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Über dieses Buch

In den letzten Jahren haben neue Anwendungen und Einsatzgebiete im Bereich der Datenbankverwaltung zahlreiche neuartige Forschungsprobleme und Entwicklungsaufgaben hervorgebracht. Dabei handelt es sich vorwiegend um Anwendungen aus den Gebieten CAD/CAM, VLSI-Entwurf, Software-Entwicklung, geographische Informationssysteme, Büroautomatisierung, Expertensysteme usw., die oft als Non-Standard-Anwendungen zusammengefaßt werden. In vielen Forschungsprojekten werden bereits aussichtsreiche Lösungsvorschläge für solche Aufgabenstellungen untersucht und durch Prototypimplementierungen getestet. Dadurch lassen sich Leistungsverhalten und andere Systemeigenschaften künftiger Datenhaltungssysteme schon relativ genau charakterisieren. Ziel dieses Informatik-Fachberichtes ist es, eine aktuelle Darstellung und Diskussion der Probleme und Anforderungen sowie der neuen Forschungs- und Entwicklungsergebnisse im Bereich der Datenbankverwaltung für Non-Standard-Anwendungen zu bieten. Solche Datenhaltungsprobleme stellen nicht nur interessante Aufgaben für die Datenbankforschung dar, sondern sprechen auch aktuelle Themen in vielen Bereichen der Praxis an. Die Beiträge der Fachtagung werden thematisch zu folgenden Sitzungen zusammengefaßt: Anwendungen I, Parallelität und Synchronisation, Integrität, Wissensbasierte DB-Ansätze, Implementierungsaspekte, Anwendungen II, Leistungsaspekte, Rekursion.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Eingeladene Beiträge

Query Languages for Object-Oriented Database Systems: Analysis and a Proposal

This paper discusses the problem of query languages for object-oriented database systems. We first discuss the general problem of designing such a language. Then we restrict ourselves to the specific context of the O2 system. After presenting the main features of the system, we use its specificity to propose a query language. The query language is defined formally and through examples.

François Bancilhon

Eine logische Analyse des Verhältnisses von Anwendungs- und Datenbanksystemen

Der Transaktionsbegriff wird mit Hilfe der klassischen Logik analysiert. Der Begriff ist auf die Betriebsmittelverwaltung beschränkt. Eine Erweiterung zu Problemlösungszyklen auf der Grundlage der konstruktiven Logik ohne tertium-non-datur wird untersucht. Eine Klassifikation von Externoperationen wird vorgetragen, mit denen Realaktionen eingrenzbar sind. Konzeptionelle Schemata werden auf die Art/Gattungs-Relation und die Teil/Ganze-Relation zurückgeführt, um Objekte mit Vererbung und Komplexobjekte unterscheiden zu können.

H. Wedekind

Sitzungen

Anwendungen I

Entwurf eines Datenbank-Prototyps für geowissenschaftliche Anwendungen

In dieser Arbeit wird die Konzeption eines Nichtstandard-Datenbanksystems für geowissenschaftliche Anwendungen vorgestellt. Das System bietet eine objektorientierte Datenbanksprache mit einer erweiterbaren Menge von geometrischen Datentypen; in Anwendungsprogrammen ist die Datenbanksprache als eingebettete Datenteilsprache verfügbar, wobei von der Datenbank gelesene Objektmengen nach einem Abstrakten-Datentyp-Ansatz manipuliert werden können. Ein spezieller NF2-Datenbankkern ist als Grundlage für eine effiziente Implementierung vorgesehen.

Friedrich Lohmann, Karl Neumann, Hans-Dieter Ehrich

CADBASE — ein Datenhaltungssystem für Objekt- und Versions-Management in rechnerunterstützten Engineering-Anwendungen

Zur Lösung der Datenhaltungsproblematik in rechnerunterstützten Engineering Systemen sind besonders objektorientierte Ansätze geeignet. Es wird ein Objektmodell vorgestellt, das sowohl Objektbeschreibungen in anwendungsspezifischen Repräsentationen ermöglicht als auch die Betrachtung von Objekten in alternativen und versionierten Zuständen unterstützt. Die semantische Datenkonsistenz läßt sich durch ein Beziehungskonzept sichern. Anwendungstools greifen über eine funktionale, objektorientierte Schnittstelle zu. Zur Erzeugung anwendungsspezifischer Ausprägungen der Schnittstelle wird ein Generierungskonzept vorgestellt. Auf Basis der vorgestellten Konzepte wurde eine erste Ausbaustufe des objektorientierten Datenhaltungssystems CADBASE realisiert.

