[发明专利]SQL指令的硬件实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据库和体系结构领域，尤其涉及一种SQL指令的硬件实现方法。

背景技术

数据库技术诞生以来，经历了不到半个世纪的时间，就形成了坚实的理论基础，成熟的商业产品和广泛的应用领域，研究者不断加入，成为了一个被广泛关注的研究领域。随着信息内容的不断增长、新技术的层出不穷，数据库技术面临着前所未有的挑战。

面对各种数据形式，人们提出了多样的数据模型(层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型、板结构化模型等)，也提出了许多新的数据库技术(XML数据管理、数据流管理、Web数据集成、数据挖掘等)。

随着电子银行、电子政府以及移动商务应用的增加，需要处理的移动数据也迅速增大，为了满足日益增长的数据处理需求和方便应用开发，对移动设备上的小型数据库管理系统的需求也越来越大。

各种各样的数据库技术中，数据库机(知识库机)、内存数据库、片上系统(SoC)技术共同构成本系统的技术基础。

数据库机(Database Machine)，是为了用硬件直接支持数据库管理所需的高级数据操作功能而英语的一种具有专用目的的计算机，是人们为了改善数据库系统性能和支持大规模高速信息处理而提出的一种专用计算机。它是将数据库技术、VLSI技术和计算机体系结构等研究结合而成的产物。数据库机可以作为知识库机的基础机构或基本模块，从而支持高效的知识处理。数据库机研究经过十几年的发展已然形成了一个由计算机体系结构和数据库技术相结合而成的相对独立的技术学科。

传统基于磁盘的关系数据库系统(以Oracle，DB2等为代表)，以下简称DRDB(Disk-Resident Databases)，由于主数据库常驻磁盘，事务处理往往涉及磁盘IO操作，其体系结构设计的优化目标是如何减少读写磁盘的次数，很难满足未来基于网络的应用系统对高性能数据访问能力的需求。内存数据库(MMDB：Main Memory Database)技术则为上述应用领域提供了一种很好的实时数据管理的解决方案。

MMDB与DRDB之间主要区别在于：MMDB主数据库常驻内存，体系结构设计的优化目标是提高内存和CPU使用效率，由于事务处理无需进行磁盘访问，使用MMDB的应用系统性能得到极大提高。与DRDB相比，MMDB的优点如下：完成同样的功能，所需机器指令大大降低；不再需要缓冲区管理器，消除了磁盘和内存之间额外的数据拷贝开销；在数据与索引的组织管理中，广泛使用指针，简化了内存管理，降低了内存开销。

现在在一个芯片上往往集成了许多的功能单元，从而在单个芯片上形成一个完整的系统，这样的系统叫做片上系统(System on Chip，SoC)。SoC的设计方法能够有效降低片上设计的复杂性。多处理器片上系统(multiprocessor SoC，MPSoC)是一种特殊的片上系统，就是在一个芯片上具有两个或多个处理器，当然这些处理器可以是同构的也可以是异构的。通常多处理器片上系统中包含了一些通用的处理器和一些用于专用计算的硬件模块。现在MPSoC已经被广泛的应用在了通信、多媒体和网络等领域，这些领域通常要求高性能、低能耗和高灵活性。IBM Cell是一个异构多核处理器的典型代表。

发明内容

为了能够适应对现有数据库系统越来越大的数据访问量和越来越高的性能要求，在提高数据库数据访问速度和并发性的同时简化DBMS的设计、减轻通用处理器在数据库访问时的工作量，增强数据库访问时候的安全性，本发明的目的在于提供一种数据库结构化查询(SQL)指令的硬件实现方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

1)SQL核的启动过程：

SQL核的启动是由通用处理器来触发的，具有数据库操作的程序运行在通用处理器上，当通用处理器执行到SQL指令时，通用处理器发送SQL指令到SQL核上，SQL核首先通过SQL指令的解析部件，设置SQL核PC值为该SQL指令对应微指令序列中的第一条微指令地址，设置PC值结束以后，SQL核开始执行微指令序列过程为取微指令，送到硬件逻辑部件中执行，当硬件逻辑部件执行到OVER微指令，该SQL指令执行结束；

2)SQL指令集：