Ein inhaltsadressierbares Speichersystem zur Unterstützung zeitkritischer Prozesse der Informationswiedergewinnung in Datenbanksystemen

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung

Sucht man nach einem prägnanten Schlagwort zur Charakterisierung des technisch-wirtschaftlichen Fortschritts dieses Jahrhunderts, so bietet sich mit einem Blick auf jüngste Statistiken der Begriff der „Zweiten industriellen Revolution“ — Übergang vom Industriezeitalter in das Informationszeitalter — geradezu an (vergl. [PLA 80]). Diese Aussage bezieht sich auf die Entwicklung der Beschäftigungsstruktur in den letzten 30 Jahren: die Anzahl der in der Industrie Beschäftigten ist spürbar zurückgegangen, während immer mehr Menschen einen Arbeitsplatz im Bereich der InformationsVerarbeitung finden. In diesem Zusammenhang bezeichnet die erste industrielle Revolution einen entsprechenden Übergang vom Agrar- zum Indus triezeitalter.

Michael Malms

2. Rechnerorientierte Informationssysteme

Zusammenfassung

Um das entwickelte Speichersystem, das in erster Linie die Effektivität echtzeitfähiger Datenbanksysteme steigern soll, besser beschreiben zu können, werden in diesem Kapitel einige Grundbegriffe aus dem Gebiet rechnergestützter Informationssysteme kurz erläutert.

Michael Malms

3. Hardware-Systeme für die Informationswiedergewinnung

Zusammenfassung

Das zentrale Problem bei allen Datenbanksystemen ist die schnelle Wiedergewinnung der von den Benutzern gewünschten Informationen (information retrieval). Betrachtet man einerseits die Benutzerebene (s.a. 2.2) und die heute verfügbaren Rechnerarchitekturen andererseits, so wird eine spürbare Diskrepanz offensichtlich:

• Die Benutzer (hierunter werden auch Anwenderprogramme verstanden) sind lediglich am Inhalt bestimmter Informationen interessiert. Der Speicherort, die internen Daten strukturen und die physische Organisation sind für sie vollkommen belanglos.

Michael Malms

4. Entwurf eines inhaltsadressierbaren Speichersystems für Echtzeitanwendungen

Zusammenfassung

Die Motivation zur Realisierung eines inhaltsadressierbaren Speichersystems entstand während der Konzipierungsphase eines Forschungsprojektes, in dem ein Mechtzeitfähiges Datenbanksystem auf einem Prozeßrechner implementiert werden sollte. Die Bedingung der Echtzeitfähigkeit machte, wie in 3.1 geschildert, die Notwendigkeit neuer Methoden und Verfahren zur Beschleunigung des Datenzugriffes offensichtlich, wobei sehr schnell die Entscheidung zugunsten einer Lösung im Bereich innovativer Hardware-Systeme fiel. Die Entwicklung sollte mit der Realisierung eines inhaltsadressierbaren Speichersystems beginnen und später in die Einbettung mehrerer dieser Speicher in einen Suchrechner ( s. 3.2) übergehen.

Michael Malms

5. Systemaufbau

Zusammenfassung

Das folgende Kapitel umfaßt eine systematische Darstellung der Struktur und der Funktionsweise des Speichersystems. Zunächst wird in 5.1 auf die Architektur der Such- und Speichermoduln eingegangen; die weiteren Abschnitte dieses Kapitels beinhalten eine detaillierte Beschreibung der technischen Realisierung der einzelnen Systemkomponenten.

Michael Malms

6. Algorithmen für erweiterte Speicherfunktionen

Zusammenfassung

Dieses Kapitel geht näher auf die im Rahmen der erweiterten Systemanforderungen in 4.5.3 bereits erwähnten Sortierverfahren und Operationen der Relätionenalgebra ein.

Michael Malms

7. Systemdiskussion

Zusammenfassung

Dieses Kapitel beinhaltet eine Zusammenfassung der wichtigsten Systemeigenschaften, die Spezifikation der Ausführungszeiten für typische Suchaufträge und die Diskussion einiger Systemmerkmale.

Michael Malms

8. Chip-Integration der Suchlogik

Zusammenfassung

Das in Kapitel 5 vorgestellte Speichersystem ist als Prototyp mit einer Kapazität von 16K Zeilen und 8 Spalten realisiert worden. Für den Aufbau werden Platinen mit einer etwa 3 Doppel-Europakarten entsprechenden Fläche benutzt. Während eine dieser Platinen die gesamte Logik des Steuermoduls faßt, können auf derselben Fläche nur vier Spalten der Suchlogik untergebracht werden. Der Platzbedarf für ein Speichermodul hängt sehr von der Anzahl implemen tierter Zeilen und der Speicherkapazität der verwendeten Bauelemente ab; bei 16K Zeilen benötigt man für ein Speichermodul eine Doppel-Europakarte.

Michael Malms

9. Einige Anwendungsbeispiele

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten für das beschriebene Speichersystem kurz erläutert. Neben dem primären Einsatz als Spezial-Hardware zur Unterstützung von Datenbanksystemen eröffnet sich diesem System ein weites Applikationsfeld, das hier anhand einiger ausgewählter Beispiele dargestellt wird.

Michael Malms

10. Ausblick: Ein Suchrechnersystem

Zusammenfassung

Für den Betrieb des in Kapitel 5 beschriebenen inhaltsadressierbaren Speichers lassen sich folgende, verbesserungswürdige Details anführen:

1.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt kann im System immer nur eine Operation ausgeführt werden. Parallele Zugriffe mehrerer Benutzer auf den Speicher müssen durch den Gast-Rechner sequentiel-lisiert werden, wobei alle nicht sofort ausführbaren Anfragen in eine Warteschlange einzufügen sind.

 

2.

Bezieht sich eine Suchanfrage auf nicht im Speicher enthaltene Information, muß diese von einem Massenspeicher erst geladen werden; wie in 7.2 gezeigt, steigt in diesem Fall die Gesamt-Bearbeitungszeit (Laden und Suchen) erheblich an.

 

3.

Die Tatsache, daß der Gast-Rechner dank des MP-Schaltwerkes von allen direkten Steuerungsaufgaben befreit ist, darf nicht darüber hinwegtäuschen, daß für die meisten Speicherfunktionen teilweise umfangreiche Parametersätze generiert und übertragen werden müssen; hier ist eine weitere Entlastung des Rechners erstrebenswert.

 

Michael Malms

11. Zusammenfassung

Zusammenfassung

In den letzten Jahren sind zu den klassischen Disziplinen der Prozeßdatenverarbeitung — Messen, Regeln und Steuern — zunehmend dispositive Aufgaben hinzugekommen, deren Lösung den Einsatz echtzeitfähiger Datenbanksysteme erfordert.

Michael Malms

12. Literaturverzeichnis

Michael Malms

Backmatter