Jutta Loers, Franz Josef Schmid, Wolfgang Wenderoth

Entwurf und Realisierung eines Datenbank-Systems für das Geometriesystem VEGAS

Bei vielen rechnergestützten Anwendungen in Technik und Wissenschaft fallen Daten mit komplizierter Struktur an, welche längerfristig gespeichert werden müssen. Anhand eines Beispiels werden drei verschiedene Ansätze gezeigt, wie sich die Strukturen dreidimensionaler geometrischer Objekte auf relationale Datenmodelle abbilden lassen. Der für das neue Geometriesystem VEGAS (ein für den praktischen Einsatz ab 1989 an schweizerischen Gymnasien vorgesehenes Konstruktions-system) gewählte Ansatz arbeitet mit abstrakten Datentypen. Ein auf dieser Basis entwickeltes Datenbanksystem konnte in kurzer Zeit realisiert werden und zeichnet sich durch gutes Laufzeitverhalten auch auf Kleinrechnern aus. Die wichtigsten Eigenschaften und verwendeten Techniken sowie erste Erfahrungen weiden vorgestellt, die sich im praktischen Einsatz ergaben.

A. Wälchli

Die Datenhaltung der CADLAB-Workstation: Konzept und Realisierung

Der Benutzer heutiger CAD-Systeme zur Unterstützung des Entwurfs integrierter Systeme wird vor eine Reihe von Problemen gestellt. Er muß mit verschiedenen komplexen Software-Werkzeugen, die sich dem Anwender gegenüber unterschiedlich verhalten und die untereinander nur schwer Daten und Ergebnisse austauschen kännen, arbeiten. Deshalb wird gewünscht, integrierte CAD-Systeme zu schaffen. Ziel der Integration ist es, eia System zu bieten, das eiae gemeinsame Datenbasis und eine einheitliche, allgemeine Benutzeroberfläche fär verschiedene Software-Werkzeuge bereitstellt.

Gerd Kachel, Thomas Kathöfer, Bernd Nelke

PANDA: An Extensible DBMS Supporting Object-Oriented Software Techniques

The PANDA databases management system was designed for non-standard applications which deal with spatial data. It supports an object-oriented program design with modularization, encapsulation, and reusability, and can be easily embedded into complex applications, such as spatial information systems or cartographic expert systems. It is presented how complex objects and their operations are defined. A layered structure on top of the programmer’s interface provides object operations which include potentially complex consistency constraints.

Max J. Egenhofer, Andrew U. Frank

Parallelität & Synchronisation

Eine Testumgebung zur Untersuchung paralleler Verarbeitungsstrategien in komplexen Transaktionen

Dieser Artikel beschreibt einen Mechanismus zur einfachen Implementierung und Evaluierung unterschiedlicher paralleler Ausführungsschemata für jegliche Art komplexer Transaktionen. Der Artikel basiert auf der Idee, die algorithmischen Aspekte der Berechnung von der Beschreibung des parallelen Ausführungsplans zu trennen. Die Eignung dieses Ansatzes wird durch Präsentation eines parallelen Ausführungsschemas für eine massiv parallele Anwendung belegt — der Berechnung transitiver Hüllen auf einer SQL-Datenbank. Anhand der Resultate dieses Experimentes wurde eine Anzahl notwendiger Erweiterungen der gegenwärtigen Implementierung abgeleitet. Einige Argumente belegen die Sichtweise, daß dieser Ansatz in allen Gebieten des Umganges mit nicht klassischen, “strukturierten” Transaktionen hilfreich ist.

G. Schiele

Sperren disjunkter, nicht-rekursiver komplexer Objekte mittels objekt- und anfragespezifischer Sperrgraphen

Die Benutzung von Datenbanksystemen im Bereich der sogenannten Nicht-Standard-Anwendungen wie etwa CAD/CAM, Robotik und Künstliche Intel1igenz führt zu zahlreichen neuen Anforderungen. Dazu zählen vor allem die Verwaltung komplexer Objekte und die Unterstützung von Workstation-Server-Umgebungen mit den dort vorherrschenden langen Transaktionen. Traditionelle Synchronisationsverfahren für den Mehrbenutzerbetrieb weisen im Hinblick auf diese Anforderungen gravierende Nachteile auf: Entweder werden Transaktionen, die eigentlich parallel ablaufen könnten, unnötigerweise serialisiert, oder aber der systeminterne Aufwand für die Mehrbenutzerkontrolle steigt drastisch an, was sich áuf das gesamte Systemverhalten einer Anwendung stark leistungsmindernd auswirken kann.In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiges, aus dem bekannten DAG-Sperrverfahren von System R abgeleitetes Synchronisationsverfahren vorgeschlagen, das diese Nachteile traditioneller Techniken vermeidet. Das vorgestellte Verfahren erlaubt bei akzeptablem Aufwand einen hohen Grad an Parallelität auf disjunkten, nicht-rekursiven komplexen Objekten. Dies wird durch die Verwendung von angepaßten Sperrgranulaten innerhalb der Struktur von komplexen Objekten und durch die Vorwegnahme von Sperreskalationen erreicht. Sperrgranulate innerhalb der Struktur komplexer Objekte spiegeln sich in objektspezifischen Sperrgraphen wider; die Vorwegnahme von Sperreskalationen zeigt sich im sogenannten anfragespezifischen Sperrgraphen. Die Große der zu sperrenden Granulate und die entsprechenden Sperrmodi werden mit Hilfe von Informationen über die Struktur der berührten komplexen Objekte automatisch so aus einer Anfrage abgeleitet, daß der Durchsatz des Datenbanksystems möglichst hoch zu werden verspricht. Der Nutzen dieses Verfahrens wird zunächst qualitativ bewertet und anschließend anhand eines konkreten Zahlenbeispiels genauer quantifiziert.

