RUKOVANJE INFORMACIJAMAII DEO

Metodi pristupa datoteci

Baferisanje

Hijerarhijski model FS-a

1

Metodi pristupa datoteciPristup slogovima na 2 načina:

Sekvencijalno: po redosledu po kom su u datoteci

Slučajno: po ključu, na osnovu koga metod pristupa datoteci određuje željeni slog

Tekući slog je zadnji uspešno očitan slog

Tekući ukazivač sloga je ID tekućeg sloga u datoteci

2

SLOG UNUTAR DATOTEKE

TEKUĆI SLOG

//////

////// ... ...

TEKUĆI UKAZIVAČ

SLOGA

Sekvencijalna (serijska) datoteka (1/2)

Def: je datoteka čiji je slog podataka smešten neposredno iza prethodnog sloga

Ne zavisi od medijuma na koji je smešten

Slogovi se smeštaju prema momentu nailaska, dodavanjem slogova, sve do logičkog kraja datoteke

Dat. je formirana od korisničkih slogova koji imaju svoj prethodni i svoj naredni slog

3

SLEDEĆI SLOG UNET

NA LOGIČKOM KRAJU

DATOTEKE

SLOG 1 . . . SLOG 2 SLOG 3 SLOG 4 SLOG 5 SLOG 6 SLOG 7 SLOG 8 . . .

Sekvencijalna (serijska) datoteka (2/2)

Novi slog može se dodati samo na logičkom kraju dat., a program može očitati samo sledeći slog iz dat.

Slogovi mogu biti fiksne i promenijive dužine

U drugom sl. slogu prethodi ukazivač njegove dužine

Može se fizički realizovati na jedinici spoljnje mem. ili sekvencijalno ili pomoću ukazivača (na naredni slog)

4

POČETAK

DATOTEKE

LOGIČKI KRAJ

DATOTEKE

FIZIČKI KRAJ

DATOTEKE

SLEDEĆI SLOG

SE DODAJE

A K D

BLOK 1 BLOK 2 BLOK n

. . .

Relativna datoteka (1/2)

Def: je datoteka u kojoj se pojedinačnim slogovima pristupa slučajno (direktno)

Slogu se može pristupiti na nivou jedne UI operacije, svaki slog može da se ažurira ili odstrani, uključujući i promene dužine ažuriranog sloga

Slogu se pridružuje celobrojni ključ, koji nije fizički deo sloga

Ključ sloga je jedinstven broj sloga u dat: 1..n

Broj n je max br. sloga (MBS)

Prvi blok je blok naslova datoteke (BND), koji sadrži svu informaciju potrebnu za pristup slogovima

5

Relativna datoteka (2/2) Svaki blok je podeljen na jednu ili više ćelija fiksne

dužine, dovoljno velike da se u njih smesti slog najveće dužine

Ćelije su numerisane brojevima od 1 do n, bez obzira na to, da li posebna ćelija sadrži ispravan slog

6

BLOK 0 BLOK 1 BLOK 2 BLOK 3

BLOK 4 BLOK 5 BLOK n

. . .

ABCD

ĆELIJA

1

ĆELIJA

2

ĆELIJA

3

Direktna datoteka (1/3)

Def: je datoteka koja omogućava slučajan pristup proizvoljnom slogu, prevođenjem vrednosti ključa u adresu sloga

Nedostaci relativne dat: (1) celobrojni ključ (2) dodela dovoljnog prostora radi čuvanja MBS slogova

Direktna koristi bilo koji ključ, numerički/alfanumerički

Direktna dat. se sastoji od blokova fiksne dužine

Početna veličina dat. je deo algoritma prevođenja

Primarna zona podataka: je polazni prostor datoteke

Oblast prekoračenja: prostor za slogove prekoračioce (koji ne mogu da se smeste u primarnu zonu)

7

Direktna datoteka (2/3) Slogovi se umeću i pronalaze prevođenjem ključa

Nema unapred određene lokacije za svaki slog

Blok u direktnoj datoteci može da sadrži jedan, ili više slogova sa identičnom vrednošću ključa

Nema ćelija, pa ako je blok u koji treba uneti slog pun, novi slog se smešta u zonu prekoračenja

8

KORISNIKOV

KLJUČ

ALGORITAM

PREVOĐENJA

A K A B B Z . . .

