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全國計算機等級考試四級復習綱要
全國計算機等級考試四級復習綱要都有哪些呢?你是否了解呢?下面是百分網(wǎng)小編整理的計算機四級考試復習綱要內容，歡迎閱讀!
(1)數(shù)據(jù)項，是數(shù)據(jù)最小單位。
(2)數(shù)據(jù)結構，是若干數(shù)據(jù)項有意義的集合。
(3)數(shù)據(jù)流，可以是數(shù)據(jù)項，也可以是數(shù)據(jù)結構。表示某一處理過程的輸入輸出。
(4)數(shù)據(jù)存儲，處理過程中存取的數(shù)據(jù)。常常是手工憑證、手工文檔或計算機文件。
(5)處理過程。
概念結構設計
如同軟件工程中重視需求分析與規(guī)范說明的思想一樣，數(shù)據(jù)庫設計中同樣十分重視數(shù)據(jù)分析、抽象與概念結構的設計。概念結構的設計，是整個數(shù)據(jù)庫設計的關鍵之一。概念結構獨立于數(shù)據(jù)庫邏輯結構，獨立于支持數(shù)據(jù)庫的DBMS，也獨立于具體計算機軟件和硬件系統(tǒng)。歸納總結，其主要特點是:
(1)能充分地反映現(xiàn)實世界，包括實體和實體之間的聯(lián)系，能滿足用戶對數(shù)據(jù)處理的要求，是現(xiàn)實世界的一個真實的模型，或接近真實的模型。
(2)易于理解，從而可以和不熟悉計算機的用戶交換意見。用戶的積極參與是數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)設計成功與否的關鍵。
(3)易于更動。當現(xiàn)實世界改變時容易修改和擴充，特別是軟件、硬件環(huán)境變化時更應如此。
(4)易于向關系、網(wǎng)狀或層次等各種數(shù)據(jù)模型轉換。概念結構是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎，它比任意一種數(shù)據(jù)模型更獨立于機器，更抽象，從而更加穩(wěn)定。描述概念結構的有力工具是E-R模型。P.P.S.Chen把用E-R模型定義的概念結構稱為組織模式。設計概念結構的策略有3種:
(1)自頂向下 首先定義全局概念結構的框架，然后逐步細化。
(2)自底向上 首先定義各局部應用的概念結構，然后將它們集成，得到全局概念結構。
(3)混合策略 自頂向下和自底向上相結合的方法。用自頂向下策略設計一個全局概念結構的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設計的各局部概念結構。現(xiàn)介紹自底向上設計概念結構的策略。按照這種策略，概念結構的設計可按下面步驟進行。
(1)數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設計
E-R模型是對現(xiàn)實世界的一種抽象。一般地講，所謂抽象是對實際的人、物、事和概念的人為處理。它抽取人們關心的共同特性，忽略非本質的細節(jié)，并把這些特性用各種抽象的概念精確地加以描述。這些概念組成了現(xiàn)實世界的一種模型表示。有3種抽象方法形成了抽象機制，來對數(shù)據(jù)進行組織:①分類(Classification) 定義某一概念作為現(xiàn)實世界中一組對象的類型。這些對象具有某些共同的特性和行為。它抽象了對象值和型之間的“is a member of”的語義。在E-R模型中，實體型就是這種抽象。②聚集(Aggregation) 定義某一類型的組成成分。它抽象了對象內部屬性類型和整體與部分之間“is a part of”的語義。在E-R模型中若干屬性的聚集組成了實體型，就是這種抽象。③概括(Generalization) 定義類型之間的一種子集聯(lián)系。它抽象了類型之間的“is a subset of”的語義。概括具有一個很重要的性質:繼承性。子類繼承超類上定義的所有抽象性質。當然，子類可以增加自己的某些特殊屬性。概念結構設計的第一步就是利用上面介紹的抽象機制對需求分析階段收集到的數(shù)據(jù)進行組織，形成實體、實體的屬性，標識實體的碼，確定實體之間的聯(lián)系類型(1∶1，1∶n，n∶m)，設計成部分E-R圖。
(2)視圖的集成視圖集成就是把上一步得到的各個部分E-R圖綜合成一個總體的E-R圖。視圖集成可以有兩種方式:
�、俣鄠�部分E-R圖一次集成。
�、谥鸩郊�。用累加的方式一次集成兩個部分E-R圖。無論哪種方式，每次集成可分兩步走。第一步是合并，解決各部分E-R圖之間的沖突問題，生成初步E-R圖。第二步是修改和重構，消除不必要的冗余，生成基本E-R圖。
邏輯結構設計
邏輯結構設計的任務就是把概念結構轉換為選用的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型的過程。設計邏輯結構按理應選擇對某個概念結構最好的數(shù)據(jù)模型，然后對支持這種數(shù)據(jù)模型的各種DBMS進行比較，選出最合適的DBMS。但實際情況常常是已給定了某臺機器，設計人員沒有選擇DBMS的余地�，F(xiàn)行的DBMS一般只支持關系、網(wǎng)狀或層次三種模型中的某一種，對某一種數(shù)據(jù)模型，各個機器系統(tǒng)又有許多不同的限制，提供不同的環(huán)境與工具。因而我們把設計過程分三步進行。首先把概念結構向一般的關系模型轉換，然后向特定的DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉換，最后進行模型的優(yōu)化。
