آموزش ذخیره و بازیابی اطلاعات - درس یکم

بازیابی و آموزش ذخیره

اطالعات

faradars.org/fvsft106


اطالعات


این اسالید ها بر مبنای نکات مطرح شده در فرادرس

« اطالعاتآموزش ذخیره و بازیابی »

.شده استتهیه

یدبرای کسب اطالعات بیشتر در مورد این آموزش به لینک زیر مراجعه نمایfaradars.org/fvsft106


اطالعات



اطالعات


:مدرس

فرشید شیرافکن

دانشگاه تهران دکتری دانشجوی (بیو انفورماتیک: دکتری( )کامپیوتر نرم افزار: کارشناسی و کارشناسی ارشد )

آموزش ذخیره و بازیابی اطالعات

2


اطالعات



اطالعات


مغناطیسیدیسک-مغناطیسینوار.1اولیهلودچگالی-لوکالیتی-آزادهایبالکمدیریت-بندیبالک-فایلسیستم.2بافر-دهینشانسطوح.3(دیسکونوار)واقعیانتقالنرخوظرفیت.4پایلساختار.5ترتیبیساختار.6دارشاخصترتیبیساختار.7شاخصیچندساختار.8مستقیمفایلساختار.9

دیگرهایساختار-درختیساختار-ایحلقهچندساختار.10

3

فهرست


اطالعات



اطالعات


منابع

دکتر روحانی رانکوهی•سالزبرگ•شیرافکن•

4


اطالعات



اطالعات


5

: سیستمهای ذخیره و بازیابی اطالعات دو هدف عمده را دنبال می کنند

صرفه جویی در حافظه -1

. افزایش سرعت عملیات-2


اطالعات



اطالعات


6

:برون ماشینی محیط

1. TERMINALS ( Keyboard , ….)

2. Extended Memory ( Hard disk , DVD , CD ,…)

3. Output Device ( Printer , Plotter , …)

4. Input Devices ( Laser disk drives , Magnetic cassette ,…)

:محیط درون ماشینی

1. MEMORY ( ROM , RAM , …)

2. CPU (CU , ALU , Registers , Buffers , Flags , …)

سیستم کامپیوتری


اطالعات



اطالعات


7

یابی دستگاهی که قادر به نگهداري اطالعات باشد طوري که کاربر در هرر لظهره بتوانرد بره نهرا دسرتهر . داشته باشد را حافهه می نامند

: خصوصیات حافهه

.هر حافظه ای این قابلیت را دارد که در آن بتوان نوشت یا از آن خواندنوشتن و خواندن

.به اطالعات مورد نظر در حافظه می توان نشانی دهی کردنشانی پذیری

.هر حافظه ای از طریق مکانیسم نشانی دهی، مورد دستیابی قرار می گیردریدستیابی پذی

.ورد نظرمدت زمان بین لحظه صدور دستور خواندن یا نوشتن تا آغاز دستیابی به حافظه مزمان دستیابی

.کمیتی از اطالعات که در واحد زمان از حافظه قابل انتقال استنرخ انتقال

.هر حافظه ای دارای ظرفیتی است که به بیت یا بایت یا اضعاف آنها بیان می شودظرفیت

حافظه


اطالعات



اطالعات


8

BTB

BGB

BMB

BKB

40

30

20

10

21

21

21

21

واحدهای حافظه

Kilobyte (KB) 1 KB = 1024 Bytes

Megabyte (MB) 1 MB = 1024 KB

GigaByte (GB) 1 GB = 1024 MB

TeraByte (TB 1 TB = 1024 GB


اطالعات



اطالعات


9

ماشینی درون -1

.(اتثب،فالش، حافهه اصلی، حافهه (کش)پنهان حافهه )

ماشینی برون -2

.(مغناطیسی،ديسك نوري، نوار مغناطیسیديسك )

انواع حافظه ها


اطالعات



اطالعات


10

. ظرفیت حافهه هاي برون ماشینی بیشتر است-1

. سرعت حافهه هاي برون ماشینی کمتر است-2

( اطالعات ذخیره شده می تواند از بین برود. )حافهه هاي درون ماشینی نامانا می باشند-3

