計算機四級考試《數據庫系統工程師》試題及答案
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1 .試述DBMS的基本功能? (簡(jiǎn)答題)
DBMS主要是實(shí)現對共享數據有效的組織、管理和存取。DBMS的基本功能有： (1)數據庫定義功能; (2)數據存取功能;(3)數據庫運行管理功能;(4)數據組織、存儲和管理功能; (5)數據庫的建立和維護功能;(6)其他功能
2 .試述DBMS 四種進(jìn)程組織方案，并分析各種方案的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。 (簡(jiǎn)答題)
DBMS 四種進(jìn)程組織方案是： N方案：N個(gè)DB用戶(hù)應用程序對應 N個(gè)用戶(hù)進(jìn)程，DBMS作為應用程序的子程序被 連入用戶(hù)應用程序中。因此這種方案也稱(chēng)為連入式方案。數據庫系統中共有N個(gè)進(jìn)程。 2N方案：每個(gè)用戶(hù)進(jìn)程有一個(gè)DBMS進(jìn)程為之服務(wù)，因此N個(gè)用戶(hù)進(jìn)程就有N個(gè)DBMS 進(jìn)程，共2N個(gè)進(jìn)程。 N+1方案：N個(gè)用戶(hù)進(jìn)程僅有一個(gè)DBMS進(jìn)程為它們服務(wù)，因此共N+1個(gè)進(jìn)程，共 N+1個(gè)進(jìn)程。 N+M方案：用M個(gè)DBMS進(jìn)程為N個(gè)用戶(hù)進(jìn)程提供服務(wù)，一般M < N。 這四個(gè)方案各自的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)請參見(jiàn)《概論》11.2.1、11.2.2、11.2.3、11.2.4。
3 .理解并解釋下列術(shù)語(yǔ)的含義： 進(jìn)程、任務(wù)、“輕權”進(jìn)程、線(xiàn)程、線(xiàn)索。 (簡(jiǎn)答題)
進(jìn)程：操作系統中的核心概念，進(jìn)程是程序的一次執行過(guò)程。進(jìn)程既是資源分配的最小單 位也是操作系統調度的基本單位。任務(wù)：在單處理器系統中任務(wù)與進(jìn)程是類(lèi)似的概念。隨著(zhù)多處理器系統以及并行計算技術(shù) 的發(fā)展，進(jìn)程概念被進(jìn)一步細劃為任務(wù)(Task)與線(xiàn)程(Thread)的概念。任務(wù)是 申請資源的基本單位，而線(xiàn)程是調度和運行的基本單位。輕權進(jìn)程：線(xiàn)程又被稱(chēng)為“輕權”或“輕量” 進(jìn)程。線(xiàn)索：是數據庫系統中的概念，它借鑒了操作系統中“線(xiàn)程”的概念：整個(gè)DBMS可以看 作是一個(gè)Task，當有一個(gè)用戶(hù)申請數據庫服務(wù)時(shí)，Task分配多個(gè)Thread為之服務(wù)， 多個(gè)Thread并行工作，共享資源。一般地講，DBMS中的線(xiàn)索是DBMS的一個(gè)執 行流。
4 .什么是DBMS的多線(xiàn)索機制?有什么優(yōu)點(diǎn)? (簡(jiǎn)答題)
