（组织设计）数据组织的层
次体系
数据组织的层次体系
任何信息系统均有壹个数据组织的层次体系。于该层次体系中，每壹后继层均是其前驱层数
据元组合的结果，最终实现壹个综合的数据库。处于第壹层的“位”用户是不必了解的，而
其它五层则是用户输入和请求数据时合理的需要。数据是壹切信息系统的基础。壹个高质量
的计算机信息系统的最终用户必须具备数据的组织及其处理方面的知识。
位是主存储器和辅助存储器的基本单位。计算机是电子的，因而只能实现俩种状态。从物理
上讲，能够通过不同途径来实现这俩种状态(电流的方向，开关，涂于带上和盘上的铁淦氧
的磁性排列)。由于每壹位只能表示俩种状态，因此，必须将位组合才能形成字母数字字符。
由位组合成的字母数字字符被暂时存放于主存储器中，或永久地存放于辅助存储器中。于主
存和辅存中存放的是字母数字字符的内部表示形式(例如，如果采用 EBC-DIC编码体制，则
11000010表示字母 A，而 11110001表示数字 1)。
于输入时，对字母数字字符进行编码以形成若干位的组合，而于输出时进行译码。目前仍没
有工业标准的编码体制。最为流行的编码体制是六位二进制编码的十进制码(BCD)，七位
ASCII码以及八位扩充二进制编码的十进制交换码(EBCDIC-发音为 eb-se-dik)。
六位编码最多能够表示 64个字符(2?6)。七位编码能够表示 128个字符，而八位编码能够表
示 256个字符。读者可能会问：既然用六位就能够对壹个字符编码。为什么仍要用八位来编
码?这是因为六位码的 64种可能的组合只够表示字母、数字和 18个特殊符号。如果希望有
表示大写和小写字母，那么六位编码就不够用了。因此，就需要具有 128种组合的七位编码。
目前仍难以想象出对 128种之上的位的组合需要。引进八位编码体制(EBCDIC)是为了利用这
壹个事实，即只用 4位(24-具有 16种可能的组合)来表示壹个数值数据。因此，壹个 8位的
编码实际上能够用来表示俩个十进制数字。由于所存储的数据多数是数值数据，所以将俩个
数字的编码压缩成八位能够节省存储空间。EBCDIC的 8位组合称之为壹个字节。而 BCD的六
位就构成壹个字节。于 BCD和 ASCII编码体制中，字节是字符的同义词。于 EBCDIC编码体
制中，由于能够将俩个数字压缩到壹个字节中，所以 EBCDIC的字节和字符间且不壹壹对应。
然而，于涉及到存储容量时，则经常交替地使用字符和字节。壹个磁盘组能够有 800兆字节
容量(即 800兆字节的永久存储器)，而壹台计算机的主存能够有 8兆字节(作为处理用的兆
字节的高速临时存储器)。较小的存储设备用千字节(壹千个字节的倍数来度量)。通常将兆
和千分别缩写“M”和“K”。
于逻辑上讲，壹个 EBCDIC字节是 8位，而实际上它有 9位。由于要将这些位于计算机
和外部设备(或远程终端)之间传送，所以于计算机硬件中使用了壹种内部校验方法来保证传
送数据的准确性。这种构验方法之壹是给传送的数据附加壹位奇偶校验位，用该位来发当下
传送过程中是否丢失了壹位。计算机能够采用偶数奇偶校验或奇数奇偶校验法，即每壹字符
要包含偶数个或奇数个“开状态”位。假定某台计算机采用偶数奇偶校验法，如果要将壹个
EBCDIC的字母 A(它具有奇数个“开”位-11000001)写到磁带上，那么于传送之前为了维持
偶校验，则需要增加壹位奇偶位(即：111000001—偶数个“开”位)，于将字符写到磁带之
前，硬件自动计算“开”位的个数。如果计算机结果是奇数，则说明已经出现了奇偶校验错
误，计算机自动向操作员发出警告。
字符(字节)
于通过键盘(光符号识别器或其他输入设备)输入壹个字符时，机器直接将字符翻译成某
特定的编码系统中壹串位的组合。壹个计算机系统能够使用不止壹种编码体制。例如，某些
计算机系统中将 ASCII编码体制用于数据通信，而将 EBCDIC编码体制用于数据存储。
数据元
描述数据元的最好办法是举例说明。壹个人的社会保险号、姓名、信用卡号、街道地址和婚
姻情况等均是数据元。于数据的层次体系中，数据元是最低壹层的逻辑单位，为了形成壹个
逻辑单位，需要将若干位和若干字节组合于壹起。壹个日期不壹定是壹个数据元，它能够是
三个数据元：年、月、日。对地址来说，也是同样的。壹个地址中能够包括州、城市、街道
地址和邮政码这四个数据元。从逻辑上能够把日期和地址均见成是壹个数据元，可是输出这
种数据元是不方便的。例如，通常于输出时总是把街道地址单写壹行，因而应该把壹个地址
的几个数据元分开。此外，由于姓名和地址文件经常按邮政码排序，因此，需要将邮政码作
为壹个逻辑实体(数据元)来对待。
根据上下文的需要，有时也把数据元称作为字段(记录中的字段)。数据元是泛指的，而数据
项才是实际的实体(或实际的“值”)。例如，社会保险号是壹个数据元，而 445487279和
44214158则是俩个数据项。
为了节省输入数据时敲打键盘的时间和存储空间，于输入数据时通常将数据元编码。例
如，通常将职工主文件中的“性别”数据元编码，这样，数据录入员就能够简单的输入“M”
或“F”来代替“Male”(男)或“Female”(女)。于输出时再将“M”和“F”分别翻译成“男”
或“女”。
记录
将逻辑上关联的数据元组合于壹起就形成壹个记录。表 列举了壹个职工记录中可能
包含的若干数据元，以及作为职工记录的壹个值的若干数据项。记录是能够从数据库中
存取的最低壹层的逻辑单位。
文件
文件是逻辑上关联的记录的集合。职工主文件包含每壹个职工的记录。库存文件包含每
壹种库存货物的记录。应收帐目文件包含每个顾客的记录。“文件”这个词有时也指某台二
级存储设备上的壹块已命名的区域，该区域中能够包含程序代码、课件、数据，甚至仍能够
包含输出报表。
数据库
数据库是壹种作为计算机系统资源共享的全部数据之集合。有时根据不同应用领域可将
该资源共享数据分成若干段。例如，财会数据库能够划分为壹个应用领域，它能够包含六个
不同的文件。读者应该注意到：用“文件”来组织数据这种方法将带来数据的冗余。也就是
说，为了于处理时使用，必须将某些数据元重复地存放于几个文件中。例如，于壹所大学的
安置办公室、宿舍管理处、财务支持办公室以及注册处等均有可能保存学生文件。像学生名、
校内地址这类数据元几乎于每个文件中均重复出现。于对开发壹个综合的学生信息系统进行
可行性分析时，壹些系统分析员于美国西南部壹所规模很大的大学中发现有 75个计算机文
件中均包含学生名和校内地址。采用先进的数据库管理系统比之传统的文件系统有较大的改
进，它使得用户能够将存储数据的重复程度减至最小。
