计算机领域中数据的概念.docx

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计算机领域中数据的概念

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计算机领域中数据的概念

计算机中的数据表示方法

数据是指能够输入计算机并被计算机处理的数字、字母和符号的集合。

平常所看到的景象和听到的事实，都可以用数据来描述。

数据经过收集、组织和整理就能成为有用的信息。

1.计算机中数的单位

在计算机内部，数据都是以二进制的形式存储和运算的。

计算机数据的表示经常使用到以下几个概念。

（1）位

位（bit）简写为b，音译为比特，是计算机存储数据的最小单位，是二进制数据中的一个位，一个二进制位只能表示0或1两种状态，要表示更多的信息，就得把多个位组合成一个整体，每增加一位，所能表示的信息量就增加一倍。

（2）字节

字节（Byte）简记为B，规定一个字节为8位，即1Byte=8bit。

字节是计算机数据处理的基本单位，并主要以字节为单位解释信息。

每个字节由8个二进制位组成。

通常，一个字节可存放一个ASCII码，两个字节存放一个汉字国际码。

（3）字

字（Word）是计算机进行数据处理时，一次存取、加工和传送的数据长度。

一个字通常由一个或若干个字节组成，由于字长是计算机一次所能处理信息的实际位数，所以，它决定了计算机数据处理的速度，是衡量计算机性能的一个重要标识，字长越长，性能越好。

计算机型号不同，其字长是不同的，常用的字长有8位、16位、32位和64位。

计算机存储器容量以字节数来度量，经常使用的度量单位有KB、MB和GB，其中B代表字节。

【例1-18】一台计算机，内存标注2GB，外存硬盘标注为500GB，则它实际可存储的内外存字节数分别如下：

内存容量=2×1024×1024×1024B

硬盘容量=500×1024×1024×1024B

2.计算机中数的表示

在计算机内部，任何信息都以二进制代码表示（即0与1的组合来表示）。

一个数在计算机中的表示形式，称为机器数。

机器数所对应的原来的数值称为真值，由于采用二进制，必须要把符号数字化，通常是用机器数的最高位作为符号位，仅用来表示数符。

若该位为0，则表示正数；若该位为1，则表示负数。

机器数也有不同表示法，常用的有3种：

原码、补码和反码。

下面以字长8位为例，介绍计算机中数的原码表示法，其他表示法可参考相关资料。

原码表示法即用机器数的最高位代表符号（若为0，则代表正数，若为1，则代表负数），数值部分为真值的绝对值的一种表示方法。

【例1-19】表1-2列出了几个十进制数的真值和原码。

表1-2 十进制、真值和原码

十进制

+73

–73

+127

–127

+0

–0

二进制（真值）

+1001001

–1001001

+1111111

–1111111

+0000000

–0000000

原码

01001001

11001001

01111111

 1111111

 0000000

10000000

用原码表示时，数的真值及其用原码表示的机器数之间的对应关系简单，相互转换方便。

的自然联系，从而可提供一切必要的存取路径，且数据不再针对某一应用，而是面向全组织，具有整体的结构化特征。

数据库中的数据是为众多用户所共享其信息而建立的，已经摆脱了具体程序的限制和制约。

不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据；多个用户可以同时共享数据库中的数据资源，即不同的用户可以同时存取数据库中的同一个数据。

数据共享性不仅满足了各用户对信息内容的要求，同时也满足了各用户之间信息通信的要求。

（3）数据库管理系统

数据库管理系统（DatabaseManagementSystem,DBMS）是数据库的机构，它是一个系统软件，负责数据库中的数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服务等。

数据库管理系统的主要类型有4种：

文件管理系统，层次数据库系统，网状数据库系统和关系数据库系统，其中关系数据库系统的应用最为广泛。

数据库管理系统是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库。

它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。

用户通过它访问数据库中的数据，数据库管理员也通过它进行数据库的维护工作。

它可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立，修改和询问数据库。

DBMS提供数据定义语言DDL（DataDefinitionLanguage）与数据操作语言DML（DataManipulationLanguage），供用户定义数据库的模式结构与权限约束，实现对数据的追加、删除等操作。

（4）数据库系统

数据库系统（DatabaseSystem,DBS）是指引进数据库技术后的整个计算机系统，能够实现有组织地、动态地存储大量相关数据，提供数据处理和信息资源共享的便利手段。

数据库系统由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、计算机硬件、操作系统及数据库管理员组成。

小提示：

在数据库系统、数据库管理系统和数据库三者之中，数据库管理系统是数据库系统的组成部分，数据库又是数据库管理系统的管理对象，因此可以说数据库系统包括数据库管理系统，数据库管理系统包括数据库。

2、数据库系统的发展

数据管理发展至今已经经历了3个阶段：

人工管理阶段、文件管理阶段和数据库系统阶段。

数据库概念的发展

1、人工管理阶段（初等数据文件阶段）

二十世纪五十年代中期以前，计算机主要用于科学计算。

硬件状况：

外存只有纸带、卡片、磁带、没有磁盘等直接存取的设备；

软件状况：

没有操作系统，没有管理数据的软件；

数据处理方式：

批处理。

人工管理数据特点：

（1）、数据不保存；

（2）、应用程序管理数据；

（3）、数据冗余，数据不共享；

（4）、数据不具有独立性。

2、文件系统阶段（独立文件管理系统）

二十世纪五十年代后期到六十年代中期。

硬件方面：

拥有磁盘、磁鼓等直接存取设备；

软件方面：

操作系统中已经有专门的数据管理软件，一般称为文件系统；

数据处理方式：

批处理，；联机实时处理。

文件系统管理数据特点：

（1）、数据长期保存；

（2）、文件系统管理数据由专门的软件即文件系统进行数据管理，文件系统把数据组织成相互独立的数据文件，利用“按文件名访问，按记录存取”的管理技术，可以对文件进行修改、插入、删除等操作；

（3）、文件系统实现了记录内的结构性，但是整体无结构；

（4）、数据共享性差，冗余度大；

在文件系统中，一个文件基本上对应于一个应用程序，即文件仍然是面向应用的。

（5）、数据独立性差；

一旦数据的逻辑结构改变，必须修改应用程序，修改文件结构的定义，修改应用程序。

例如，应用程序改用不同的高级语言等，将引起文件的数据结构改变，因此数据与程序之间仍缺乏独立性。

3、数据库系统阶段

二十世纪六十年代后期以来

硬件方面：

拥有大容量磁盘，硬件价格下降；

软件方面：

软件价格上升，为编制和维护系统软件及应用程序的成本相对增加；

数据处理方式：

统一管理数据的专门软件系统，即数据库管理系统。

数据库系统的特点：

（1）、数据结构化；

数据结构化是数据库与文件系统的根本区别。

在文件系统中，尽管记录内部已经有了某些结构，但记录之间没有联系。

（2）、数据共享性高，冗余度低，易扩充；

数据库系统从整体角度描述数据，数据不再面向某个应用，而是面向整个系统，因此数据可以被多个用户、多个应用共享使用。

数据共享可以大大减少数据冗余，节约存储空间。

（3）、数据独立性高

数据独立性包括物理独立性、逻辑独立性。

数据的物理存储改变，应用程序不需改变。

数据与程序独立，把数据的定义从程序中分离，数据的存取由DBMS负责，简化应用程序的复杂程度，大大减少应用程序的维护和修改。

（4）、数据由DBMS统一管理和控制。

数据库的共享是并发的共享，即多个用户可以同时存取数据库中的数据，甚至可以同时存取数据库中的同一个数据。