PRIMARNA ZONA

PODATAKA

ORIGINALNA VELIČINA

DATOTEKE U BLOKOVIMA

Direktna datoteka (3/3) Ključ je fizički deo sloga (polje, npr. broj zaposlenog)

Rezultat prevođenja je adr. bloka, koji se zatim učitava u UI bafer

Potom se utvrđuje da li u bloku postoji slog

9

UPIS

KORISNIČKI SLOG

BROJ

KLJUČ

ALGORITAM

PREVOĐENJA

1

3

OPERATIVNA MEMORIJA

JEDINICA DISKA

A K C

2

. . . . . .

A

K

C

U/I BAFER

BLOKOVA

4

TRAŽENI

BLOK

IZLAZ = BR. BLOKA

Indeksno-sekvencijalna dat. (1/10)

Def: je dat. sa pristupom slogu, sekvencijalno ili slučajno, uz mogućnost definisanja ključeva koji najbolje odgovaraju datoj primeni

Korisnički slogovi su sortirani po vrednosti ključeva

Indeksna struktura postavljena je iznad ovako uređene datoteke

Indeksi dele uređenu sekvencijalnu datoteku prema opsegu ključeva

Slučajan pristup se postiže prolaskom duž indeksa, i dalje sekvencijalno pomerajući se unutar uređene sekvencijalne datoteke

10

Indeksno-sekvencijalna dat. (2/10) Npr., blok 2 deli blokove 4, 5 i 6 u tri različita opsega

ključeva, blok 5 sadrži sve slogove sa vrednošću ključa većom od AB i manjim ili jednakim BA

11

KOREN ili GLAVNI

(VODEĆI) INDEKS

DF

Z3

2

3

1

AB

BA

4

5

2

DF 6

XY

Z3

n-1

n

3

INDEKSNA STRUKTURA

FORMIRANA DA OMOGUĆI

SLUČAJAN PRISTUP

PREKO VREDNOSTI KLJUČA

AA AB AC BA // CC DF XX XY / Z1 Z2 Z3 / . . .

4 5 6 n-1 n

SEKVENCIJALNI PRISTUP SE POSTIŽE DRŽANJEM SLOGOVA PODATAKA U NIZU

SA KLJUČEVIMA U SLOGOVIMA

Indeksno-sekvencijalna dat. (3/10) Indeksna struktura je organizovana u više nivoa

Prvi nivo: VODEĆI INDEKS (koren IX strukture)

Dat. može da ima više od jedne IX strukture, ali samo jednu kopiju korisničkog sloga

Primarni indeks je uređen po primarnom ključu

Alternativni indeksi – alternativni ključevi

Vodeći indeks služi kao početna tačka za slučajno pronalaženje korisničkog sloga

Indeksni slog sadrži broj cilindra/piste, oznaku da li je to pista indeksa ili podataka, i max ključ na pisti

12

Indeksno-sekvencijalna dat. (4/10) INDEKS CILINDRA je sledeći nivo

Indeks cilindra može da sadrži ukazivače na druge cilindre ili na najnižem nivou u indeksu mogu ukazivati na indekse piste na cilindru

Slogovi u indeksu cilindra sadrže broj cilindra i najveći ključ nekog indeksa sloga na tom cilindru

INDEKS PISTE sadrži po jedan indeksni slog za svaku pistu na definisanom cilindru

Svaki indeksni slog ukazuje na posebnu pistu unutar cilindra, kao i najveću vrednost ključa na pisti

13

Indeksno-sekvencijalna dat. (5/10)