U. Herrmann, P. Dadam, K. Küspert, G. Schlageter

Ein Allgemeines Modell für Sperren in Nicht-Konventionellen Datenbanken

Die Entwicklung und Implementierung sogenannter nicht-konventioneller Datenbanksysteme genießt gegenwärtig eine sehr hohe Priorität in der Datenbankwelt. Vorschläge reichen von der Verbesserung bzw. Aufwertung herkömmlicher Datenbanksysteme (z. B. AIM-P /LDEG85/) bis hin zur vollständigen Neukonzeption (z. B. ORION /WoKi87/). Ein sehr erfolgsversprechender Ansatz scheint dabei die Idee des Datenbankkernsystems (/HäRe85/) zu sein, wie sie z. B. in DASDBS (/PSSW87/), OMS (/FrBo89/) oder PRIMA (/Härd88/) verwirklicht wurde. Hierbei wird angenommen, daß ein Datenbanksystem bzw. dessen Datenmodell alleine nicht in der Lage sein wird, für allé denkbaren Anwendungen eine geeignete und effiziente Unterstützung zu bieten. Vielmehr ist davon auszugehen, daß eine Reihe von Anwendungen derart komplex sind, daß sie nur durch spezielle, anwendungsspezifische Datenmodelle ausreichend unterstützt werden können. Das Datenbankkernsystem realisiert dabei die (gemeinsamen) unteren Schichten und stellt dadurch die Basis zur Verfügung, auf die anwendungsspezifische Datenmodelle abgebildet werden können. Die Architektur von Datenbankkernsystemen entspricht damit einer Schichtenarchitektur (/HäRe85/).

Rainer Unland, Gunter Schlageter

Integrität

Autorisierung und Zugriffsüberwachung in strukturell objekt-orientierten Datenbanksystemen

Autorisierung und Zugriffskontrolle wurden für Betriebssysteme und konventionelle (z.B. relationale) Datenbanksysteme intensiv untersucht. Objekt-orientierte Datenbanksysteme stellen jedoch neue Anforderungen und bieten neue Möglichkeiten, die es erforderlich machen, die Probleme und Lösungen auf diesem Gebiet wiederaufzugreifen. Strukturell objekt-orientierte Datenbanksysteme bilden eine größere Teilklasse und zeichnen sich dadurch aus, daß sie komplexe Objektstrukturen speichern und bearbeiten können. Das vorliegende Papier stellt die wichtipten Konzepte eines Vertreters dieser Klasse vor. Anschließend werden die Anforderungen, die strukturell objekt-orientierte Datenbanksysteme an Autorisierung und Zugriffskontrolle stellen, abgeleitet und es wird ein Schutzkonzept präsentiert, das diesen Anforderungen gerecht wird. Abschließend werden einige Implementierungsaspekte diskutiert.

Heribert Pfefferle, Martin Härtig, Klaus Dittrich

Konsistenzsicherung durch Verwaltung von Konsistenzverletzungen

Konsistenzbedingungen gehören zum konzeptionellen Schema einer Datenbank. Aus dem Datenbank-Grundsatz, dass die Daten von ihren Anwendungen getrennt zu verwalten sind, folgt unmittelbar, dass die Gewährleistung der Datenkonsistenz eine zentrale Aufgabe des Datenbankverwaltungssystems sein muss. Diese Forderung wird in heutigen Systemen erst ansatzweise erfüllt. SoftRDS ist ein Datenbankkern, welcher die Datenkonsistenz durch Speicherung und Verwaltung von Konsistenzverletzungen indirekt gewährleistet. Verletzungen von Konsistenzbedingungen werden nämlich in SoftRDS vorerst beliebig zugelassen, aber zu 100% registriert und nachträglich wenn möglich eliminiert. Dadurch ergibt sich die grösstmögliche Flexibilität für den Benutzer. Ziel des Projektes ist es, Erfahrungen mit solch einem liberalen System zu sammeln, Rückschlüsse auf den Konsistenzbedingungs-Entwurf zu gewinnen und zu zeigen, dass ein solches System trotz seiner hohen Anforderungen softwaremässig einfach und regelmässig gestaltet werden kann.

