空间存储和索引解析PPT教案.pptx

会计学
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空间存储和索引解析
问题的提出
空间索引的提出基于两个因素
计算机的体系结构将存储器分为内存和外存
访问两种存储器一次所花费的时间相差10万倍以上
外存储器作为存储数据的主要设备，访问所花费的代价，要求对数据存储的位置和结构必须加以组织和索引。
传统索引技术对空间数据库的不适应性
传统索引技术只是基于一维数据之间的关系判读（大于、等于和小于），而空间数据的多维性很难判断
存储器分级管理
空间索引技术的研究思路
目标映射思路
基于传统数据库的索引机制：传统数据库的多属性可以看成多维空间上的点，因此多属性数据索引（KD-树、网格文件）可以直接用于索引空间中的点状地物。
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问题的提出
曲线、多边形、多面体，则可以将其先映射成更高纬空间的点，再采用点状目标索引技术。
目标复制思路
复杂的空间几何体映射高维空间点后，几何体的空间关系发生了变化，查找效率低。
于是提出了不允许索引子重叠的索引法。这种方法，将索引空间划分成许多索引子空间，索引目标属于与其相交的子空间。
缺点：导致目标重复存储，增加了Insert/Delete等操作的复杂度。
目标界定思路
如果允许索引子重叠，则可以将空间几何体界定在某一索引子空间内，则目标的重复存储可以避免。
索引子空间的重叠，必然导致多条查找路径，因此这种研究的思路重点是索引子空间重叠最小化。
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基本存储
联机存储
物理存储介质层次
寄存器
高速缓冲存储器
主存储器
快闪存储器
磁盘存储器
脱机存储
光盘存储器
磁带存储器
容量
速度
快
慢
小
大
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物理存储介质：基本存储
寄存器（register）
CPU的一部分，用于暂存运算中间结果
与运算部件直接连接，速度最快，极少（几十个）
高速缓冲存储器（cache memory）
CPU的一部分，用于缓存主存储器，解决主存储器跟不上CPU读写速度要求的矛盾。
在CPU中，速度极快，容量小（几十K~2M）
操作系统底层管理
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物理存储介质：基本存储
主存储器（main memory）-内存
通过总线与CPU相连，存储运算所需的数据和指令
速度很快（纳秒级），一般容量在几十M～几个G
随机访问：访问任何存储单元，时间相同。
易失性：断电丢失。
操作系统提供机制，应用程序管理。
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物理存储介质：在线存储
快闪存储器（flash memory）
通过外设接口与总线相连，存储永久保留的数据
速度受到存储介质和接口限制
随机访问，非易失性，断电不丢失
文件系统管理，可以通过操作系统在线访问
磁盘存储器（disk memory）
同上，但是机械装置，速度更慢
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物理存储介质：脱机存储
光盘存储器（CDROM/CDR/CDRW/DVD）
脱机存储，保存备份或者历史档案
分为光物理盘，光化学盘和光磁盘
只读，可写一次，可重复读写
机械装置，随机访问，速度更低
有标准数据记录格式，操作系统提供文件系统接口访问
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物理存储介质：脱机存储
磁带存储器（tape）
脱机存储，保存备份或者历史档案
电磁记录原理
机械装置，顺序访问
速度最低，容量价格比最高（至几百G）
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磁盘存储器
主要内容
磁盘物理特性
磁盘性能度量
磁盘块存取的优化
磁盘阵列技术RAID
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