14

1 CA

NASLOV

DATOTEKE

ST

ST RZ

VODEĆI INDEKS

INDEKS CILINDRA

2 FR 3 KJ 4 RZ

AA AB CA

1

CB DD EA FR

0

INDEKS PISTE

2

3

FS HH JI JK KJ

4

MN RZ

5

6

PRIMARNA ZONA

PODATAKA

PISTE ZA

PREKORAČENJE

CIL

IND

AR

Indeksno-sekvencijalna dat. (6/10) PRIMARNA ZONA PODATAKA predstavlja skup pista

koje sadrže slogove uređene po primarnom ključu

Indeksi pista se ne mogu promeniti sve do reorganizacije datoteke, pa će neki od slogova biti usmeravani u zonu prekoračenja

ZONA PREKORAČENJA CILINDRA je zona koja se sastoji od jedne ili više pista unutar cilindra namenjenih za čuvanje slogova prekoračioca

ZONA PREKORAČENJA DATOTEKE je namenjena za prihvatanje svih slogova koji ne mogu stati u zonu prekoračenja cilindara

15

Indeksno-sekvencijalna dat. (7/10)

16

KOREN

INDEKS

PISTA

PISTE

PRIMAR.

SLOGOVA

PODATAKA

PISTE ZA

PREKORAČ.

INDEKS

PISTA

PISTE

PRIMAR.

SLOGOVA

PODATAKA

PISTE ZA

PREKORAČ.

INDEKS

PISTA

PISTE

PRIMAR.

SLOGOVA

PODATAKA

PISTE ZA

PREKORAČ.

VODEĆI ili

INDEKSI

CILINDRA

CILINDRI

KORISNIČKIH

SLOGOVA

PODATAKA

AR AS /

Z1

. . . . .

. .

ZONA CILINDRA

ZA

PREKORAČENJE

DATOTEKE

Indeksno-sekvencijalna dat. (8/10)

17

KORISNIČKI SLOG

KAG

KLJUČ

1

VODEĆI INDEKS

CRZ

HAE

POZ

ZRT

16

3

JHA

MRB

PQZ

28 INDEKS

CILINDRA

16

HZA IBR IXX

KNH 6

JAR KAG KNH

. . .

1

2

3

4

5

6

20

28

INDEKS

PISTE

2

4

5

Indeksno-sekvencijalna dat. (9/10) VRSTE PRETRAŽIVANJA:

tačno, generativno i približno pretraživanje ključeva

Tačno pretraživanje: pretraživanje punim ključem

Generativno pretraživanje: pretraživanje delom ključa (npr. prvih n znakova u polju ključa)

Približno pretraživanje: pretraživanje u opsegu ključeva

18

Indeksno-sekvencijalna dat.(10/10)

Nedostaci indeksno-sekvencijalne datoteke:

Pre formiranja dat. mora se odrediti veličina indeksa, zone podataka, i zona prekoračenja

Zone za prekobrojne slogove unose usporenje

Struktura datoteke čvrsto je vezana za konfiguraciju jedinice spoljne memorije (diska)

Ukoliko se menja konfiguracija, neophodno je ponoviti sav proračun, a datoteka se mora reorganizovati

19

Indeksna datoteka (1/5)

Def: je dat. sa sekvencijalnim ili slučajnim pristupom slogu, pri čemu se indeksni slogovi održavaju u rastućem redosledu ključeva

Hijerarhija indeksa ima promenljiv broj nivoa

Nivo 0 uvek sadrži korisnički slog, a nivoi od 1 do n su nivoi unutar indeksne strukture

Koren indeks je blok na najvišem nivou n

Razlike u odnosu na indeksno-sekvencijalnu:

Ne postoji vodeći indeks, indeks cilindra i indeks piste; isto tako nema zone za prekobrojne slogove

20

Indeksna datoteka (2/5)

21

PRIMARNA

ZONA

PODATAKA

NASLOV

DATOTEKE

BLK1

BLK4

K Z KOREN

VODEĆI

INDEKS

NIVO 3

R T W Z BLK3 B F H K NIVO 2

BLK2

BLK5 C E F

. . .