Peter Leikauf

Die Spezifikation von Nullwerten als Problem einer wissensbasierten Büroautomatisierung

Die Bestimmung von Nullwerten in Datenbanksystemen ist der Gegenstand problemorientierter Büroarbeit. Die Behandlung von Nullwerten wird aus den Aspekten der Datenbanksysteme und aus der juristischen Perspektive analysiert. Es wird eine wissensbasierte Blackboard-Architektur zur Nullwertspezifikation in einem Auftragsbearbeitungssystem beschrieben.

Hans W. Nau, Hartmut Wedekind

Zugriffskontrolle in einer Standarddatenbank für Software-Entwicklungsumgebungen

Derzeit werden in Europa und den USA große Anstrengungen unternommen, um einen Standard als Basis für Software-Entwicklungsumgebungen zu etablieren. Die Deutsche PCTE-Initiative arbeitet an Verbesserungen zu bestehenden Vorschlägen. Die Einführung von komplexen Objekten in das Datenmodell im Zusammenhang mit objektorientierter Zugriffskontrolle hat sich als besonders schwer zu lösendes Problem herausgestellt Hierfür wird eine Lösung vorgestellt, die widerspruchsfreie Zugriffskontrolle auf überlappenden Datengranulaten ermöglicht.

Erwin Petry

Wissensbasierte DB-Ansätze

LILOG-DB: Database Support for Knowledge-Based Systems

LILOG is an interdisciplinary project for developing an experimental system performing the acquisition of knowledge by analyzing documents written in a natural language (German). Part of the experimental system is LILOG-DB, a backend database system, that supports a variety of knowledge structures as well as inferential processing. An overview of the architecture of LILOG-DB is given, focussing on the Feature Term based data model and the corresponding Feature Term Algebra (FTA). It is demonstrated how queries stated in a language based on first-order feature-logic are translated to expressions of the FTA. Finally, it is shown how LILOG-DB supports the inferential processing in the other parts of the LILOG experimental system by sophisticated rule management.

Th. Ludwig, B. Walter, M. Ley, A. Maier, E. Gehlen

DBA*: Solving Combinatorial Problems with Deductive Databases

The evolution of database (DB) technology, with its origins in hierarchical databases, has currently reached the stage of matured relational DB systems and is about to grow into deductive DB systems, where logic programming — originated by the artificial intelligence (AI) community — plays a central theoretical role. Until now, however, no smooth integration of another important part of AI, namely that of heuristic search and intelligent planning, into DB technology was known. This paper contributes a first step beyond deductive DB systems towards intelligent DB systems. We describe the well-known A*-algorithm in terms of a general theoretical framework for deductive DB systems, the sloppy deltaiteration scheme, and give a generalized algorithm, called DBA*-algorithm. As an immediate consequence, heuristic search strategies for combinatorial problems become now feasible in the DB environment in a natural and efficient way. We also present a prototype implementation of the DBA*-algorithm, with the 15-Puzzle and the Traveling Salesman Problem as sample combinatorial problems. The benchmark results gained from this testbed demonstrate the applicability and efficiency of our approach for heuristic search in deductive DB systems.

Helmut Schmidt, Werner Kiessling, Ulrich Güntzer, Rudolf Bayer

Prolog und Datenbanken: Ein Schema für die externe Verwaltung von Prolog-Programmen

Standard-Prolog-Interpreter verwalten Prolog-Programme zur Laufzeit im Hauptspeicher. Dieses führt bei großen Programmsystemen zu hohem Speicherplatzbedarf. Ferner entstehen durch Programm-Manipulationen unterschiedliche Versionen dieser Programme im Hauptspeicher und in den externen Dateien. Eine datenbankgestützte Prolog-Programmierumgebung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß nur die für eine aktuelle Abfrage relevanten Teile der Prolog-Programme im Hauptspeicher vorgehalten und Veränderungen an den Programmen sofort in der Programmdatenbank nachgehalten werden.In diesem Aufsatz wird das Schema einer datenbankgestützten, externen Programmverwaltung anhand des DBProlog-Systems diskutiert. Ausgehend von einem Standard-Prolog-Interpreter mit interner Programmverwaltung werden dessen für die hauptspeicherresidente Programmverwaltung benutzten Datenstrukturen so verändert, daß eine direkte (minimale) Übersetzung von extern gespeicherten Klauseln in die für die Prolog-Unifikation benötigten Strukturen möglich wird. Durch die Definition von zusätzlichen Zugriffsstrukturen wird eine gute Selektivität auf die mit einem Teilziel unifizierbaren Klauseln erreicht. Für die externe Programmverwaltung wird ein abstraktes Schema vorgestellt. Dieses soll sowohl für das relationale DB-System ORACLE als auch für das GridFile-System implementiert werden.