DBMS借鑒了操作系統中“線(xiàn)程”的概念和技術(shù)，在DBMS的實(shí)現中采用多線(xiàn)索機制。一般地講，DBMS中的線(xiàn)索是DBMS的一個(gè)執行流，它服務(wù)于整個(gè)DBMS系統或DBMS中的某個(gè)用戶(hù);DBMS服務(wù)器響應客戶(hù)請求是通過(guò)為每個(gè)用戶(hù)創(chuàng )建線(xiàn)索(而不是創(chuàng )建進(jìn)程)來(lái)完成的。DBMS的各個(gè)線(xiàn)索能在邏輯上并行執行;它們共存于一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程中，共享DBMS的所有資源，如數據庫緩沖區和CPU時(shí)間;線(xiàn)索是DBMS的調度單位，服務(wù)器進(jìn)程能按一定的調度算法調度用戶(hù)請求。與進(jìn)程相比，線(xiàn)索具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1)線(xiàn)索比進(jìn)程占用較少的系統資源，如內存 2)線(xiàn)索調度比較靈活，可控制性強 3)線(xiàn)索切換開(kāi)銷(xiāo)較小 4)線(xiàn)索間通信簡(jiǎn)便
5 .DBMS由哪些主要的程序模塊組成? (簡(jiǎn)答題)
DBMS主要的程序模塊有： 1. 數據定義模塊 2. 數據操縱模塊 3. 數據庫運行管理方面的程序模塊 4. 數據庫組織、存儲和管理方面的程序模塊 5. 數據庫建立、維護和其他方面的程序模塊
6 .DBMS的語(yǔ)言翻譯層是如何處理一個(gè)DDL語(yǔ)句的? (簡(jiǎn)答題)
語(yǔ)言翻譯處理層首先要對DDL語(yǔ)句進(jìn)行語(yǔ)法檢查、語(yǔ)義檢查和用戶(hù)權限檢查。語(yǔ)義檢查的內容具體做法是，DBMS讀取數據字典，檢查是否存在與該語(yǔ)句中的表，或視圖，或索引等要創(chuàng )建的對象名相同的對象名，檢查該用戶(hù)是否具有創(chuàng )建數據庫對象的權限。然后把DDL語(yǔ)句翻譯成內部表示，把它存儲在系統的數據字典中。例如新建立一個(gè)表，就要把關(guān)系名、建立者、屬性個(gè)數、記錄長(cháng)度等等信息記入數據字典中。
7 .試述DBMS的語(yǔ)言翻譯層處理一個(gè)DML語(yǔ)句的大致過(guò)程。 (簡(jiǎn)答題)
首先，對DML語(yǔ)句進(jìn)行詞法分析和語(yǔ)法分析，并把外部關(guān)系名、屬性名轉換為內部名。詞法和語(yǔ)法分析通過(guò)后生成語(yǔ)法分析樹(shù)。 接著(zhù)，根據數據字典中的內容進(jìn)行查詢(xún)檢查，包括審核用戶(hù)的存取權限、視圖轉換和完整性檢查。 然后，對查詢(xún)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化分為兩類(lèi)，一類(lèi)為代數優(yōu)化，另一類(lèi)為存取路徑優(yōu)化。并把選中的查詢(xún)執行方案描述出來(lái)。 DBMS語(yǔ)言翻譯層處理一個(gè)DML語(yǔ)句的過(guò)程稱(chēng)為一個(gè)逐步束縛的過(guò)程。
8 .什么是處理DML語(yǔ)句的解釋方法和預編譯方法?試述二者的區別，聯(lián)系，比較各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 (簡(jiǎn)答題)
解釋執行DML語(yǔ)句的方法是：執行語(yǔ)句前，該語(yǔ)句都以原始字符串的形式保存。當執行到該語(yǔ)句時(shí)，才利用解釋程序去完成束縛的全部過(guò)程，同時(shí)予以執行。 解釋方法的優(yōu)點(diǎn)是：應變性強，能適應在解釋過(guò)程中發(fā)生的數據結構、存儲結構等的變化，因此能保持較高的數據獨立性。缺點(diǎn)是：每次執行一次DML語(yǔ)句時(shí)都要經(jīng)過(guò)所有解釋步驟，尤其當這樣的語(yǔ)句位于一個(gè)循環(huán)體內時(shí)，就要多次重復解釋一個(gè)DML語(yǔ)句，顯然效率比較低。 預編譯方法是：在用戶(hù)提交DML語(yǔ)句之后對它進(jìn)行翻譯處理，保存產(chǎn)生的可執行代碼。當需要運行時(shí)，取出保存的可執行代碼加以執行。優(yōu)點(diǎn)是：效率高。但是，使用這種方法會(huì )遇到這樣的問(wèn)題：在束縛過(guò)程中進(jìn)行優(yōu)化所依據的條件可能在運行前已不存在，導致已作出的應用規劃在執行時(shí)不再有效。為了解決這類(lèi)問(wèn)題，可以采用自動(dòng)重編譯技術(shù)。
