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第503章 数据库（第2页）

诸葛彪笑了笑：“问题就是——这些数据怎么存？”

他从本子里抽出一张纸，上面画了一个简单的增值表。

“您看，一个与非门单元，它的逻辑功能可以用真值表描述：输入a、输入b、输出y。四个组合，每个组合对应一个输出。这个真值表，在纸面上很好写，四行两列。但存在计算机里呢？怎么表示？是存成一张表，还是存成一组数？怎么让计算机知道‘这是一个与非门’，而不是一个‘与门’或者‘或非门’？”

陈教授接过那张纸，看了一眼，笑了。

“你这个问题，问到了根子上。”

他站起来，走到书桌前，拿了一张大纸和一支铅笔，坐回沙上。

“你刚才说的真值表，在数学上是一个映射，从输入组合的集合，映射到输出值的集合。这个映射，可以用表来表示，也可以用逻辑表达式来表示。但你说得对，光存这个表不够。计算机要知道‘这是一个与非门’，还要知道它的版图在哪儿、仿真模型在哪儿、测试向量在哪儿。”

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他在纸上画了一个树状图。

“你看，单元库是一个‘根’，每个单元是一个‘分支’，每个单元的属性是‘叶子’。这种结构，在数学上叫树。计算机要存这些数据，就需要一种能表示‘树’的数据结构。”

吕辰插了一句嘴：“陈老师，您这么一说，我倒想起一个东西，图书馆。”

陈教授愣了一下：“图书馆？”

“对。”吕辰指着那个树状图，“图书馆里几万本书，是怎么找到想要的那本的？先查卡片目录，找到索书号，再去书架上找。卡片目录就是索引，按书名查、按作者查、按分类查。书架就是存书的地方，索书号告诉你去哪个书架拿。”

陈教授眼睛亮了。

吕辰继续说：“标准单元库，不就是一个‘图书馆’吗？每个单元是一本书，单元型号是索书号，功能分类是分类法。工程师要查一个与非门的参数，就像读者要找一本拓扑学的书，先查索引，找到位置，再去取数据。”

陈教授哈哈大笑：“你这个比方，打得太准了！图书馆的分类法、索引、目录，就是一套数据管理系统。几百年前就有了，只不过管的是书，不是单元库。”

他在纸上又画了一个图，这次是图书馆卡片目录的示意图。

“图书馆的卡片目录，按书名排、按作者排、按分类排。标准单元库，也应该有按型号查、按功能查、按参数查的索引。这就是数据结构里的‘多级索引’，树结构、哈希表，都是为了让计算机不用扫遍所有数据就能找到目标。”

诸葛彪听明白了：“所以，单元库的数据结构，不是一个简单的存起来，是得像图书馆一样，有分类、有索引、有目录？”

“对。”陈教授说，“你这个问题，不是存储问题，是数据结构问题。数据怎么组织，决定了计算机怎么访问、怎么查询、怎么修改。如果组织得不好，数据越多，越难用。”

陈教授靠在椅背上：“图书馆除了放书，还要管借书、还书、谁借了哪本书、什么时候还……”

“这就是数据之间的关系。书和读者之间、读者和借阅日期之间、书和书架位置之间，这些关系，比书本身还重要。标准单元库，也是一样。光把单元存进去不够，还要管谁在用、谁在改、什么时候改的、新版本和旧版本什么关系。”

他拿起铅笔：“怎么存、怎么查、怎么管关系，合在一起，就叫数据库。这不是我明的词，国外已经在搞了。ib给阿波罗计划做了一套系统，专门管数据。叫is，rationanantsyste。就是用来管大型项目的数据的。”

is，ib为阿波罗计划开的，世界上第一个真正的数据库管理系统。

陈教授居然知道这个。

“标准单元库，四百多个单元，几十个参数，还不断在改、在加、在被不同的人用，这就是一个小型的is。需要一套数据管理系统，能存、能查、能改、能管版本、能管谁在用。”

他放下铅笔，看着二人：“这个问题，比造一台计算机还难。计算机是算数的，这个是管事的。算数有公式，管事没有。得自己琢磨。”

诸葛彪低头翻了翻本子：“教授，还有一个问题，跟这个连着。以后分布式系统搭起来了，好几台机器共用一个存储柜。在具体使用过程中，会出现a工程师在改一个与非门的版图，b工程师同时在跑这个与非门的仿真。”

陈教授看着他。

诸葛彪继续说：“a改了一半，b跑出来的结果是旧的还是新的？a改完了，b不知道；b跑完了，a还没改完。最后谁的数据算数？”

陈教授皱起眉头。他拿起铅笔，在纸上画了一个简图。

“你是说——并控制？”

“我就是这个意思。”诸葛彪说，“多个用户同时访问同一份数据，怎么保证每个人看到的是正确的、最新的？”

陈教授想了想：“银行里存钱取钱，两个人同时操作一个账户，也会出问题。银行的解决办法是加锁，一个人在改，别人只能看不能动。或者做日志，谁最后改的算谁的。”

他在纸上写了几个字：锁、日志、版本。

“你说的情况更复杂。工程师不光是在改数据，还在跑计算。跑一个仿真可能要几分钟，这段时间里别人能不能看？能不能改？如果允许别人看，看到的是中间状态还是旧状态？如果允许别人改，改完了仿真结果还算不算数？”

诸葛彪点头：“就是这个意思。我就是担心，系统设计的时候不考虑这些，到时候用起来全是麻烦。”

陈教授在纸上又写了一个词：事务。

“这个问题，国外也在研究。把一组操作打包成一个‘事务’，要么全做完，要么全不做。中间状态别人看不到。做完了再告诉别人‘我改完了’。这就是‘强一致性’，任何时候，每个人看到的数据都是一致的，不会出现‘a看到新的、b看到旧的’这种乱子。”

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吕辰心里一动，陈教授连“强一致性”这种词都整出来了，这可是后世的规则。

陈教授继续说：“这个问题，年后我让研究生专门查资料。你们做工程的有个说法，磨刀不误砍柴工。数据结构没想好，后头全是坑。”

吕辰又说：“还有一个问题。工程师坐在终端前面，敲一个命令，等半天才有反应，这也不行。”

“什么命令要等半天？”

“比如查一个单元的参数。标准单元库有四百多个单元，每个单元有几十个参数。如果存得不好，查一个参数要扫描整个库，那就慢了。工程师翻手册只需要几秒钟，计算机不能比手册还慢吧？”

陈教授若有所思：“你是说响应度？”

“对。”吕辰说，“用户等不起。翻手册是几秒钟，计算机如果做不到几秒钟，人家还不如翻手册。所以数据组织方式必须考虑‘怎么查得快’，不能每次都从头扫到尾，得有索引，得能直接定位。”