專利名稱：：硬件支持的數(shù)據(jù)庫指令解釋執(zhí)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及嵌入式數(shù)據(jù)庫、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法，尤其是涉及一種硬件支持的數(shù)據(jù)庫指令解釋執(zhí)行方法。
背景技術(shù)：
：隨著智能手機(jī)、PDA等移動(dòng)嵌入式設(shè)備的發(fā)展和普及，以及基于這些移動(dòng)嵌入式平臺的新應(yīng)用的不斷出現(xiàn)，嵌入式數(shù)據(jù)庫技術(shù)的需求也隨之增長。目前比較普遍的嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是以BerkeleyDB等軟件嵌入式數(shù)據(jù)庫。由于傳統(tǒng)的嵌入式計(jì)算機(jī)體系并不是為數(shù)據(jù)庫管理而設(shè)計(jì)的，所以隨著嵌入式數(shù)據(jù)庫管理軟件的復(fù)雜性的增加，其運(yùn)行的性能受到體系結(jié)構(gòu)的限制。因此在嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)上支持?jǐn)?shù)據(jù)庫管理軟件將有利于數(shù)據(jù)庫査詢性能的提升，以滿足日益增長的嵌入式計(jì)算需求。與此同時(shí)，近40年來半導(dǎo)體技術(shù)一直遵循著摩爾定律繼續(xù)發(fā)展，到2008上半年，英特爾公司己經(jīng)發(fā)布32nm制程工藝。半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步允許越來越多的晶體管被集成在單一芯片中，使得單一芯片上集成復(fù)雜系統(tǒng)的SoC(System-on-Chip)成為現(xiàn)實(shí)。通過重用自行設(shè)計(jì)或第三方提供的IP(IntellectualProperty)核和組件，SoC技術(shù)提供了日益復(fù)雜的大規(guī)模芯片的設(shè)計(jì)方法。SoC技術(shù)可以集成包括嵌入式處理器，內(nèi)存模塊，接口模塊，應(yīng)用定制的處理功能和相應(yīng)的軟件功能的復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)，同時(shí)這種集成方式極大的提高了嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜度和設(shè)計(jì)效率。硬件數(shù)據(jù)庫方面，20世紀(jì)70年代開始的數(shù)據(jù)庫機(jī)是一種專門定制的后端計(jì)算機(jī)，是被設(shè)計(jì)來代替軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的一種硬件高性能解決方案，在數(shù)據(jù)庫機(jī)中，幾乎所有的數(shù)據(jù)管理功能都有專門定制的硬件來加速甚至完全實(shí)現(xiàn)?；谥悄芸ǖ臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是目前在一些領(lǐng)域有較多應(yīng)用的硬件嵌入式數(shù)據(jù)庫，但是，由于智能卡在計(jì)算能力和存儲容量等方面存在眾多限制，其應(yīng)用領(lǐng)域僅限于考勤、收費(fèi)系統(tǒng)等，難以應(yīng)用到較大規(guī)模的嵌入式計(jì)算設(shè)備中?；谝陨霞夹g(shù)發(fā)展和現(xiàn)有不足，基于SoC的片上數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)成為未來可能的一種高性能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。因此，有必要為片上數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種可由硬件直接解釋執(zhí)行的精簡的二進(jìn)制數(shù)據(jù)庫操作語言指令，當(dāng)査詢請求被發(fā)送時(shí)，硬件解釋器直接解釋該指令，以降低數(shù)據(jù)庫管理語言的解釋代價(jià)。
