随着新的普适计算和环境智能应用的出现,各种不同形态的轻量级计算设备中嵌入数据库技术的需求也日益强烈。同时,半导体工业正在封装越来越多的晶体管到单一硅片上,使实现比以前更复杂的单一芯片微电子系统,包含CPU,嵌入式内存,输入/输出设备成为可能。研究者们正在从硬件角度研究数据库的实现技术,包括内存数据库技术、数据库机、知识库机。一般都采用SOC技术来完成软硬件协同设计。本文试图研究一种新的完全用硬件设计的数据库芯片,称为片上数据库。在本文中,提出了一种在轻量级计算设备上实现的后端片上数据库管理系统的体系结构。在这个体系结构中,定义了一组二进制指令,称为数据库管理语言(DBML),一种DBML指令的硬件解释器和一个数据流控制器。为了减少运行时翻译指令的性能开销,常规数据库管理语言需要静态翻译成能被硬件指令解释器解释DBML指令。为了验证这个体系结构,本文实现了一个基于这个体系结构和一个相关数据库系统的模型。最佳条件下,在一个CPI=1.0的RISC处理器系统中,DBML指令能在100时钟周期内完成。综上所述,本文提出的片上数据库设计了一种芯片级数据库实现,在性能上能在百周期内运行简化SQL指令,有效地证明了数据库软件的软硬件协同设计的可行性。