Heinrich Jasper

Making the Partial Transitive Closure an Elementary Database Operation

A framework for processing recursive queries is briefly described. In this framework, computation of partial transitive closures (PTC’s) is considered as an elementary and essentially new database operation which deals with the recursion. To realize this operation, a breath-first searching algorithm is proposed which works on a successor-list representation of the directed graph representating a base relation. The usage of these searching strategy and data structure leads to a very efficient database PTC algorithm. Since the algorithm processes each relevant successor-list only once, we show that it is not only computationally very efficient (O(e′) where e′; is the number of the relevant tuples to the query), but also most suitable in the context of databases (I/O’s). The locality of the computation allows a fairly simple implementation on top of the DASDBS kernel.

Bin Jiang

Implementierungsaspekte

The Implementation of the Cell Tree: Design Alternatives and Performance Evaluation

The cell tree is a new dynamic object-oriented index structure for geometric databases. All data objects in the database are represented as unions of convex point sets (cells). The cell tree is a balanced tree structure whose leafs contain the cells and whose interior nodes correspond to a hierarchy of nested convex polyhedra. This index structure allows quick access to the cells (and therefore to the data objects) that occupy a given location in space. Furthermore, the cell tree is designed for paged secondary memory to minimize the number of disk accesses occuring during a tree search. Point locations and range searches can therefore be carried out very efficiently using the cell tree. This paper reports our experiences with the implementation of the cell tree and presents the results of a performance evaluation.

Oliver Günther, Jeff Bilmes

Adding Inferencing to a Relational Database Management System

The LogiQuel System is a deductive DBMS which supports the management of clauses expressed in LogiQuel, a language with the expressive power of extended Datalog with negation. The inference mechanism used to evaluate LogiQuel queries is both sound and complete under the tight-tree semantics. The system is implemented on top of a commercial relational DBMS. After a brief overview of LogiQuel we show how a LogiQuel statement is translated into SQL for subsequent evaluation by the DBMS.

R. Marti, C. Wieland, B. Wüthrich

Ein Geschichts- und Versionsmodell für komplexe Objekte

Nicht-Standard-Datenbanksysteme (NDBS) werden zur Verwaltung komplex strukturierter Objekte, wie sie beispielsweise in Ingenieur- oder Büroanwendungen vorkommen, entwickelt. Die Integration der Zeit in das Datenmodell ist eine inhärente Forderung, wenn zusätzlich Entwurfsabläufe oder Büroprozeduren unterstützt werden sollen. Die heterogenen Anwendungen führen zu unterschiedlichen Zeitmodellen, die durch Begriffe wie “Version” oder “Geschichte” gekennzeichnet sind.Das vorgestellte TeMA-Datenmodell erlaubt die Definition und Verarbeitung von zeitbehafteten oder versionsbehafteten Entities. Der gemeinsame Kern der Zeitmodelle und dessen Grundstukturen und -operationen sowie deren Implementierung als Zusatzebene des NDBS PRIMA /Hä87/werden aufgezeigt.

Wolfgang Käfer

DB++ — persistent objects for C++

Most object-oriented programming languages (OOPL) are designed without regard to data base aspects and do not support persistent objects or mechanisms to share objects. Experiences with the combination of C++ [STR86] and a relational database system (RDBS) in the development of a toolset based on the prototyping paradigm [POM88] have shown that the relational data model is not adequate to model the complex objects of the tools. In addition it has been found that the concepts like inheritance and encapsulation realized in the implementation language C++ do not go together well with the concepts incorporated in the RDBS, as for example, the set oriented data manipulation language. This has led to the decision to build persistent objects for C++ as basis for new CASE-tools.

Duri Schmidt, Kurt Bauknecht

Extern definierte Datentypen und Prozeduren in DASDBS

Um den Einsatz eines Datenbanksystems für die Lösung eines gegebenen Anwendungsproblems sinnvoll möglich zu machen, muß gewählleistet sein, daß Datenstrukturen und bewährte Operationen einfach und leistungsfähig auf das Datenbanksystem abgebildet werden können. Dies setzt ein für diese Anwendungen geeignetes Angebot an Datentypen und Operationen voraus. In diesem Beitrag soll dieser Problemkreis diskutiert werden und auf den Aspekt der automatischen Generierung der dazu nötigen Typkonvertierungsfunktionen eingegangen werden.