發(fā)明內(nèi)容為了降低數(shù)據(jù)庫査詢過程中數(shù)據(jù)庫管理語言的解釋代價(jià)，提高嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的執(zhí)行性能，本發(fā)明的目的在于提供一種硬件支持的數(shù)據(jù)庫指令解釋執(zhí)行方法。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是1、一種硬件支持的數(shù)據(jù)庫指令解釋執(zhí)行方法，其特征在于1)定義了五條基本二進(jìn)制的數(shù)據(jù)庫指令五條數(shù)據(jù)庫指令包含了最基本的數(shù)據(jù)庫操作，包括建表指令，插入記錄指令，刪除記錄指令，選取記錄指令和刪除表指令；數(shù)據(jù)庫指令使用統(tǒng)一的輸入格式，包括4位的操作碼和32位的指向指令參數(shù)列表的首地址；此外還定義了五條數(shù)據(jù)庫指令的參數(shù)格式；2)使用硬件解釋器對數(shù)據(jù)庫指令進(jìn)行解釋-硬件解釋器是一個(gè)硬件單元，用于解釋輸入的數(shù)據(jù)庫指令①硬件解釋器接受36位輸入，每次解釋一條數(shù)據(jù)庫指令；②硬件解釋器維護(hù)著一張數(shù)據(jù)庫指令和對應(yīng)的查詢過程地址的映射表；映射表的每個(gè)表項(xiàng)包括1位的有效標(biāo)識位和32位的査詢過程入口地址；③硬件解釋器輸出為32位的查詢過程入口地址，并以此輸出設(shè)置處理器的PC;3)數(shù)據(jù)庫指令的執(zhí)行數(shù)據(jù)庫指令的執(zhí)行包括如下步驟①硬件解釋器接受二進(jìn)制的數(shù)據(jù)庫指令輸入；②硬件解釋器解釋輸出指令對應(yīng)的32位查詢過程入口地址，32位的參數(shù)列表首地址和1位的有效位；32位查詢過程入口地址賦予處理器的PC;32位的參數(shù)列表首地址指向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫指令的參數(shù)存儲空間；1位有效位標(biāo)識該數(shù)據(jù)庫指令是否存在；③系統(tǒng)加載輸入數(shù)據(jù)庫指令的參數(shù)列表到參數(shù)存儲空間；處理器從入口地址開始加載査詢過程執(zhí)行。本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明是硬件支持的數(shù)據(jù)庫指令解釋執(zhí)行方法，其首先定義了基本的二進(jìn)制數(shù)據(jù)庫指令及其參數(shù)格式，并設(shè)計(jì)了硬件解釋器，直接對數(shù)據(jù)庫指令進(jìn)行解釋執(zhí)行，從而降低了數(shù)據(jù)庫查詢過程中數(shù)據(jù)庫管理語言的解釋代價(jià)，提高了嵌4入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的執(zhí)行性能，對于操作較簡單的嵌入式數(shù)據(jù)庫査詢操作更具有明顯效果。圖l是本發(fā)明的總體流程圖。圖2是硬件解釋器的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式一種硬件支持的數(shù)據(jù)庫指令解釋執(zhí)行方法1)定義了五條基本的二進(jìn)制數(shù)據(jù)庫指令五條指令包含了最基本的數(shù)據(jù)庫操作，包括建表指令(createtable),插入記錄指令(insert)，刪除記錄指令(delete),選取記錄指令(select)和刪除表指令(droptable);數(shù)據(jù)庫指令使用統(tǒng)一的輸入格式，包括4位的操作碼和32位的指向指令參數(shù)的地址；<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>五條基本指令的操作碼分別為:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>此外還定義了五條基本數(shù)據(jù)庫指令的參數(shù)格式，分別如下所示createtable指令，參數(shù)包括表名Table-name(限制3字節(jié))，最多5個(gè)域的域名field-name(限制2字，)、域類型(限制2位)、長度(限制6位)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>droptable指令，參數(shù)包括3Bytes長度內(nèi)存空間,其中保存需要?jiǎng)h除的表ID:Table-id(3B)Insert指令，參數(shù)包括進(jìn)行插入操作的表ID，以及插入的5個(gè)域的值Table-id(3B)Value1(64B)Value2(64B)Value3(64B)Value4(64B)Value5(64B)select指令，參數(shù)包括需要操作的表ID、，詢匹配的域名和域的值:Table-id(3B)Field-name(2B)Value(64B)delete指令，參數(shù)包括，要操作的表ID、，詢匹配的域名和域的值:Table-id(3B)Field-name(2B)Value(64B)2)使用硬件解釋器對數(shù)據(jù)庫指令進(jìn)行解釋數(shù)據(jù)庫指令硬件解釋器是一個(gè)硬件單元，用于解釋輸入的數(shù)據(jù)庫指令，并通過設(shè)置處理器的PC來調(diào)用對應(yīng)的査詢過程。硬件解釋器的示意框圖如圖2所示。數(shù)據(jù)庫指令硬件解釋器維護(hù)著一張數(shù)據(jù)庫指令的操作碼和對應(yīng)的査詢過程入口地址之間的映射表。表中的每一條記錄將數(shù)據(jù)庫指令的操作碼和對應(yīng)查詢過程的入口地址一一對應(yīng)，并有一個(gè)l位的Valid標(biāo)識位，標(biāo)識操作碼所對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫指令是否有效。