(1)E-R圖向關系數(shù)據(jù)模型的轉換下面給出把E-R圖轉換為關系模型的轉換規(guī)則。
�、僖粋�實體轉換為一個關系模式。實體的屬性就是關系的屬性，實體的碼就是關系的碼。
�、谝粋�聯(lián)系轉換為一個關系模式，與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系的屬性轉換為關系的屬性。該關系的碼則有三種情況:若聯(lián)系為1∶1，則每個實體的碼均是該關系的候選碼。若聯(lián)系為1∶n，關系的碼為n端實體的碼。若聯(lián)系為n∶m，則關系的碼為諸實體碼的組合。具有相同碼的關系模式可合并。形成了一般的數(shù)據(jù)模型后，下一步就向特定的DBMS規(guī)定的模型轉換。設計人員必須熟知所用DBMS的功能及限制。這一步轉換是依賴于機器的，不能給出一個普遍的規(guī)則。轉化后的模型必須進行優(yōu)化。對數(shù)據(jù)模型進行優(yōu)化是指調整數(shù)據(jù)模型的結構，以提高數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的性能。性能有動態(tài)性能和靜態(tài)性能兩種。靜態(tài)性能分析容易實現(xiàn)。根據(jù)應用要求，選出合適的模型是一項復雜的工作。
(2)規(guī)范化理論的應用規(guī)范化理論是數(shù)據(jù)庫邏輯設計的指南和工具，具體地講可應用在下面幾個具體的方面:第一，在數(shù)據(jù)分析階段用數(shù)據(jù)依賴的概念分析和表示各數(shù)據(jù)項之間的關系。第二，在設計概念結構階段，用規(guī)范化理論為工具消除初步E-R圖中冗余的聯(lián)系。第三，由E-R圖向數(shù)據(jù)模型轉換過程中用模式分解的概念和算法指導設計。現(xiàn)在，不管選用的DBMS是支持哪種數(shù)據(jù)模型的，均先把概念結構向關系模型轉換。然后，充分運用規(guī)范化理論的成果優(yōu)化關系數(shù)據(jù)庫模式的設計。
數(shù)據(jù)庫的物理設計
物理設計的內容主要包括:
(1)確定數(shù)據(jù)的存儲結構 從DBMS所提供的存儲結構中選取一種合適的加以實現(xiàn)。確定存儲結構的主要因素是存取時間、存儲空間利用率和維護代價三個方面。設計者常常要對這些因素進行權衡。一般的DBMS也總是具有一定靈活性供你選擇。例如，若引入某些冗余數(shù)據(jù)，則可能減少物理I/O次數(shù)提高檢索效率。相反節(jié)約存儲空間檢索代價就會增加。當然應該盡量尋找優(yōu)化方法，使這三方面的性能都較好。折衷有時是必須的。
(2)存取路徑的選擇和調整 數(shù)據(jù)庫必須支持多個用戶的多種應用，因而必須提供對數(shù)據(jù)庫的多個存取入口，也就是對同一數(shù)據(jù)存儲要提供多條存取路徑。物理設計的任務應確定建立哪些存取路徑。設計者應該進行定量的分析，根據(jù)計算結果確定存取路徑。
(3)確定數(shù)據(jù)存放位置 首先按數(shù)據(jù)的應用情況劃分為不同的組，然后確定存放位置。一般的應把數(shù)據(jù)的易變部分和穩(wěn)定部分分開，把經(jīng)常存取和不常存取的數(shù)據(jù)分開。經(jīng)常存取或存取時間要求高的記錄應存放在高速存儲器上，如硬盤。存取頻率小或存取時間要求低的放在低速存儲器上，如軟盤磁帶。對于同一數(shù)據(jù)文件也可根據(jù)情況進行水平劃分或垂直劃分。
(4)確定存儲分配 許多DBMS提供了存儲分配的參數(shù)供設計者物理優(yōu)化處理用。例如溢出空間的大小和分布參數(shù)，塊的長度，塊因子的大小，裝填因子，緩沖區(qū)的大小和個數(shù)等等，它們都要在物理設計中確定。這些參數(shù)的大小影響存取時間和存儲空間的分配。物理設計過程需要對時間、空間效率、維護代價和各種用戶要求進行權衡，其結果可以產(chǎn)生多種方案。在實施數(shù)據(jù)庫前對這些方案進行方案進行細致的評價，以選擇一個較優(yōu)的方案是十分必要的。
數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的實施和維護
對數(shù)據(jù)庫的物理設計初步評價完成后就可建立數(shù)據(jù)庫了。數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)實施對應于軟件工程的編碼、調試階段。設計人員運用DBMS提供的數(shù)據(jù)定義語言將邏輯設計和物理設計的結果嚴格地描述出來，成為DBMS可接受的源代碼。經(jīng)過調試產(chǎn)生目標模式。然后組織數(shù)據(jù)入庫。組織數(shù)據(jù)入庫是數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)實施階段最主要的工作。
