جزوه ذخیره و بازیابی اطلاعات

بخش دوم جزوه ذخیره و بازیابی اطلاعات

اغلب در بخش کنترلی اطلاعات زیر ذخیره می شود: ۱ـ طول رکورد ۲ـ نوع رکورد ۳ـ اشاره گرها ۴ـ پرچم های عملیاتی و حفاظتی ۵ـ اطلاعاتی خاص، ویژه بعضی ساختارها

۱ـ طول رکورد: هنگامی که طول رکوردها متغیر باشد در بخش کنترلی طول آن رکورد ذخیره میشود و رکوردهای با طول ثابت به این اطلاع نیازی ندارند.

۲ـ نوع رکورد: ممکن است در یک فایل اطلاعات دو یا چند رکورد ذخیره شود (فایل چند نوعی) ممکن است در یک فایل هم اطلاعات اساتید و هم اطلاعات دانشجویان ذخیره گردد در اینجا نوع هر رکورد باید در ابتدای آن مشخص گردد و فایلی را که فقط یک نوع رکورد دارد، فایل تک نوعی می گویند.

۳ـ اشاره گرها: مثلاً پردازشگر فایل ممکن است رکوردهای اساتید را به ترتیب حروف الفبا مشاهده و پردازش کند؛ ولی این رکوردها که منطقاً مجاور یکدیگرند هنگام ذخیره شدن بر روی دیسک الزاماً به همان ترتیب نخواهند بود. در این حال با استفاده از اشاره گر ها ارتباط منطقی بین رکوردها پیاده سازی می گردد.

۴ـ پرچم (Flag): این پرچم ها برای نشان دادن عملیاتی که قرار است روی رکورد انجام بگیرد و یا نشان دادن عملیاتی که روی آن رکورد انجام شده بکار می روند. مثلاً در بسیاری از سیستم ها حذف به دو صورت منطقی و فیزیکی صورت می گیرد؛ بدین معنا که هنگام صدور فرمان حذف (جهت بالا بردن سرعت عملیات) تنها در ابتدای آن رکورد پرچمی “|” می شود (بدون حذف واقعی) و در این حالت مثلاً هنگام نمایش رکوردها آن‌هایی که علامت حذف خورده‌اند نشان داده نمی شوند و سپس در فرصتی مناسب این اطلاعات بطور فیزیکی حذف می شوند. همچنین در محیط های اشتراکی نیاز به پرچم های کنترلی است که نحوه دستیابی افراد را به رکوردها معین می سازد. مثلاً اگر پرچم Read Only برای کاربری فعال شود آنگاه آن کاربر نمی تواند رکورد را تغییر دهد.

۵ـ اطلاعاتی خاص، ویژه بعضی ساختارها: در ساختارهای مختلف فایل جهت پیاده سازی آن ها گاهی اوقات لازم است اطلاعات خاصی همراه رکوردها ذخیره گردد.

کلید (Key): صفت خاصه یا ترکیبی از چند صفت خاصه را که در تمام نمونه های مختلف یک موجودیت، مقدار یکتایی را داشته باشد، کلید می گویند. مثلاً در فایل اطلاعات دانشجویان فیلد شماره دانشجویی کلید است، زیرا هر شماره دانشجویی فقط یک دانشجو را معرفی می کند (شماره دانشجویی تکراری نیست).

فایل: مجموعه‌ای از نمونه های مختلف یک یا چند رکورد با ساختار مشخص است. فایل نیز دارای دو ساختار منطقی و فیزیکی است. فایل ها بر روی حافظه جانبی ذخیره شده و محتویات آن ها ماندگار است. اغلب فایل ها به قدری بزرگند که نمی توان آن ها را جهت پردازش بطور کامل به حافظه اصلی آورد. همچنین در حالت کلی فایل ها بصورت اشتراکی توسط چند کاربر استفاده می شوند.

بلاک بندی (Blocking): بلاک واحد رد و بدل کردن اطلاعات بین حافظه جانبی و حافظه اصلی توسط سیستم فایل است. البته در یک عمل I/O ممکن است چندین بلوک یکباره خوانده یا نوشته شوند. از نظر برنامه پردازشگر، فایل مجموعه‌ای از رکوردها با ساختار مشخص است ولی از نظر سیستم فایل، یک فایل از تعدادی بلاک تشکیل یافته است. نمایش ساده یک بلوک:

به تعداد رکوردهای موجود در هر بلاک ضریب بلاک بندی گفته می شود و آن را با BF (مخفف Blocking Factor) نمایش می دهیم. مابین بلاک ها یک فضای بلا استفاده (GAP) وجود دارد که باعث هدر رفتن فضای ذخیره سازی می گردد.

