数据库的发展简史

使用计算机后，随着数据处理量的增长，产生了数据管理技术。

数据管理技术的发展与计算机硬件（主要是外部存储器）系统软件及计算机应用的范围有着密切的联系。

数据管理技术的发展经历了以下四个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库阶段和高级数据库技术阶段。

数据管理的诞生

数据库的历史可以追溯到五十年前，那时的数据管理非常简单。

通过大量的分类、比较和表格绘制的机器运行数百万穿孔卡片来进行数据的处理，其运行结果在纸上打印出来或者制成新的穿孔卡片。

而数据管理就是对所有这些穿孔卡片进行物理的储存和处理。

然而，1950 年雷明顿兰德公司（Remington Rand Inc）的一种叫做Univac I 的计算机推出了一种一秒钟可以输入数百条记录的磁带驱动器，从而引发了数据管理的革命。

1956 年IBM生产出第一个磁盘驱动器—— the Model 305 RAMAC。

此驱动器有50 个盘片，每个盘片直径是2 英尺，可以储存5MB的数据。

使用磁盘最大的好处是可以随机存取数据，而穿孔卡片和磁带只能顺序存取数据。

1951： Univac系统使用磁带和穿孔卡片作为数据存储。

数据库系统的萌芽出现于二十世纪60 年代。

当时计算机开始广泛地应用于数据管理，对数据的共享提出了越来越高的要求。

传统的文件系统已经不能满足人们的需要，能够统一管理和共享数据的数据库管理系统（DBMS）应运而生。

数据模型是数据库系统的核心和基础，各种DBMS软件都是基于某种数据模型的。

所以通常也按照数据模型的特点将传统数据库系统分成网状数据库、层次数据库和关系数据库三类。

最早出现的网状DBMS，是美国通用电气公司Bachman等人在1961年开发的IDS（Integrated Data Store）。

1964年通用电气公司（General ElectricCo.）的Charles Bachman 成功地开发出世界上第一个网状DBMS也即第一个数据库管理系统——集成数据存储（Integrated Data Store IDS），奠定了网状数据库的基础，并在当时得到了广泛的发行和应用。

IDS 具有数据模式和日志的特征，但它只能在GE主机上运行，并且数据库只有一个文件，数据库所有的表必须通过手工编码生成。

之后，通用电气公司一个客户——BF Goodrich Chemical 公司最终不得不重写了整个系统，并将重写后的系统命名为集成数据管理系统（IDMS）。

网状数据库模型对于层次和非层次结构的事物都能比较自然的模拟，在关系数据库出现之前网状DBMS要比层次DBMS用得普遍。

在数据库发展史上，网状数据库占有重要地位。

层次型DBMS是紧随网络型数据库而出现的，最著名最典型的层次数据库系统是IBM 公司在1968 年开发的IMS（Information Management System），一种适合其主机的层次数据库。

这是IBM公司研制的最早的大型数据库系统程序产品。

从60年代末产生起，如今已经发展到IMSV6，提供群集、N路数据共享、消息队列共享等先进特性的支持。

这个具有30年历史的数据库产品在如今的WWW应用连接、商务智能应用中扮演着新的角色。

1973年Cullinane公司（也就是后来的Culli软件公司），开始出售Goodrich公司的IDMS改进版本，并且逐渐成为当时世界上最大的软件公司。

网状数据库和层次数据库已经很好地解决了数据的集中和共享问题，但是在数据独立性和抽象级别上仍有很大欠缺。

用户在对这两种数据库进行存取时，仍然需要明确数据的存储结构，指出存取路径。

而后来出现的关系数据库较好地解决了这些问题。

1970年，IBM的研究员E.F.Codd博士在刊物《munication of the ACM》上发表了一篇名为“A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”的论文，提出了关系模型的概念，奠定了关系模型的理论基础。