.حافهه هاي درون ماشینی گران می باشند-4

مقایسه حافظه های درون ماشینی با برون ماشینی


اطالعات



اطالعات


11

مظدود بودن ظرفیت حافهه هاي درون ماشینی -1

گران بودن رسانه هاي ذخیره سازي سريع -2

عدم لزوم ذخیره همه اطالعات در حافهه هاي درون ماشینی -3

بودن حافهه هاي درون ماشینی (non volatile)نامانا -4

. به داده ها توسط چند پروسس(concurrent)نیاز به دسترسی همروند -5

علت استفاده از حافظه های برون ماشینی


اطالعات



اطالعات


12

نوار مغناطیسی


اطالعات



اطالعات


13

نوار مغناطیسی

. رکوردهادر پی پردازش پیبراي با ابعاد مختلف هايی ريلرسانه اي پالستیکی با غشاء مغناطیس شونده بر يك رويه و لغزان بر

.(Archive)و ذخیره سازي در حجم باال (Backup)نسخه هاي پشتیبان تولید : کاربرد


اطالعات



اطالعات


14

.شیاره9شیاره و 7: نوار انواع

انواع نوار از نظر تعداد شیار

. نوار وجود دارد، ذخیره می شوندسطح داده ها به صورت رشته هاي بیتی روي شیارهايی که در

. از شیارها، کنترل کننده پاريتی می باشنديکی


اطالعات



اطالعات


15

بیت هاي قابل ضبط در هر اينچ نوار تعداد

(bpi)اينچدر بیت : واحد

.توجه به نظوه نشست کاراکترها بر روي شیارها همان بايت در اينچ يا کاراکتر در اينچ استبا

(Density)چگالی نوار


اطالعات



اطالعات


16

(IBG)يا دو بالك (IRG)بین دو رکورد (waste)فضايی هرز

(Gap)گپ


اطالعات



اطالعات


17

00

0

0

2

V

IBG

V

xt

0V :داده ها با واحد اينچ بر ثانیه سرعت الزم براي حس کردن

IBG : حافهه هرز بین دو بالك با واحد اينچ يا فوت

(گپزمان الزم براي صفر شدن سرعت حس يا زمان الزم براي رسیدن به سرعت حس با شروع از وسط )حرکت / زمان توقف: 0t

.اينچ می باشد12هر فوت برابر

علت استفاده از گپ

. متوقف کردن نوار و يا حرکت دوباره ن بکار می رودبراي گپ شده را نوشتن بتواند داده هاي ذخیره/ براي اينکه نوك خواندن يعنی ت کند بايد بعد از توقرف بره سررعتی مطلروي و يکنواخر(sense)حس

. خواهرد گششرتR/Wبرسد که تکه اي از نوار از نروك ( سرعت حس)از همچنین در هنگام کاهش سرعت حس تا توقف نیز تکه اي از نروار

. اين دو تکه، گپ را تشکیل می دهند. زير نوك خواهد گششت


اطالعات



اطالعات


18

. معموالً به صورت مجموعه اي از رکوردها يا بالکها به طور پی در پی روي نوار ذخیره می شودفايل

.يك نوار می توان قسمتی از يك فايل را ذخیره کرددر

. می باشد(EOF)و انتها (BOF)دا ابتمی توان بیش از يك فايل را ذخیره کرد که هر فايل داراي عالمت همچنین

. بین فايل داريمGAPذخیره سازي فايل ها روي نوار در

.فايل بزرگ می تواند روي چند نوار ذخیره شوديك

نحوه ذخیره فایل بر روی نوار


اطالعات



اطالعات


19

ظرفیتی پارامترهای -1

نوار طول ، چگالی

زمانی پارامترهای -2

توقف/زمان حرکت، نرخ انتقال

پارامترهای نوار


اطالعات



اطالعات


20

مغناطیسیدیسک


اطالعات



اطالعات


21

، با امکان دستیابی مستقیم به داده هاي ذخیره شده رسانه اي گردان

(می باشنددو رويه بااليی و پايینی براي حفاظت ).رويه ن براي ذخیره بکار می روند2n-2رويه است که 2nصفظه داراي nيك ديسك پك با

رويه هاي اين صفظه از غشاء فررو مغناطیسری پوشریده شرده کره بررروي نهرا شریارهايی بره صرورت دايره هراي