Andreas Wolf

Anwendungen II

Eine objektorientierte Datenbankmodellierung für den VLSI-Entwurf

Mit steigender Komplexität der VLSI-Chips müssen neue Entwurfsverfahren gefunden werden. Im PLAYOUT System werden die Entwurfsaufgaben wie Logikentwurf, Flächenabschätzung, Layoutgenerierung usw. auf CAD-Toolboxen verteilt, die rekursiv über mehrere Hierarchieebenen eingesetzt werden. Die zwischen den Toolboxen ausgetauschten Daten wie Funktionsbeschreibungen, Schaltpläne, Layouts usw. werden mit ihren Hierarchie- und Erzeugungsbeschreibungen als komplexe Objekte in einem objektorientierten Datenbankmodell beschrieben. Das Modell unterstützt außerdem Klassifikationen, Alternativen, Konfigurationen sowie Versionen und entspricht damit wesentlichen Forderungen der Praxis.

Ernst Siepmann

Representing Digital Systems as Complex Objects

AMPLO is an integrated design environment where the design objects, digital systems, are described by means of nets of agencies. Concepts like molecular objects, version generalization, instantiation and parameterized versions are present in the representation of agencies as complex objects. Graphical and textual hardware description languages incorporate these well defined modelling and management concepts. The objects are manipulated through the use of an object-oriented data base interface that allows the integration of all design tools around a unified data base.

L. G. Golendziner, F. R. Wagner, C. M. Dal Sasso-Freitas, V. Boklis, K. Becker

Zur Konzipierung eines Pharma-Informationssystems

Dieser Beitrag beschreibt die Konzipierung eines Informationssystems für die Pharma Forschung der HOECHST AG. Das System verwaltet Forschungsergebnisse in Form strukturierter, unstrukturierter und grafischer Information und ermöglicht den gezielten schnellen Zugriff auf die gespeicherte Information. In diesem Zusammenhang werden der Einsatz eines semantischen Netzes in der Entwicklungsphase sowie einer natürlich sprachlichen Benutzeroberfläche diskutiert.

R. Buhr

Dekomposition und Wertfortpflanzung in einem objektorientierten, multimedialen Modellierungsansatz

Die konzeptionelle Modellierung komplexer, semantikreicher Gegenstände der realen Welt ist ein momentaner Forschungsschwerpunkt in unterschiedlichen Richtungen der Computerwissenschaften wie z.B. bei Nicht-Standard-Datenbankanwendungen, neuartigen Information Retrieval Systemen oder im Bereich der Wissensrepräsentation.

M. Hofmann, R. Cordes, H. Langendörfer

Machine Learning Techniques for Progressive Retrieval in an Image Database

Use of interactive image storage devices will become more and more widespread in offices, and this incites to develop different ranges of friendly applications concerning image databases. The common point of the applications we deel with is that they focus on progressive retrieval in an image database (for instance on videodisk) coupled with an alphanumeric database. The paper is based on two main ideas : deep interactivity and considering a retrieval process as a machine learning process.Deep interactivity, for us, means that man and machine share responsibility in pretty equal proportions. We briefly describe how this deep interactivity is realized in the EXPRIM system we have designed and prototyped (using Smalltalk language on SUN); deep interactivity is realized all along the three phases of the EXPRIM iterative process : before-visualization (request interpretation and retrieval), visualization (and image choices), after-visualization (choice analysis, and request reformulation). The user’s feed back, thanks to image vision instantness, plays an essential role in the process.Finally, we explain our way of implementing the retrieval process as a machine learning process where the concept to learn is the user’s need. We adapt and mix existing methods, relying on examples (the chosen image descriptions) and negative examples (the rejected image decriptions), and using a taxonomy (thesaurus). This is processed through marking the terms in the thesaurus by “expressivity weights” which measure their power to express the user’s need.

M. Créhange, G. Halin

Ein wissensbasierter Ansatz zur Dokumentenverwaltung in einem Büro-Informationssystem

Modellierung und Entwicklung eines modernen Büro-Informationssystem (BIS) können nicht mehr länger mit klassischen Methoden gelöst werden. Die Haupt-Informationsträger in einer Büroumgebung sind Dokumente, aus denen wir Wissen extrahieren müssen, um eine bestmögliche Dokumentenverwaltung zu gewährleisten. Hierzu sind Modelle und Techniken der küchen Intelligenz erforderlich. Basierend auf dem extrahierten Wissen wird im Projekt MARS ein Modell zur Wissensverarbeitung aufgestellt. MARS vermittelt einen Eindruck darüber, wie die Wissensstrukturen für eine spezielle Applikation, nämlich die Dokumenten Retrieval Komponente, angewandt werden.

