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Ing. Desarrollo de software

Programacin de sistemas operativos

Unidad 2

Actividad 3. Mapa conceptual de la organizacin del sistema de archivos

Cristbal de Jess Flores Iiguez

AL13503107

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Mapa Conceptual de Organizacin de sistemas de archivos

(Lgica/Fsica)

Marco terico de Organizacin de sistemas de archivo

Organizacin lgica.

La mayora de las computadoras organizan los archivos en jerarquas llamadas carpetas,

directorios o catlogos . (El concepto es el mismo independientemente de la terminologa

usada.) Cada carpeta puede contener un nmero arbitrario de archivos, y tambin puede

contener otras carpetas. Las otras carpetas pueden contener todava ms archivos y carpetas,

y as sucesivamente, construyndose un estructura en rbol en la que una carpeta raz (el

nombre vara de una computadora a otra) puede contener cualquier nmero 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 raz, que a menudo no tiene nombre). El uso de carpetas

hace ms fcil organizar los archivos de una manera lgica.

La mayor parte de las estructuras de organizaciones alternativas de archivos se encuentran

dentro de estas cinco categoras:

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Pilas

Es la forma ms fcil 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 implcitamente con delimitadores, explcitamente incluidos como un

subcampo ms.

El acceso a los registros se hace por bsquedas exhaustiva y son fciles 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

fciles de organizar. Esta clase de archivo aprovecha bien el espacio cuando los datos

almacenados varan en tamao y estructura. Fuera de estos usos limitados, este tipo de

archivos no se adapta a la mayora de las aplicaciones.

Archivos secuenciales

Es la forma ms comn de estructura de archivos.

Se emplea un formato fijo para los registros, son de la misma longitud y constan del mismo

nmero de campos de tamao fijo con un orden determinado.

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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 nica organizacin

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 ptimos. El acceso requiere una bsqueda

secuencial de correspondencias con la clave. Si el archivo entero o gran parte de l pueden

traerse a la memoria principal de una sola vez, se podrn aplicar tcnicas de bsquedas ms

eficientes. Al acceder un registro de un archivo secuencial grande, se produce un

procesamiento extra y un retardo considerable.

La organizacin fsica del archivo en una cinta o disco se corresponde exactamente con la

organizacin lgica 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 fsicamente el archivo secuencial como una lista enlazada, en

cada bloque fsico se almacena uno o ms registros y cada bloque del disco contiene un

puntero al bloque siguiente. La insercin de un nuevo registro implica la manipulacin de

puntero, pero no requiere que el nuevo registro ocupe una posicin particular del bloque fsico.

Archivos secuenciales indexados

Los registros se organizan en una secuencia basada en un campo clave presentando dos

caractersticas, un ndice del archivo para soportar los accesos aleatorios y un archivo de

desbordamiento. El ndice proporciona una capacidad de bsqueda para llagar rpidamente al

registro deseado y el archivo de desbordamiento es similar al archivo de registros usado en un

archivo secuencial, pero est integrado de forma que los archivos de desbordamiento se

ubiquen siguiendo un puntero desde su registro predecesor.

La estructura ms simple tiene como ndice un archivo secuencial simple, cada registro del

archivo ndice 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 ndice hasta encontrar el

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valor mayor de la clave que es iguale o precede al valor deseado de la clave, la bsqueda

continua en el archivo principal a partir de la posicin 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, tambin se aade al archivo

de desbordamiento. El registro del archivo principal que precede inmediatamente al nuevo

registro segn la secuencia lgica se actualiza con un puntero del registro nuevo en el archivo

de desbordamiento, si el registro inmediatamente anterior est tambin en el archivo de

desbordamiento se actualizar el puntero en el registro.

Para procesar secuencialmente un archivo completo los registros del archivo principal se

procesarn 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 abandon en el archivo principal.

Archivos indexados

A los registros se accede solo a travs de sus ndices. No hay restriccin en la ubicacin de los

registros, al menos un ndice contiene un puntero a cada registro y pueden emplearse registros

de longitud variable.

Se suelen utilizar dos tipos de ndices, uno exhaustivo que contiene una entrada para cadaregistro del archivo principal y se organiza como un archivo secuencial para facilitar la

bsqueda, el otro ndice es parcial que contiene entrada a los registros donde est el campo de

inters.

Con registro de longitud variable, algunos registros no contendrn todos los campos y cuando

se aade un registro al archivo principal, todos los archivos de ndices deben actualizarse.

Archivos directos o de dispersin

Explotan la capacidad de los discos para acceder directamente a cualquier bloque de direccin

conocida.

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Se requiere un campo clave en cada registro.

Los archivos directos son muy usados donde se necesita un acceso muy rpido, donde se

usan registros de longitud fija y donde siempre se accede a los registros de una vez.

Org ani zacin fsi ca.

Los datos son arreglados por su adyacencia fsica, es decir, de acuerdo con el dispositivo de

almacenamiento secundario. Los registros son de tamao fijo o de tamao variable y pueden

organizarse de varias formas para constituir archivos fsicos.

Cinta magntica.

En este dispositivo el archivo fsico esta formado por un conjunto de registros fsicos, y los

bloques estn organizados en forma consecutiva, ya que se asigna en igual forma.

