Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Архивация данных. 5

file:///C:/A5408E30/file1344.htm

Attachment: Attachment
Attachment: Attachment
Attachment: Attachment

ИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

Задание.

Архивация данных. Принципы сжатия данных, программное обеспечение и его основные характеристики.

1. Введение

2. Основная часть

3. Заключение.

4. Введение должно содержать актуальность темы, цели и задачи работы. Заключение – основные выводы работы. Объем работы не менее 10 страниц.

Реферат должен обязательно включать следующие элементы: списки, сноски.

Все когда-нибудь кончается, в том числе и компьютерная память. Каким бы большим ни был ваш жесткий диск, придет момент, когда вы не сможете записать на него новую программу или данные. Так что рано или поздно может случиться неприятная ситуация, в результате которой операционная система станет неработоспособной или будут утрачены важные данные. Один из способов экономии памяти на диска х - это использование программ-архиваторов, которые «сжимают» (пакуют) файлы. Целью использования архиваторов является создание резервных копий документов. Создание электронных архивов; Перенос данных из одного ПК на другой. Передача данных по сети.

Для человека избыточность данных часто связана с качеством информации, поскольку избыточность, как правило, улучшает понятность и восприятие информации. Однако, когда речь идет о хранении и передаче информации средствами компьютерной техники, то избыточность играет отрицательную роль, поскольку она приводит к возрастанию стоимости хранения и передачи информации. Особенно актуальной эта проблема стает в случае обработки огромных объемов информации при незначительных объемах носителей данных. В связи с этим, постоянно возникает проблема уменьшения избыточности или сжатия данных. Если методы сжатия данных применяются к готовым файлам, то часто вместо термина "сжатие данных" употребляют термин "архивация данных", сжатый вариант данных называют архивом, а программные средства, которые реализуют методы сжатия называются архиваторами.

Архивация – это создание архивного файла, в который включены все исходные файлы и папки с одновременным сжатием информации (упаковкой) для сокращения занимаемого места на диске. При этом следует четко представлять различие в архивации и упаковке (сжатии) данных. Архивация – это объединение нескольких файлов в единый архивный файл, а упаковка (сжатие) – это сокращение объема исходных файлов без потерь информации и возможностью точного восстановления оригинала.

Для архивирования используются программы-архиваторы.

Архиваторы – это программы для создания архивов. Архивы предназначены для хранения данных в удобном компактном виде. В качестве данных обычно выступают файлы и папки. Как правило, данные предварительно подвергаются процедуре сжатия или упаковки. Поэтому почти каждый архиватор одновременно является программой для сжатия данных. С другой стороны, любая программа для сжатия данных может рассматриваться как архиватор. Эффективность сжатия является важнейшей характеристикой архиваторов. От нее зависит размер создаваемых архивов. Чем меньше архив, тем меньше места требуется для его хранения. Для передачи нужна меньшая пропускная способность канала передачи или затрачивается меньшее время. Преимущества архивов очевидны, если учесть, что данные уменьшаются в размере и в 2 раза, и в 5 раз.

Архивные файлы – это документы, рисунки и др. файлы, которые специально сжаты (упакованы) с целью более рационального размещения на дискете или для передачи по электронной почте через интернет. При этом архивный файл занимает в несколько раз меньше места (иногда в 10 - 100 раз!) и может быть свободно размещен на дискете или более быстро отправлен по электронной почте (вместо 10мин. – 1-2 мин.)

Сжатие данных используется очень широко. Можно сказать, почти везде. Например, документы PDF , как правило, содержат сжатую информацию. Довольно много исполняемых файлов EXE сжаты специальными упаковщиками. Всевозможные мультимедийные файлы ( GIF , JPG , MP 3, MPG ) являются своеобразными архивами.

Основным недостатком архивов является невозможность прямого доступа к данным. Их сначала необходимо извлечь из архива или распаковать. Операция распаковки, впрочем, как и упаковки, требует некоторых системных ресурсов. Это не мгновенная операция. Поэтому архивы в основном применяют со сравнительно редко используемыми данными. Например, для хранения резервных копий или установочных файлов.

Существует два основных метода архивации:

Алгоритм Хаффмана.В основе алгоритма Хаффмана лежит идея кодирования битовыми группами. Сначала проводится частотный анализ входной последовательности данных, то есть устанавливается частота вхождения каждого символа, встречащегося в ней. После этого, символы сортируются по уменьшению частоты вхождения. Основная идея состоит в следующем: чем чаще встречается символ, тем меньшим количеством бит он кодируется. Результат кодирования заносится в словарь, необходимый для декодирования. Рассмотрим простой пример, иллюстрирующий работу алгоритма Хаффмана.