Stephanie Schmidt, Kurt Bauknecht

Leistungsaspekte

Ein Allgemeiner Speicherobjektmanager als Implementierungsbasis für Komplexe Objekte in einem Objektmanagementsystem

Objektorientierte Datenbanksysteme sind ein Versuch,die semantische Lücke zwischen Anwendungen mit komplexen Objekten und deren Datenbankrepräsentation zu verkleinern [Ditt86]. Derzeit arbeiten wir an der Entwicklung eines Objektmanagementsystems(OMS), das nicht nur eine Frontend-Erweiterung um neue Datentypen sondern aus Effizienzgründen auch eine Anreicherung des Systems um neue Datentypen in tieferen Systemschichten erlauben soll. Ähnlich wie in EXODUS[CDFG86] wurde zunächst ein Speicherobjektmanager entwickelt, der den im Systemkern eingebetteten Objekttypen als Basis zur Implementierung ihrer Sekundärspeicherrepräsentation dient. Während der Speicherobjektmanager in EXODUS jedoch Bytestrings als Behälter für zusammengesetzte Objekte bereitstellt, geht der OMS-Speicherobjektmanager von der Idee hierarchisch aufgebauter Records aus. Diese Veröffentlichung stellt die wesentlichen Ideen der Realisierung dieses Speicherobjektmanagers vor.

J. Freitag, T. Bode

Erste Beobachtungen zum Leistungsverhalten von DASDBS

Der Kern des erweiterbaren Datenbanksystems DASDBS liegt als Prototyp in einer UNIX- und einer VM-Version vor. Zur Realisierung der Mengenorientierung an der Kernschnittstelle wird das Konzept des Objektpuffers eingeführt und beschrieben. Erstmals wird dann über Erfahrungen mit dem System und über Ergebnisse einer Evaluierung berichtet. Dabei zeigen Messungen, daß gerade die Objektpuffer-Komponente maßgeblich an dem hohen CPU-Anteil des Systems beteiligt ist.

H.-Bernhard Paul

Anwendungsnahe Pufferung komplexstrukturierter Objekte — ein Erfahrungsbericht

Rechneranwendungen auf dem Gebiet der Ingenieursysteme bestimmen zunehmend neue Anforderungen an die Datenhaltung. Bereits frühzeitig wurden die in verfügbaren konventionellen Datenbanksystemen (DBS) angebotenen Konzepte als unzureichend erkannt. Ihr praktischer Einsatz resultierte in einem insgesamt sehr schlechten, nicht zu tolerierenden Leistungsverhalten. In der Datenbankforschung wurden daher in den vergangenen Jahren zahlreiche Ideen und Konzepte entwickelt, die eine angemessene Unterstützung von Ingenieuranwendungen durch sog. Nicht-Standard-Datenbanksysteme (NDBS) versprechen [Hä88, HR85, Lo85, LK84, Pa86, SS86]. Die vorgeschlagenen Ansätze betreffen in erster Linie die Architektur und die Datenmodellierungsmächtigkeit solcher Systeme. Neben der anwendungsneutralen und vor allem ganzheitlichen Beschreibung der häufig komplexstrukturierten Ingenieurobjekte sind Konzepte erforderlich, die eine einfache, direkte und möglichst effiziente Komplexobjektverarbeitung unterstützen.

Christoph Hübel, Martin Pick

Parallelisierung von Anfragen auf komplexen Objekten durch Hash Joins

Relationale Datenbanksysteme sind von ihrer Leistungsfähigkeit her noch nicht für den Einsatz in technischen Datenbanken geeignet. Dieser Artikel befaßt sich mit Techniken zur Parallelisierung von Datenbankanfragen durch Hash Joins. Ein Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung der Eigenschaften des Hash Join-Algorithmus’ zur Verwendung für Anfragen auf komplexe Objekte. Neben Performanceaspekten werden auch Möglichkeiten zur Bearbeitung rekursiver Strukturen untersucht.

H. Zeller

Wissensbasierte Werkzeuge zur Leistungsoptimierung objektorientierter Datenbanksysteme

Verschiedene Anwendungsbereiche objektorientierter Datenbanksysteme zeichnen sich durch sehr unterschiedliche Anforderungsprofiie aus. Bisher ist es noch nicht gelungen, allen diesen Anforderungen mit Hilfe eines statisch konfigurierten Datenbanksystems auf eine effiziente Weise genüge zu tun. Obwohl aus der Literatur sehr viele Methoden der Leistungssteuerung, welche eine Anpassung an die erwarteten Anforderungen erlauben, bekannt sind, werden diese nur selten in vollem Umfang eingesetzt. Gründe dafür liegen im großen Aufwand, der mit manueller Lei-stungssteuerung verbunden ist, und in unpräzisen oder inkonsistenten Informationen über die Einsatzbereiche, Nebenwirkungen und Interferenzen zwischen den einzelnen Methoden der Leistungssteuerung. Einen Vorschlag zur Verbesserung dieser Situation stellt der Einsatz wissensbasierter Werkzeuge dar.

