69118

Буферізація даних. Натипізовані файли

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

При зчитувані даних із файла зна чення його чергового компонента копіюється в поточний елемент буфера. У відповідь на цей запит операційна система виділяє буфер із буферного пула і в нього зчитується певна кількість блоків даних із фізичного файла.

Украинкский

2014-09-30

56 KB

1 чел.

Лекція 27.Тема: Буферізація даних. Натипізовані файли.

План:

1. Буферизація даних

2. Нетипізовані файли

1. Буферизація даних

Буфером називається область пам'яті, призначена для тимчасового збереження, даних під час їх передачі від джерела до приймача інформації. Застосування буферів дає можливістъ зменшити диспропозиції між швидкостями роботи проціссора та зовнішних пристроїв. Переважаюча частина зовніших пристроїв може отримувати та надсилати дані лише досить великими порціями (у сотні або тисячі байтів) і при цьому кожна операція обміну даними між пам'яттю і пристроєм є досить трудомісткою. Натомість, під час створення програм часто виникає потреба надіслати чи отримати з пристрою один або кілька байтів інформації, виконати певні дії, знову здійснити обмін даними із пристроєм тощо (див. програму сортування файла з прикладу 9.9). Було б украй недоцілъно багаторазово повторювати трудомістку операцію обміну великою порцією даних із пристроєм, аби переслати один чи кілька байтів. Буфер дозволяє накопичити порцію даних у пам'яті, а потім передати її на пристрій «в один прийом». Отже, за допомогою буфера імтується обмін даними між програмою і зовнішнім пристроєн, в той час як насправді відбувається обмін даними між програмою та пам'яттю.

Під час зв'язування файлової змінної з фізичним файлом автоматично створюється файловий буфер. Кожному буферу відповідає покажчик, що посилається на його поточний елемент. Значення цього елемента присвоюєтъся черговому файловому компоненту під час його запису. При зчитувані даних із файла зна чення його чергового компонента копіюється в поточний елемент буфера. Покажчик буфера, як і файловий покажчик поточного компонента, у програмі явно не оголошується.

Розмір буфера визначається операційною системою і становить 2, 8, 16 або больше блоків. Блок є одиницею виміру обсягу даних під час обміну ними між диском та оперативною пам'яттю. Саме блоками дані копіюються з пам'яті на диск або з диску в пам'ять. Обсяг блока становить 512 байт, що є обсягом одного сектора диска.

Розглянемо принцип дії механізму буферизації деталъніше. Під час завантаження операційної системи певна ділянка оперативної пам'яті резервується для виділення буферів. Ця ділянка називається буферним пулом. При зв'язуванні логічного та фізичного файлів операційній системі надсилається запит на відкриття каналу введення-виведення. У відповідь на цей запит операційна система виділяє буфер із буферного пула, і в нього зчитується певна кількість блоків даних із фізичного файла. Кожного разу після отримання запиту на зчитування дані вибираються з буфера та пересилаються в область пам'яті, в якій зберігаються значення змінних. Після зчитування останнього запису з буфера до нього копіюються нові блоки файла. При записі даних до файла відбувається зворотний процес: у буфері поступово накопичуються дані і коли буфер стає повним, він звільняється, а його вміст копіюється на диск. Якщо розмір фізичного файла не більший за розмір буфера, то будь-яка кількість звернень до цього файла з боку програми потребує лише двох обмінів даними між буфером і диском, що відбуваються при відкритті та закритті файла. Під час закриття файла операційна система звільняє буфер, зв’язаний з каналом введення-виведення.

Мова Раsсаl дає можливічтъ програмісту створювати і використовувати власні буфери. Застосування цього механізму може суттево підвищити швидкодію програми, що працює з файлами. Обмін даними через буфери, створені програмістом, можливий лише в разі використання нетипізованих файлів, що розглядатимуться в роздлі 9.4.

2. Нетипізовані файли

Узагальненим файловим типом можна вважати нетипізований файл - файл, що розглядається як послідовність байтів. Довільний файл, створений як текстовий або типізований, можна відкрити та обробляти як нетипізований. Найважливішою характеристикою такого файла є розмір його запису. За замовчуванням він становить 128 байт, але програміст може задати й інший розмір. Нагадаємо синтаксис оголошення нетипізованого логічного файла:

var<імя файлової змінної>: file;

Відкриття нетипізованого файла для читання або запису виконується процедурами Reset та Rewrite, яким крім файлової змінної передається, ще й додатковий аргумент — розмір файлового запису в байтах:

Reset(<файлова змінна>,<розмір запису>);

Rewrite(<файлова змінна>,<розмір запису>);

Під час звернення до зовнішнього пристрою мінімально можливий обсяг даних, що передаються, становить 128 байт. Для забезпечення найвищої швидкості обміну даними між пам'яттю і диском слід встановлювати розмір запису рівним розміру кластера, що є кратним довжині фізичного сектора диска (512 байт).

