se refiere a las diferentes maneras en las que puede ser organizada la información de los archivos
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Se refiere a las diferentes maneras en las que puede ser organizada la información de los
archivos, así como las diferentes maneras en que ésta puede ser acezada. Dado que hay 2
niveles de visión de los archivos (físico y lógico), se puede hablar también de 2 aspectos de
organización de archivos: Organización de archivos lógicos y de archivos físicos.
Fig. 5.4.1 Organización de un sistema de archivos utilizando directorios.
El sistema de archivos está relacionado especialmente con la administración del espacio de
almacenamiento secundario, fundamentalmente con el almacenamiento de disco.
Una forma de organización de un sistema de archivos puede ser la siguiente:
Se utiliza una “raíz ” para indicar en qué parte del disco comienza el “directorio raíz ” .
El “directorio raíz ” apunta a los “directorios de usuarios”.
Un “directorio de usuario” contiene una entrada para cada uno de los archivos del usuario.
Cada entrada de archivo apunta al lugar del disco donde está almacenado el archivo referenciado.
Esta forma de organización se muestra en la Fig. 5.4.1.
Los nombres de archivos solo necesitan ser únicos dentro de un directorio de usuario dado.
El nombre del sistema para un archivo dado debe ser único para el sistema de archivos.
En sistemas de archivo “jerárquicos” el nombre del sistema para un archivo suele estar formado
como el “nombre de la trayectoria” del directorio raíz al archivo.
Organización lógica.
La mayoría de las computadoras organizan los archivos en jerarquías llamadas carpetas,
directorios o catálogos . (El concepto es el mismo independientemente de la terminología usada.)
Cada carpeta puede contener un número arbitrario de archivos, y también puede contener otras
carpetas. Las otras carpetas pueden contener todavía más archivos y carpetas, y así
sucesivamente, construyéndose un estructura en árbol en la que una «carpeta raíz» (el nombre
varía de una computadora a otra) puede contener cualquier número de niveles de otras carpetas
y archivos. A las carpetas se les puede dar nombre exactamente igual que a los archivos (excepto
para la carpeta raíz, que a menudo no tiene nombre). El uso de carpetas hace más fácil organizar
los archivos de una manera lógica.
La mayor parte de las estructuras de organizaciones alternativas de archivos se encuentran
dentro de estas cinco categorías:
Pilas
Fig. 5.4.2 Archivo de pilas:Registro de longitud variable. Conjunto variable de campos. Orden
cronologico.
Es la forma más fácil de organizar un archivo. Los datos se recogen en el orden en que llegan.
Su objetivo es simplemente acumular una masa de datos y guardarla.
Los registros pueden tener campos diferentes o similares en un orden distinto. Cada campo debe
ser autodescriptivo, incluyendo tanto un campo de nombre como el valor. La longitud de cada
campo debe indicarse implícitamente con delimitadores, explícitamente incluidos como un
subcampo más.
El acceso a los registros se hace por búsquedas exhaustiva y son fáciles de actualizar. Si se
quiere encontrar un registro que contiene un campo particular y un valor determinado, es
necesario examinar cada registro de la pila hasta encontrar el registro deseado. Si se quieren
encontrar todos los registros que contienen un campo particular o que tienen un valor
determinado para ese campo, debe buscarse el archivo entero.
Se aplica cuando los datos se recogen o almacenan antes de procesarlos o cuando no son fáciles
de organizar. Esta clase de archivo aprovecha bien el espacio cuando los datos almacenados
varían en tamaño y estructura. Fuera de estos usos limitados, este tipo de archivos no se adapta
a la mayoría de las aplicaciones.
Archivos secuenciales
Fig. 5.4.3 Archivo secuencial: Registro de longitud fija. Conjunto fijo de campos en orden
constante. Orden secuencial por el campo clave.
Es la forma más común de estructura de archivos.
Se emplea un formato fijo para los registros, son de la misma longitud y constan del mismo
número de campos de tamaño fijo con un orden determinado.
Se necesita almacenar los valores de cada campo; el nombre del campo y la longitud de cada
uno son atributos de la estructura del archivo. Cada registro tiene un campo clave que lo identifica
(generalmente es el primero de cada registro). Los registros se almacenan en secuencia por la
clave.
Se utilizan normalmente en aplicaciones de procesos por lotes, ya que es la única organización
de archivos que se puede guardar tanto en cintas como en discos.
Para las aplicaciones interactivas que incluyen peticiones o actualizaciones de registros
individuales, los archivos secuenciales no son óptimos. El acceso requiere una búsqueda
secuencial de correspondencias con la clave. Si el archivo entero o gran parte de él pueden
traerse a la memoria principal de una sola vez, se podrán aplicar técnicas de búsquedas más
eficientes. Al acceder un registro de un archivo secuencial grande, se produce un procesamiento
extra y un retardo considerable.