. متظدالمرکز يا حلزونی وجود دارد

دیسک مغناطیسی

. به عبارتی صفظه اي مدور و مغناطیس شونده که حول يك مظور عمودي می چرخد

(Direct Access Device). يعنی رسانه با دسترسی مستقیم می گويندDASDبه ن


اطالعات



اطالعات


22

: مانند. تقسیمات مختلفی می باشندداراي از نهرات مختلف ديسکها

ديسك ثابت، ديسك جابجا شدنی-1

ديسك با نوك ثابت، ديسك با نوك متظرك-2

ديسك يك رويه وديسك دو رويه -3

ديسك تك اليه و ديسك دو اليه-4

(Pack )ديسك تك صفظه اي و ديسك چند صفظه اي -5

مغناطیسی –ديسك مغناطیسی، ديسك نوري و ديسك نوري -6

و ديسك نرم (Hard Disk)ديسك سخت -7

دسته بندی دیسکهای مغناطیسی


اطالعات



اطالعات


23

شیاردواير متظد المرکز

.ضبط بیت هاي اطالعات در هر رويه مظل . استهمه شیارها يکسان ظرفیت .استدرونی ضبط داده ها در شیارهاي بیرونی کمتر از چگالی

. دشیارها از بیرون به درون با شروع از صفر شماره گشاري شده ان

استوانه شعاعهم شیارهاي

.ديسك پك به تعداد شیارهاي هر رويه، استوانه دارديك

سکتور . وندتقسیم می ش(قطاع)سکتورشیارها به اندازه هاي مساوي به نام

. بخش قابل درس دهی استکوچکترين . بايت است512هر سکتور معموالً اندازه

سیلندر-سکتور-شیار


اطالعات



اطالعات


24

. ی شوندمفايلها با شروع از يك استوانه، استوانه به استوانه روي ديسك ذخیره

ة هرد اهمیت سیلندر در ن است که به همه اطالعات روي يك سیلندر می توان بدون حرکت دادن بازوي نگهدارند.نوشتن دستیابی داشت/خواندن


اطالعات



اطالعات


25

.ابتدای سکتور نرم افزاری باید منطبق بر ابتدای سکتور سخت افزاری باشد

. سکتور نرم افزاری بهتر است مضرب صحیحی از اندازه سکتور سخت افزاری باشداندازه

. سکتور نرم افزاری می تواند بیشتر یا کمتر از سکتور سخت افزاری باشداندازه

سخت افزاری -1.سازنده ايجاد می شودتوسط

نرم افزاری -2(يفرمت نرم افزار.)طريق سیستم عامل ايجاد می شوداز

ت که بره تعداد سکتور در شیار در ديسکهاي سخت جديد، در شیارهاي بیرونی بیشتر از شیارهاي درونی اس

( Integrated Drive Electronics). می گويندIDEاين رسانه ها

سکتورانواع


اطالعات



اطالعات


26

ثابتی از سکتورهای پیوسته تعداد

. ادمی توان به یک فایل اختصاص دکه واحدحافظه ای کوچکترین

.کتوردرایور، شماره استوانه، شماره شیار در استوانه و شماره سشماره : مولفه های نشانی فیزیکی داده

کالستر

، حاوی لیستی از همه کالسترهای موجود در یک فایل است که طبق ترتیبب(FAT)جدول تخصیص فایل

. منطقی سکتورهای موجود در آن مرتب شده اند

. تیابی شودمدیریت فایل تعیین می کند که کدام کالستر از فایل دارای سکتوری است که باید به آن دس

. وداستفاده از کالسترهای بزرگتر می تواند منجر به افزایش کارایی در هنگام پردازش ترتیبی ش


اطالعات



اطالعات


27

ظرفیتیپارامترهای-1.اندازه سکتور، تعداد سکتور در شیار، تعداد رويه در استوانه، تعداد شیار در رويه

پارامترهای زمانی -2.زمان استوانه جويی، زمان درنگ دوران، سرعت گردش ديسك، نرخ انتقال و زمان استقرار

. ، در ديسك با بازوي ثابت صفر است(پیگرد)زمان استوانه جويی.، کندترين قسمت خواندن اطالعات از روي ديسك می باشد(seeking )حرکت بازو