(1)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的載入和應用程序的開發(fā)由于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量一般都非常大，并且這些數(shù)據(jù)來源于一個組織的各個部門，分散在各種數(shù)據(jù)文件或原始憑證中。這些數(shù)據(jù)的結構和格式一般也不符合數(shù)據(jù)庫的要求，還要進行轉換。因此組織數(shù)據(jù)入庫是一件耗費大量人力物力的工作。數(shù)據(jù)的轉換和組織對于小系統(tǒng)可以用人工方法完成。但是，人工轉換效率低、質量差。一般來說，應設計一個數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)讓計算機完成這個工作。輸入子系統(tǒng)的主要功能是:原始數(shù)據(jù)的輸入、抽取、校驗、分類、轉換和綜合，最終把數(shù)據(jù)組織成符合數(shù)據(jù)庫結構的形式。然后把數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)的轉換、分類和綜合常常要經(jīng)過多次才能完成，因而輸入子系統(tǒng)的設計和實施亦是比較復雜的，要編寫許多應用程序。輸入子系統(tǒng)的設計不能等物理設計完成后才動手，應該和數(shù)據(jù)庫設計工作并行開展。為了保證數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)正確無誤，必須高度重視數(shù)據(jù)的檢驗工作。在輸入子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)轉換的過程中應該進行多次檢驗，每次檢驗的方法亦不要相同。對于重要數(shù)據(jù)的校驗更應該反復多次，確認正確后方可入庫。數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)中應用程序的設計應該和數(shù)據(jù)庫模式設計并行。數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的實施階段的另一項工作便這是這些應用程序的編碼、調試工作。有了裝載實際數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫和應用程序，就建立了數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，可以試運行了。
(2)數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的試運行在完成上述工作之后，便可進入數(shù)據(jù)庫的試運行階段，或者稱聯(lián)合調試階段。這階段的主要工作是:
�、賹嶋H運行應用程序，執(zhí)行對數(shù)據(jù)庫的各種操作，測試應用程序的功能。
�、跍y量系統(tǒng)的性能指標，分析是否符合設計目標。雖然已在物理設計過程中進行了性能預測，但是僅僅估價了時間和空間指標，而且在性能估價的過程中作了許多簡化和假設，忽略了許多次要因素，因而估價是粗糙的并可能失真。必須在試運行階段進行實際測量和評價。有些參數(shù)的最佳值往往是經(jīng)過運行調試后才找到的。如果實際結果不符合設計目標，則需返回物理設計階段，調整物理結構，修改參數(shù)。有時，也許還需要返回邏輯設計階段，調整邏輯結構。最后還須指出兩點。
第一，上面已看到組織數(shù)據(jù)入庫是十分費事的，如果運行調試后又要修改數(shù)據(jù)庫設計則又要重新組織數(shù)據(jù)入庫。因此應分批分期輸入數(shù)據(jù)，逐步完成運行評價。
第二，數(shù)據(jù)庫的實施和調試不是一朝一夕能完成的，在此期間軟硬件的錯誤隨時可能發(fā)生。加上數(shù)據(jù)庫剛剛建立，工作人員對系統(tǒng)還不熟悉，對其規(guī)律更缺乏深入了解，容易發(fā)生操作錯誤。因此必須做好數(shù)據(jù)庫的轉儲和恢復工作，這就要求設計人員了解DBMS的這個功能，并根據(jù)調試方式和特點首先實施，盡量減少對數(shù)據(jù)庫的破壞并簡化故障恢復。
(3)數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的運行和維護數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)投入運行標志著開發(fā)任務的基本完成和維護工作的開始，但并不意味著設計過程結束。任何數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)只要它存在一天，它的設計就得不斷地進行評價、調整、修改，甚至完全改革。因此數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的維護不僅是維護其正常活動而且是設計工作的繼續(xù)和提高。維護階段的主要工作是:
