[[Fortran-файлы типа Unformatted]]
 
Вы посетили: » Fortran-файлы типа Unformatted
Содержание

Fortran-файлы типа Unformatted

Файлы типа Unformatted создаются программами и программными модулями, написанными на языке Fortran. Эти файлы являются бинарными (двоичными) и при этом имеют особую внутреннюю структуру, которая не позволяет считывать и записывать файлы такого типа напрямую (без учета этой структуры) из программ, написанных на других языках (например, C++).

В расчетном ядре и библиотеках пре- и постпроцессинга системы ФРУНД, написанных на языке Fortran, используется ряд файлов типа Unformatted:

  • rezr — старый файл с результатами MBS-расчета, записывающийся из расчетного модуля (новый файл results.mbr записывается из ядра fcore);
  • rean — файл с результатами анализа, записывается из библиотеки анализа fanaz (fcanaz) на этапе постпроцессинга;
  • *.bnf — файлы с графиками изменения величин, выбранных для замера при анализе;
  • и т.д. ??? необходимо добавить остальные виды файлы типа Unformatted, использующиеся Fortran-модулями ФРУНД ???

Структура файлов типа Unformatted

Файлы типа Unformatted отличаются от обычных бинарных файлов наличием определенной внутренней структуры. Содержимое таких файлов разделено на ряд последовательных блоков. Один блок — это набор данных, образующийся в Unformatted-файле при вызове очередной функции записи. При чтении содержимое Unformatted-файла также считывается целыми блоками (даже если функция чтения пытается считать меньший объем данных, чем тот, который содержится в считываемом блоке).

Структура Unformatted-файлов GNU Fortran (GFortran)

В следующей таблице приведена структура Unformatted-файла формата GFortran.

Раздел Описание Тип Длина, байт Значение
Список
блоков 		Блок 1 Начальный символ
блока 		Открывающий символ блока Число 4 4+L_1+4=L_1+8 1<=L_1<=2*10^91)
Содержимое
блока 		Данные, хранящиеся в блоке Массив
байт 		L_1 —
Конечный символ
блока 		Завершающий символ блока Число 4 1<=L_1<=2*10^9
Блок 2 Начальный символ
блока 		… … 4 L_2+8 L_2
Содержимое
блока 		… … L_2 —
Конечный символ
блока 		… … 4 L_2
… … … … …
Блок n Начальный символ
блока 		… … 4 L_n+8 L_n
Содержимое
блока 		… … L_n —
Конечный символ
блока 		… … 4 L_n

Таким образом, длина Unformatted-файла формата GFortran равна:
L_{GNU}=sum{i=1}{n}{(L_i+8)}=sum{i=1}{n}{L_i}+8n,
где

  • n — число блоков,
  • L_i — число содержимого i-ого блока.

Структура Unformatted-файлов Intel Fortran / Fortran PowerStation

Unformatted-файлы, создаваемые программами или программными модулями, скомпилированными с помощью компиляторов Microsoft Fortran PowerStation или Intel Fortran (с опцией Use PowerStation I/O Format, выставленной в Yes; соответствующий ключ компилятора — /fpscomp:ioformat), отличаются чуть более сложной структурой. В таких файлах содержимое каждого блока разбивается на ряд частей. Каждая часть содержит не более 128 байт данных.

В следующей таблице приведена структура Unformatted-файла формата PowerStation.

