1. 文件有哪些结构类型
文件的物理结构以下几种:
1、顺序结构又称连续结构。这是一种最简单的物理结构,它把逻辑上连续的文件信息依次存放在连续编号的物理块中。只要知道文件在存储设备上的起始地址(首块号)和文件长度(总块数),就能很快地进行存取。这种结构的优点是访问速度快,缺点是文件长度增加困难。
2、链接结构这种结构将逻辑上连续的文件分散存放在若干不连续的物理块中,每个物理块设有一个指针,指向其后续的物理块。只要指明文件第一个块号,就可以按链指针检索整个文件。这种结构的优点是文件长度容易动态变化,其缺点是不适合随机访问。
3、索引结构。采用这种结构逻辑上连续的文件存放在若干不连续的物理块中,系统为每个文件建立一张索引表,索引表记录了文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。索引表也以文件的形式存放在磁盘上。给出索引表的地址,就可以查找与文件逻辑块号对应的物理块号。如果索引表过大,可以采用多级索引结构。这种结构的优点是访问速度快,文件长度可以动态变化。缺点是存储开销大,因为每个文件有一个索引表,而索引表亦由物理块存储,故需要额外的外存空间。另外,当文件被打开时,索引表需要读入内存,否则访问速度会降低一半,故又需要占用额外的内存空间。
4、Hash结构又称杂凑结构或散列结构。这种结构只适用于定长记录文件和按记录随机查找的访问方式。Hash结构的思想是通过计算来确定一个记录在存储设备上的存储位置,依次先后存入的两个记录在物理设备上不一定相邻。按Hash结构组织文件的两个关键问题是:定义一个杂凑函数;解决冲突;
5、索引顺序结构,索引表每一项在磁盘上按顺序连续存放在物理块中。
2. 简述计算机三级存储体系结构
在计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级。高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。辅助存储器用于扩大存储空间。
1、高速缓冲存储器
存在于主存与CPU之间的一级存储器, 由静态存储芯片(SRAM)组成,容量比较小但速度比主存高得多, 接近于CPU的速度。在计算机存储系统的层次结构中,是介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。它和主存储器一起构成一级的存储器。高速缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送是由硬件自动进行的。
2、主存储器(Main memory)
计算机硬件的一个重要部件,其作用是存放指令和数据,并能由中央处理器(CPU)直接随机存取。现代计算机是为了提高性能,又能兼顾合理的造价,往往采用多级存储体系。即由存储容量小,存取速度高的高速缓冲存储器,存储容量和存取速度适中的主存储器是必不可少的。
主存储器是按地址存放信息的,存取速度一般与地址无关。32位(比特)的地址最大能表达4GB的存储器地址。这对多数应用已经足够,但对于某些特大运算量的应用和特大型数据库已显得不够,从而对64位结构提出需求。
3、外储存器
辅助存储器又称外存储器(简称外存)。指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器,此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。
(2)散列文件也称为顺序文件扩展阅读
计算机的主存储器不能同时满足存取速度快、存储容量大和成本低的要求,在计算机中必须有速度由慢到快、容量由大到小的多级层次存储器,以最优的控制调度算法和合理的成本,构成具有性能可接受的存储系统。存储系统的性能在计算机中的地位日趋重要,主要原因是:
1、冯诺伊曼体系结构是建筑在存储程序概念的基础上,访存操作约占中央处理器(CPU)时间的70%左右。
2、存储管理与组织的好坏影响到整机效率。
3、现代的信息处理,如图像处理、数据库、知识库、语音识别、多媒体等对存储系统的要求很高。
3. 磁盘文件有哪些组织方式,分别叙述各种文件组织方式的特点
基本的组织方式有:顺序组织、 索引组织 、 散列组织和链组织。
顺序文件,是按照从头到尾的顺序进行存取操作的,
索引文件 是指在主文件之外再建立一个表示关键字与其物理记录之间对应关系的表,称为索引表。索引表与主文件共同构成索引文件。
直接存取文件又称为哈希(Hash)文件或散列文件,即利用哈希函数及其处理冲突的方法,把文件散列到外存上,通常是磁盘上。对直接存取文件进行查找时,首先根据哈希函数先求出哈希地址,再将数据读入内存,然后在内存中进行顺序查找。直接存取文件不能进行顺序查找,但插入数据方便,存取速度快。
如果逻辑文件中的各个逻辑记录任意存放到一些磁盘块中,再用指针把各个块按逻辑记录的顺序链接起来,在文件目录中只记录第一块的地址和最后一块的地址,那么这种文件组织方式就是链接结构。