基本介绍 它能十分快速而有效地完成各种数据库操作,并能适应大型数据库的 管理。由于微处理机技术和简约指令集计算机(RISC)技术的飞速发展,使高档微机和各种工作站(见计算机工作站)的价格越来越低,而处理能力和存储容量却越来越高。可以说,通用处理机在这方面的发展在较大程度上降低了人们对数据库机的进一步研究的积极性。使得数据库机的发展在一定程度上处于停顿状态。面对这种严峻形势,它的进一步发展必须解决成本太高和使用太专等问题,以争得用户。 发展 数据库机的未来发展概括起来大概有以下几方面: ①充分利用大规模集成电路技术、并行处理和其他先进硬件技术,提高数据库机的性能/价格比。 ②研究新的数据库机体系结构和相应的并行操作算法和软件,提高整机系统的性能,使它能适应一些特殊应用中对海量数据库进行管理的需求。 ③将它与人工智能技术结合,做出有一定智能的数据库机,使这种机器不但能对数据进行管理和控制,而且能支持对知识的加工和运用,从而在知识处理领域发挥作用。 ④充分利用分布数据库技术,发展面向通用硬件和软件的能在网络环境下使用的数据库机,提高数据库机的通用性。 用途 专 门用于完成数据库管理系统中的部分功能或全部功能,以提高数据处理效率的计算机。在一般的计算机系统中,中央处理器执行全部数据库的操作,因而数据处理效率低,软件系统复杂,难以满足日益增长的需要。于是,提出新的计算机系统结构,将数据库操作转移到一个与主计算机相连的专用计算机上,这就是数据库计算机。数据库计算机可以用专用的硬件或固件来实现,也可以用通用计算机配置专用的软件或硬设备来实现。在数据库系统中执行查询修改时,须对大量的数据进行传送和处理。为了改善系统性能,在数据库计算机中常采用高速数据处理技术。 技术 常用的高速处理技术有旋转处理、散列位阵列、联想处理和多处理机四种。 旋转处理 ① 旋转处理:在数据库中,大量数据存放在辅助存储器中。磁盘是主要的联机辅助存储器,当它旋转时便对数据进行处理。1970年提出“每磁道逻辑“方案,即在每个磁道上配一微处理器,磁盘旋转一圈就能扫描全部数据并直接进行处理。 散列位阵列 ② 散列位阵列:关系数据库中关系的连接运算所需的时间很长,与记录数目的平方成正比。通过散列位阵列执行半连接运算,可以较好地解决这个问题。设关系R和S执行半连接运算。首先,将位阵列中所有数位置于“0”,然后对关系R中所有指定属性的值进行散列运算,按其结果所规定的地址,把相应的位阵列单元置“1“。对所有R操作完成后,便采用同样的散列函数对关系S中所有指定属性的值进行散列运算。如果原来位阵列单元是“1”,则结果就可能包含S,否则就不包含。 联想处理 ③ 联想处理:联想处理技术是使用计算机仿效人的行为模式进行信息处理的一项技术。在计算机中,用两种方法实现联想功能,即软件联想法和硬件联想法。软件联想是以“散列技术”为主的模拟联想。使用传统的器件,借助某种“散列函数“产生外部数据对物理地址的映像,从而得到外部数据与存储器内部数据的联系。硬件联想是使用专门的器件或设备进行联想处理(见联想处理机、联想存储器)。联想处理适用于字符串及其间关系的处理,按内容检索数据,处理效率高。 多处理机 ④ 多处理机:通过多处理机系统结构,可在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作,以提高数据处理的速度。在多处理机系统中,机间互连须满足机间通信模式的多样性和通信不规则性的要求,实现无冲突的连接。一般的连接方式有总线结构、交叉开关结构、多端口存储器结构、开关枢纽结构等。 类型 数据库计算机的结构有多种形式。根据构成数据库计算机的处理机数目和是否直接在辅助存储器上进行检索更新,可分为五类。 ①单处理机间接检索型 ① 单处理机间接检索型:将通用的处理机作为主计算机的后端机,利用固件实现数据库处理的功能,专门进行数据库的管理和处理。例如,智能数据库机IDM500就属于这种类型。 ②单处理机直接检索型 ② 单处理机直接检索型:利用专用的处理机实现直接检索的功能。这类数据库机将数据从磁盘读出,立刻送到相联检索部件和记录检索部件进行数据筛选,得到所需的结果。有的直接检索型单处理机还采用散列位阵列技术提高检索效率。 ③多处理机直接检索型 ③多处理机直接检索型:采用多处理机组成数据处理系统,直接在辅助存储器上进行检索更新。这种数据库计算机的辅助存储器(辅存),使用固定头磁盘或采用电荷耦合器件和磁泡存储器来实现。每磁道各有一处理机,在辅存旋转时进行数据处理。 ④多处理机间接检索型 ④ 多处理机间接检索型:将数据从辅助存储器读到缓冲存储器,然后由多处理机并行处理。这种结构可实现多指令流、多数据流操作,支持关系型数据库系统,允许内询问和间询问同时发生。内询问是一个询问可以同时完成不同的工作。间询问是一个询问分成几部分在系统内同时完成。 ⑤ 多处理机组合检索型 ⑤ 多处理机组合检索型:这是由专用功能的多处理机组合实现的数据库计算机。美国的数据库计算机(DBC)属于这种结构(见图)。它由两个回路组成,即数据回路和结构回路。两个回路的结合处是数据库命令与控制的处理器,同时也是与主计算机的接口。各种功能专用模块内处理的并行化程度很高,且各模块可以同时工作,以提高数据处理速度。