.می باشدms 16برابر IBM 3380در ،(s)متوسط زمان استوانه جويی

(Seek time)جوییزمان استوانه

.نوشتن به استوانه اي که داده مورد نهر در ن قرار دارد برسد / زمانی که طول می کشد تا نوك خواندن. نمايش می دهند و واحد ن میلی ثانیه استSاين زمان را بامتوسط

.میلی ثانیه می باشد30تا 2زمان معموال بین اين

پارامترهای دیسک


اطالعات



اطالعات


28

. برسدR /Wکه طول می کشد تا ابتداي داده مورد نهر در اثر دوران ديسك به زير نوك زمانی .میلی ثانیه می باشد9میلی ثانیه تا 5زمان از حدود اين

. نمايش می دهند، (ديسكزمان يك دور نصف )rمتوسط زمان درنگ دورانی را با .دداربین صفر و زمان چرخش يك دور ديسك قرار rمقدار

rr 20

دورانزمان درنگ

(Rotational latency time )


اطالعات



اطالعات


29

: ، را بدست ورد(2r)کمك سرعت چرخش ديسك می توان زمان يك دور گردش ديسك به

rpmr

600002

.می باشد(RPM)واحد سرعت گردش ديسك ، دور در دقیقه RPM : Rotation Per Minute

سرعت گردش دیسک


اطالعات



اطالعات


30

دور در دقیقه باشد، متوسط زمان درنگ دورانی چنرد 5400با فرض اينکه سرعت چرخش يك ديسك ؟میلی ثانیه خواهد بود

555400

3000030000.

rpmr

مثال


اطالعات



اطالعات


31

بايت قابل انتقال در يك ثانیه تعداد ثانیهدر بايت : واحد

رخ انتقال ن

زمان استقرار

.بیابدنوك به استوانه اي برده می شود، مدت کوتاهی در حال لرزش است تا استقرار وقتی

.زمان را به زمان استوانه جويی اضافه می کنند و پارامتر جدا گانه اي مظسوي نمی شوداين


اطالعات



اطالعات


32

.سدرزمان بین لظهه اي که دستور خواندن يا نوشتن داده می شود و لظهه اي که غاز داده مورد نهر زير نوك می مدت

زمان دستیابی تصادفی

.ن استعبارتی متوسط زمان الزم براي رسیدن به غاز يك بالك يا رکورد با مکان مشخص با شروع از مکان نامعیبه

.باشدمی sو rاين زمان مجموع دو زمان


اطالعات



اطالعات


33

2/ inchMb10

1970

10

SAL

(2000سالتابراي).استمظاسبهقابلرابطهازديسكچگالیقانون،اينطبق

.کردمظاسبهسالايندرراهاديسكچگالی،SALمتغیرجايبه1990عدددادنقرارباتوانمیمثال

چگالی دیسک

.شودنمیادهاستفظرفیتمظاسبهدرمستقیمافايلسیستمدرولیاستظرفیتیپارامترهايازنیزديسكچگالی

مربعاينچدربیت:واحد

.کندمیتبعیتهوگلندقانونازديسكچگالی افزايش


اطالعات



اطالعات


34

:با توجه به مشخصات ديسك با بازوي ثابت زير40= بالک در شیار تعداد 18=سیلندرشیار در تعداد 500=سیلندرتعداد

