لينکدوني

جستجوي مطالب

لوگوي دوستان

پيوندها

طراح قالب

آشنايي با طراحي و مشخصات ساختار فايلها

ساختار فايل ترکيبي از نحوه نمايش داده ها در فايل ها و عمليات لازم براي دستيابي به داده ها است. ساختار فايل به برنامه کاربردي اين امکان را مي دهد که داده ها را بخواند ،بنويسد و اصلاح کند.

 طي سه دهه اخير با بررسي تکامل ساختارهاي فايل مشاهده مي کنيم که طراحي ساختار فايل ابتدا از ترتيبي شروع شد ،سپس به ساختارهاي درختي رسيد و سرانجام دستيابي مستقيم مطرح شد. در همه اين موارد مشکلات و ابزارهاي طراحي مشابهي مشاهده شده است. اين ابزارها را ابزارهاي مفهومي مي نامند که روش هايي براي تنظيم و حل يک مسئله طراحي اند.

 يک مشکل اصلي در توصيف کلاس هايي که بتوان براي طراحي ساختار فايل آنها را به کار برد ، آن است که اين کلاس ها پيچيده و در حال رشد هستند. کلاس هاي جديد غالباً شکل اصلاح شده يا توسعه يافته اي از کلاس ها ديگر بوده ،جزئيات ارائه داده ها و عمليات باز هم پيچيده تر مي شود.

 در يک سيستم اطلاعاتي شيء گرا محتوا و رفتار داده ها ، در يک طراحي منسجم مي شود. اشياي سيستم به کلاس هاي اشيايي با ويژگي هاي مشترک تقسيم مي شوند. هر کلاس توسط اعضاي (members) خود توصيف مي شود که يا صفات داده ها (عضوهاي داده اي) يا توابع (توابع عضو يا متدها) هستند.

 مشکل اصلي در طراحي ساختار فايل زمان نسبتاً زيادي است که براي گرفتن تطلاعات از ديسک مورد نياز است. در همه طراحي هاي ساختار فايل آنچه مورد توجه است به حد اقل رساندن دفعات دستيابي به ديسک و به حد اکثر رساندن احتمال وجود اطلاعات مورد نظر برنامه کاربردي در حافظه است.

عمليات مهم پردازش فايل

 هنگامي که درباره فايلي روي يک ديسک يا نوار صحبت مي کنيم ،منظور ما مجموعه اي از بايت ها است که در آنجا ذخيره شده اند. فايل در اين معنا داراي موجوديت فيزيکي است. يک ديسک ممکن است حاوي صدها و حتي هزاران فايل فيزيکي باشد.

 برنامه غالباً نمي داند بايت ها از کجا مي آيند يا به کجا مي روند ، اين را مي داند که کدام خط را مورد استفاده قرار داده است. اين خطوط را معمولاً فايل منطقي مي نامند تا از فايل فيزيکي ،که روي ديسک يا نوار قرار دارد متمايز گردد.

  هنگامي که شناسه (identifier) فايل منطقي با دستگاه يا فايل فيزيکي ارتباط پيدا کرد ،بايد اعلام کنيم که مي خواهيم با فايل چه کنيم :

 ۱) باز کردن يک فايل موجود

 ۲) ايجاد يک فايل جديد و حذف محتويات موجود در    فايل فيزيکي

 هنگامي که برنامه اي به صورت عادي پايان مي يابد فايل ها معمولاً به طور خودکار بسته مي شوند. در نتيجه اجراي يک دستور بستن در داخل برنامه فقط براي محافظت آن در برابر اتلاف داده ها در صورت توقف برنامه و آزاد کردن نام فايل هاي منطقي براي استفاده دوباره ضروري است.

 خواندن و نوشتن در پردازش فايل اهميت بنيادي دارند ،اينها اعمالي هستند که پردازش فايل را به يک عمل ورودي/خروجي تبديل مي کنند.

 براي دستيابي آسان به تعداد زياد از فايل ها کامپيوتر روشي براي سازماندهي فايل ها دارد. در يونيکس اين روش سيستم فايل ناميده مي شود. چون هر نام فايل در سيستم يونيکس بخشي از سيستم فايلي است که با ريشه آغاز مي شود ،هر فايل را مي توان انحصاراً با دادن نام مسير آن شناسايي کرد.

 يکي از پر قدرت ترين ايده ها در يونيکس تعريفي است که از فايل مي شود. در يونيکس فايل مجموعه اي از بايت ها است و چگونگي و محل ذخيره آنها هم مهم نيست. همچنين مهم نيست که اين بايت ها از کجا مي آيند. اين نگرش معمولي به فايل موجب مي شو کاري را که در سيستم عامل هاي ديگر به زحمت انجام مي شوند ، در اين سيستم عامل به راحتي انجام پذير باشد.

