2013

[2] 赵正文. 现代数据库技术. 现代数据库技术. 成都：电子科技大学出版社,2013