尽管之前在1968年Childs已经提出了面向 *** 的模型，然而这篇论文被普遍认为是数据库系统历史上具有划时代意义的里程碑。

Codd的心愿是为数据库建立一个优美的数据模型。

后来Codd又陆续发表多篇文章，论述了范式理论和衡量关系系统的12条标准，用数学理论奠定了关系数据库的基础。

关系模型有严格的数学基础，抽象级别比较高，而且简单清晰，便于理解和使用。

但是当时也有人认为关系模型是理想化的数据模型，用来实现DBMS是不现实的，尤其担心关系数据库的性能难以接受，更有人视其为当时正在进行中的网状数据库规范化工作的严重威胁。

为了促进对问题的理解，1974年ACM牵头组织了一次研讨会，会上开展了一场分别以Codd和Bachman为首的支持和反对关系数据库两派之间的辩论。

这次著名的辩论推动了关系数据库的发展，使其最终成为现代数据库产品的主流。

1969年Edgar F.“Ted” Codd发明了关系数据库。

1970年关系模型建立之后，IBM公司在San Jose实验室增加了更多的研究人员研究这个项目，这个项目就是著名的System R。

其目标是论证一个全功能关系DBMS的可行性。

该项目结束于1979年，完成了第一个实现SQL的 DBMS。

然而IBM对IMS的承诺阻止了System R的投产，一直到1980年System R才作为一个产品正式推向市场。

IBM产品化步伐缓慢的三个原因：IBM重视信誉，重视质量，尽量减少故障；IBM是个大公司，官僚体系庞大，IBM内部已经有层次数据库产品，相关人员不积极，甚至反对。

然而同时，1973年加州大学伯克利分校的Michael Stonebraker和Eugene Wong利用System R已发布的信息开始开发自己的关系数据库系统Ingres。

他们开发的Ingres项目最后由Oracle公司、Ingres公司以及硅谷的其他厂商所商品化。

后来，System R和Ingres系统双双获得ACM的1988年“软件系统奖”。

1976年霍尼韦尔公司(Honeywell)开发了第一个商用关系数据库系统——Multics Relational Data Store。

关系型数据库系统以关系代数为坚实的理论基础，经过几十年的发展和实际应用，技术越来越成熟和完善。

其代表产品有Oracle、IBM公司的 DB2、微软公司的MS SQL Server以及Informix、ADABAS D等等。

1974年IBM的Ray Boyce和Don Chamberlin将Codd关系数据库的12条准则的数学定义以简单的关键字语法表现出来，里程碑式地提出了SQL(Structured Query Language)语言。

SQL语言的功能包括查询、 *** 纵、定义和控制，是一个综合的、通用的关系数据库语言，同时又是一种高度非过程化的语言，只要求用户指出做什么而不需要指出怎么做。

SQL集成实现了数据库生命周期中的全部 *** 作。

SQL提供了与关系数据库进行交互的方法，它可以与标准的编程语言一起工作。

自产生之日起，SQL语言便成了检验关系数据库的试金石，而SQL语言标准的每一次变更都指导着关系数据库产品的发展方向。

然而，直到二十世纪七十年代中期，关系理论才通过SQL在商业数据库Oracle和DB2中使用。

1986年，ANSI把SQL作为关系数据库语言的美国标准，同年公布了标准SQL文本。

SQL标准有3个版本。

基本SQL定义是ANSⅨ3135-89，“Database Language - SQL with Integrity Enhancement”[ANS89]，一般叫做SQL-89。

