Хранение данных на внешних носителях

При размещении информации на внешних носителях (речь, таким образом, идет о физическом уровне ее хранения) единицей информации является физическая запись— участок носителя, на котором размещается одна или несколько логических записей. Поименованная целостная со­вокупность однородной информации, записанная на внешнем носителе, называется файлом. Фактически файлявляется основной единицей хра­нения данных на B3Y, и именно с файлами производятся те или иные опе­рации преобразования (добавление данных, их корректировка и т.д.).

Для размещения данных на внешних носителях используют следую­щие типы файловых структур данных'.

последовательные;

прямые;

индексно-последовательные;

библиотечные.

К данным в файловых структурах возможны два варианта доступа - последовательный или произвольный. При последовательном доступе (режиме обработки) записи файла передаются из ВЗУ в оперативную память в том порядке, в котором они размещены на носителе. Напротив, в режиме произвольного доступа они могут извлекаться из файла так, как этого требует конкретная прикладная программа.

В последовательных файлах записи располагаются на носителе в порядке их поступления. Посредством буфера все они последовательно переносятся в оперативную память для обработки. Произвольный режим обработки здесь невозможен, так как для поиска записи по какому-либо признаку необходимо провести последовательный перебор всех запи­сей. Удаляемые записи физически исключаются путем создания нового файла.

Примером могут служить простые текстовые файлы (ASCII-файлы). Они состоят из строк символов, причем каждая строка оканчивается двумя специальными символами: «возврат каретки» (CR) и «перевод строки» (LF). При редактировании и просмотре текстовых файлов на экране монитора эти специальные символы, как правило, не видны.

В прямых файлах существует непосредственная связь между ключом записи и ее местоположением на носителе. При занесении логической записи в файлвыполняется преобразование или отображение ключа за­писи в адрес памяти, по которому она будет размещена. Основной режим работы в этом случае - произвольный, хотя возможен и последователь­ный режим обработки данных. Пространство памяти, занятое удаленной записью, может использоваться под новую запись, получившую тот же адрес.

На практике обработка записей нередко производится по нескольким полям. В этом случае преимущества прямых файлов практически сводятся на нет, поскольку обработка записей в них в режиме произвольного до­ступа возможна только по одному ключевому полю.

Вместе с тем очевидно, что повысить эффективность обработки дан­ных можно прежде всего путем упорядочения записей в порядке убывания или возрастания значений конкретного поля. Такое упорядочение прово­дится, как правило, не в исходном файле, а в созданном дополнительно (такой преобразованный по какому-либо ключевому полю файлназывает­ся инвертированным). При обработке файла по нескольким ключам при­ходится создать соответствующее количество инвертированных файлов. Поскольку каждый инвертированный файл в действительности содержит ту же информацию, что и исходный, такой подход требует больших объ­емов внешней памяти.

Для рационализации обработки данных можно использовать индек-сно-последовательные файлы - совокупность файла данных и одного или нескольких индексных файлов. В последних хранятся не сами исходные данные, а только номера (индексы) записей исходного файла, определя­ющие порядок его обработки по определенному ключу. Индексный файлобрабатывается в последовательном режиме, а файл данных - в режиме прямого доступа.

Файл с библиотечной организацией состоит из последовательно орга­низованных разделов, каждый из которых имеет свое имя и содержит одну или несколько логических записей. В начале файла имеется специальный

служебный раздел - так называемое оглавление, позволяющее получить прямой доступ к каждому разделу данных.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие уровни представления данных используются при описании предметной области?

2. Дайте определение понятий «логическая запись» и «поле записи».

3. Раскройте особенности представления данных в ОЗУ и ВЗУ.

4. Приведите примеры линейных и нелинейных структур хранения данных.

5. Опишите типы файловых структур и особенности их организации.