Структура памяти эвм
Существуют два разных типа памяти – оперативная (ОП) и внешняя (ВП), причем процессор работает только с данными из оперативной памяти (рис. 1.).
Рис. 1. Схема работы ЭВМ
Базы данных создаются для работы с большими объемами данных, что обусловливает необходимость использования внешней памяти. Поэтому организация данных и доступа к ним должна учитывать как специфику каждого типа памяти, так и способы их взаимодействия.
Отметим основные свойства оперативной памяти:
единицей памяти является байт;
память прямоадресуема (каждый байт имеет адрес);
процессор выбирает для обработки нужные данные, непосредственно адресуясь к последовательности байтов, содержащих эти данные.
Отметим основные свойства внешней памяти:
минимальной адресуемой ед-ей является физическая запись;
для последующей обработки (например, работы с полями) запись должна быть считана в оперативную память;
время чтения записи в ОП (занесения записи из ОП в ВП) на несколько порядков выше времени обработки процессором записи из ОП;
организация обмена осуществляется порциями, т.к. невозможно считать сразу всю базу данных.
Представление экземпляра логической записи
Логическая запись представляется в оперативной памяти следующим образом:
Рис. 2. Представление логической записи в ОП
Прямая адресация байтов позволяет процессору выбирать для обработки нужное поле.
Заметим, что указанное представление не делает различий для записей в сетевой, иерархической и реляционных моделях. В случае сетевой и иерархической моделей некоторые поля могут являться указателями, тогда последовательность байтов, используемая для хранения этих полей, содержит адрес начала последовательности байтов, соответствующей записи – члену отношения.
В большинстве случаев используется формат записей фиксированной длины. В этом случае все записи имеют одинаковую длину, определяемую суммарной длиной полей, составляющих запись.
Заметим, что поля записи, принимающие значения разной длины в различных экземплярах записей, в предметной области встречаются достаточно часто.
Примером может служить поле резюме в записи СОТРУДНИК. Резюме может составлять полстраницы текста, страницу и т.д. Возникает проблема – как эту информацию переменной длины представить в записи фиксированной длины. Возможным вариантом является установление размера соответствующего поля по максимальному значению. В этом случае у многих экземпляров записи указанное поле будет заполнено не полностью и, таким образом, память ЭВМ будет использоваться неэффективно. Более эффективный и часто используемый в СУБД прием организации таких записей состоит в следующем. Вместо поля (полей), принимающего значение существенно разной длины, в запись включается поле-указатель на область памяти, где будет размещаться значение исходного поля. Как правило, эта область является областью внешней памяти прямого доступа. В процессе ввода соответствующего значения в выделенной области занимается столько памяти, какова длина этого значения.
На рис. 3 представлен пример вышеуказанного представления экземпляров записей из N полей, причем поле N принимает значения соответственно разной длины у разных экземпляров записей.
Рис. 3. Представление полей переменной длины
Конкретной реализацией такой схемы является поле типа МЕМО в СУБД (dBase III+, FoxPro, Access и т.д.).