Пусть задан текст, в котором бурва 'А' входит 10 раз, буква 'В' — 8 раз, 'С'— 6 раз , 'D' — 5 раз, 'Е' и 'F' — по 4 раза. Тогда один из возможных вариантов кодирования по алгоритму Хаффмана приведен в таблицы 1.

Символ

Частота вхождения

Битовый код

100

101

110

111

Как видно из таблицы 1, размер входного текста до сжатия равен 37 байт, тогда как после сжатия — 93 бит, то есть около 12 байт (без учета длины словаря). Коэффициент сжатия равен 32%. Алгоритм Хаффмана универсальный, его можно применять для сжатия данных любых типов, но он малоэффективен для файлов маленьких размеров (за счет необходимости сохранение словаря).

На практике программные средства сжатия данных синтезируют эти три "чистых" алгоритмы, поскольку их эффективность зависит от типа и объема данных. В таблице 2 приведены распространенные форматы сжатия и соответствующие им программы и—архиваторы, использующиеся на практике.

Операционная система MS DOS

Операционная система Windows

Формат сжатия

Программа архивации

Программа разархивации

Программа архивации

Программа разархивации

ARJ

Arj.exe

WinArj.exe

RAR

Rar.exe

Unrar.exe

WinRar.exe

ZIP

Pkzip.exe

Pkunzip.exe

WinZip.exe

Кроме того, современные архиваторы предоставляют пользователю полный спекр услуг для работы с архивами, основными из которых являются:

1. создание нового архива;

2. добавление файлов в существующий архив;

3. распаковывание файлов из архива;

4. создание самораспаковающихся архивов (self—extractor archive);

5. создание распределенных архивов фиксированного размера для носителей маленькой емкости;

6. защита архивов паролями от несанкционированного доступа;

7. просмотр содержимого файлов разных форматов без предварительного распаковывания;

8. поиск файлов и данных внутри архива;

9. проверка на вирусы в архиве к распаковыванию;

10. выбор и настройка коэффициента сжатия

Алгоритм Лемпеля-Зива. Классический алгоритм Лемпеля-Зива – LZ77, названный так по году своего опубликования. Он формулируется следующим образом : «если в более раннем тексте уже встречалась подобная последовательность байт, то в архивный файл записывается только ссылка на эту последовательность (смещение, длина), а не сам текст». Так фраза «КОЛОКОЛ_ОКОЛО_КОЛОКОЛЬНИ» [24] закодируется в последовательность «КОЛО(-4,3)_О(-6,4)_(-7,7)ЬНИ» [13]. Коэффициент сжатие - 54%. Аналогично сжимается изображение. Большие области одного цвета заменяются на ссылку: (цвет, длина) Графические файлы сжимаются очень хорошо– в 100–200 раз

Типы архивных файлов

В файловой системе компьютера архивные файлы имеют строго заданный тип (расширение). Так, наиболее часто встречающиеся архивы имеют тип: ZIP, RAR, ARJ. Кроме них на компьютерах используются архивы: CAB, LZH, TAR, GZ, UUE, BZ2, ISO…

Архивный файл

Архивный файл представляет собой набор из одного или нескольких файлов, помещенных в сжатом виде в единый файл, из которого их можно при необходимости извлечь в первоначальном виде. Архивный файл содержит оглавление, позволяющее узнать, какие файлы содержаться в архиве. В оглавлении архива для каждого содержащегося в нем файла храниться следующая информация:

- имя файла;

- сведения о каталоге, в котором содержится файл;

- дата и время последней модификации файла;

- размер файла на диске и в архиве;

- код циклического контроля для каждого файла, используемый для проверки целостности архива;

Определить с помощью, какой программы был заархивирован тот или другой архивный файл, можно при помощи расширения. Например:

- game.rar – заархивирован при помощи архиватора WinRAR;

- game.arj – заархивирован при помощи архиватора ARJ;

- game.zip - заархивирован при помощи архиватора ZIP.

Разные программы отличаются форматом архивных файлов, скоростью работы, степенью сжатия файлов при помещении в архив, удобством использования.

Архиваторы MS DOS

С развитием компьютера стали увеличиваться и объемы информации хранимой в нем, что в свою очередь привело к развитию технологий по хранению этой информации в сжатом виде, то есть в архивах. Для этого было придумано множество программ осуществляющих архивацию информации.