SQL-89定义了模式定义、数据 *** 作和事务处理。

SQL- 89和随后的ANSⅨ3168-1989，“Database Language-Embedded SQL”构成了第一代SQL标准。

ANSⅨ3135-1992[ANS92]描述了一种增强功能的SQL，叫做SQL-92标准。

SQL-92包括模式 *** 作，动态创建和SQL语句动态执行、网络环境支持等增强特性。

在完成SQL-92标准后，ANSI和ISO即开始合作开发SQL3标准。

SQL3的主要特点在于抽象数据类型的支持，为新一代对象关系数据库提供了标准。

1976年IBM E.F.Codd发表了一篇里程碑的论文“R系统：数据库关系理论”，介绍了关系数据库理论和查询语言SQL。

Oracle的创始人Ellison非常仔细地阅读了这篇文章，被其内容震惊，这是第一次有人用全面一致的方案管理数据信息。

作者E.F.Codd 1966年就发表了关系数据库理论，并在IBM研究机构开发原型，这个项目就是R系统，存取数据表的语言就是SQL。

Ellison看完后，敏锐意识到在这个研究基础上可以开发商用软件系统。

而当时大多数人认为关系数据库不会有商业价值。

Ellison认为这是他们的机会：他们决定开发通用商用数据库系统Oracle，这个名字来源于他们曾给中央情报局做过的项目名。

几个月后，他们就开发了Oracle 1.0。

但这只不过是个玩具，除了完成简单关系查询不能做任何事情，他们花相当长的时间才使Oracle变得可用，维持公司运转主要靠承接一些数据库管理项目和做顾问咨询工作。

而IBM却没有计划开发，为什么蓝色巨人放弃了这个价值上百亿的产品，原因有很多：IBM的研究人员大多是学术出身，他们最感兴趣的是理论，而非推向市场的产品，从学术上看，研究成果应公开发表论文和演讲能使他们成名，为什么不呢？还有一个很主要的原因就是IBM当时有一个销售得还不错的层次数据库产品IMS。

直到1985年IBM才发布了关系数据库DB2 ，Ellision那时已经成了千万富翁。

Ellison曾将IBM 选择Microsoft 的MS-DOS作为IBM-PC机的 *** 作系统比为：“世界企业经营历史上最严重的错误，价值超过了上千亿美元。”IBM发表R系统论文，而且没有很快推出关系数据库产品的错误可能仅仅次之。

Oracle的市值在1996年就达到了280亿美元。

随着信息技术和市场的发展，人们发现关系型数据库系统虽然技术很成熟，但其局限性也是显而易见的：它能很好地处理所谓的“表格型数据”，却对技术界出现的越来越多的复杂类型的数据无能为力。

九十年代以后，技术界一直在研究和寻求新型数据库系统。

但在什么是新型数据库系统的发展方向的问题上，产业界一度是相当困惑的。

受当时技术风潮的影响，在相当一段时间内，人们把大量的精力花在研究“面向对象的数据库系统(object oriented database)”或简称“OO数据库系统”。

值得一提的是，美国Stonebraker教授提出的面向对象的关系型数据库理论曾一度受到产业界的青睐。

而Stonebraker本人也在当时被Informix花大价钱聘为技术总负责人。

然而，数年的发展表明，面向对象的关系型数据库系统产品的市场发展的情况并不理想。

理论上的完美性并没有带来市场的热烈反应。

其不成功的主要原因在于，这种数据库产品的主要设计思想是企图用新型数据库系统来取代现有的数据库系统。

这对许多已经运用数据库系统多年并积累了大量工作数据的客户，尤其是大客户来说，是无法承受新旧数据间的转换而带来的巨大工作量及巨额开支的。

另外，面向对象的关系型数据库系统使查询语言变得极其复杂，从而使得无论是数据库的开发商家还是应用客户都视其复杂的应用技术为畏途。

二十世纪六十年代后期出现了一种新型数据库软件：决策支持系统(DSS)，其目的是让管理者在决策过程中更有效地利用数据信息。

于是在1970年，第一个联机分析处理工具——Express诞生了。

其他决策支持系统紧随其后，许多是由公司的IT部门开发出来的。

1985年，第一个商务智能系统(business intelligence)由Metaphor计算机系统有限公司为Procter &Gamble公司开发出来，主要是用来连接销售信息和零售的扫描仪数据。

同年， Pilot软件公司开始出售第一个商用客户/服务器执行信息系统——mand Center。

同样在这年，加州大学伯克利分校Ingres项目演变成Postgres，其目标是开发出一个面向对象的数据库。

此后一年， Graphael公司开发了第一个商用的对象数据库系统—Gbase。

1988年，IBM公司的研究者Barry Devlin和Paul Murphy发明了一个新的术语—信息仓库，之后，IT的厂商开始构建实验性的数据仓库。

1991年，W.H. Bill Inmon出版了一本“如何构建数据仓库”的书，使得数据仓库真正开始应用。

1991： W.H.“Bill” Inmon发表了”构建数据仓库”