�、贁�(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制及系統(tǒng)的轉儲和恢復;
②性能的監(jiān)督、分析和改進;
③數(shù)據(jù)庫的重組織和重構造。下面簡單介紹數(shù)據(jù)庫的重組織和重構造。數(shù)據(jù)庫運行一段時間后，由于記錄的不斷增、刪、改，會使數(shù)據(jù)庫的物理存儲變壞。例如，邏輯上屬于同一記錄型或同一關系的數(shù)據(jù)被分散到了不同的文件或文件的多個碎片上。從而降低了數(shù)據(jù)庫存儲空間的利用率和數(shù)據(jù)的存取效率，數(shù)據(jù)庫的性能下降。這時，DBA就要進行數(shù)據(jù)庫的重組織，DBMS一般都提供重組織用的實用程序。在重組過程中，按原設計要求重新安排記錄的存儲位置，調整數(shù)據(jù)區(qū)和溢出區(qū)，回收“垃圾”，減少指針鏈等。數(shù)據(jù)庫的重組織不改變原設計的數(shù)據(jù)邏輯結構和物理結構。而數(shù)據(jù)庫的重構造則不同。部分修改原數(shù)據(jù)庫的模式或內模式稱為數(shù)據(jù)庫的重構造。由于數(shù)據(jù)庫應用環(huán)境的變化，數(shù)據(jù)庫重構的程度是有限的。只能作部分的修改和調整。若應用變化太大，重構也無濟于事了，則表明數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)生命周期的結束，應該重新設計數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)。新的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)新的生命周期開始了。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
1.DBMS的目標
(1)用戶界面友好 對一個實用DBMS來說，用戶界面的質量直接影響其生命力。DBMS的用戶接口應面向應用，采用適合最終用戶的交互式、表格式、菜單式、窗口式等界面形式，以方便使用和保持靈活性。一般地說，用戶界面應具有可靠性、簡單性、靈活性和立即反饋等特性。
(2)功能完備 DBMS功能隨系統(tǒng)的規(guī)模的大小而異。大型DBMS功能齊全，小型DBMS功能弱一些。DBMS主要功能包括數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存取、事務控制、數(shù)據(jù)庫組織和存儲管理、數(shù)據(jù)庫安全保護等等。我們在下面討論這些功能的內容。
(3)效率高 系統(tǒng)效率包括三個方面:一是計算機系統(tǒng)內部資源的使用效率。能充分利用資源(包括存儲空間、設備、CPU等)，并注意使各種資源負載均衡以提高整個系統(tǒng)的效率，二是DBMS本身的運行效率。三是用戶的生產(chǎn)率。這是指用戶學習、使用DBMS和在DBMS基礎上開發(fā)的應用系統(tǒng)的效率。
2.DBMS的基本功能
(1)數(shù)據(jù)庫定義 對數(shù)據(jù)庫的結構進行描述，包括外模式、模式、內模式的定義;數(shù)據(jù)庫完整性的定義;安全保密定義(如用戶口令、級別、存取權限);存取路徑(如索引)的定義。這些定義存儲在數(shù)據(jù)字典(亦稱為系統(tǒng)目錄)中，是DBMS運行的基本依據(jù)。為此，提供數(shù)據(jù)定義語言DDL。
(2)數(shù)據(jù)存取 提供用戶對數(shù)據(jù)的操縱功能，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的檢索、插入、修改和刪除。一個好的DBMS應該提供功能強易學易用的數(shù)據(jù)操縱語言(DML)、方便的操作方式和較高的數(shù)據(jù)存取效率。DML有兩類:一類是宿主型語言，一類是自含型語言。前者的語句不能獨立使用而必須嵌入某種主語言，如C語言、COBOL語言中使用。而后者可以獨立使用，通常以供終端用戶交互使用和批處理方式兩種形式使用。
(3)數(shù)據(jù)庫運行管理 這是指DBMS運行控制、管理功能。包括多用戶環(huán)境下的并發(fā)控制、安全性檢查和存取權限控制、完整性檢查和執(zhí)行、數(shù)據(jù)加密、運行日志的組織管理、事務的管理和自動恢復(保證事務的正確性)，這些功能保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正常運行。
(4)數(shù)據(jù)組織、存儲和管理 DBMS要分門別類地組織、存儲各類數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)字典(亦稱系統(tǒng)目錄)、用戶數(shù)據(jù)、存取路徑等等。要確定以何種文件結構和存取方式在存儲級上組織這些數(shù)據(jù)，如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)組織和存儲的基本目標是提高存儲空間利用率，選擇合適的存取方法確保較高存取(如隨機查找、順序查找、增、刪、改)效率。