Наиболее известные программы-архиваторы для MS-DOS: ARJ (разработчик - Robert K. Jung), PKZIP(компания PKWARE Inc.), IHA (Haruyasu Yoshizaki), ZOO (Rahul Dhesi). Безусловным лидером во всем мире за последние 5 лет стал архиватор RAR. В настоящее время RAR активно вытесняет ZIP как основную утилиту сжатия FTP архивов в сети INTERNET. RAR является единственной всемирно используемой программой, созданной русским программистом (за исключением TETRIS). Все архиваторы отличаются используемыми алгоритмами сжатия, форматами архивных файлов, скоростью работы и т.д.

ARJ

Программа ARJ (разработчик - Robert K. Jung) относится к числу наиболее известных продуктов своего класса. Она выполняет все функции по обслуживанию своих, архивов, может помещать файлы в архив, извлекать файлы из архива, и делать «саморизвлекающиеся» файлы и так далее.

Назначение архиватора ARJ

Программа ARJ позволяет:

- создавать архивные файлы из отдельных или всех файлов текущего каталога и его подкаталогов, загружая в один архив до 32000 файлов;

- добавлять и заменять файлы в архиве;

- извлекать и удалять файлы из архива;

- просматривать содержимое архива;

- создавать многотомный архив;

- защищать каждый из помещенных в архив файлов 32-битовым циклическим кодом, тестировать архив, проверяя сохранность в нем информации;

- получать помощь по работе на 3 международных языках;

- вводить в архив комментарии к файлам;

- запоминать в архиве пути к файлам;

- сохранять в архиве несколько поколений (версий) одного и того же файла;

- переупорядочивать архивный файл по размерам файлов, именам, расширениям, дате и времени модификации, коэффициенту сжатия и др.;

- осуществлять поиск строк в архивированных файлах;

- восстанавливать файлы из разрушенных архивов;

- создавать самораспаковывающиеся архивы как на одном томе, так и на нескольких томах;

- просматривать содержимое текстовых файлов, содержащихся в архиве;

- обеспечивать защиту информации в архиве и доступ к файлам, помещенным в архив, по паролю.

По умолчанию программа ARJ обеспечивает достаточно большую скорость работы и близкую к максимальной степень сжатия. Но при желании можно получить еще на несколько процентов большую степень сжатия файлов за счет несколько более медленной работы. Для этого следует указать режим –JM.

RAR

Архиватор RAR был создан как достаточно универсальное средство сжатия файлов, содержащих самую различную информацию, объединяющее достоинства и удобства программ двух классов архиватора командной строки и полноэкранной оболочки для просмотра и других манипуляций с архивами.

В некоторых случаях использование RAR не может быть заменено ни одним из существующих архиваторов, а логичный и простой интерфейс делает его удобным средством работы с архивами.

По своим техническим характеристикам RAR не уступает широко распространенным и популярным архиваторам, а по некоторым показателям превосходит их.

На файлах типа .EXE, .COM, .LIB, .OBJ, .OVR и аналогичных им RAR как правило обеспечивает максимальную по сравнению с другими архиваторами степень сжатия, превосходя их примерно на 0.5 - 3%

На отдельных файлах (больших .LIB, некоторых других) выигрыш может достигать 5-7% от упакованного размера. Метод сжатия обычно существенно не влияет на результат.

Текстовая информация сжимается примерно на уровне других архиваторов (зависит от вида текста и метода сжатия) на файлах до 32 килобайт размером. На больших текстовых файлах RAR обычно превосходит большинство других архиваторов.

При упаковке файлов баз данных существенно влиять на размер и время работы может метод сжатия (m0 - m5).

Степень сжатия графической информации сильно зависит от рода файлов.

При создании непрерывного (solid) архива, содержащего много небольших однотипных файлов, степень сжатия на 10 - 40 % и более превосходит достигаемую при упаковке в обычный архив.

Помимо стандартных функций RAR обеспечивает

Полноэкранный интерфейс:

- выбор упаковываемых и распаковываемых файлов;

- эмуляция структуры подкаталогов в архиве;

- работа с "мышью";

- сохранение параметров в файле конфигурации;

- просмотр упакованных и обычных файлов в текстовом или 16-ричном виде.

Специальные функции:

- разбиение архива на части (volumes) для переноса на дискеты;

- создание и модифицирование самораспаковывающихся архивов (SFX);

- создание самораспаковывающихся архивных томов (SFX);

- создание непрерывных (solid) архивов с повышенной степенью сжатия;

- защита информации по паролям;

- защита архивов от модификации;

- сохранение информации об авторе архива;

- восстановление структуры поврежденных архивов;

- добавление комментариев ко всему архиву и к отдельным файлам;

- встроенная поддержка ANSIescape последовательностей в комментариях.

Ограничения

- Количество файлов, добавляемых при выполнении одной операции архивирования, ограничено примерно 6000 - 7000.

- Количество файлов в архиве не ограничено.