硬件解釋器的工作過程如下，如圖l所示①硬件解釋器接受36位輸入，每次解釋一條數(shù)據(jù)庫指令；其中，4位長的數(shù)據(jù)庫指令操作碼使系統(tǒng)最多可支持16種數(shù)據(jù)庫指令。②硬件解釋器以4位的操作碼為索引，選擇一個(gè)表項(xiàng)如果該表項(xiàng)的Valid標(biāo)志位為1，則選擇映射表中的該表項(xiàng)作為輸出，有效位置為高電平，輸出32位的查詢過程入口地址，32位的參數(shù)列表首地址。如果該表項(xiàng)的Valid標(biāo)志位為0，則說明系統(tǒng)不支持該數(shù)據(jù)庫指令，有效位置為低電平。③32位的査詢過程入口地址賦值給處理器的PC寄存器，32位參數(shù)列表首地址被分離賦給專用的參數(shù)首地址寄存器。3)數(shù)據(jù)庫指令的執(zhí)行-數(shù)據(jù)庫指令的執(zhí)行包括如下步驟①硬件解釋器接受二進(jìn)制的數(shù)據(jù)庫指令輸入；②硬件解釋器解釋輸出指令對應(yīng)的32位査詢過程入口地址，32位的參數(shù)列表首地址和1位的有效位；32位査詢過程入口地址賦予處理器的PC;32位的參數(shù)列表首地址指向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫指令的參數(shù)存儲空間；1位有效位標(biāo)識該數(shù)據(jù)庫指令是否存在；③系統(tǒng)加載輸入數(shù)據(jù)庫指令的參數(shù)列表到參數(shù)存儲空間；處理器從入口地址開始加載査詢過程執(zhí)行。權(quán)利要求1、一種硬件支持的數(shù)據(jù)庫指令解釋執(zhí)行方法，其特征在于1)定義了五條基本二進(jìn)制的數(shù)據(jù)庫指令五條數(shù)據(jù)庫指令包含了最基本的數(shù)據(jù)庫操作，包括建表指令，插入記錄指令，刪除記錄指令，選取記錄指令和刪除表指令；數(shù)據(jù)庫指令使用統(tǒng)一的輸入格式，包括4位的操作碼和32位的指向指令參數(shù)列表的首地址；此外還定義了五條數(shù)據(jù)庫指令的參數(shù)格式；2)使用硬件解釋器對數(shù)據(jù)庫指令進(jìn)行解釋硬件解釋器是一個(gè)硬件單元，用于解釋輸入的數(shù)據(jù)庫指令①硬件解釋器接受36位輸入，每次解釋一條數(shù)據(jù)庫指令；②硬件解釋器維護(hù)著一張數(shù)據(jù)庫指令和對應(yīng)的查詢過程地址的映射表；映射表的每個(gè)表項(xiàng)包括1位的有效標(biāo)識位和32位的查詢過程入口地址；③硬件解釋器輸出為32位的查詢過程入口地址，并以此輸出設(shè)置處理器的PC；3)數(shù)據(jù)庫指令的執(zhí)行數(shù)據(jù)庫指令的執(zhí)行包括如下步驟①硬件解釋器接受二進(jìn)制的數(shù)據(jù)庫指令輸入；②硬件解釋器解釋輸出指令對應(yīng)的32位查詢過程入口地址，32位的參數(shù)列表首地址和1位的有效位；32位查詢過程入口地址賦予處理器的PC；32位的參數(shù)列表首地址指向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫指令的參數(shù)存儲空間；1位有效位標(biāo)識該數(shù)據(jù)庫指令是否存在；③系統(tǒng)加載輸入指令的參數(shù)到參數(shù)存儲空間；處理器從入口地址開始加載查詢過程執(zhí)行。全文摘要本發(fā)明公開了一種硬件支持的數(shù)據(jù)庫指令解釋執(zhí)行方法。該方法是通過定義一組二進(jìn)制的數(shù)據(jù)庫指令，可以通過硬件解釋器直接解釋執(zhí)行該數(shù)據(jù)庫指令。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理語言被靜態(tài)的預(yù)先翻譯成能被硬件指令解釋器解釋執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫指令，數(shù)據(jù)庫指令經(jīng)解釋后系統(tǒng)加載執(zhí)行相應(yīng)的查詢處理過程進(jìn)行查詢。通過硬件解釋器直接對數(shù)據(jù)庫指令進(jìn)行解釋執(zhí)行，從而降低了數(shù)據(jù)庫查詢過程中數(shù)據(jù)庫管理語言的解釋代價(jià)，提高了嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的執(zhí)行性能，對于操作較簡單的嵌入式數(shù)據(jù)庫查詢操作更具有明顯效果。文檔編號G06F9/45GK101477473SQ20091009559公開日2009年7月8日申請日期2009年1月22日優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日發(fā)明者嚴(yán)力科,馮德貴,劉敬偉,吳斌斌,罡王,王勇剛,度陳,陳天洲申請人:浙江大學(xué)