La organización física del archivo en una cinta o disco se corresponde exactamente con la
organización lógica del archivo, por lo tanto el procedimiento habitual es ubicar los nuevos
registros en un archivo de pila separado, es llamado archivo de registro o archivo de
transacciones .
Una alternativa es organizar físicamente el archivo secuencial como una lista enlazada, en cada
bloque físico se almacena uno o más registros y cada bloque del disco contiene un puntero al
bloque siguiente. La inserción de un nuevo registro implica la manipulación de puntero, pero no
requiere que el nuevo registro ocupe una posición particular del bloque físico.
Archivos secuenciales indexados
Fig. 5.4.4 Archivo secuancial indexado.
Los registros se organizan en una secuencia basada en un campo clave presentando dos
características, un índice del archivo para soportar los accesos aleatorios y un archivo de
desbordamiento. El índice proporciona una capacidad de búsqueda para llagar rápidamente al
registro deseado y el archivo de desbordamiento es similar al archivo de registros usado en un
archivo secuencial, pero está integrado de forma que los archivos de desbordamiento se ubiquen
siguiendo un puntero desde su registro predecesor.
La estructura más simple tiene como índice un archivo secuencial simple, cada registro del
archivo índice tiene dos campos, un campo clave igual al del archivo principal y un puntero al
archivo principal. Para encontrar un campo especifico se busca en el índice hasta encontrar el
valor mayor de la clave que es iguale o precede al valor deseado de la clave, la búsqueda
continua en el archivo principal a partir de la posición que indique el puntero.
Cada registro del archivo principal tiene un campo adicional que es un puntero al archivo de
desbordamiento. Cuando se inserta un nuevo registro al archivo, también se añade al archivo de
desbordamiento. El registro del archivo principal que precede inmediatamente al nuevo registro
según la secuencia lógica se actualiza con un puntero del registro nuevo en el archivo de
desbordamiento, si el registro inmediatamente anterior está también en el archivo de
desbordamiento se actualizará el puntero en el registro.
Para procesar secuencialmente un archivo completo los registros del archivo principal se
procesarán en secuencia hasta encontrar un puntero al archivo de desbordamiento, el acceso
continua en el archivo de desbordamiento hasta que encuentra un puntero nulo, entonces
renueva el acceso donde se abandonó en el archivo principal.
Archivos indexados
Fig. 5.4.5 Archivo indexado.
A los registros se accede solo a través de sus índices. No hay resticción en la ubicación de los
registros, al menos un índice contiene un puntero a cada registro y pueden emplearse registros
de longitud variable.
Se suelen utilizar dos tipos de índices, uno exhaustivo que contiene una entrada para cada
registro del archivo principal y se organiza como un archivo secuencial para facilitar la búsqueda,
el otro índice es parcial que contiene entrada a los registros donde esté el campo de interés.
Con registro de longitud variable, algunos registros no contendrán todos los campos y cuando se
añade un registro al archivo principal, todos los archivos de índices deben actualizarse.
Archivos directos o de dispersión
Explotan la capacidad de los discos para acceder directamente a cualquier bloque de dirección
conocida.
Se requiere un campo clave en cada registro.
Los archivos directos son muy usados donde se necesita un acceso muy rápido, donde se usan
registros de longitud fija y donde siempre se accede a los registros de una vez.
Organización física.
Los datos son arreglados por su adyacencia física, es decir, de acuerdo con el dispositivo de
almacenamiento secundario. Los registros son de tamaño fijo o de tamaño variable y pueden
organizarse de varias formas para constituir archivos físicos.
Cinta magnética.
Fig. 5.4.6 Cintas magnéticas
En este dispositivo el archivo físico esta formado por un conjunto de registros físicos, y los
bloques están organizados en forma consecutiva, ya que se asigna en igual forma.
Además tales registros puede contener etiquetas que permitan un mayor control sobre los datos
almacenados, y son las siguientes:
- Etiqueta de volumen.- Contiene información que permite identificar la cinta, el nombre del
propietario y cualquier información general requerida.
- Etiqueta de archivo.- Se utilizan por pares para indicar el inicio y fin del archivo, contiene
información acerca del nombre del archivo, fecha de creación.
- Etiqueta de usuario.- Sirven para guardar información adicional de importancia para el usuario;
no son procesados por el sistema operativo.
Discos Magnéticos.
Fig. 5.4.7 Discos magnéticos
El archivo físico en un disco es una colección de registros físicos de igual tamaño, los cuales
pueden estar organizados en forma consecutiva, ligada o con una tabla de mapeo.
En la organización contigua, el archivo utiliza registros físicos contiguos, siguiendo la secuencia
normal de direcciones.
La organización encadenada consiste un conjunto de bloques, cada uno de los cuales tiene un
campo destinado para indicar la dirección del siguiente registro, o sea, para lo que se ha llamado
enlace o liga.
Otra forma de organización es la tabla de mapeo que consiste en una tabla de apuntadores a los
registros físicos que forman el archivo.
La organización física de un archivo en el almacenamiento secundario depende de la estrategia
de agrupación y de la estrategia de asignación de archivos.
