徐洁磐全套配套课件数据库系统实用教程 database_07.ppt

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1、第7章数据库的物理组织7.1概论7.2数据库的物理存储介质7.3磁盘存储器及其结构7.4文件组织7.5文件记录组织7.6索引技术与散列技术7.7数据库与文件2版权所有(C)-南京大学计算机科学与技术系7.1概论研究目的提高存储效率，加快存取速度研究内容磁盘的物理结构文件的组织与设计主要技术索引技术散列技术3版权所有(C)-南京大学计算机科学与技术系7.1概论7.2数据库的物理存储介质7.3磁盘存储器及其结构7.4文件组织7.5文件记录组织7.6索引技术与散列技术7.7数据库与文件4版权所有(C)-南京大学计算机科学与技术系三级存储器结构第一级：主存

2、储器(mainmemory)包括：磁带存储器自动光盘机是一种辅助存储设备，也称三级存储器包括：高速缓冲存储器(cache)主存储器(memory)7.2数据库的物理存储介质第二级：磁盘存储器(secondarystorage)第三级：辅助存储器(tertiarystorage)也称为：二级存储器或次级存储器5版权所有(C)-南京大学计算机科学与技术系7.2数据库的物理存储介质存储容量访问速度访问类型存取单位第一级存储器100MB~10GB10-8秒~10-7秒随机字节第二级存储器10GB~103GB10毫秒~30毫秒随机磁盘块第三级存储器106GB

3、几秒钟~几分钟顺序数据块6版权所有(C)-南京大学计算机科学与技术系7.2数据库的物理存储介质主存储器磁盘存储器辅助存储器cachememorytapeCDdisk存储容量小大访问速度快慢制造成本高低7版权所有(C)-南京大学计算机科学与技术系7.1概论7.2数据库的物理存储介质7.3磁盘存储器及其结构7.4文件组织7.5文件记录组织7.6索引技术与散列技术7.7数据库与文件8版权所有(C)-南京大学计算机科学与技术系7.3磁盘存储器及其结构磁盘存储器一种大容量、可以直接存取的外部存储设备。大容量：10GB~1000GB直接存取：可以随机到达磁盘上

4、的任何一个部位存取数据。磁盘存储器的组成磁盘盘片磁盘驱动器9版权所有(C)-南京大学计算机科学与技术系7.3磁盘存储器及其结构1.磁盘盘片盘片分上下两面每一面又被划分成若干个磁道(Track)每个磁道是一个由两个半径不等的同心圆所构成的区域每个磁道又分为若干个等长的扇区(Sector)，它又称磁盘块(Block)磁盘块是磁盘与内存进行数据交换的基本单位磁道轴磁盘块10版权所有(C)-南京大学计算机科学与技术系7.3磁盘存储器及其结构一个磁盘存储器往往由若干个盘片组成一个盘片组，固定在同一个主轴上。由具有相同半径的若干个磁道可以构成－个无形的同心圆柱

5、体，我们称其为柱面(Cylinder)。磁盘盘片的每一面有多少条磁道，该磁盘存储器就有多少个柱面。柱面磁道磁盘轴11版权所有(C)-南京大学计算机科学与技术系7.3磁盘存储器及其结构2.磁盘驱动器磁盘驱动器由活动臂和读写头组成。每个盘片有两个活动臂，分别对应上、下两面，每个活动臂的尽头有一个读/写头（或称磁头），用它可以读取/写盘片中的数据。所有的活动臂都被固定在同一个活动臂组合件上，并可以通过移动活动臂组合件来使固定在活动臂上的磁头在不同的磁道之间移动，从而完成对于柱面的定位操作。旋转活动臂磁道柱面轴磁头活动臂组合件12版权所有(C)-南京大学计

6、算机科学与技术系7.3磁盘存储器及其结构3.磁盘存储器一个磁盘存储器是由盘片组以及磁盘驱动器所组成的，其中盘片组以轴为核心作不间断的旋转，而活动臂组合件则以柱面为单位做前进或后退操作。磁盘块（扇区）的定位操作选择柱面：通过移动活动臂组合件来进行定位选择磁道：选择活动臂（读/写头）选择磁盘块：根据盘片组的旋转定位。因此，每个磁盘块的物理地址由三个部分组成：柱面号+磁道号+磁盘块号13版权所有(C)-南京大学计算机科学与技术系7.3磁盘存储器及其结构4.磁盘存储器的I/O操作编码方式：设一个磁盘存储器有n个柱面，每个柱面有m个磁道，每个磁道有r个磁盘块

7、。则编码规则如下：柱面号：由外层到内层分别为（0号柱面，1号柱面，……，n-1号柱面）磁道号：每个柱面中的磁道从上到下分别为（0号磁道，1号磁道，……，m-1号磁道）磁盘块号：每个磁道中的磁盘块按照旋转的方向分别为（0号磁盘块，1号磁盘块，……，r-1号磁盘块）因此，该磁盘存储器中共有m*n*r个磁盘块，其中x号柱面的y号磁道的z号磁盘块的编号是：xmr+yr+z14版权所有(C)-南京大学计算机科学与技术系7.3磁盘存储器及其结构4.磁盘存储器的I/O操作（续）磁盘的格式化在每个磁盘块的头部写入：该磁盘块的地址，包括：柱面号，磁道号（读/写

8、头号），磁盘块号有关该磁盘块的状态信息在同一个磁道的相邻磁盘块之间会留有一定的空隙，以利于对相邻磁盘块的顺序访问。磁盘的I