Зчитування даних із фізичного файла у буфер здійснює процедура BlockRead, а запис даних з буфера у файл — процедура BlockWrite. Наведемо синтаксис виклику цих процедур:

BlockRead(<файлова змінна>,<буферна змінна>,<кількість записів>[,<кількість фактично зчитанних компонентів>]);

BlockWrite(<файлова змінна>,<буферна змінна>,<кількість записів>[,<кількість фактично записаних компонентів>]);

Тут <файлова знінна> — ім'я змвінної типу file; <буферна знінна> — ім'я змнної, що використовується як буфер обміну даними (ця змінна може мати будь-який тип); цілочисловий аргумент <кількість записів> визначає кількість записів, що мають бути зчитані або записані; необов'язковий параметр <кількість фактично записаних конпонентів> - змінна типу word, якій буде присвоєна кількість записів, переданих насправді. Четвертий параметр слід використовувати тоді, коли кількість байтів, що їх залишилося передати, може бути меншою за значення третього аргументу.  

Обсяг буфера можна визначити за такою формулою:

                Обсяг буфера = кількість записів • размір запису.

Тип змінної, що використовується як буфер введення-виведення, має бути таким, аби обсягу пам'яті, відведеної для збереження значень змінної, вистачило для розміщення всіх байтів під час читання чи запису даних. Обсяг даних, що передаються під час однієї операції обміну, не може перевищувати 64 Кбайт.

Приклад 9.10

Розв'яжемо задачу поділу файла на дві частини, розмір першої з яких задається користувачем. Для зв'язування логічних файлів із фізичними використаємо змінні fmain, fpart1 i fpart2 типу file. Роль буфера відіграватиме масив байтів bufer, а його розмір визначатиметься константою const. У змінних sizemain, size1  та size2 типу longint зберігатимуться розміри вхідного файла та його частин.

Найпершою дією програми має бути зв'язування логічних файлів із фізичними. Виконавши зв'язування, один файл відкриємо для читання, два іншнх — для запису. Розмір вхідного файла визначимо за допомогою функції filesize. Виділення частини файла fmain виконаємо у процедурі DinFile, що викликатиметься  двічі. Оскільки процедура BlockRead, як і будь-яка інша процедура запису або зчитування компоненте файла, збільшує значення файлового покажчика на довжину зчитаної делянки, то під час другого виклику процедури DivFile зчитування файла fmain продовжиться з того байта, на якому воно припинилося під час першого виклику DivFile.

Розглянемо процедуру DivFile детальніше. Змінній kbuf1 присвоюється кількість повних блоків заданого розміру у певни частині входного файла, а змінній kbuf2 присвоюється обсяг залишку частини вхідного файла, який менший за обсяг повного блоку. Зчитуючи блоки байтів із вхідного файла, записуватимемо їх у вихідний. Коли буде зчитано kbuf1 блоків, запишемо у файл залишок байтів.

program ex9_10;

const count=512;      {розмір буфера}

        recordssize=1;   {розмір запису, що зчитується}

var fmain,      {вхідний файл}

     fpart1,fpart2:file;   {вихідні файли}

     bufer:array[1..count] of byte;   {буфер}

     sizemain,      {розмір вхідного файла}

     size1,size2:longint;     {розміри вихідних файлів}

{=============виділення частини файла==================}

procedure DivFile(var f:file;var extent:longint);

                   {f – файл, що утворюється, extent – його розмір}

var i,        {параметр циклу}

      kbuf1,      {кількість блоків}

      kbuf2:word;    {залишок байтів}

begin

      kbuf1:=extent div count;

      kbuf2:=extent mod count;

      for i:=1 to kbuf1 do    {зчитати та записати блоки}

      begin

        BlockRead(fmain, bufer, count);

        BlockWrite(f.buter.count);

        writeln(‘write block=’,i,’ size of block=’,count*recordsize);

      end;

      if kbuf<>20 then

      begin                   {зчитати та записати залишок байтів}

        BlockRead(fmain, bufer, kbuf2);

        BlockWrite(f.befer,kbuf2);

        writeln(‘write residual bytes = ’,kbuf2);

      end;

end;

{===============основна програма===================}

begin

    writeln(‘divide file into 2 files’);

    Assign(fmain, ‘fmain.dat’);

    Assign(fpart, ‘f11.dat’);

    Assign(fpart2,’f21.dat’);

    Reset(fmain,recordsize);     {відкрити вхідний файл}

    Rewrite(fpart1, recordsize);   {відкрити файл для запису}

    Rewrite(fpart2,recordsize);     {частин вхідного файла}

    sizemain:=filesize(fmain);       {розмір вхідного файла}

     writeln(‘sizemain=’, sizemain, ‘bytes’);

     repeat             {вводити розмір першого файла доти,}

         writeln(‘enter sise of file 1’);

         readln(size1);       {доки не буде введене коректне}

     until size1<=sizemain;   {значення}

     size2:=sizemain=size1;        {розмір другого файла}

     writeln(‘created file 1:’);

     DivFile(fpart1,size1);      {виділити першу частину}

     writeln(‘created file 2:’);

     DivFile(fpart2,size2);           {виділити другу частину}

     size1:=filesize(fpert1);      {розмір файла першої частини}

     write(‘created file1: ’);

     writeln(‘size1=’,size1, ‘bytes’);

     size2:=filesize(fpart2);     {розмір файла другої частини}

     write(‘created file2: ’);

     writeln(‘size2=’, size2, ‘bytes’);

     Close(fmain);       {закрити файли}

     Close(fpart1);

     Close(fpart2);

     readln;

end.

