时间：2022-11-16 16:30:01 | 来源：信息时代
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数据库机 : 用于完成部分或全部数据库管理功能的一类专用计算机系统,或称为数据库计算机(database computer,DBC)。数据库机是采用协处理器(coprocessor)、后端机(back-end processor)、关联存储器(associative memory)或并行处理等一系列部件及技术来完成计算机系统中的数据库管理功能,加快数据库查询速度的一种专用的计算机。它通常将对数据的查询与搜索工作分布到辅助存储器和海量存储器中,从而减轻中央处理机的工作负担,并提高DBMS的性能。
数据库机的研究与开发,始于20世纪70年代前期。它试图把对数据库的查找、检索、插入、删除、排序等基本操作,用专门设计的处理器来实现;或者用一种专门设计的计算机,在一个或多个计算机系统中,专门承担数据库管理任务,从而显著地提高整个计算机系统的性能。
随着数据库的规模和复杂程度迅速增长,数据库管理系统的软件功能日臻完善而自成体系。当在通用计算机上运行需要频繁访问数据库的应用程序时,必有大批数据/文件与内存之间的频繁交换,再加上数据库管理系统本身的软件开销,等等,将成为提高计算机系统整体性能的“瓶颈”。产生这一矛盾的根本原因,大体上可概括如下:
(1)通用计算机面向数值/逻辑运算的基本体系结构,与较高层次的数据库基本操作(如检索、更改、删除、插入、排序、连接、投影等)不相适应。
(2)通用计算机的操作系统,以调度、管理系统资源为己任,而数据库管理系统的职能是调度管理数据库。两者在对数据/文件的调度、组织、管理策略、方法、实施等方面有所不同,需要有内部接口协议来协调,从而增加系统的软件开销。
(3)计算机系统的存储设施,按存储器的容量、速度不同,从超高速、小容量缓冲存储器到低速、大容量的海量存储器(massive storage),组成一个多层次的体系结构,数据/文件在不同层次间传送、转移,必然要引起额外的时间开销。
(4)通常,外存(主要是磁盘)控制器的主要功能是控制数据的输入/输出,却没有对数据的处理功能。所以,尽管数据库操作,通常只涉及少数文件的部分纪录,也必须把这些文件全部读入内存,经处理后,再写到外存,从而就造成内、外存之间总是有大量无关数据/文件的输入输出交换。为了解决上述矛盾,以便提高计算机系统的整体效能,促进了数据库机的研究与发展。
按体系结构的设计思想不同,数据库机大体上可区分为三大类:
(1)针对提高数据库查询/检索(search/retrieve)效率,专门设计能按查询要求,直接从磁盘读出的数据流中,查找/检索出所需的数据,并进行相应操作的处理器,叫做关联(associative)或按内容寻址(content addressable)处理器。
(2)针对常用而费时的数据库操作,特别是关系型数据库操作,如查找、检索、排序、归并、连接等,分别设计相应的硬件处理器来实现。
(3)选用或专门设计一种计算机,对以大容量磁盘为主要载体的集中式数据库实行统一管理。其他计算机在运行中,凡涉及访问数据库的任务,由这台后端机来完成,并将结果返回给主机系统。
早在20世纪70年代初期,就有人提出将数据的检索功能,直接与磁盘的读/写控制结合起来,并采用硬连逻辑来实现。这一思想的进一步发展,就是用若干个相对独立的处理器,与磁盘控制器配合,直接对从各个磁头读写的数据,按查询要求进行处理,同时用一个接口处理器来汇总处理结果。
此后,从70年代中、后期到80年代初期,先后提出了辅助处理器等多种设计方案。例如,英国ICL公司为与该公司的2900系列计算机配套,推出了一种数据库检索处理器CAFS(content addressable file stores),它能根据用户查询所提供的检索条件,按照关键字或给定的数据模式匹配方式,从数据库文件中检索出相关的数据,并进行相应的处理。其中的主要功能部件,是按照查询条件读出数据的检索处理器,又称为数据过滤器(data filter)。
80年代,可以说是进入了数据库机研发的鼎盛时期,特别是受到日本的“第五代计算机”十年(1982～1991)研究计划的影响,美、英、德、法等国也争相制订各自的所谓“新一代计算机”的研发计划,同时也促进了相关的数据库机与知识库机的研发热潮,先后涌现出各种各样的设计方案、实验样机,乃至商品化的产品。
数据库机的研发,从20世纪70年代兴起,80年代达到鼎盛时期,后来随着并行计算机和并行与分布式数据库的产生和发展,特别是90年代进入国际互联网大发展和Web时代,众多广泛分散的专业服务器及其客户站点之间各种多媒体信息流的传递、存储、处理、应用,已经无需要有特别设计、制作的数据库机来发挥作用了。面对这样的形势,传统概念下的数据库机研发,已显得相形见绌,并有走向兴衰的趋势。尽管这样,在学术研究领域或有的机构在这方面的研究尚没有停止步伐。
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