C E . . . F . . . NIVO 0

NIVO 1

INDEKSNA

STRUKTURA

Indeksna datoteka (3/5)

Održavanje korisničkih slogova:

Korisnički slogovi se ne održavaju u redosledu porasta ključeva

Svi novi slogovi se dodaju na kraj datoteke, jer je nivo podataka u datoteci sekvencijalna datoteka

Održavanje slogova po redosledu nailaska traži jedan slog indeksa po korisničkom slogu podataka

Nedostaci u odnosu na indeksno-sekvencijalnu:

Veći indeks (jer je tamo bio IX po pisti), veći prostor na disku, i sporiji sekvencijalni pristup

22

Indeksna datoteka (4/5)

DELJENJE BLOKOVA:

Javlja se u slučaju kad se u indeksnim blokovima ne može smestiti novi indeksni slog koji je potreban

Deljenje blokova je proces u kome se sadržaj jednog punog bloka proširuje na dva bloka

Da bi se indeksni blok podelio, najpre se mora pronaći indeksni slog koji ukazuje na taj indeksni blok

To je dinamička reorganizacija datoteke, koja se dešava bez prekidanja obrade podataka

23

Indeksna datoteka (5/5)

24

L

BLK 5, NIVO n NIVO n + 1

NOVI INDEKS

SLOGA

B

F

G

K

M

P

P

Polazni indeksni blokovi

K

P

G

K

F

B

BLK 5

P

L

M

BLK 32

Indeksni blokovi posle podele

NIVO n+1

NIVO n

Tehnike prihvata UI blokova (1/5)

Ulazno-izlazni baferi:

su zone u OM koje su namenjene za prenos blokova informacija između datoteke i operativne memorije

FS formira bafere na osnovu atributa datoteke (većina datoteka ima blokove fiksne dužine)

Dva su moguća slučaja u vezi dodele bafera:

Svakoj datoteci se dodeljuje poseban UI bafer

Svi UI baferi pod kontrolom sistema, odnosno, izdvaja se jedna jedinstvena, deljiva, zona za sve korisnike

Nedostatak prvog je neekonomično korišćenje OM, a nedostatak drugog je pojava fragmentacije

25

Tehnike prihvata UI blokova (2/5)

Koeficijent bafera (KB):

Pošto se u bafer smešta jedan blok, koeficijent bafera je jednak koeficijentu bloka (br. slogova u bloku)

Primer sa dva ulazna bafera i KB = 6

Kad se obradi I blok, FS u njega može da prenese sl. blok, odnosno 1-vi slog I bloka postaje 13-ti, itd.

26

BROJ SLOGA BROJ SLOGA1 72 83 94 105 116 12

Tehnike prihvata UI blokova (3/5)

Dva načina pristupa konkretnom slogu u baferu:

Bafer I-og tipa: slog se kopira u/iz bafera

Bafer II-og tipa: slogu u baferu se pristupa direktno preko adrese (bez kopiranja)

Rukovalac baferima održava stanje bafera

Stanja ulaznog bafera I-og tipa:

Stanje A: Ukoliko aplikacija želi da preuzme ulazni slog koji nije zadnji slog tekućeg bafera

Stanje B: Aplikacija želi zadnji slog tekućeg bafera

Stanje C: Aplikacia želi prvi slog bloka iz bafera, dok je proces popune tog bafera narednim blokom u toku

27

Tehnike prihvata UI blokova (4/5)Primer rada sa dvostrukim baferom I-og tipa i KB=3:

28

a)

X X X

BROJAČ BAFERA=2

BROJAČ SLOGA=3

STANJE A

b)

BROJAČ BAFERA=2

BROJAČ SLOGA=2

STANJE A

c)

BROJAČ BAFERA=2

BROJAČ SLOGA=1

STANJE B

d)

BROJAČ BAFERA=1

BROJAČ SLOGA=3

STANJE A

e)

BROJAČ BAFERA=1

BROJAČ SLOGA=2

STANJE A

f)

BROJAČ BAFERA=1

BROJAČ SLOGA=1

STANJE B

g)

BROJAČ BAFERA=0

BROJAČ SLOGA=0

STANJE C

X X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Tehnike prihvata UI blokova (5/5)

