1.3 數據庫系統的功能

數據庫技術是計算機科學的重要分支。最初的數據管理采用的是人工管理方式，數據的存儲結構、存取方法、輸入/輸出方式都要程序員親自動手設計，數據管理的效率很低。隨著大容量外存儲器的出現，專門用于管理數據的軟件“文件系統”應運而生，數據可以長期保存，程序員也不必過多地考慮物理細節，數據管理效率有所提高，但仍然不能共享數據，導致數據大量冗余。為了解決這個問題，20世紀60年代中期出現了數據庫技術，在數據庫中可以實現應用程序間的數據共享，并最大限度地減少冗余，保證數據的正確性。由于數據庫具有數據結構化好、冗余度小、數據獨立性高、數據共享性高和易于擴充等優點，所以被廣泛應用于數據處理中。

數據庫是信息時代的產物，可實現大量信息的管理和處理。人們通過數據庫可以方便地使用、查找所需要的信息。一個完整的數據庫系統（DataBase System，DBS）由數據庫（DateBase，DB）、數據庫管理系統（DataBase Management System，DBMS）、數據庫應用系統（DataBase Administrator System，DBAS）、數據庫管理員（DataBase Administrator，DBA）及用戶（User）組成。圖1-8所示為數據庫系統的組成，圖1-9所示為數據庫的角色訪問層次。

在介紹數據庫之前首先需要理解關于數據庫的幾個概念。

（1）數據

數據（Data）是信息的符號化表示，是記錄事務的物理符號。數據的表示形式是多種多樣的，可以是數值的、字符的、圖形的、聲音的等。為了了解世界、交流信息，人們需要描述這些事物。在日常生活中直接用自然語言（如漢語）描述。在計算機中，為了存儲和處理這些事物，就要抽出這些事物的特征組成一個記錄來描述。

例如，在學生檔案中，如果人們最感興趣的是學生的姓名、性別、年齡、出生年月、籍貫、所在系別、入學時間，那么可以這樣描述（劉清，女，21，1990，福建，計算機系，2011），這里的學生記錄就是數據。對于上面這條學生記錄，了解其含義的人會得到如下信息：劉清是個大學生，1990年出生，女，福建人，2011年考入計算機系；而不了解其語義的人則無法理解其含義。可見，數據的形式還不能完全表達其內容，需要經過解釋。所以數據和關于數據的解釋是不可分的，數據的解釋是指對數據含義的說明，數據的含義稱為數據的語義，數據與其語義是不可分的。

（2）數據庫

所謂數據庫（DataBase，DB）就是長期存放在計算機內，以一定組織方式動態存儲的、相互關聯的、可共享的數據集合。數據庫中的數據結構化好、冗余度小、獨立性高、共享性高并易于擴充。數據庫存儲數據，是一個靜態的存儲結構。數據庫中的數據是存放在外存儲器中的永久性數據，使用時必須把它調入內存。

（3）數據庫管理系統

數據庫管理系統（DataBase Manage System，DBMS）是一個專門的管理軟件，負責數據的檢索、增加、刪除與修改，維護數據的一致性與完整性，提供正確使用的各種機制。應用程序不能直接使用數據庫中的數據，只能提出訪問數據的請求，由DBMS完成對數據的操作。數據庫管理系統是指建立在操作系統之上，支持數據庫的建立、使用和維護的軟件，如Microsoft SQL Server和Oracle等。它們建立在操作系統的基礎上，對數據庫進行統一管理和控制。利用數據庫管理系統提供的一系列命令，用戶可以建立各種數據庫操作文件和輔助文件，定義數據及對數據進行增加、刪除、更新、查找、輸出等操作。用戶對數據的操作要通過數據庫管理系統實現。此外，數據庫管理系統還承擔著數據庫維護的任務。

（4）數據庫應用系統

數據庫應用系統（DataBase Application System，DBAS）是指用Visual Basic、FoxPro等開發工具設計的、實現某種特定功能的應用程序，如學生成績管理系統、工資管理系統、物資管理系統等。它利用數據庫管理系統提供的各種手段訪問一個或多個數據庫，實現其特定的功能。

（5）數據庫系統

數據庫系統（DataBase System，DBS），是指由計算機硬件、操作系統、數據庫管理系統，以及在其他對象支持下建立起來的數據庫、數據庫應用程序，用戶和維護人員等組成的一個整體。