- При работе в полноэкранном режиме не может выводиться более чем 4000 файлов в одном подкаталоге.

- Если количество файлов в подкаталоге превышает 2000, сортировка имен при просмотре в полноэкранном режиме отключается.

Непрерывные (solid) архивы

При упаковке большого числа однотипных файлов можно получить существенное увеличение степени сжатия, если вместо обычного, создать непрерывный архив.

Чтобы получить непрерывный архив, необходимо в командной строке RAR при создании архива указать ключ -s: rara -ssolid.rar

В непрерывном архиве при упаковке каждого файла (кроме первого) используется информация, содержащаяся в предыдущих файлах. По этой причине архивы такого типа нельзя модифицировать. Выигрыш в степени сжатия по сравнению с обычными архивами тем выше, чем меньше средний размер файла и больше их количество. Наиболее типичный выигрыш на больших пакетах программ от 2 до 15 %, но в отдельных случаях наблюдалось уменьшение размера архива (по сравнению с созданным обычным методом) в 1.5 - 2 раза.

Можно также создавать непрерывные архивные тома и непрерывные самораспаковывающиеся архивные тома. Распаковку непрерывных архивных томов нужно всегда начинать с первого тома из последовательности.

Основной недостаток предложенного метода в том, что для распаковки одного файла архиватору необходимо обработать все файлы, предшествующие данному (при этом выдается сообщение: Skipped <имя файла>). Поэтому непрерывные архивы удобнее всего использовать в том случае, когда предполагается распаковка сразу всего архива, например для поставки больших пакетов программ (в этом случае могут быть удобны непрерывные самораспаковывающиеся архивные тома).

Кроме того, при повреждении одного из файлов в непрерывном архиве, будет испорчена информация во всех остальных файлах, следующих за ним.

Если при создании непрерывного архива (также как и при создании архивных томов) сжатие файла не дало результата (упакованный размер больше исходного), то повторное запоминание файла проводиться не будет. Так что размер файла в таких архивах может превышать исходный. Но реально такое может произойти обычно только при упаковке уже сжатых каким-либо архиватором файлов.

Для повышения степени сжатия при добавлении к непрерывному архиву файлы сортируются по расширению.

Работа с внешними архивами.

В полноэкранном режиме RAR позволяет работать с архивами форматов широко распространенных архиваторов ZIP, ARJ, LZH.

Для этих архивов поддерживаются следующие операции:

- распаковка с созданием подкаталогов;

- распаковка в текущий подкаталог;

- тестирование архива;

- удаление файлов из архива;

- полноэкранный просмотр файлов в архиве;

- создание SFX архивов;

- добавление комментариев к архиву (только ZIP,ARJ);

- добавление комментариев к файлам архива (только ZIP,ARJ);

- распаковка в указанный подкаталог.

Для таких архивов можно обычным образом задать пароль (ALT-P) и подкаталог для временных файлов (ALT-W).

Для простого просмотра архивов ZIP, ARJ, LZH достаточно одного архиватора RAR, но для выполнения архивных операций соответствующие программы (PKUNZIP, PKZIP, ZIP2EXE, ARJ, LHA) должны быть указаны в PATH.

Просмотр файлов в RAR архиве

Если при просмотре файлов в RAR архиве используется встроенный viewer, то распаковка файла осуществляется динамически по мере надобности. При использовании внешней утилиты просмотра предварительно распаковывается весь файл.

Архиваторы WINDOWS

В системе Windows нет встроенных функций для работы с упакованными архивами, поэтому большинству пользователей приходится обзаводиться специальными утилитами и при этом решать проблему многообразия архивных форматов.

Емкость магнитных дисков и оперативной памяти постоянно растет, каналы передачи данных становятся все более мощными, и все же объем передаваемой и хранимой информации по-прежнему остается весьма значимым фактором, заставляющим нас использовать программные средства для работы с упакованными данными.

Список литературы

Информатика. Базовый курс. / Под ред. С.В.Симоновича. — СПб., 2000 г.

А.П.Микляев, Настольная книга пользователя IBM PC 3—издание М.:, "Солон—Р", 2000, 720 с.

Симонович С.В., Евсеев Г.А., Мураховский В.И. Вы купили компьютер: Полное руководство для начинающих в вопросах и ответах. — М.: АСТ—ПРЕСС КНИГА; Инфорком—Пресс, 2001.— 544 с.: ил. (1000 советов).

Ковтанюк Ю.С., Соловьян С.В. Самоучитель работы на персональном компьютере — К.:Юниор, 2001.— 560с., ил.

file:///C:/A5408E30/file1344.files/header.htm

Архивация данных. 5 📙 Контрольная → 🆔 7401