دقیقهدور در 6000=دیسکچرخش سرعت بایت88000=شیارظرفیت بایت 2000=بلوکظرفیت

زمان درنگ متوسط چند میلی ثانیه است؟ -الف

؟طول هرگپ چند بایت است-ب: فضاي اشغال شده توسط بالکها در يك شیار

: بايتهايی که توسط گپ ها در يك شیار اشغال می شود تعداد

:اشغال شده توسط يك گپ فضاي

ظرفیت دیسک برابر چند مگابایت است؟ -ج

56000

3000030000 r

rpmr

80000200040

80008000088000

200408000

67 10720107220004018500

مثال


اطالعات



اطالعات


35

.اياي است منطقا معادل ديسك با نوك ثابت و تك استوانه رسانه

. داستوانه اي است که شیارهايش در سطح خارجی می باش:به عبارتی

(Drum)طبله

.استطبله از نوار و ديسك کمتر ظرفیت

.طبله از نوار و ديسك بیشتر استسرعت

طبلهموارد استفاده

.استفاده از طبله به عنوان حافهه پشتیبیان براي ماشین مجازي-1

...مانندکامپايلرها و ضبط نرم افزارهاي ثابت -2


اطالعات



اطالعات


36

CD , DVD


اطالعات



اطالعات


37

عددجايبهکهترتیباينبهمی شوند؛کدديسكرويبرباينريصورتبهنوريديسکهايسطحرويبراطالعات.می شودايجاد(مسطح)لنديكيك،عددبرايو(کوچكحفره)پیتيكاصطالحاًصفر،خاصیتوابیدهتديسكسطحبرمی کند،ايجادزياديگرمايکهباالجريانیبالیزراطالعاتی،صفرياپیتايجادبراي

.می بردبینازرانقطه نبلوريندستگاهرنوبهحساسسنسوررويبردرستیبازتاينقطه نديگرديسك،سطحخواندنهنگامدرترتیباينبه

.می شودتفسیرصفرصورتبهونداشتهپخشسنسورينارويبرکهدرستیبازتايسبببهديسك،خواندنهنگامدروداشتهرالندحکمنخوردهدستنقاطبقیه

.می شوندتعبیريكصورتبهدارند،

مغناطیسی-1.استشدهاستفادهسختهايديسكوکاستنوارديسك،فالپیدرمغناطیسیسازيذخیره

.گردندمیثبتمغناطیسیموادگیريجهتبا(1يا0)هادادهسازي،ذخیرهنوعايندر

ذخیره سازی

نوري-2


اطالعات


نرويمظافظاليهيكبااطالعاتازکهداردوجودقابلیتاينفیزيکیاتصالعدمدلیلبهنوريسازيذخیرهدر•

.شودمظافهتها

.باشندمیپشير سیبمغناطیسیهايمیدانبرابردرمغناطیسیهايديسك•

.نمودذخیرهرااطالعاتازبیشتريچگالیتوانمینوريسازيذخیرهدر•

.يافتدستمغناطیسیسازيذخیرهازباالتريهايسرعتبهتوانمینوريسازيذخیرهدر•

.استمغناطیسیموادازارزانتربسیارنوري،سازيذخیرهدرشدهاستفاده لیاژهايقیمت•

ازمغناطیسیهايديسكامادهدانجامرانوشتنعملتواندمیخاصفرکانسيكتنهانوري،سايذخیرهدر•

.پشيرندمیتاثیرمختلفمغناطیسیهايمیدان

38

مغناطیسیمزیت های ذخیره سازی نوری به ذخیره سازی


اطالعات


39

•CD-ROM:

.می شودخواندهبارهاوشدهنوشتهباريك

.می شوداستفادهسازي هنگکمپانی هايدربیشتر

.استاطالعاتحاويونداشتهرايتبهنیازيديگرکهمی شودتولیدنظويبهابتدااز

•CD – R:

می شودخواندهبارهاوداشتهرايتقابلیتباريكفقطديسینوعاين

.می گیردصورتکاربرتوسط نرويبررايتعملیاتوبودهبازاردررايجخامديسیهمانواقعدر

•CD – RW:

.نمودپاكمجدداًوذخیره نرويبررااطالعاتمی توانبارهاتاوداردرامجددرايتقابلیت

CD


اطالعات


40

: DVD – ROM. بار نوشته شده و بارها خوانده می شوديك

.می شوددر کمپانی هاي فیلمسازي استفاده بیشتر

DVD – R:د دي وي دي خام موجود در بازار بوده که توسط کاربر قابلیت يك مرتبه رايت را داشته و می تواند بارها مورهمان

.استفاده قرار بگیرد

DVD –RW:.مرتبه را دارد1000از دي وي دي که قابلیت رايت مجدد تا نوعی

DVD


اطالعات


41

1.DVDداردبیشتريعمر.