(5)數(shù)據(jù)庫的建立和維護 包括數(shù)據(jù)庫的初始建立、數(shù)據(jù)的轉換、數(shù)據(jù)庫的轉儲和恢復、數(shù)據(jù)庫的重組織和重構造以及有性能監(jiān)測分析等功能。
(6)其它功能 包括DBMS與網(wǎng)絡中其它軟件系統(tǒng)的通信功能;一個DBMS與另一個DBMS或文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉換功能等。
3.DBMS與操作系統(tǒng)
通常DBMS是建立在操作系統(tǒng)環(huán)境之上的。根據(jù)具體操作系統(tǒng)的特點，DBMS可以用不同的方法利用操作系統(tǒng)的基本功能來實現(xiàn)DBMS。一般有下面3類方法:
(1)共享模塊法
(2)分離進程法
(3)和操作系統(tǒng)融合
4.DBMS程序模塊的組成
作為一個龐大的系統(tǒng)軟件，DBMS由眾多程序模塊組成，它們分別實現(xiàn)DBMS復雜而繁多的功能。數(shù)據(jù)庫定義方面 有DDL翻譯處理程序(包括外模式、模式、存儲模式處理程序)、保密定義處理程序(如授權定義處理程序)、完整性約束定義處理程序等。這些程序接收相應的定義，進行語法、語義檢查，把它們翻譯為內部格式存儲在數(shù)據(jù)字典中。DDL翻譯程序還根據(jù)模式定義負責建立數(shù)據(jù)庫的框架(即形式一個空庫)，等待裝入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫操縱方面 有DML處理程序、終端查詢語言解釋程序、數(shù)據(jù)存取程序、數(shù)據(jù)更新程序等。DML處理程序或終端查詢語言解釋程序對用戶數(shù)據(jù)操縱請求進行語法、語義檢查、由數(shù)據(jù)存取或更新程序完成對數(shù)據(jù)庫的存取操作。數(shù)據(jù)庫運行管理方面 有系統(tǒng)初啟程序，負責初始化DBMS、建立DBMS的系統(tǒng)緩沖區(qū)、系統(tǒng)工作區(qū) 打開數(shù)據(jù)字典等等。還有安全性控制、完整性檢查、并發(fā)控制、事務管理、運行日志管理等程序模塊，在數(shù)據(jù)庫運行過程中監(jiān)視著對數(shù)據(jù)庫的所有操作，控制管理數(shù)據(jù)庫資源，處理多用戶的并發(fā)操作等。它們一方面保證用戶事務的正常運行，一方面保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性。數(shù)據(jù)庫組織、存儲和管理方面 有文件讀寫與維護程序、存取路徑(如索引)管理程序、緩沖區(qū)管理程序(包括緩沖區(qū)讀、寫、淘汰等模塊)，這些程序負責維護數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)和存取路徑，提供有效的存取的方法。數(shù)據(jù)庫建立、維護和其它。有數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)裝入程序、轉儲程序、恢復程序、數(shù)據(jù)庫重構造程序、數(shù)據(jù)轉換程序、通信程序等。DBMS的這些組成模塊互相聯(lián)系，互相依賴，共同完成DBMS復雜的功能。這些模塊之間的聯(lián)系有一定的層次關系。
5.DBMS的層次結構
和操作系統(tǒng)一樣，可以也應該將DBMS劃分成若干層次。許多DBMS實際上就是分層實現(xiàn)的。最上層是應用層，位于DBMS核心之處。它處理的對象包括各種各樣的數(shù)據(jù)庫應用，如用宿主語言編寫的應用程序、終端用戶通過應用接口(如FORMS)發(fā)出的事務請求等。該層是DBMS的最終用戶和應用程序的界面層。第二層是語言翻譯處理層。它處理的對象是數(shù)據(jù)庫語言，如SQL。提供的數(shù)據(jù)接口是關系、視圖，即元組的集合。其功能是對數(shù)據(jù)庫語言的各類語句進行語法分析、視圖轉換、授權檢查、完整性檢查、查詢優(yōu)化等。通過對下層基本模塊的調用，生成可執(zhí)行代碼。這些代碼的運行，即可完成數(shù)據(jù)庫語句的功能要求。第三層是數(shù)據(jù)存取層。該層處理的對象是單個元組。它把上層的集合操作轉化為單記錄操作。執(zhí)行掃描、排序、元組的查找、插入、修改、刪除、封鎖等基本操作。完成數(shù)據(jù)記錄的存取、存取路徑維護、并發(fā)控制、事務管理等工作。第四層是數(shù)據(jù)存儲層。該層處理的對象是數(shù)據(jù)頁和系統(tǒng)緩沖區(qū)，執(zhí)行文件的邏輯打開、關閉、讀頁、寫頁、緩沖區(qū)讀和寫、頁面淘汰等操作，完成緩沖區(qū)管理、內外存交換、外存管理等功能。操作系統(tǒng)是DBMS的基礎，它處理的對象是數(shù)據(jù)文件的物理塊。執(zhí)行物理文件的讀寫操作，保證DBMS對數(shù)據(jù)邏輯上的讀寫真實地映射到物理文件上。操作系統(tǒng)提供的存取原語和基本的存取方法通常作為和DBMS存儲層的接口。