Контрольні питання

1. Буферизація даних

2. Нетипізовані файли


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82508. Общая характеристика мусульманской правовой семьи 28.91 KB
  История развития мусульманской правовой системы неразрывно связана с формированием мусульманской религиозной культуры. Но в Коране было упомянуто о том что мнение единое во всей мусульманской общине не может быть неверным. Иджма мнение по правовым вопросам авторитетных ученыхтеологов которое представлено как мнение всей мусульманской общины.
82509. Общая характеристика правовых систем стран Дальнего Восток 26.29 KB
  К отличительным критериям на основе которых можно определить к какой правовой семье следует отнести ту или иную правовую систему принадлежит также восприятие права как исключительно важного социального инструмента регулирования общественных отношений. Поэтому описание китайского и японского права позволит выявить некоторые важные и характерные элементы общей дальневосточной концепции права. Все западные правовые системы независимо от того относятся ли они к семье романогерманского или общего права едины в том что важнейшие вопросы...
82510. Общая характеристика российской правовой системы 27.03 KB
  То что правоприменители и граждане столь часто подчиняются правовым обыкновениям даже в ущерб соблюдению норм права связано с историческими особенностями с противодействием монгольскому владычеству и с традиционной либеральностью центральной власти по отношению к местной. Система права стала более упорядоченной. Правда остаются весьма болезненными проблемы соответствия законодательства субъектов федеральному законодательству и отсутствия нормативных актов в ряде важнейших отраслей права экологическом незавершенность налоговой кодификации...
82511. Значение сравнительного правоведения как науки и учебной дисциплины 26.7 KB
  Сравнительноправовые исследования в сочетании с традиционными историческим нормативным и социологическим видением права позволяют: вопервых изучить явления правовой действительности которые ранее не охватывались проблематикой правоведения и выйти за национальные рамки своей правовой системы; вовторых взглянуть под особым углом зрения на ряд традиционных проблем юридической науки с учетом тенденций развития права в современном мире. Для юридической науки обращенной прежде всего к национальному праву использование сравнительного...
82512. История сравнительного правоведения 27.8 KB
  Сторонники первого похода рассматривающие его лишь как один из научных методов юриспруденции настаивают на древнем происхождении сравнительного правоведения При этом они указывают что еще античные а позже и средневековые философы и законодатели использовали сравнение как метод исследования в целях решения конкретных проблем. При этом иногда указываются такие конкретные даты как 1869 год год основания французского Общества сравнительного законодательства и реже 1900 год. когда был проведен I Международный конгрес сравнительного права.
82513. Научная, образовательная, практическая функции сравнительного правоведения 24.14 KB
  Сравнительное правоведение как и любая другая наука воздействует на общество. Научная функция Сравнительное правоведение является одним из важнейших поставщиков информации об иностранных правовых системах для всей юридической науки. Кроме этого сравнительное правоведение обладает и самостоятельной научной ценностью особенно в части разработки теории правовой системы. Сравнительное правоведение один из немногих курсов позволяющих более или менее подробно ознакомиться иными правовыми системами что существенно расширяет профессиональный...
82514. Правовая семья (правовая система) – основное понятие сравнительного правоведения 27.46 KB
  Правовая система как совокупность социальных институтов их функциональных связей и качественных характеристик посредством которых осуществляется правовое регулирование общественных отношений. Наиболее распространен в современной компаративистике термин правовая семья Категория правовая семья служит для обозначения группы правовых систем имеющих сходные юридические признаки позволяющие говорить об относительном единстве этих систем. Понятие правовая семья отражает те особенности некоторых правовых систем которые являются результатом...
82515. Критерии классификации правовых систем (семей) 25.42 KB
  Например в раннегосударственную эпоху критерий был более чем простым правовые системы делились на свои правильные и чужие неправильные. Так по этому критерию можно разграничить христианские мусульманские и языческие правовые системы. компаративистский Компаративистский подход основан на том что правовые системы отдельных государств можно объединить в правовые семьи на основе сходства по следующим критериям: 1. Сходство структуры системы права и системы законодательства системы применения права.
82516. Соотношение сравнительного правоведения с международным публичным и международным частным правом 25.76 KB
  Взаимодействие сравнительного правоведения и МЧП как особых научных дисциплин широкое понимание Все методы решения коллизии законов предусматривают применение в ряде случаев иностранного закона. Сравнительное правоведение предоставляет в распоряжение МЧП инструментарий позволяющий правильно построить соответствующие институты...