بلاک بندی در نوار توسط کاربر انجام گرفته و اندازه آن می تواند تغییر کند.

«GAP» بین بلوک ها در نوار جهت رسیدن سرعت هد به سرعت حس و یا توقف هد مورد نیاز است.

بلاک بندی در دیسک: بلاک در دیسک می تواند یک سکتور یا ترکیبی از چند سکتور سخت افزاری، یک شیار یا بخشی از یک شیار باشد. یک بلوک را نمی توان بین دو یا چند شیار تقسیم کرد.

شیارهای دیسک را می توان بر حسب سکتورها یا بر حسب بلوک ها تقسیم بندی کرد، تقسیم بندی بلوکی توسط کاربر و یا سیستم عامل انجام می پذیرد. بلوک واحد رد و بدل اطلاعات بین دیسک و حافظه است و بلوک ها می توانند طول ثابت یا متغیری داشته باشند که بستگی به نیاز طراح فایل و قابلیت های سیستم عامل دارد.

بلوک ها را مشابه سکتورها می توان رکوردهای فیزیکی در نظر گرفت. بلوک ها طوری سازماندهی می شوند که تعداد ثابتی از رکوردهای منطقی را نگهداری می کنند.

تکنیک های بلاک بندی:

۱ـ بلاک بندی رکوردها با طول ثابت و یکپاره

۲ـ بلاک بندی رکوردها با طول متغیر و یکپاره

۳ـ بلاک بندی رکوردها با طول متغیر و دوپاره

در هر کدام از این سه مورد که بررسی کنیم باید دو مسئله را مد نظر داشته باشیم:

۱ـ فاکتور بلاک بندی؛ یعنی تعداد رکورد موجود در هر بلاک.

معیار سنجش یک نرم افزار: پیچیدگی خود نرم افزار، میزان حافظه‌ای که اشغال می کند، سرعت، کارایی بالا.

زمان حیات یک فایل: از وقتی که یک فایل ایجاد می شود تا وقتی که پاک می گردد.

تغییر طول فایل به دو علت می باشد: ۱ـ تعداد رکوردهای فایل عوض شود ۲ـ طول رکوردهای فایل عوض شود.

مزایای بلاک بندی: کاهش دفعات خواندن و نوشتن، کاهش حافظه هرز ناشی از وجود گپ بین رکوردها.

معایب بلاک بندی: کار نرم افزاری بیشتر، مصرف حافظه ی اصلی بیشتر، بالا رفتن احتمال خطا در اطلاعات به علت افزایش میزان اطلاعات انتقالی در یک عمل ورودی و خروجی (هر چه حجم اطلاعات بالا رود حجم خطا هم بالا میرود)

باکت بندی: مجموعه‌ای از تعدادی بلاک با حداقل طول یک بلاک می باشد. مزایا و معایب باکت بندی همان مزایا و معایب بلاک بندی است.

اگر بلاک بندی داشته باشیم واحد خواندن می شود بلاک و اگر باکت بندی داشته باشیم واحد خواندن و نوشتن می شود باکت و هر وقت با کل فایل کار داشتیم سیستم عامل مطرح است و هر وقت با رکورد کار داشتیم نرم افزار مطرح می شود.

اگر رکوردی دوپاره گردد در روش سوم بلاک بندی داشتیم، دوباره باید به سراغ دیسک برویم؛ یعنی دوبار خواندن و نوشتن صورت می گیرد ولی در روش باکت بندی این مشکل را نداریم.

چگالی Load اولیه در فایل ها:

تعریف Load اولیه در فایل ها: ایجاد اولیه ی یک فایل و اطلاعات اولیه ای که در فایل قرار می گیرد و لحظه Load اولیه فایل یک مقداری از بلاک ها را خالی می گذارند برای اضافه کردن اطلاعات بعدی. اگر پشت سر هم رکوردها را بنویسیم و یکدفعه فضای خالی بگذاریم، اگر رکوردی را اضافه بنماییم، همه رکوردها باید یک شیفت به جلو بخورند و این نرم‌افزاری است و بافری که تعیین می کنیم مقداری از آن را خالی می گذاریم و به سراغ بعدی می رویم.

جزوه ذخیره و بازیابی اطلاعات