6.語言處理
語言翻譯處理層的任務就是把用戶在這兩種方式下提交給DBMS的數(shù)據(jù)庫語句轉換成對DBMS內層可執(zhí)行的基本存取模塊的調用序列。數(shù)據(jù)庫語言通常包括DDL，DML，DCL三部分語句。DDL語句處理相對獨立和簡單。DML和DCL則較為復雜。具體來說，對DDL語句，語言翻譯處理層首先把它翻譯成內部表示，然后把它存儲在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典中。對DCL語句的定義部分，如安全保密定義、存取權限定義、完整性約束條件定義等處理與DDL相同。在RDBMS中數(shù)據(jù)字典通常采用和普通數(shù)據(jù)同樣的表示方式。數(shù)據(jù)字典包括關系定義表、屬性表、視圖表、視圖屬性表、視圖表達式表、用戶表、存取權限表、……。
(1)解釋方法一些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(如dBASEⅢ)對上述方法進行了改進，通過盡量推遲聚束過程來贏得數(shù)據(jù)獨立性。具體做法是:直到執(zhí)行前，數(shù)據(jù)庫DML語句都以原始字符串的形式保存。隨著數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展，這種方法已逐步為預編譯技術所取代。
(2)預編譯方法已經(jīng)看到，將聚束過程提前，固然可達到系統(tǒng)的高效率，但失去了數(shù)據(jù)庫的一個主要優(yōu)點———數(shù)據(jù)獨立性;將聚束時間推遲，贏得了數(shù)據(jù)性，卻增加了執(zhí)行高效率的代價。預編譯方法就是為了克服它們的缺點，保持兩者的優(yōu)點而提出的。其基本思想是，在用戶提供了DML語句后，在運行前對它進行翻譯處理，保存產(chǎn)生好的執(zhí)行代碼，運行時加以執(zhí)行。但是，使用這種方法會遇到這樣的問題:在聚束過程中進行優(yōu)化所依據(jù)的條件可能在運行前已不存在，或者數(shù)據(jù)結構被修改，因而導致已作出的規(guī)劃在執(zhí)行時不再有效。例如，假設在聚束過程中決定使用某一索引來加快存取速度，而在程序編譯完成之后，運行之前，該索引被刪除了。那么，運行時就會出現(xiàn)不可預測的現(xiàn)象。為了解決這類問題，采用了重編譯方法。即當數(shù)據(jù)庫中某些成分的改變而使一些程序的編譯結果無效時，再對它們執(zhí)行一次編譯。重編譯可在不同時刻進行。為了提高整個系統(tǒng)的效率，不應在數(shù)據(jù)庫某一成分改變后就馬上對受影響的那些源程序重編譯，較好的方法是將受影響的編譯結果置“無效”標志，在其被執(zhí)行時才進行自動重編譯。自動重編譯技術使得編譯方法既擁有了編譯時進行束縛所帶來的高效率，又具備了執(zhí)行時束縛所帶來的數(shù)據(jù)獨立性。實踐證明，預編譯方法的效率比其它方法高兩倍以上。
7.數(shù)據(jù)存取層
數(shù)據(jù)存取層介于語言處理層和數(shù)據(jù)存儲之間。它向上提供單元組接口，即導航式的一次一個元組的存取操作。向下則以系統(tǒng)緩沖區(qū)的存儲器接口作為實現(xiàn)基礎。
(1)提供一次一個元組的查找、插入、刪除、修改等基本操作。
(2)提供元組查找所循的存取路徑以及對存取路徑的維護操作。如對索引記錄的查找、插入、刪除、修改。
(3)對記錄和存取路徑的封鎖、解鎖操作。
(4)日志文件的登記和讀取操作。
(5)輔助操作。如掃描、合并/排序，其操作對象有關系、有序表、索引等。為了完成上述功能，通常把存取層又劃分為若干功能子系統(tǒng)加以實現(xiàn)。
8.緩沖區(qū)管理
數(shù)據(jù)存取層的下面是數(shù)據(jù)存儲層(簡稱存儲層)。存儲層的主要功能是存儲管理。包括緩沖區(qū)管理、內外存交換、外存管理等。其中緩沖管理是最主要的。存儲層向存取層提供的接口是由定長頁面組成的系統(tǒng)緩沖區(qū)。系統(tǒng)緩沖區(qū)的設立是出于兩方面的原因:一是它把存儲層以上各系統(tǒng)成分和實在的外存設備隔離。外存設備的變更不會影響其它系統(tǒng)成分，使DBMS具有設備獨立性。二是提高存取效率。DBMS利用系統(tǒng)緩沖區(qū)滯留數(shù)據(jù)。當存取層需要讀取數(shù)據(jù)時存儲子系統(tǒng)首先到系統(tǒng)緩沖區(qū)中查找。只有當緩沖區(qū)不存在該數(shù)據(jù)時才真正從外存讀入該數(shù)據(jù)所在的頁面。當存取層寫回一元組到數(shù)據(jù)庫中時，存儲子系統(tǒng)并不把它立即寫回外存，僅把該元組所在的緩沖區(qū)頁面作一標志，表示可以釋放。只有當該用戶事務結束或結束緩沖區(qū)已滿需要調入新頁時才按一定的淘汰策略把緩沖區(qū)中已有釋放標志的頁面寫回外存。這樣可以減少內外存交換的次數(shù)，提高存取效率。系統(tǒng)緩沖區(qū)可由內存或虛存組成。由于內存空間緊張，緩沖區(qū)的大小、緩沖區(qū)內存和虛存部分的比例要精心設計。針對不同的應用和環(huán)境按一定的模型進行調整。既不能讓緩沖區(qū)占據(jù)太大內存空間，也不能因空間太小而頻頻缺頁調頁，造成“抖動”，影響效率。緩沖區(qū)由控制信息和若干定長頁面組成。緩沖區(qū)管理模塊向上層提供的操作是緩沖區(qū)的讀(READBUF)、寫(WRITEBUF)。緩沖區(qū)內部的管理操作有:查找頁、申請頁、淘汰頁。緩沖區(qū)管理調用OS的操作有:讀(READ)、寫(WEITE)。
