Размещено на http://www.allbest.ru/

Организация данных во внешней памяти ЭВМ

Бурнашова Валерия Олеговна

Сибирский федеральный университет

Институт управления бизнес-процессами и экономики

Студент-магистрант

Красноярск, Россия

Ерёмина Дарья Андреевна

Сибирский федеральный университет

Институт управления бизнес-процессами и экономики

Студент-магистрант

Красноярск, Россия

Попова Екатерина Андреевна

Сибирский федеральный университет

Институт управления бизнес-процессами и экономики

Студент-магистрант

Красноярск, Россия

Аннотация: в статье рассматриваются основное понятие и классификация файлов и, методы организации данных во внешней памяти ЭВМ.

Ключевые слова: информационная система, файл, запись, индекс.

Burnashova V.O., Eremina D.A., Popova E.A.

Organizing data in an external computer memory

Burnashova Valeriya Olegovna

Siberian Federal University

Institute of Business Process Management and Economics

Master candidate

Krasnoyarsk, Russia

Eremina Darya Andreevna

Siberian Federal University

Institute of Business Process Management and Economics

Master candidate

Krasnoyarsk, Russia

Popova Ekaterina Andreevna

Siberian Federal University

Institute of Business Process Management and Economics

Master candidate

Krasnoyarsk, Russia

Abstract: The article discusses the basic concept and classification of files and methods of organizing data in an external memory of a computer.

Key words: information system, file, record, index.

файл данные память внешний

Понятие и классификация файлов

В качестве внешней памяти ЭВМ используются магнитные диски (для которых характерно примерное равенство затрат времени на чтение и запись). Время доступа к данным на ВЗУ зависит от места расположения данных на диске или ленте, что существенно отличает их от оперативной памяти и определяет специфику организации данных во внешней памяти ЭВМ. Данные на ВЗУ хранятся в виде файлов. Файл представляет собой множество логически связанных записей. Файл - это некоторое множество записей однородной структуры, предназначенное для решения экономических задач. Запись - это набор полей? определенного формата, объединенных по общему ключевому полю. Запись обычно соответствует одному значению некоторой СЕИ. Каждый файл имеет уникальное имя файла. В простейшем случае файл представляет последовательный массив записей на ВЗУ. Все файлы ЭИС можно классифицировать по следующим признакам:

? по этапам обработки (входные, базовые, результатные);

? по типу носителя (на промежуточных носителях - ГМД и лентах и неосновных носителях - ЖМД, магнитооптических дисках и т.д.);

? по составу информации (файлы с оперативной? информацией? и файлы с постоянной? информацией?);

? по назначению;

? по типу логической организации (файлы с линейной структурой записи реляционные, табличные);

? по способу физической? организации (файлы с последовательным, индексным и прямым способом доступа).

Входные файлы создаются с первичных документов для ввода данных или обновления базовых файлов.

Файлы с результативной информацией предназначаются для вывода ее на печать или передачи по каналам связи и не подлежат длительному хранению. К числу базовых файлов, хранящихся в информационной? базе (ИБ), относятся:

1. основные;

2. рабочие;

3. промежуточные;

4. служебные;

5. архивные.

1. Основные файлы должны иметь однородную структуру записей? и могут содержать записи с оперативной? и условно-постоянной информацией?. Оперативные файлы могут создаваться на базе одного или нескольких входных файлов и отражать информацию одного или нескольких первичных документов. Файлы с условно-постоянной? информацией? могут содержать справочную. Расценочную, табличную и другие виды информации, изменяющееся в течение года не более чем на 40%. Файлы со справочной? информацией? должны отражать все характеристики элементов материального производства (материалы, сырье, основные фонды, трудовые ресурсы и т.д.). Как правило, справочники содержат информацию классификаторов. Нормативно-расценочные файлы должны содержать данные о нормах расхода и расценках на выполнение операций и услуг. Табличные файлы содержат сведения об экономических показателях, считающихся постоянными в течение длительного времени. Плановые файлы содержат плановые показатели, хранящиеся весь плановый? период.

2. Рабочие файлы создаются для решения конкретных задач на базе основных файлов путем выборки части информации из нескольких основных файлов с целью сокращения времени обработки.

3. Промежуточные файлы отличаются от рабочих тем, что они образуются с целью дальнейшего использования для решения других задач. Эти файлы, как и рабочие, при высокой? частоте обращений могут быть также переведены в категорию основных файлов.

4. Служебные файлы предназначаются для ускорения поиска информации в основных файлах и включают в себя справочники, индексные файлы и каталоги.

5. Архивные файлы содержат ретроспективные данные из основных фай- лов, которые используются для решения аналитических. Например, прогнозных задач. Архивные данные могут также использоваться для восстановления ИБ при разрушениях.

Методы организации данных во внешней? памяти ЭВМ.

