數(shù)據(jù)庫機(jī)(數(shù)據(jù)庫)

時(shí)間：2022-11-16 16:30:01 | 來源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-11-16 16:30:01 來源：信息時(shí)代

    數(shù)據(jù)庫機(jī) : 用于完成部分或全部數(shù)據(jù)庫管理功能的一類專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng),或稱為數(shù)據(jù)庫計(jì)算機(jī)(database computer,DBC)。數(shù)據(jù)庫機(jī)是采用協(xié)處理器(coprocessor)、后端機(jī)(back-end processor)、關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器(associative memory)或并行處理等一系列部件及技術(shù)來完成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫管理功能,加快數(shù)據(jù)庫查詢速度的一種專用的計(jì)算機(jī)。它通常將對數(shù)據(jù)的查詢與搜索工作分布到輔助存儲(chǔ)器和海量存儲(chǔ)器中,從而減輕中央處理機(jī)的工作負(fù)擔(dān),并提高DBMS的性能。
數(shù)據(jù)庫機(jī)的研究與開發(fā),始于20世紀(jì)70年代前期。它試圖把對數(shù)據(jù)庫的查找、檢索、插入、刪除、排序等基本操作,用專門設(shè)計(jì)的處理器來實(shí)現(xiàn);或者用一種專門設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī),在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,專門承擔(dān)數(shù)據(jù)庫管理任務(wù),從而顯著地提高整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。
隨著數(shù)據(jù)庫的規(guī)模和復(fù)雜程度迅速增長,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的軟件功能日臻完善而自成體系。當(dāng)在通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行需要頻繁訪問數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序時(shí),必有大批數(shù)據(jù)/文件與內(nèi)存之間的頻繁交換,再加上數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)本身的軟件開銷,等等,將成為提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體性能的“瓶頸”。產(chǎn)生這一矛盾的根本原因,大體上可概括如下:
(1)通用計(jì)算機(jī)面向數(shù)值/邏輯運(yùn)算的基本體系結(jié)構(gòu),與較高層次的數(shù)據(jù)庫基本操作(如檢索、更改、刪除、插入、排序、連接、投影等)不相適應(yīng)。
(2)通用計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng),以調(diào)度、管理系統(tǒng)資源為己任,而數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的職能是調(diào)度管理數(shù)據(jù)庫。兩者在對數(shù)據(jù)/文件的調(diào)度、組織、管理策略、方法、實(shí)施等方面有所不同,需要有內(nèi)部接口協(xié)議來協(xié)調(diào),從而增加系統(tǒng)的軟件開銷。
(3)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)施,按存儲(chǔ)器的容量、速度不同,從超高速、小容量緩沖存儲(chǔ)器到低速、大容量的海量存儲(chǔ)器(massive storage),組成一個(gè)多層次的體系結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)/文件在不同層次間傳送、轉(zhuǎn)移,必然要引起額外的時(shí)間開銷。
(4)通常,外存(主要是磁盤)控制器的主要功能是控制數(shù)據(jù)的輸入/輸出,卻沒有對數(shù)據(jù)的處理功能。所以,盡管數(shù)據(jù)庫操作,通常只涉及少數(shù)文件的部分紀(jì)錄,也必須把這些文件全部讀入內(nèi)存,經(jīng)處理后,再寫到外存,從而就造成內(nèi)、外存之間總是有大量無關(guān)數(shù)據(jù)/文件的輸入輸出交換。為了解決上述矛盾,以便提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體效能,促進(jìn)了數(shù)據(jù)庫機(jī)的研究與發(fā)展。
按體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想不同,數(shù)據(jù)庫機(jī)大體上可區(qū)分為三大類:
(1)針對提高數(shù)據(jù)庫查詢/檢索(search/retrieve)效率,專門設(shè)計(jì)能按查詢要求,直接從磁盤讀出的數(shù)據(jù)流中,查找/檢索出所需的數(shù)據(jù),并進(jìn)行相應(yīng)操作的處理器,叫做關(guān)聯(lián)(associative)或按內(nèi)容尋址(content addressable)處理器。
(2)針對常用而費(fèi)時(shí)的數(shù)據(jù)庫操作,特別是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫操作,如查找、檢索、排序、歸并、連接等,分別設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件處理器來實(shí)現(xiàn)。
(3)選用或?qū)ｉT設(shè)計(jì)一種計(jì)算機(jī),對以大容量磁盤為主要載體的集中式數(shù)據(jù)庫實(shí)行統(tǒng)一管理。其他計(jì)算機(jī)在運(yùn)行中,凡涉及訪問數(shù)據(jù)庫的任務(wù),由這臺(tái)后端機(jī)來完成,并將結(jié)果返回給主機(jī)系統(tǒng)。
早在20世紀(jì)70年代初期,就有人提出將數(shù)據(jù)的檢索功能,直接與磁盤的讀/寫控制結(jié)合起來,并采用硬連邏輯來實(shí)現(xiàn)。這一思想的進(jìn)一步發(fā)展,就是用若干個(gè)相對獨(dú)立的處理器,與磁盤控制器配合,直接對從各個(gè)磁頭讀寫的數(shù)據(jù),按查詢要求進(jìn)行處理,同時(shí)用一個(gè)接口處理器來匯總處理結(jié)果。
此后,從70年代中、后期到80年代初期,先后提出了輔助處理器等多種設(shè)計(jì)方案。例如,英國ICL公司為與該公司的2900系列計(jì)算機(jī)配套,推出了一種數(shù)據(jù)庫檢索處理器CAFS(content addressable file stores),它能根據(jù)用戶查詢所提供的檢索條件,按照關(guān)鍵字或給定的數(shù)據(jù)模式匹配方式,從數(shù)據(jù)庫文件中檢索出相關(guān)的數(shù)據(jù),并進(jìn)行相應(yīng)的處理。其中的主要功能部件,是按照查詢條件讀出數(shù)據(jù)的檢索處理器,又稱為數(shù)據(jù)過濾器(data filter)。
80年代,可以說是進(jìn)入了數(shù)據(jù)庫機(jī)研發(fā)的鼎盛時(shí)期,特別是受到日本的“第五代計(jì)算機(jī)”十年(1982～1991)研究計(jì)劃的影響,美、英、德、法等國也爭相制訂各自的所謂“新一代計(jì)算機(jī)”的研發(fā)計(jì)劃,同時(shí)也促進(jìn)了相關(guān)的數(shù)據(jù)庫機(jī)與知識(shí)庫機(jī)的研發(fā)熱潮,先后涌現(xiàn)出各種各樣的設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)樣機(jī),乃至商品化的產(chǎn)品。
數(shù)據(jù)庫機(jī)的研發(fā),從20世紀(jì)70年代興起,80年代達(dá)到鼎盛時(shí)期,后來隨著并行計(jì)算機(jī)和并行與分布式數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生和發(fā)展,特別是90年代進(jìn)入國際互聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展和Web時(shí)代,眾多廣泛分散的專業(yè)服務(wù)器及其客戶站點(diǎn)之間各種多媒體信息流的傳遞、存儲(chǔ)、處理、應(yīng)用,已經(jīng)無需要有特別設(shè)計(jì)、制作的數(shù)據(jù)庫機(jī)來發(fā)揮作用了。面對這樣的形勢,傳統(tǒng)概念下的數(shù)據(jù)庫機(jī)研發(fā),已顯得相形見絀,并有走向興衰的趨勢。盡管這樣,在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域或有的機(jī)構(gòu)在這方面的研究尚沒有停止步伐。