9.數(shù)據(jù)庫的物理組織
數(shù)據(jù)庫是大量數(shù)據(jù)的有結構的綜合性的集合，如何將這樣一個龐大的數(shù)據(jù)集合以最優(yōu)的形式組織起來存放在外存上是一個非常重要的問題。所謂“優(yōu)”應包括兩方面:一是存儲效率高，節(jié)省存儲空間;二是讀取效率高，速度快、代價小。數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的基礎是文件，對數(shù)據(jù)庫的任何操作最終要轉化為對文件的操作。所以在數(shù)據(jù)庫物理組織中，基本的問題是如何設計文件組織或者利用操作系統(tǒng)提供的基本的文件組織方法。但是，在數(shù)據(jù)庫中表和文件不必具有一一對應關系。這和操作系統(tǒng)中不一樣。DBMS可以建立只能自己讀寫的文件，在其中存儲多個表的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)系統(tǒng)是文件系統(tǒng)的發(fā)展。文件系統(tǒng)中每個文件存儲同質實體的數(shù)據(jù)，各文件是孤立的，沒有體現(xiàn)實體之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的物理組織必須體現(xiàn)實體之間的聯(lián)系，支持數(shù)據(jù)庫的邏輯結構———各種數(shù)據(jù)模型。因此數(shù)據(jù)庫中要存儲4個方面的數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)描述。即數(shù)據(jù)外模式、模式、內模式。數(shù)據(jù)本身。數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。存取路徑。這4個方面的數(shù)據(jù)內容都要采用一定的文件組織方式組織、存儲起來。
(1)數(shù)據(jù)字典(DD)的組織 有關數(shù)據(jù)的描述存儲在數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)字典中。數(shù)據(jù)字典的特點是數(shù)據(jù)量比較小(與數(shù)據(jù)本身比)、使用頻繁，因為任何數(shù)據(jù)庫操作都要參照數(shù)據(jù)字典的內容。數(shù)據(jù)字典在網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)中常常用一個特殊的文件來組織。所有關于數(shù)據(jù)的描述信息存放在一個文件中。
(2)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)聯(lián)系的組織 關于數(shù)據(jù)自身的組織，DBMS可以根據(jù)處理的要求自己設計文件結構，也可以從操作系統(tǒng)提供的文件結構中選擇合適的加以實現(xiàn)。目前，操作系統(tǒng)提供的常用文件結構有:順序文件、索引文件、索引順序文件、HASH文件(雜湊文件)和B樹類文件等等。數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)組織與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系是緊密結合的。在數(shù)據(jù)的組織和存儲中必須直接或間接、顯式或隱含地體現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，這是數(shù)據(jù)庫物理組織中主要考慮和設計的內容。關系數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)了數(shù)據(jù)表示的單一性。實體及實體之間的聯(lián)系都用一種數(shù)據(jù)結構———“表”來表示。在數(shù)據(jù)庫的物理組織中，每一個表通�？梢詫环N文件結構。因此數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系兩者組織方式相同。
(3)存取路徑的組織 關系數(shù)據(jù)庫中，存取路徑和數(shù)據(jù)是分離的，對用戶是隱蔽的。存取路徑可以動態(tài)建立、刪除。存取路徑的物理組織通常采用B樹類文件結構和HASH文件結構。在一個關系上可以建立若干個索引。有的系統(tǒng)支持組合屬性索引，即在兩個或兩個以上的屬性上建立索引。索引可以由用戶用CRETR INDEX語句建立，用DROP INDEX語句刪除。在執(zhí)行查詢時，DBMS查詢優(yōu)化模塊也會根據(jù)優(yōu)化策略自動地建立索引，以提高查詢效率。由此可見，關系數(shù)據(jù)庫中存取路徑的建立是十分靈活的。
