二、数据管理技术的发展

数据管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护，是数据处理过程的主要内容与核心部分。随着计算机硬件和软件的发展，在应用需求的驱动下，数据管理经历了人工管理、文件系统和数据库系统三个发展阶段。

1.人工管理阶段

数据的人工管理阶段出现在20世纪50年代中期以前，当时计算机主要用于科学计算，软硬件设施还处于较为原始的时期。硬件方面没有可供直接访问的磁盘等存储设备，外存只有卡片机、磁带机；软件方面没有通用的操作系统，没有数据管理方面的软件，只有汇编语言，数据采用批处理方式。人工管理数据有如下特点和不足。

（1）数据不保存　当时计算机主要用于科学计算，一般不需要将数据长期保存。只是当计算某一问题时将数据输人，计算任务完成后就撤走。不仅对于用户数据是如此处理，对于系统软件也是同样处理。

（2）数据由程序管理　由于没有专门的软件系统完成数据的管理工作，因此应用程序不仅要设计数据的逻辑结构，还要设计数据的物理结构，包括存储结构、存取路径和输人方式等。

（3）数据不共享　数据依附于应用程序，一组数据只能对应一个程序。在出现多个不同程序涉及相同数据时，必须各自定义，难以相互参照利用，造成程序之间存在大量的冗余数据。

图1-2　人工管理阶段数据与应用程序之间的对应关系　

（4）数据没有独立性　由于数据紧密依附应用程序，当数据的逻辑结构或物理结构变动时，必须对应用程序进行相应修改，程序员的负担相当沉重。

人工管理阶段数据与应用程序之间的对应关系如图1-2所示。

2.文件系统管理阶段

文件系统管理数据阶段出现在20世纪50年代中期到60年代中期。这一时期，由于数据量逐渐增加，数据存储、数据检索和数据维护的需求越来越迫切，计算机软硬件技术也有很大的改进。硬件方面出现了磁盘、磁鼓等直接存储设备，软件方面出现高级语言和操作系统，而且在操作系统中有专门的数据管理软件，一般称之为文件系统。数据不仅能够批处理，而且能够联机实时处理。文件系统管理数据阶段有如下特点。

（1）数据长期保存　由于大量使用计算机进行数据处理，需要对数据反复进行查询、更新（插人、删除和修改）等基本操作，因此数据以文件形式长期保存在计算机外部存储设备中。

（2）数据由文件系统管理　文件系统把数据组织成相互独立的数据文件，实现了“按文件名访问，按记录存取”的数据管理技术。应用程序与数据文件间存在多对多的关系：一个应用程序可以使用多个数据文件，一个数据文件也可以被多个应用程序所使用。

相对于人工管理阶段，文件系统管理阶段在数据的共享性和独立性方面有一定的进步，但仍然存在以下缺点。

（1）数据共享性差,冗余度大,一致性差　由于文件之间没有结构，缺乏联系，同样的数据有可能在多个文件中重复存储，导致文件系统数据冗余度大，而且容易导致数据不一致。

（2）数据的独立性差　由于文件只能存储数据，不能存储文件的结构表述，数据文件的操作都要依靠应用程序实现。当文件的逻辑结构发生变化，应用程序就需要修改，文件和程序之间缺乏独立性。文件系统一般是针对特定应用程序的，在现有数据基础上增加新的应用会很困难，系统不容易扩充。

文件系统阶段数据与应用程序之间的关系如图1-3所示。

图1-3　文件系统阶段数据与应用程序之间的对应关系

3.数据库系统管理阶段

进人20世纪60年代，随着计算机应用领域的日益拓展，计算机管理的数据规模越来越大，数据量急剧增长，多种应用共享数据集合的要求越来越强烈，基于文件系统的数据管理技术无法满足实际应用的需要。在这一时期，计算机硬件技术得到了飞速发展，大容量磁盘、磁盘阵列等数据存储技术日益成熟，新型的存储硬件陆续进人市场，而价格却在不断下降；同时许多公司竞相投人到数据管理技术的开发与研制当中，软件环境不断完善。在迫切的实际需求和良好的软硬件环境中，统一管理数据的专门软件系统——数据库管理系统应运而生。数据库管理系统的诞生，标志着数据管理技术的飞跃。