1、An Introduction to Database System,第十一章 數(shù)據(jù)庫技術新發(fā)展,11.1 數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展概述 11.2 數(shù)據(jù)庫發(fā)展的3個階段 11.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展的特點 11.4 小結,An Introduction to Database System,11.1 數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展概述,數(shù)據(jù)庫技術是計算機科學技術中發(fā)展最快的領域之一，也是應用最廣的技術之一 第一代的網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 第二代的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)-數(shù)據(jù)庫大家族,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展概述(續(xù)),下圖通過一個三維空間的視圖從數(shù)據(jù)模型、

2、新技術內容、應用領域3個方面，描述了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、特點和相互關系,An Introduction to Database System,11.2 數(shù)據(jù)庫發(fā)展的3個階段,11.2.1 第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 11.2.2 第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 11.2.3 新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),An Introduction to Database System,11.2.1 第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)指層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 代表系統(tǒng)： IMS（Information Management System） 1969年，IBM公司研制，層次模型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) DBTG報告(Data Base Task Group

3、) 20世紀60年代末70年代初提出 確定并建立了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的許多概念、方法和技術。 基于網(wǎng)狀結構的，它是數(shù)據(jù)庫網(wǎng)狀模型的典型代表,An Introduction to Database System,第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) (續(xù)),層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的共同特點： 1. 支持三級模式的體系結構 2. 用存取路徑來表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系 3. 獨立的數(shù)據(jù)定義語言 4. 導航的數(shù)據(jù)操縱語言,An Introduction to Database System,11.2.2 第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),1970年，E.F.Codd發(fā)表大型共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的關系模型論文，為關系數(shù)據(jù)庫技術奠定理論基礎 典型代表：

4、 IBM San Jose研究室開發(fā)的System R Berkeley大學研制的INGRES,An Introduction to Database System,第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù)),這一時期的主要成果 奠定了關系模型的理論基礎，給出了人們一致接受的關系模型的規(guī)范說明 研究了關系數(shù)據(jù)語言，包括關系代數(shù)、關系演算、SQL及QBE等 研制了大量的RDBMS的原型，攻克了系統(tǒng)實現(xiàn)中查詢優(yōu)化、并發(fā)控制、故障恢復等一系列關鍵技術,An Introduction to Database System,第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù)),關系數(shù)據(jù)庫是以關系模型為基礎的 關系模型組成部分： 數(shù)據(jù)結構 關系操作 數(shù)據(jù)

5、完整性,An Introduction to Database System,11.2.3 新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),1990年，高級DBMS功能委員會發(fā)表了第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)宣言的文章，提出第三代DBMS應具有的3個基本特征： 1.第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應支持數(shù)據(jù)管理、對象管理和知識管理 2.第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須保持或繼承第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術 3.第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須對其他系統(tǒng)開放,An Introduction to Database System,12.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展的特點,12.3.1 數(shù)據(jù)模型的發(fā)展 12.3.2 數(shù)據(jù)庫技術與其他相關技術相結合 12.3.3 面向領域的數(shù)據(jù)庫新技術,An In

6、troduction to Database System,11.3.1 數(shù)據(jù)模型的發(fā)展,1. 對傳統(tǒng)的關系模型 (1NF) 進行擴充，引入了少數(shù)構造器，稱為復雜數(shù)據(jù)模型 一種是偏重于結構的擴充 一種是側重于語義的擴充 2. 增加全新的數(shù)據(jù)構造器和數(shù)據(jù)處理原語，以表達復雜的結構和豐富的語義 3. 面向對象的數(shù)據(jù)模型 4. XML數(shù)據(jù)模型,An Introduction to Database System,11.3.2 數(shù)據(jù)庫技術與其他相關技術相結合,數(shù)據(jù)庫技術與其他學科的內容相結合，出現(xiàn)的各種新型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)： 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 知識庫系統(tǒng)和主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

7、模糊數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等 移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等 Web數(shù)據(jù)庫等,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫技術與其他相關技術相結合(續(xù)),數(shù)據(jù)庫技術與其他計算機技術的相互滲透,An Introduction to Database System,數(shù)據(jù)庫技術與其他相關技術相結合(續(xù)),一、并行數(shù)據(jù)庫 概念 在并行機上運行的具有并行處理能力的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 是數(shù)據(jù)庫技術與并行計算技術相結合的產(chǎn)物 并行處理技術與數(shù)據(jù)庫技術結合的可行性 數(shù)據(jù)庫操作是集合操作，許多情況下可分解為一系列對子集的操作 并行計算技術利用多處理機并行處理產(chǎn)生的規(guī)模效益來提高系統(tǒng)的整體性能，為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了一