Para elegir una organización de archivos se deben tener en cuenta ciertos criterios:
Si un archivo va a procesar solamente por lotes, accediendo cada vez a todos los registros,
entonces el acceso rápido para la recuperación de un único registro es una preocupación mínima.
Un archivo almacenado en CD-ROM nunca será actualizado, por lo que la facilidad de
actualización no se considera. Para la economía de almacenamiento , debería existir una mínima
redundancia de los datos, ésta redundancia es el medio fundamental para incrementar la
velocidad de acceso a los datos.
Este tipo de organización muestra a su vez, 2 aspectos importantes: Métodos De Asignación
De Espacio Libre y Asignación De Espacio De Almacenamiento Del Archivo.
METODOS DE ASIGNACION DE ESPACIO LIBRE
Un método de asignación de espacio libre determina la manera en que un Sistema Operativo
controla los lugares del disco que no están siendo ocupados.
Para el control del espacio libre se puede utilizar como base alguno de los métodos
teóricos: Vector de Bits, Lista Ligada, Por Agrupacion y por Contador.
VECTOR DE BITS
Se tiene un arreglo de bits, el número de bits que tiene, representa cada sector del disco, o sea
que si los sectores 10 y 11 están ocupados su representacion será:
Fig. 5.4.8 Ejemplo de un vector de bits.
LISTA LIGADA
Existe una cabeceraen la que se tiene la direccion del primer sector vacio, ese sector a su vez,
tiene un apuntador al siguiente bloque, y así sucesivamente hasta que se encuentre una marca
indicando que ya no hay espacio libre, tal y como se muestra en la siguiente figura.
Fig. 5.4.9 Ejemplo de una lista ligada
POR AGRUPACION
Es similar a la lista ligada, solo que en este se tiene por cada sector, un grupo de apuntadores a
varios espacios vacios, al final de cada bloque se tiene un apuntador a otro grupo de
apuntadores, observe la figura.
Fig. 5.4.10 Ejemplo de asignación por agrupación.
POR CONTADOR
Aqui, por cada conjunto de bloques contiguos que estén vacios, se tiene por cada apuntador, un
número de inicio y el tamaño del grupo de sectores vacios.
Fig. 5.4.11 Ejemplo de asignación por contador.
MÉTODOS DE ASIGNACIÓN DE ESPACIO EN DISCO.
Un método de asignación de espacio en disco determina la manera en que un Sistema Operativo
controla los lugares del disco ocupados por cada archivo de datos. Se debe controlar
básicamente la identificación del archivo, sector de inicio y sector final.
Para el control del espacio ocupado en disco se puede utilizar como base alguno de los métodos
teóricos: Asignación Contigua, Asignación Ligada, Asignación Indexada.
ASIGNACIÓN CONTIGUA.
Este método consiste en asignar el espacio en disco de tal manera que las direcciones de todos
losbloques correspondientes a un archivo definen un orden lineal. Por ejemplo:
Fig. 5.4.12 Ejemplo de asignación contigua.
VENTAJAS DESVENTAJAS
- La cabeza de lectura no se mueve
demasiado en la lectura de un archivo.
- Produce fragmentación externa.
ASIGNACIÓN LIGADA
En este método, cada archivo es una lista ligada de bloques de disco. En el directorio hay un
apuntador al bloque de inicio y un apuntador al bloque final para cada archivo. En cada uno de
los bloques donde se encuentra un archivo hay un apuntador al siguiente bloque de la lista. Por
ejemplo:
Fig. 5.4.13 Ejemplo de asignación ligada
VENTAJAS DESVENTAJAS
- No produce fragmentación externa. La cabeza de lectura se puede mover demasiado
en la lectura de un archivo.
- Si una liga se pierde, se perderá el archivo
completo.
Es ineficiente para la implementación de archivos
directos.
Se necesita un campo extra para el apuntador.
ASIGNACIÓN INDEXADA
Como ya se vio, la asignación ligada resuelve problemas de fragmentación externa, sin embargo,
laasignación ligada no soporta eficientemente el acceso directo a los archivos. La asignación
indexada resuelve este problema poniendo todos los apuntadores en una sola localidad: El
bloque índice .
Cada archivo tiene su bloque índice, El cual es un arreglo de direcciones de bloques de disco.
La i-ésima entrada en el bloque índice apunta al i-ésimo bloque que conforma el archivo. En el
directorio se controla la dirección del bloque índice de cada archivo, por ejemplo:
Fig. 5.4.14 Ejemplo de asignación indexada.
VENTAJAS DESVENTAJAS
No produce fragmentación externa.
Eficiente para la implementación de archivos
directos.
Existe desperdicio cuando hay archivos muy
chicos.
Desbordamiento de bloque índice. (Solución:
creación de un esquema ligado; el ultimo bloque índice
apunta a otro índice) .
http://sistemasoperativos.angelfire.com/html/5.4.html
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