Stanja izlaznog bafera I-og tipa:

Ista kao za ulazne bafera, samo je umesto operacije čitanja u pitanju operacija upisa

Stanja ulaznog bafera II-og tipa:

Stanje A: Ako u baferu postoji najmanje jedan slog

Stanje B: Ako u baferu nema slogova

Stanje C: Ako slog ne može da se dobije, jer je to prvi slog u narednom bloku koji još nije popunjen

29

Hijerarhijski model FS-a (1/6)FS je moguće podeliti na više nivoa

od najnižeg nivoa, koji počinje od rukovoaca U/I, do najvišeg nivoa, spregekorisnika sa sistemom

Svaki nivo je apstraktnamašina (skup procesa)

Proces na nivou k može slati poruku samo drugim procesima na tom nivou, na nivou k+1 ili na nivou k-1

30

NIVOI

... Pk+1

Pk

Pk-1

k+1

Pk1

1

. . .

. . . . . .

. . .

Pkj

j

k-1

k

...

Hijerarhijski modelFS-a (2/6)

Hijerarhijski model ima šest funkcionalnih nivoa, koji su označeni kao L1-L6

31

KORISNIK

METOD LOGIČKE

ORGANIZACIJE

TRAŽENJE PO

KATALOGU

OSNOV. SIS.

ZA RUKOVANJE

INFORMAC.

METOD FIZIČKE

ORGANIZACIJE

METODI

ULAZ-IZLAZ

PLANER UPR.

ULAZOM I

IZLAZOM.

FIZIČKA ARHITEKTURA

RAČUNARSKOG SISTEMA

L6

L5

L4

L3

L2

L1

Hijerarhijski model FS-a (3/6)

L6 (Metod logičke organizacije / Simbolički FS):

Barata sa neformatizovanim virtuelnim datotekama

Koristi dva kataloga: simbolički (SK) i osnovni (OK)

U SK-u se uz naziv datoteke pridružuje specijalni interni ID broj, kojim se pretražuje OK

OK sadrži: veličinu logičkog sloga i njihov broj, adresu prvog fizičkog bloka i informaciju vezanu za zaštitu i kontrolu pristupa

L5 (Traženje po katalogu):

Pretraživanje OK se vrši na osnovu ID broja, radi pronalaženja tačne pozicije dat. ili njenog deskriptora

32

Hijerarhijski model FS-a (4/6)

L4 (Osnovni sistem za rukovanje informacijama):

Dostavlja mu se od gornjeg nivoa ID broj datoteke

Ako dat. nije otvorena, informacija o datoteci (njen deskriptor) se smešta u tabelu aktivnih datoteka

Zatim se provere prava pristupa (pomoću matrica kontrole pristupa)

L3 (Metod fizičke organizacije):

Pretvaranje adrese logičkog sloga u adresu logičkog bajta

Zatim se na osnovu adrese logičkog bajta pronalazi fizička adresa bajta

33

Hijerarhijski model FS-a (5/6)

L2 (Metodi ulaz-izlaza):

Pretvaranje tražene operacije u niz UI naredbi kanala i kontrolnih signala neophodnih rukovaocu kanalom

Optimizacije (min kašnjenja pri lociranju piste itd.)

L1 (Planiranje ulaz-izlaza):

Rukovanje listama zahteva za UI, odnosno planiranje, aktiviranje i upravljanje zahtevima za UI radnjama

Na ovom nivou se isto tako vrši obrada UI prekida

34

Hijerarhijski model FS-a (6/6)

Jednostavna sprege između nivoa:

Tok ka nižim nivoima su zahtevi za izvršavanjem operacije sa potrebnim podacima

Tok ka višim nivoima su poruke o načinu završetka tražene operacije

35

SIMBOLIČAN

NAZIV

DATOTEKE

L6

A6)

IDENTIFIKATOR

DATOTEKE

L5

A5)

L4

A4)

DATOTEKE

LISTA FIZIČKIH

SLOGOVA SEKVENCIJALNI

ULAZ-IZLAZ

L3

A3)

L2

A2)