8、個良好的硬件平臺,An Introduction to Database System,并行數(shù)據(jù)庫(續(xù)),并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究以三種并行計算結構為基礎： 共享內存(主存儲器)結構(Shared_Memory)(簡稱SM結構) 共享磁盤結構(Shared_Disk)(簡稱SD結構) 無共享結構(Shared_Nothing)(簡稱SN結構),An Introduction to Database System,并行數(shù)據(jù)庫(續(xù)),并行數(shù)據(jù)庫原型系統(tǒng) 加州Berkeley大學的XPRS系統(tǒng) Colorado大學的Volcano系統(tǒng) Wisconsin大學的Gamma系統(tǒng)等,An Introductio

9、n to Database System,數(shù)據(jù)庫技術與其他相關技術相結合(續(xù)),二、主動數(shù)據(jù)庫(Active Data Base) 概念 是在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基礎上，結合人工智能技術和面向對象技術產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫新技術。 目標 提供對緊急情況及時反應的能力 方法 嵌入ECA，即事件-條件-動作規(guī)則,An Introduction to Database System,主動數(shù)據(jù)庫(續(xù)),為支持ECA規(guī)則，主動數(shù)據(jù)庫的研究集中于解決以下問題： 1. 主動數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型和知識模型 2. 執(zhí)行模型 3. 條件檢測 4. 事務調度 5. 體系結構 6. 系統(tǒng)效率,An Introduction to Datab

10、ase System,11.3.3 面向領域的數(shù)據(jù)庫新技術,數(shù)據(jù)庫技術被應用到特定的領域中，出現(xiàn)了多種數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)庫領域的應用范圍不斷擴大,特定應用領域中的數(shù)據(jù)庫技術,An Introduction to Database System,面向領域的數(shù)據(jù)庫新技術(續(xù)),一、工程數(shù)據(jù)庫 概念 工程數(shù)據(jù)庫（Engineering Database）是一種能存儲和管理各種工程設計圖形和工程設計文檔，并能為工程設計提供各種服務的數(shù)據(jù)庫。 目的 利用數(shù)據(jù)庫技術對工程對象有效地加以管理，并提供相應的處理功能及良好的設計環(huán)境,An Introduction to Database System,工程數(shù)據(jù)庫(

11、續(xù)),工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應具有的功能 1. 支持復雜對象 （如圖形數(shù)據(jù)、工程設計文檔） 的表示和處理； 2. 可擴展的數(shù)據(jù)類型； 3. 支持復雜多樣的工程數(shù)據(jù)的存儲和集成管理； 4. 支持變長結構數(shù)據(jù)實體的處理； 5. 支持工程長事務和嵌套事務的并發(fā)控制和恢復； 6. 支持設計過程中多個不同數(shù)據(jù)版本的存儲和管理； 7. 支持模式的動態(tài)修改和擴展； 8. 支持多種工程應用程序等,An Introduction to Database System,面向領域的數(shù)據(jù)庫新技術(續(xù)),二、空間數(shù)據(jù)庫 空間數(shù)據(jù) 用于表示空間物體的位置、形狀、大小和分布特征等諸方面信息的數(shù)據(jù)，適用于描述所有二維、三維和多維

12、分布的關于區(qū)域的現(xiàn)象。 特點 包括物體本身的空間位置及狀態(tài)信息 包括表示物體的空間關系（即拓撲關系）的信息 概念 描述、存儲和處理空間數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),An Introduction to Database System,空間數(shù)據(jù)庫(續(xù)),研究內容 (1)空間數(shù)據(jù)模型 (2)空間數(shù)據(jù)查詢語言 (3)空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),An Introduction to Database System,空間數(shù)據(jù)模型,空間數(shù)據(jù)結構,An Introduction to Database System,空間數(shù)據(jù)查詢語言,空間數(shù)據(jù)查詢包括位置查詢、空間關系查詢和屬性查詢。前兩種查詢是空間數(shù)據(jù)庫特有的，基本方式有： 面-面查詢 線-線查詢 點-點查詢 線-面查詢 點-線查詢 點-面查詢 空間數(shù)據(jù)查詢語言是為了正確表達以上查詢請求,An Introduction to Database System,空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),功能 提供對空間數(shù)據(jù)和空間關系的定義和描述 提供空間數(shù)據(jù)查詢語言，實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的高效查詢和操作 提供對空間數(shù)據(jù)的存儲和組織 提供對空間數(shù)據(jù)的直觀顯示等,An Introduction to Database System,11.4 小結,數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的三個階段 第一代