FoxPro 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)介紹
1.FoxPro簡介
FoxPro2.5是Microsoft公司1993年推出的產(chǎn)品。1993年1月發(fā)布了FoxPro2.5for DOS和FoxPro2.5for windows兩個版本，成為目前微機上最快、使用最廣泛的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。FoxPro2.5的新特點:增強32位產(chǎn)品的特性;跨平臺的開發(fā);新增或增強的命令與函數(shù);新的生成器命令;新的系統(tǒng)內存變量。由于FoxPro for DOS與FoxPro for windows相互兼容。下面就只簡單地介紹一下FoxProˉfor windows的一些功能。FoxPro for windows的常用工具集(菜單生成器，屏幕生成器，報表生成器)充分發(fā)揮Winˉdows的圖形能力。這些能力包括圖象顯示、字模使用以及Windows元素與控制的應用，還可以用Bitmaps作為屏幕的背景。FoxPro的附屬工具傳遞器(Transporter)支持FoxPro2.5for DOS和它的DOS環(huán)境下的姐妹產(chǎn)品之間的交叉平臺上的開發(fā)。FoxPro for DOS程序在大多數(shù)情況下可以不必修改而直接在FoxPro for windows環(huán)境下運行。獨特的Rushmore查詢優(yōu)化技術支持復雜的檢索并大幅度提高了運行速度，圖形環(huán)境并不影響FoxPro底層的速度。FoxPro加入了Windows的一些動態(tài)功能，如OLE(對象連接與嵌入)、DDE(動態(tài)數(shù)據(jù)交換)、DLL(動態(tài)鏈接庫)和Windows打印驅動程序等。FoxPro for windows包括字型字體控制、拖放式編輯和塊功能。Windows的全范圍的各種字模(Font)在FoxPro2.5中都是有效的，包括True Type字模，這些字模對所有的FoxPro的工具和程序語言都是支持的。FoxPro提供聯(lián)機幫助文件。發(fā)行工具箱(Distribution kit)提供流水過程，提供安裝和啟動例程。FoxPro適用于多用戶及網(wǎng)絡環(huán)境。
2.FoxPro的基本原理
FoxPro數(shù)據(jù)庫是表的集合，這些表協(xié)同工作，一起來完成某項任務。這里的表是一種列表，在該表中的每項叫做一個記錄，而每個記錄又由許多字段組成，字段是數(shù)據(jù)庫的最小數(shù)據(jù)單位。在FoxPro中支持八種數(shù)據(jù)類型的字段。
(1)FoxPro的數(shù)據(jù)類型①字符型字段。②數(shù)字型字段。③日期型字段。④邏輯型字段。⑤備注字段。⑥通用字段。⑦圖形類型字段。⑧浮點數(shù)值字段。
(2)工作區(qū)在FoxPro中，組成某個數(shù)據(jù)庫的各種表可以打開在多達255個工作區(qū)中，可以用編號1到255引用工作區(qū)，也可按A～J和11～255引用工作區(qū)。在某一時刻每個工作區(qū)只能容納一張表。在工作區(qū)中打開表后，工作區(qū)和表實際上成了同義語，可以通過表的別名(有時就是該表的名)，來引用或選擇工作區(qū)。別名可在打開表時指定。通常選擇一個工作區(qū)為當前工作區(qū)，該工作區(qū)中打開的表，即為FoxPro操作的缺省表。FoxPro的缺省操作都是針對該表的。
(3)View窗口該窗口是用來查看數(shù)據(jù)庫，而且可以顯示在各個工作區(qū)打開的表的別名，也可通過Browse按鈕查看這個表的內容。此外，View窗口也允許用戶輸入數(shù)據(jù)，仔細觀察表內容，創(chuàng)建和修改單個的表;在主菜單中選Windows/View后即可進入View窗口。Setup按鈕可修改表的結構。Browse按鈕可瀏覽當前工作區(qū)(Workareas中以亮條標出)中的表內容。Open按鈕可在當前工作區(qū)中打開一已存在的表或創(chuàng)建一新表。Close按鈕則關閉當前工作區(qū)中的表。Relation按鈕可使當前工作區(qū)的表與其它表相關聯(lián)。用戶常常需要同時打開兩個或更多的表，按照某種特殊的順序來顯示表的內容。利用View文件可以保存用戶在各工作區(qū)打開的表的信息。用戶想打開所有這些表時只須打開用戶存的View文件，再進入View窗口即可。方法如下:保持View窗動，在各工作區(qū)內打開所需的表，然后選擇File/Save as…菜單選項，Save as菜單即會出現(xiàn)，在Save View as欄中添入文件名，之后確認Save，即可產(chǎn)生用戶的View文件。
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