二十世纪九十年代，随着基于PC的客户/服务器计算模式和企业软件包的广泛采用，数据管理的变革基本完成。

数据管理不再仅仅是存储和管理数据，而转变成用户所需要的各种数据管理的方式。

Inter的异军突起以及XML语言的出现，给数据库系统的发展开辟了一片新的天地。

下一代数据库技术的发展主流

针对关系数据库技术现有的局限性，理论界如今主要有三种观点 :

面向对象的数据库技术将成为下一代数据库技术发展的主流 　部分学者认为现有的关系型数据库无法描述现实世界的实体，而面向对象的数据模型由于吸收了已经成熟的面向对象程序设计方法学的核心概念和基本思想，使得它符合人类认识世界的一般方法，更适合描述现实世界。甚至有人预言，数据库的未来将是面向对象的时代。

面向对象的关系数据库技术 　关系数据库几乎是当前数据库系统的标准，关系语言与常规语言一起几乎可完成任意的数据库 *** 作，但其简洁的建模能力、有限的数据类型、程序设计中数据结构的制约等却成为关系型数据库发挥作用的瓶颈。面向对象方法起源于程序设计语言，它本身就是以现实世界的实体对象为基本元素来描述复杂的客观世界，但功能不如数据库灵活。因此部分学者认为将面向对象的建模能力和关系数据库的功能进行有机结合而进行研究是数据库技术的一个发展方向。

面向对象数据库技术 　面向对象数据库的优点是能够表示复杂的数据模型，但由于没有统一的数据模式和形式化理论，因此缺少严格的数据逻辑基础。而演绎数据库虽有坚强的数学逻辑基础，但只能处理平面数据类型。因此，部分学者将两者结合，提出了一种新的数据库技术——演绎面向对象数据库，并指出这一技术有可能成为下一代数据库技术发展的主流。

数据库技术发展的新方向

非结构化数据库是部分研究者针对关系数据库模型过于简单，不便表达复杂的嵌套需要以及支持数据类型有限等局限，从数据模型入手而提出的全面基于因特网应用的新型数据库理论。支持重复字段、子字段以及变长字段并实现了对变长数据和重复字段进行处理和数据项的变长存储管理，在处理连续信息（包括全文信息）和非结构信息 （重复数据和变长数据）中有着传统关系型数据库所无法比拟的优势。但研究者认为此种数据库技术并不会完全取代如今流行的关系数据库，而是它们的有益的补充。

数据库技术发展的又一趋势

有学者指出 ：数据库与学科技术的结合将会建立一系列新数据库，如分布式数据库、并行数据库、知识库、多媒体数据库等，这将是数据库技术重要的发展方向。其中，许多研究者都对多媒体数据库作为研究的重点，并认为多媒体技术和可视化技术引入多媒体数据库将是未来数据库技术发展的热点和难点。

未来数据库技术及市场发展的两大方向数据仓库电子商务　部分学者在对各个数据库厂商的发展方向和应用需求的不断扩展的现状进行分析的基础上，提出数据库技术及市场在向数据仓库和电子商务两个方向不断发展的观点。他们指出 ：从上一年开始，许多行业如电信、金融、税务等逐步认识到数据仓库技术对于企业宏观发展所带来的巨大经济效益，纷纷建立起数据仓库系统。在中国提供大型数据仓库解决方案的厂商主要有Oracle、IBM、Sybase、CA及Informix等厂商，已经建设成功并已收回投资的项目主要有招商银行系统和国信证券系统等。当前，国内外学者对数据仓库的研究正在继续深入。与此同时，一些学者将数据库技术及市场发展的视角瞄准电子商务领域，他们认为 ：如今的信息系统逐渐要求按照以客户为中心的方式建立应用框架,因此势必要求数据库应用更加广泛地接触客户，而Internet给了我们一个非常便捷的连接途径，通过Internet我们可以实现所谓的One One Marketing和One One business，进而实现E business。因此，电子商务将成为未来数据库技术发展的另一方向。