Karol Abramowicz

Rekursion

Eine Anfragesprache für ein strukturell-objektorientiertes Datenmodell

Semantisch reichhaltige Datenmodelle, wie sie beispielsweise in Entwurfsdatenbanken verwendet werden, erfordern angemessene Anfragesprachen, die deren Konzepte widerspiegeln. Im Mittelpunkt dieses Beitrags steht CERMoQL, eine Anfragesprache für ein strukturell-objektorientiertes Datenmodell, welches sich dadurch auszeichnet, daβ es neben der Beschreibung von Objekten und allgemeinen n:m Beziehungen auch ein Konzept zur Modellierung strukturierter Objekte vorsieht. Diese Beschreibungsmittel finden in CERMoQL-Anfragen ihre Entsprechung. Die Struktur der abgelegten Entwurfsobjekte sowie deren Einbettung in ein Objekt-/Beziehungsgeflecht wird somit für den Benutzer sichtbar. CERMoQL ist mengenorientiert und gleicht auf den ersten Blick SQL. Unterschiede liegen in der Formulierung der FROM-Klausel. Mit Hilfe der FROM-Klausel kann ein Benutzer beliebige Wege entlang eines Objekt-/Beziehungsgeflechts beschreiben und so strukturbezogene Einschränkungen formulieren, die die Ergebnismenge betreffen sollen. Wertbezogene Einschränkungen sind in der WHERE-Klausel enthalten, während die SELECT-Klausel die Form der Ausgabe bestimmt. Die Möglichkeit, rekursive Anfragen bezogen auf die transitive Hülle einer Beziehung und deren “Gesehichte” zu formulieren, verleiht der Sprache eine höhere Ausdruckskraft als die vergleichbarer ER-Sprachen. Die Leitlinien des Sprachentwurfs, insbesondere diejenigen, die sich aus dem Datenmodell ableiten, werden grob geschildert. Die Syntax von CERMoQL wird an Beispielen verdeutlicht.

Bernhard Schiefer, Simone Rehm

Rekursion im MAD-Modell: Rekursivmoleküle als Objekte des Datenmodells

The molecule atom data-model (MAD model) supports the management of complex objects in a database. There are operations to retrieve, update, delete, and insert sets of dynamically defined objects. The object definitions may contain direct and indirect recursion. Thus, transitive closure computations are possible. In contrast to many proposals for the integration of recursion in a database system published earlier, the transitive closure together with its structure can be represented within the data model. Path problems can be solved by a choice of various aggregation and concatenation operators, which may be applied to the generalized transitive closure.

Harald Schöning

Funktional rekursive Anfragen auf der Basis von geschachtelten Tabellen

Diese Arbeit demonstriert eine neue Methode für rekursive Anfragen in Zusammenhang mit geschachtelten Tabellen. Die Methode wird funktionale Rekursion genannt. Im Gegensatz zu den meisten früheren Ansätzen formuliert der Benutzer rekursive Anfragen mit Hilfe einer Funktion statt einer üblichen Mengenrekursion. Das Terminierungskriterium ist implizit gegeben und muß nicht wie bei einer konventionellen Programmiersprache explizit programmiert werden. Durch entsprechende Parameter kann der Benutzer eine Selektion auf sehr natürliche Weise in die Rekursion integrieren. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber konventioneller mengenorientierter Rekursion. Bei mengenorientierter Rekursion ist der Benutzer meist gezwungen, zunächst eine rekursive Anfrage zu formulieren, welche konzeptionell eine sehr große Menge liefert. Auf diese Menge wird dann eine Selektion angewendet. Es ist Aufgabe des Optimierers, die Selektion in die Rekursion zu integrieren, d.h. es ist Aufgabe des Optimierers, herauszufinden, was der Benutzer eigentlich ausdrücken wollte, weil hier eine Integration einer Selektion in die Rekursion nicht direkt ausdrückbar ist. Diese Probleme werden bei Verwendung von funktionaler Rekursion vermieden. Die Methode wird erläutert an Hand von Beispielen aus dem Gebiet des Software Engineering. Hierdurch wird demonstriert, daß die Methode sich u.a. anbietet für Probleme aus dem Bereich des computeruntersützten Software Engineering (CASE). Die Methode ist jedoch nicht beschränkt auf diesen Problemkreis. Optimierungsund Implementierungstechniken werden ebenfalls in der Arbeit angegeben.

Volker Linnemann
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