Adems tales registros puede contener etiquetas que permitan un mayor control sobre los

datos almacenados, y son las siguientes:

- Etiqueta de volumen.- Contiene informacin que permite identificar la cinta, el nombre del

propietario y cualquier informacin general requerida.

- Etiqueta de archivo.- Se utilizan por pares para indicar el inicio y fin del archivo, contiene

informacin acerca del nombre del archivo, fecha de creacin.

- Etiqueta de usuario.- Sirven para guardar informacin adicional de importancia para el

usuario; no son procesados por el sistema operativo.

Discos Magnticos.

El archivo fsico en un disco es una coleccin de registros fsicos de igual tamao, los cuales

pueden estar organizados en forma consecutiva, ligada o con una tabla de mapeo.

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En la organizacin contigua, el archivo utiliza registros fsicos contiguos, siguiendo la secuencia

normal de direcciones.

La organizacin encadenada consiste un conjunto de bloques, cada uno de los cuales tiene un

campo destinado para indicar la direccin del siguiente registro, o sea, para lo que se ha

llamado enlace o liga.

Otra forma de organizacin es la tabla de mapeo que consiste en una tabla de apuntadores a

los registros fsicos que forman el archivo.

La organizacin fsica de un archivo en el almacenamiento secundario depende de la estrategia

de agrupacin y de la estrategia de asignacin de archivos.

Para elegir una organizacin 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 rpido para la recuperacin de un nico registro es una preocupacin

mnima. Un archivo almacenado en CD-ROM nunca ser actualizado, por lo que la facilidad de

actualizacin no se considera. Para la economa de almacenamiento , debera existir una

mnima redundancia de los datos, sta redundancia es el medio fundamental para incrementar

la velocidad de acceso a los datos.

METODOS DE ASIGNACION DE ESPACIO LIBRE

Un mtodo de asignacin de espacio libre determina la manera en que un Sistema Operativo

controla los lugares del disco que no estn siendo ocupados.

Para el control del espacio libre se puede utilizar como base alguno de los mtodos

tericos: Vector de Bits, Lista Ligada, Por Ag rupacion y por Contador .

VECTOR DE BITS

Se tiene un arreglo de bits, el nmero de bits que tiene, representa cada sector del disco, o sea

que si los sectores 10 y 11 estn ocupados su representacin ser:

LISTA LIGADA

Existe una cabecera en la que se tiene la direccin del primer sector vaco, ese sector a su vez,

tiene un apuntador al siguiente bloque, y as sucesivamente hasta que se encuentre una marca

indicando que ya no hay espacio libre, tal y como se muestra en la siguiente figura.

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POR AGRUPACION

Es similar a la lista ligada, solo que en este se tiene por cada sector, un grupo de apuntadores

a varios espacios vacos, al final de cada bloque se tiene un apuntador a otro grupo de

apuntadores, observe la figura.

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POR CONTADOR

Aqui, por cada conjunto de bloques contiguos que estn vacios, se tiene por cada apuntador,

un nmero de inicio y el tamao del grupo de sectores vacios.

Fig. 5.4.11 Ejemplo de asignacin por contador.

MTODOS DE ASIGNACIN DE ESPACIO EN DISCO.

Un mtodo de asignacin 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 controlarbsicamente la identificacin del archivo, sector de inicio y sector final.

Para el control del espacio ocupado en disco se puede utilizar como base alguno de los

mtodos tericos: Asign acin Cont igua, Asignacin L igada, Asignacin Indexada.

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ASIGNACIN CONTIGUA.

Este mtodo 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 asignacin contigua.

VENTAJAS DESVENTAJAS

- La cabeza de lectura no se mueve

demasiado en la lectura de un archivo.

- Produce fragmentacin externa.

ASIGNACIN LIGADA

En este mtodo, cada archivo es una lista ligada de bloques de disco. En el directorio hay unapuntador 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:

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Fig. 5.4.13 Ejemplo de asignacin ligada

VENTAJAS DESVENTAJAS

- No produce fragmentacin externa. La cabeza de lectura se puede moverdemasiado en la lectura de un

archivo.

- Si una liga se pierde, se perder el

archivo completo.

Es ineficiente para la implementacin

de archivos directos.

Se necesita un campo extra para el

apuntador.

ASIGNACIN INDEXADA

Como ya se vio, la asignacin ligada resuelve problemas de fragmentacin externa, sin

embargo, laasignacin ligada no soporta eficientemente el acceso directo a los archivos. La

asignacin indexada resuelve este problema poniendo todos los apuntadores en una sola

localidad: El bloque ndice .

Cada archivo tiene su bloque ndice, El cual es un arreglo de direcciones de bloques de disco.

La i-sima entrada en el bloque ndice apunta al i-simo bloque que conforma el archivo. En el

directorio se controla la direccin del bloque ndice de cada archivo, por ejemplo:

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Fig. 5.4.14 Ejemplo de asignacin indexada.

VENTAJAS DESVENTAJAS

No produce fragmentacin externa. Eficiente para la implementacin de

archivos directos.

Existe desperdicio cuando hayarchivos muy chicos.

Desbordamiento de bloque ndice.

(Solucin: creacin de un esquema

ligado; el ultimo bloque ndice apunta

a otro ndice) .

Fuentes de consulta

http://sistemasoperativos.angelfire.com/html/5.4.html

https://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&

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