 يونيکس فرمان هاي بسياري براي دستکاري فايل ها دارد که عبارتند از :

cat, tail, cp, mv, rm, chmod, ls, mkdir, rmdir

حافظه جانبي و نرم افزار سيستم

 دستگاه هاي حافظه جانبي ،با حافظه تفاوت بسيار دارند. همان طور که پيش از اين نيز متذکر شديم يک اختلاف از آنجا ناشي مي شود که در دستگاه هاي حافظه جانبي زمان بيشتري براي دستيابي مورد نياز است. اختلاف ديگر آن است که همه دستيابي ها يکسان نيستند.

ديسک ها انواع مختلفي دارند :

 ۱) ديسک هاي سخت (hard disks)

 ۲) ديسک هاي فلاپي (floppy disks)

 ۳) کارتريج ديسک

  ۴) ديسک هاي نوری

اطلاعات ذخيره شده روي ديسک ،در سطح يک يا چند صفحه نگهداري مي شود. ترتيب کار به صورتي است که اطلاعات به صورت شيارهايي (tracks) روي سطح ديسک نگهداري مي شوند. هر شيار غالباً به چند سکتور (sector) تقسيم مي شود. سکتور کوچکترين بخشي از ديسک است که قابل آدرس دهي است.

<>

 ديسک گردان ها معمولاً چند صفحه دارند. شيارهايي که مستقيماً در بالا و پايين يکديگر قرار دارند ،يک سيلندر را تشکيل مي دهند. اهميت سيلندر در آن است که به همه اطلاعات روي يک سيلندر مي توان بدون حرکت دادن بازوي نگهدارنده هد (head) خواندن/نوشتن دستيابي داشت. حرکت اين بازو پيگرد (seeking) نام دارد.

>>

ظرفيت ديسک تابعي از تعداد سيلندرها ،تعدا شيارها به ازاي هر سيلندر و ظرفيت هر شيار است.

دو روش براي سازماندهي داده ها بر روي ديسک وجود دارد :

 ۱) بر اساس سکتور

 ۲) بر اساس بلوک هاي تعريف شده توسط کاربر

کلاستر عبارت از تعداد ثابتي از سکتورهاي پيوسته است.

 مديريت فايل براي در نظر گرفتن فايل به عنوان مجموعه اي از کلاسترها و در عين حال حفظ حالت سکتوري ،سکتورهاي منطقي را به کلاسترهاي فيزيکي که به آنها تعلق دارد ،به وسيله جدول تخصيص فايل (FAT) ارتباط مي دهد.

 اگر فضاي زيادي روي ديسک باشد ، ممکن است بتوان کاري کرد که فايل به طور کامل از کلاسترهاي پيوسته تشکيل شود. در چنين موردي گفته مي شود که فايل حاوي يک حد (extent) است.

>>

 اتلاف فضا در داخل يک سکتور را پراکندگي داخلي مي نامند. سازماندهي بلوک ها مشکلات پوشايي سکتورها و پراکندگي را ندارد ،زيرا اندازه بلاک ها مي تواند تغيير کند تا سازماندهي منطقي داده ها امکان پذير شود.

 بلوک معمولاً طوري سازماندهي مي شود که تعداد مناسبي از رکوردهاي منطقي را نگهداري کند. براي اشاره به تعداد رکوردهايي که قرار است در هر يک از بلاک هاي فايل نگهداري شوند ،از اصطلاح ضريب بلوک بندي استفاده مي شود.

 در الگوهاي آدرس دهي بلاکي هر بلوک از داده ها معمولاً با يک يا چند زير بلوک (subblock) همراه است که حاوي اطلاعات اضافي راجع به بلوک داده ها است. معمولاً يک زيربلوک شمارشي وجود دارد که تعداد بايت هاي موجود در بلوک مربوط را نگه مي دارد. همچنين ممکن است که يک زيربلوک کليد ،حاوي کليد مربوط به آخرين رکورد در بلوک داده ها باشد.

 هم بلاک ها و هم سکتورها نيازمند آنند که مقدار معيني از فضاي ديسک را به شکل سربار غير داده اي اشغال کنند. بخشي از اين سربار از اطلاعاتي تشکيل مي شود که طي فرمت کردن ،بر روي ديسک نگهداري مي شود. فرمت کردن ،پيش از آنکه ديسک بتواند مورد استفاده قرار گيرد ،صورت مي پذيرد.

 فرمت کردن موجب مي شود تا شکاف (gap) و علامت هاي هم زمان سازي ،بين فيلدهاي اطلاعاتي قرار داده شود تا مکانيزم خواندن/نوشتن ، بين آنها تمايز قائل شود.

 دستيابي به ديسک را مي توان به سه عمل فيزيکي متمايز تقسيم کرد که هر يک هزينه خود را دارد :

 ۱) زمان پيگرد (seek time)

 ۲) تأخير چرخشي (rotational delay)

 ۳)زمان انتقال (transfer time)

منوي اصلي

آرشيو مطالب

لوگوي ما

آمار وبلاگ

امکانات