9 .試述數據存取層主要的子系統及其功能。 (簡(jiǎn)答題)
數據存取層中包括記錄存取子系統，事務(wù)管理子系統，封鎖子系統，恢復子系統，存取路徑維護子系統，排序/合并模塊等等。主要功能有： 1. 記錄存取、事務(wù)管理子系統：記錄存取子系統提供按某個(gè)屬性值直接取一個(gè)元組和順序取一個(gè)元組的存取原語(yǔ)。事務(wù)管理子系統提供定義和控制事務(wù)的操作。 2. 封鎖子系統，執行并發(fā)控制。 3. 恢復子系統：主要是日志登記子系統把事務(wù)開(kāi)始、滾回、提交;對元組的插入、刪除、修改;對索引記錄的插入、刪除、修改等每一個(gè)操作作為一個(gè)日志記錄存入日志文件中，對不同的故障恢復策略執行恢復。 4. 控制信息管理模塊：該模塊利用專(zhuān)門(mén)的數據區(內存中)登記不同記錄類(lèi)型以及不同存取路徑的說(shuō)明信息(取自數據字典)和控制信息。 5. 存取路徑維護子系統：對數據執行插入、刪除、修改操作的同時(shí)要對相應的存取路徑進(jìn)行維護。 6. 排序/合并子系統：在語(yǔ)言翻譯處理層中，描述性語(yǔ)言表達的集合級操作被轉換成一系列的對數據存取層所提供的存取原語(yǔ)的調用。為了得到用戶(hù)所要求的有序輸出，為了加速關(guān)系運算(如自然連接)的中間步驟，為了提高效率，常常需要對關(guān)系元組重新排序。這一工作由排序/合并子系統來(lái)完成
10 .在操作系統中也有并發(fā)控制問(wèn)題，為什么DBMS還要并發(fā)控制機制? (簡(jiǎn)答題)
操作系統提供的封鎖機制和DBMS的封鎖機制在封鎖對象，封鎖對象的狀態(tài)，封鎖的粒度，及封鎖的類(lèi)型上存在很大的差別，操作系統的封鎖機制不能直接應用在DBMS中，DBMS必須重新設計，來(lái)滿(mǎn)足復雜的封鎖需求。
11 .DBMS中為什么要設置系統緩沖區? (簡(jiǎn)答題)
設立系統緩沖區的原因：一是為了把存儲層以上DBMS各系統成分和實(shí)在的外存設備隔離，外存設備的變更不會(huì )影響這些系統，使DBMS具有設備獨立性。二是為了提高效率。DBMS利用系統緩沖區滯留數據。當需要讀取數據時(shí)系統首先到緩沖區中查找。只有當緩沖區中不存在該數據時(shí)才真正從外存讀入該數據所在的頁(yè)面。當要寫(xiě)回一元組到數據庫中時(shí)，系統并不把它立即寫(xiě)回外存，僅把該元組所在的緩沖區頁(yè)面作一標志，表示可以釋放。只有當該用戶(hù)事務(wù)結束或緩沖區已滿(mǎn)需要調入新頁(yè)時(shí)才按一定的淘汰策略把緩沖區中已有釋放標志的頁(yè)面寫(xiě)回外存。這樣可以減少I(mǎi)/O次數，提高系統效率。
12 .數據庫中要存儲和管理的數據內容包括哪些方面? (簡(jiǎn)答題)
數據庫中存儲四個(gè)方面的數據： 1.數據描述，即數據的外模式、模式、內模式; 2.數據本身; 3.數據之間的聯(lián)系; 4.存取路徑。這四個(gè)方面的數據內容都要采用一定的方式組織、存儲起來(lái)。
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