資料庫機器

資料庫機器實際上就是一個專用的計算機系統，它的主要工作就是負責整個系統中數據信息的存貯、查詢、存取、維護、保護、管理， 以支持整個系統能高效率地工作。資料庫機器採用的主要設計思想包括多處理機系統， 並行處理硬體、軟體、智慧型通道等等。

基本介紹

• 中文名：資料庫機器
• 外文名：Database machine
• 類型：計算機科學
• 學科：跨學科
• 性質：資料庫
• 概念：一個專用的計算機系統

介紹

資料庫機器是第五代計算機系統的一個重要組成部分。它本身就是一個局部的專用計算機系統。它的工作主要是對系統中的數據進行存貯、管理、存取和保護等等。

從計算機內部數據管理處理系統的發展來說， 大致經歷了下述幾個階段， 初級階段在這一階段， 計算機處理的問題比較簡單， 主要是數值計算類型的問題， 信息量比較小， 數據一般並不要求共享， 實時處理要求不突出， 數據保密要求也不高。一對於這樣的處理問題‘， 檔案系統就能很好地實現數據的管理、存取和保護。數據完全是串列輸入、輸出，串列地在中央處理器上加以處理。顯然， 在這一階段， 數據處理的速度及共享程度是很低的。， 資料庫系統階段隨著管理科學的發展， 計算機數據處理的重點從數值計算逐步轉向管理系統的非數值計算。這時， 數據處理的信息量大為增加， 而對數據共享、信息實時處理及數據保密也提出了較高的要求。

由於資料庫系統能夠較好地解決大量信息的共享、保密等問題， 因而目前得到了很廣泛的套用。當用戶向資料庫管理系統提出數據存取、查詢等要求後， 首先由資料庫管理系統將這些命令翻譯為相應的基本機器指令集合目標程式然後執行目標程式， 通過輸入、輸出接口向存貯器存取數據。對這些數據的處理或運算等工作， 都是在記憶體中進行的。分析上述過程， 可以看到當前資料庫系統中存在的一些問題：

①資料庫管理系統是一個軟體系統， 它必須占用記憶體和中央處理器的運行時間。一個比較完善的資料庫管理系統對主機系統來說， 往往是一很重的負擔。

②由於所有的數據都要通過輸入一輸出接口來存取， 而榆入一輸出接口的傳輸速度相對於中央處理器的速度而言要慢得多， 因此， 資料庫管理系統處理數據的速度和數量都沒法提得很高。換言之， 輸入一輸出接口成為資料庫管理系統的一個“ 瓶頸” 。

③為了存取用戶真正需要的信息， 資料庫管理系統必須查詢、檢驗、處理許多多餘的信息。據統計， 對一個資料庫系統來說， 在通過交換的信息中， 大約只有是真正需要的信息這就是所謂的率， 也就是說， 有的多餘信息在口有通過， 這就更加重了這一“ 瓶頸” 部份的負擔。

④主機往往是通用計算機， 其功能的設計必須兼顧各方面的需要， 而不可能專門為資料庫管理系統的方便來設計其硬體系統和指令結構。這就限制了資料庫管理系統性能的進一步提高。

解決上述問題的一些方法引出了資料庫機器。資料庫機器實際上就是一個專用的計算機系統，它的主要工作就是負責整個系統中數據信息的存貯、查詢、存取、維護、保護、管理， 以支持整個系統能高效率地工作。資料庫機器採用的主要設計思想包括多處理機系統， 並行處理硬體、軟體、智慧型通道等等。

主要結構

設計目標

資料庫機器從提出到設計出試驗機型只用了短短的幾年時間。目前, 己有多種資料庫機器投入了運行, 例如：CASSM、RAP、DBC、CAFS等等, 而更多的機型設計正在檢驗試製中。怎樣評價一個資料庫機器的優劣粗略來說, 主要有以下幾個方面：

1、 信息處理量。一般來說, 資料庫機器處理的數據信息量必須是十分浩大的。例如,日本的日本信息處理髮展中心預計要在年設計出能處理信息量的資料庫機器；

2、實時信息處理能力。資料庫機器中的信息必須有很高的共享性, 為了使大量用戶同時使用這些信息, 資料庫機器必須具備高速實時信息處理功能；

3、有比較完善的資料庫機器高級語言庫, 包括與主機聯繫用的語言, 供用戶使用的語言, 與其它資料庫機器連網的語言, 與系統中其它局部系統通訊交流的語言等等；

4、有高度的數據保密性、完整性、一致性和數據維護能力；

5、低成本；

6、對整個系統的性能一價格比提高的貢獻。

數據模式的選擇

用什麼方法來組織資料庫機器中如此浩大的數據是資料庫機器設計中的一個很重要的問題。資料庫機器中數據模式的設計目前基本上都是採用現有的關係式資料庫的理論。這樣做是很自然的, 因為關係式資料庫理論正漸趨完善並在傳統資料庫設計中體現了許多優越性。採用關係式資料庫理論, 資料庫的設計、數據完整性、保密性一致性的檢驗、資料庫的建立都可以用系統化的方法來進行。

當然, 從長遠來看, 應當發展更適合於資料庫機器多機並行處理系統特點的設計理論來組織數據, 以進一步提高資料庫機器的性能。

資料庫機器與主機的關係

資料庫機器在整個系統中的地位至少可以分成三種：

1、後台資料庫機器

在這種系統結構中， 用戶並不與資料庫機器直接打交道。用戶將數據處理要求交給主機， 由主機將這些要求轉換成資料庫機器命令以後送給資料庫機器， 資料庫機器執行這些‘命令， 並把結果交給主機， 由主機整理以後交給用戶。這種系統結構是最常見的結構， 目前已完成設計的資料庫機器幾乎都採用這種系統結構。這種結構的優點是比較靈活， 資料庫機器的數據處理能力可高可低， 不足之處可由主機來彌補。主機可以將資料庫機器命令與其它軟體提供的數據能力綜合起來， 向用戶提供很強的數據處理功能。

2、獨立型資料庫機器

在這種系統結構中， 用戶直接用資料庫機器命令來查詢， 存取數據。顯然， 這是要求資料庫機器本身提供比較完整的數據處理能力。而且， 一般來說， 由於沒有其它軟體的數據處理能力可供利用， 這種系統結構的數據處理功能相對總是比較弱的。但是作為一種局部信息處理系統， 這種系統卻有簡單、價格低、易於推廣的優點。

3、網路型資料庫機器

在這種系統結構中， 通過轉換接口的切換， 資料庫機器可以變成主機的後台系統， 也可以直接與用戶打交道。當然， 一般地講， 在比較完善的網路型結構中， 資料庫機器不但能與主機、用戶打交道， 而且還可以與系統中的其它局部子系統如其它資料庫機器聯絡、通訊、共享資源。

發展趨勢

資料庫機器是一個很有發展前途的新興研究領域。作為第五代計算機的一個重要組成部分， 資料庫機器的成熟、完善將會對第五代計算機的發展產生重要的影響。因此， 資料庫機器受到了各國計算機科學家的高度重視， 短短几年時間就從初步構想發展到實用機型的試製、運行， 其發展速度是很突出的。目前， 資料庫機器從理論上與實踐上都還有許多問題有待解決。