計算機數據庫
基本信息
基本介紹
它能十分快速而有效地完成各種數據庫操作，並能適應大型數據庫的管理。由於微處理機技術和簡約指令集計算機(RISC)技術的飛速發展，使高檔微機和各種工作站(見計算機工作站)的價格越來越低，而處理能力和存儲容量卻越來越高。可以說，通用處理機在這方面的發展在較大程度上降低了人們對數據庫機的進一步研究的積極性。使得數據庫機的發展在一定程度上處於停頓狀態。面對這種嚴峻形勢，它的進一步發展必須解決成本太高和使用太專等問題，以爭得用戶。
發展
數據庫機的未來發展概括起來大概有以下幾方面:
①充分利用大規模集成電路技術、並行處理和其他先進硬件技術，提高數據庫機的性能/價格比。
②研究新的數據庫機體系結構和相應的並行操作算法和軟件，提高整機系統的性能，使它能適應一些特殊應用中對海量數據庫進行管理的需求。
③將它與人工智能技術結合，做出有一定智能的數據庫機，使這種機器不但能對數據進行管理和控制，而且能支持對知識的加工和運用，從而在知識處理領域發揮作用。
④充分利用分布數據庫技術，發展面向通用硬件和軟件的能在網絡環境下使用的數據庫機，提高數據庫機的通用性。
用途
專門用於完成數據庫管理系統中的部分功能或全部功能，以提高數據處理效率的計算機。在一般的計算機系統中，中央處理器執行全部數據庫的操作，因而數據處理效率低，軟件系統複雜，難以滿足日益增長的需要。於是,提出新的計算機系統結構,將數據庫操作轉移到一個與主計算機相連的專用計算機上，這就是數據庫計算機。數據庫計算機可以用專用的硬件或固件來實現，也可以用通用計算機配置專用的軟件或硬設備來實現。在數據庫系統中執行查詢修改時，須對大量的數據進行傳送和處理。為了改善系統性能，在數據庫計算機中常採用高速數據處理技術。
技術
常用的高速處理技術有旋轉處理、散列位陣列、聯想處理和多處理機四種。
旋轉處理
① 旋轉處理:在數據庫中，大量數據存放在輔助存儲器中。磁盤是主要的聯機輔助存儲器，當它旋轉時便對數據進行處理。1970年提出"每磁道邏輯"方案，即在每個磁道上配一微處理器，磁盤旋轉一圈就能掃描全部數據並直接進行處理。
散列位陣列
② 散列位陣列:關係數據庫中關係的連接運算所需的時間很長，與記錄數目的平方成正比。通過散列位陣列執行半連接運算，可以較好地解決這個問題。設關係R和S執行半連接運算。首先，將位陣列中所有數位置於"0"，然後對關係R中所有指定屬性的值進行散列運算,按其結果所規定的地址，把相應的位陣列單元置"1"。對所有R操作完成後，便採用同樣的散列函數對關係S中所有指定屬性的值進行散列運算。如果原來位陣列單元是"1"，則結果就可能包含S，否則就不包含。
聯想處理
③ 聯想處理:聯想處理技術是使用計算機仿效人的行為模式進行信息處理的一項技術。在計算機中，用兩種方法實現聯想功能,即軟件聯想法和硬件聯想法。軟件聯想是以"散列技術"為主的模擬聯想。使用傳統的器件，藉助某種"散列函數"產生外部數據對物理地址的映像，從而得到外部數據與存儲器內部數據的聯繫。硬件聯想是使用專門的器件或設備進行聯想處理(見聯想處理機、聯想存儲器)。聯想處理適用於字符串及其間關係的處理，按內容檢索數據，處理效率高。
多處理機
④ 多處理機:通過多處理機系統結構，可在同一時刻或同一時間間隔內完成兩種或兩種以上性質相同或不相同的工作，以提高數據處理的速度。在多處理機系統中，機間互連須滿足機間通信模式的多樣性和通信不規則性的要求，實現無衝突的連接。一般的連接方式有總線結構、交叉開關結構、多端口存儲器結構、開關樞紐結構等。
類型
數據庫計算機的結構有多種形式。根據構成數據庫計算機的處理機數目和是否直接在輔助存儲器上進行檢索更新，可分為五類。
①單處理機間接檢索型
① 單處理機間接檢索型:將通用的處理機作為主計算機的後端機,利用固件實現數據庫處理的功能,專門進行數據庫的管理和處理。例如，智能數據庫機IDM500就屬於這種類型。
②單處理機直接檢索型
② 單處理機直接檢索型:利用專用的處理機實現直接檢索的功能。這類數據庫機將數據從磁盤讀出，立刻送到相聯檢索部件和記錄檢索部件進行數據篩選，得到所需的結果。有的直接檢索型單處理機還採用散列位陣列技術提高檢索效率。
③多處理機直接檢索型
③多處理機直接檢索型:採用多處理機組成數據處理系統，直接在輔助存儲器上進行檢索更新。這種數據庫計算機的輔助存儲器(輔存)，使用固定頭磁盤或採用電荷耦合器件和磁泡存儲器來實現。每磁道各有一處理機，在輔存旋轉時進行數據處理。
④多處理機間接檢索型
④ 多處理機間接檢索型:將數據從輔助存儲器讀到緩衝存儲器，然後由多處理機並行處理。這種結構可實現多指令流、多數據流操作，支持關係型數據庫系統，允許內詢問和間詢問同時發生。內詢問是一個詢問可以同時完成不同的工作。間詢問是一個詢問分成幾部分在系統內同時完成。
⑤ 多處理機組合檢索型
⑤ 多處理機組合檢索型:這是由專用功能的多處理機組合實現的數據庫計算機。美國的數據庫計算機(DBC)屬於這種結構(見圖)。它由兩個迴路組成，即數據迴路和結構迴路。兩個迴路的結合處是數據庫命令與控制的處理器，同時也是與主計算機的接口。各種功能專用模塊內處理的並行化程度很高，且各模塊可以同時工作，以提高數據處理速度。