Анализ методов организации данных остается в основном справедливыми ля данных во внешней? памяти ЭВМ, однако серьезным фактором, влияющим на время доступа, становится взаимное расположение файлов и записей? на маг- нитном носителе. Определим адресное расстояние dA как разность адресов предыдущего и текущего обращения к запоминающему устройству, взятую со знаком +.dA = |A(i - 1) - A(i) |Чтобы применять адресное расстояние ко всем типам запоминающих устройств, нужно учесть, что с магнитного диска читается (записывается) не отдельный символ (байт), а сектор или блок данных размером, например, 512 байт. Организация внешней? памяти персональных ЭВМ имеет ряд отличий от принципов, используемых в мини-ЭВМ и средних ЭВМ. Вся внешняя память разделена на физические блоки (секторы), имеющие фиксированный размер (обычно 512 байт), который? не зависит от желания проектировщика системы. Обмен с оперативной? памятью происходит только целыми секторами. Когда производится только последовательная обработка файла, оптимальный (с точки зрения минимального времени доступа) размер блока должен быть наиболее крупным из возможных; когда происходит только выборка оди- ночных записей?, оптимальными являются блоки размером в одну запись. Существует ряд стандартных методов организации файлов на магнитном диске и соответственно методов доступа к этим фиалам. Среди них:

? последовательная,

? индексно-последовательная,

? индексно-произвольная,

? прямая организация данных.

При последовательной организации файла на магнитном диске возможен доступ от только что обработанной? записи к последующей? записи (по направлению к концу файла). Переход в обратном направлении не возможен, единственный путь состоит в закрытии файла, повторном его открытии и движения к нужной? записи в прямом направлении. Индексно-последовательный? файл представляет собой? последовательный? файл, снабжённый? индексами. Индекс - это набор ключей? и адресов записей?, которые выбираются из основного массива по определенному закону. На магнитном диске выделяются 3 области:

? первичная,

? индексная,

? область переполнения.

В первичной области помещаются упорядоченные по значениям ключевого атрибута записи, когда файл впервые создается. В зависимости от размера первичной? области могут создаваться 1, 2 или 3 уровня индексов: индекс первого уровня отмечает последнюю запись каждой? дорожки магнитного диска, индекс второго уровня отмечает последнюю запись каждого цилиндра магнитного диска, Если файл индекса второго уровня достаточно велик по размеру, то для него допускается создание индекса третьего уровня. Область переполнения предназначена для размещения записей. Включаемых в индекснопоследовательный файл. Новые записи связываются в цепочку и размещаются на том цилиндре, при котором ключи новых записей соответствуют интервалу ключей в первичной области этого цилиндра.

Характеристики индексно-последовательного доступа:

1. значения ключей записей должны быть отсортированы;

2. в индекс заносится наибольший? ключ для всех записей? блока (дорожки);

3. наличие повторяющихся значений ключа недопустимо;

4. эффективность доступа зависит от числа уровней индексации, распределения памяти для размещения индекса, числа записей? в файле и размера об- ласти переполнения.

Индексно-произвольный доступ получается, если в индекс попадает информация о ключе каждой? записи. Записи файла могут быть при этом не упорядочены по значению ключа. Индекс для индексно-произвольного метода доступа практически всегда формируется как многоуровневый?. Типичная организация многоуровневого индекса соответствует понятию В-дерева. Нижний? уровень В-дерева образуют индексы со ссылкой? на каждую запись основ- ного массива. Благодаря использованию адресных ссылок упорядоченность основного массива е обязательна. Индексы нижнего уровня разделены на страницы, и в конце каждой? страницы оставляется резервная память. Последний? индекс каждой? страницы поступает на страницу предпоследнего уровня В-дерева. Когда эта страница будет почти заполнена индексами, последний? из них поступит на страницу более высокого уровня и т.д. Прямой? метод доступа соответствует файлу, который? использует адресную функцию вида i = p - a Адресной? функцией? называется зависимость i = f(p), где i - номер (адрес) записи - значение ключевого атрибута в записи.

Простейшая адресная функция имеет вид: i = p - a, где а - константа. Недостаток этой? функции - большой? объем неиспользуемой? памяти. Для прямого доступа характерны следующие особенности:

? не требуется упорядоченность записей? файла;

? наличие повторяющихся значений ключа недопустимо;

? значениям нескольких ключей? может соответствовать один и тот же адрес (блок).

При выборе метода организации файла существенное влияние оказывает количество записей, которое должно быть обработано в процессе реализации запроса. Этот параметр называется долей выборки и равен отношению числа требуемых при выборке записей файла к общему числу записей в файле. Блок данных на внешнем запоминающем устройстве обычно не заполняется полностью, т.е. оставляется резервная память (обычно 10-15% размера блока). Если этого не делать. То включение новых записей? потребует создания для них новых блоков практически при каждой корректировке. Эти блоки будут содержать, довольно, мало записей, от чего резко возрастет объем дополнительной памяти, необходимый для массива. Когда резервная память блока будет исчерпана и в него потребуется включить новую запись, наступает переполнение блока. Частота переполнения описывается формулой: K = (V + 1)/(2p - 1);где К - ожидаемое число корректирующих обращений (включений и исключений записей) к одному блоку до наступления переполнения - объем свободной? памяти блока, выраженный в количестве записей; р >0.5 - вероятность того, что корректирующее обращения является включением. Если р<= 0,5, то блок, как правило, никогда не переполнится. После переполнения блока вслед за ним в память включается новый? блок, в который переписывается половина записей из переполненного блока.

Литература

1. Информационные системы/ Петров В.Н. - Спб: Питер, 2003. (учебник);

2. Информационный менеджмент: Уч. Пособие для ВУЗов - М: - ЮНИТИ - ДАНА.

Размещено на Allbest.ru