.استباالترDVDکیفیت.2

.استباالترDVDدربازيابیوذخیرهسرعت.3

طولباقرمزمادوناشعهازDVDدرولی،می شوداستفادهنانومتر7۸0موجطولباقرمزمادوناشعهازCDدر.4گنجايشهبمنجرنهايتاًکهبودهپیت هاولنداندازهشدنکوچکتردرامرايننتیجه.می شوداستفادهنانومتر650موج

.می شوددي هاويديدربیشتر

.داريماليهيكفقطCDدرولیباشیم،داشتهاليهدومدلمی توانیمما،DVDدر.5.داردرسیدستدوماليهبهزاويه،تغییراندکیحالعیندرواولاليهازلیزرعبورباپخشدستگاهدواليه،مدلدرچونDVDبهنسبتلیزرموجطولCDدرچونکهباشد،داشتهپشيرينفوذقدرتلیزرکهاستايننیازمندعبوراين

.باشیمداشتهاليهدومدلنمی توانیممااست،کمتر نپشيرينفوذقدرتوفرکانسنهايتاًوباالتر

DVDبا CDتفاوت


اطالعات


42

سی دی(مگابايت700ظرفیتی معادل : )يك اليه -يك طرفه (گیگابايت 1٫4معادل ظرفیتی : )اليه يك -دو طرفه

دسته بندی

دی وی دی(گیگابايت4٫7معادل ظرفیتی ): اليه يك –يك طرفه (گیگابايت۸٫5معادل ظرفیتی ): دو اليه –يك طرفه (گیگابايت9٫4معادل ظرفیتی ): يك اليه -دو طرفه (گیگابايت17معادل ظرفیتی ): اليه دو –دو طرفه


اطالعات


43

.داردعهدهبررااليه هاديگرازمظافهتمسئولیتوبودهاليهبیرونی ترين:کربناتیپلی

(الیه دوطرفه دو )DVDالیه های

دستازارخودمنهمبلورينحالتمی تواندکهاست ناليهاينويژگی.داردعهدهبررااطالعاتذخیرهوظیفه:فازتغییرکردهرهذخیديسكرويبردفعاتبهرااطالعاتبتوانیمماکهمی شودباعثويژگیاين.گرددبازحالتاينبهمجدداوداده

(.استمظدودمجددنوشتندفعاتتعداد).نمايیمپاكمجددارا نو

ديسكسطحهبکهلیزرينورکهترتیباينبهمی يد؛پخشدستگاهکمكبهاطالعاتخواندنموقعدراليهاين:تابندهباز.رددمی گتفسیريكعددصورتبهوشدهبازتابیدهاليهاينطريقازلندنقاطبهبرخوردصورتدرمی شود،تابیده

.استديسکهااز(طرفهدوديسکهاي)نوعاينمشابهرويدوکردنجداقسمتاينهدف:کنندهجدا

فظاتصديگربامی شودذخیره ندراطالعاتکهصفظه ايبینفاصلهايجاد نکاروبودهبیرونازاليهدومین:عایقحالدردائماًصفظهاينشود،پاكوذخیرهبارچنديناطالعاتصفظهاينرويبراستقراراينکهبهتوجهبازيرااست؛مايعیمهنحالتبهجامدازمادهحالتتغییرباهمراهتغییراينومی باشدبلورينغیرحالتبهبلورينحالتازتغییر

.می نمايدضرورياليهاينوجودباشد،نداشتهتداخلاليه هاديگربااليهايناينکهبرايپس.می باشد

https://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%AD%D8%A7%D9%84%D8%AA_%D9%85%D8%A7%D8%AF%D9%87


اطالعات


44

DVD وCD واشعه قرمزباBlu-ray می کنندکار ( فرا بنفش)اشعه آبیبا.

توانمیرابیشترياطالعاتوداده هانتیجهدراست،کوتاهترDVDازBlu-rayدرشدهاستفادهلیزرموجطول.نمودذخیرهBlu-rayديسك هايروي

.شددرستDVDازبیشتربرابر20ظرفیتبا2003سالدرBlu-Rayديسك


اطالعات



اطالعات


45

پایان فصل اول


اطالعات



اطالعات


این اسالید ها بر مبنای نکات مطرح شده در فرادرس

« اطالعاتآموزش ذخیره و بازیابی »

.شده استتهیه

یدبرای کسب اطالعات بیشتر در مورد این آموزش به لینک زیر مراجعه نمایfaradars.org/fvsft106


اطالعات


آموزش ذخیره و بازیابی اطلاعات - درس یکم

Education