面向专门应用领域的数据库技术　许多研究者从实践的角度对数据库技术进行研究，提出了适合应用领域的数据库技术如工程数据库、统计数据库、科学数据库、空间数据库、地理数据库等。这类数据库在原理上也没有多大的变化，但是它们却与一定的应用相结合，从而加强了系统对有关应用的支撑能力，尤其表如今数据模型、语言、查询方面。部分研究者认为，随着研究工作的继续深和数据库技术在实践工作中的应用，数据库技术将会更多朝着专门应用领域发展。 数据和数据处理

数据（Data）是用于描述现实世界中各种具体事物或抽象概念的，可存储并具有明确意义的符号，包括数字，文字，图形和声音等.数据处理是指对各种形式的数据进行收集，存储，加工和传播的一系列活动的总和.其目的之一是从大量的，原始的数据中抽取，推导出对人们有价值的信息以作为行动和决策的依据；目的之二是为了借助计算机技术科学地保存和管理复杂的，大量的数据，以便人们能够方便而充分地利用这些宝贵的信息资源.

数据库

数据库（DataBase,DB）是存储在计算机辅助存储器中的，有组织的，可共享的相关数据集合.数据库具有如下特性.

⑴数据库是具有逻辑关系和确定意义的数据集合.

⑵数据库是针对明确的应用目标而设计，建立和加载的.每个数据库都具有一组用户，并为这些用户的应用需求服务.

⑶一个数据库反映了客观事物的某些方面，而且需要与客观事物的状态始终保持一致.

数据库管理系统及其基本功能

数据库管理系统（DataBase Management System,DBMS）是对数据库进行管理的系统软件，它的职能是有效地组织和存储数据，获取和管理数据，接受和完成用户提出的各种数据访问请求.能够支持关系型数据模型的数据库管理系统，称为关系型数据库管理系统（Relational DataBase Management System,RDBMS).

RDBMS的基本功能包括以下4个方面：

⑴数据定义功能：RDBMS提供了数据定义语言(Data Definition Language,DDL），利用DDL可以方便地对数据库中的相关内容进行定义.例如，对数据库，表，字段和索引进行定义，创建和修改.

⑵数据 *** 纵功能：RDBMS提供了数据 *** 纵语言(Data Manipulation Language,DML），利用DML可以实如今数据库中插入，修改和删除数据等基本 *** 作.

⑶数据查询功能：RDBMS提供了数据查询语言（Data Query Language,DQL），利用DQL可以实现对数据库的数据查询 *** 作.

⑷数据控制功能：RDBMS提供了数据控制语言(Data Control Language,DCL），利用DCL可以完成数据库运行控制功能，包括并发控制（即处理多个用户同时使用某些数据时可能产生的问题），安全性检查，完整性约束条件的检查和执行，数据库的内部维护（例如索引的自动维护）等.RDBMS的上述许多功能都可以通过结构化查询语言(Structured Query Language,SQL）来实现的，SQL是关系数据库中的一种标准语言，在不同的RDBMS产品中，SQL中的基本语法是相同的.此外，DDL,DML,DQL和DCL也都属于SQL.

⒈3.4数据库应用系统及其组成

数据库应用系统又简称为数据库系统，是指拥有数据库技术支持的计算机系统，它可以实现有组织地，动态地存储大量相关数据，提供数据处理和信息资源共享服务的功能.

各类人员主要参与数据库应用系统的需求分析，设计，开发，使用，管理和维护，他们在数据库应用系统的开发，运行及维护等阶段扮演着不同的角色，并起着不同的作用.各类人员主要包括以下几种.

⑴最终用户.

⑵系统分析员.

⑶应用程序员.

⑷数据库管理员(DataBase Administrator,DBA). 从其应用方式来看，数据库技术主要起着两方面的作用.

⑴信息系统开发作用.利用数据库技术以及互联网技术，并结合具体的编程语言，可以开发一个信息系统，从而解决业务数据的输入和管理问题.在信息系统开发中，主要利用的是RDBMS的基本功能，即数据定义功能，数据 *** 纵功能，数据查询功能以及数据控制功能.

⑵数据分析与展示作用.利用RDBMS的数据查询功能对数据库中的数据进行关联组合或逐级汇总分析，并以表格，图形或报表形式将分析结果进行展示，从而解决业务数据的综合利用问题.

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