Раздел Описание Тип Длина, байт Значение
Начальный символ Открывающий символ файла Символ 1 K
(код2) 4B)
Список
блоков 		Блок 1 Полная часть 1 Начальный символ
полной части 		Открывающий символ полной части Символ 1 1+128+1=130 130m_1+l_1+2 код 81
Содержимое
полной части 		Данные, хранящиеся в полной части Массив
байт 		128 —
Конечный символ
полной части 		Завершающий символ полной части Символ 1 код 81
Полная часть 2 … … … … 130 …
… … … … … …
Полная часть m_1 … … … … 130 …
Неполная часть
(заключительная) 		Начальный символ
неполной части 		Открывающий символ неполной части Число 1 1+l_1+1=l_1+2 1<=l_1<=128
Содержимое
неполной части 		Данные, хранящиеся в неполной части Массив
байт 		l_1 —
Конечный символ
неполной части 		Завершающий символ неполной части Число 1 1<=l_1<=128
Блок 2 Полная часть 1 … … … … 130 130m_2+l_2+2 …
Полная часть 2 … … … … 130 …
… … … … … …
Полная часть m_2 … … … … 130 …
Неполная часть
(заключительная) 		… … … … l_2+2 …
… … … … …
Блок n Полная часть 1 … … … … 130 130m_n+l_n+2 …
Полная часть 2 … … … … 130 …
… … … … … …
Полная часть m_n … … … … 130 …
Неполная часть
(заключительная) 		… … … … l_n+2 …
Конечный символ Закрывающий символ файла Символ 1 ,
(код 82)

Таким образом, длина Unformatted-файла формата PowerStation равна:
L_{PS}=1+sum{i=1}{n}{(130m_i+l_i+2)}+1=130sum{i=1}{n}{m_i}+sum{i=1}{n}{l_i}+2(n+1),
где

  • n — число блоков,
  • m_i — число полных частей в i-ом блоке,
  • l_i — длина содержимого неполной части в i-ом блоке.

Работа с файлами типа Unformatted в языке Fortran

С точки зрения программиста, пишущего программный код на языке Fortran, работа с файлами типа Unformatted практически ничем не отличается от работы с другими типами файлов (например, текстовыми).

Функции по работе с файлами языка Fortran обеспечивают поддержку блочной структуры Unformatted-файлов. Корректная обработка особенностей, связанных с блоками, в программах, написанных на языках, отличных от языка Fortran (например, на языке C++), ложится на плечи программиста.

Открытие и закрытие

Открытие

Открытие Unformatted-файла производится с помощью функции OPEN:

  • для чтения
     OPEN(<Файловый идентификатор>, FILE = '<Имя файла>', FORM = 'UNFORMATTED', STATUS = 'OLD')
  • для записи (или перезаписи)
     OPEN(<Файловый идентификатор>, FILE = '<Имя файла>', FORM = 'UNFORMATTED', STATUS = 'UNKNOWN')

Здесь

  • <Файловый идентификатор> — файловая переменная или номер дескриптора,
  • <Имя файла> — наименование открываемого файла.

Примечание.

При открытии для записи в Unformatted-файл формата PowerStation записывается открывающий символ.

Закрытие

Закрытие Unformatted-файла производится с помощью функции CLOSE: 

 CLOSE(<Файловый идентификатор>)

Примечание.

При закрытии записываемого Unformatted-файла формата PowerStation в него записывается закрывающий символ.

Запись и чтение

Запись

Запись очередной порции данных в файл типа Unformatted производится с помощью функции WRITE:

  • запись значений переменных <Записываемая переменная 1>, <Записываемая переменная 2>, …, <Записываемая переменная N>
     WRITE(<Файловый идентификатор>) <Записываемая переменная 1>, <Записываемая переменная 2>, ..., <Записываемая переменная N>
  • запись значений элементов массива <Записываемый массив> длиной <Длина записываемого массива>
     WRITE(<Файловый идентификатор>) (<Записываемый массив>(Индекс), <Индекс> = 1, <Длина записываемого массива>)

Примечания.

  • При каждом вызове процедуры записи в записываемом файле создается очередной блок, содержимое которого представляет собой последовательность бинарных представлений значений переменных, указанных в качестве параметров к процедуре.
  • В файлах типа Unformatted формата PowerStation записываемый блок длиной более 128 байт перед записью разбивается на ряд частей, длина содержимого которых не превышает 128 байт.

Чтение

Чтение данных из Unformatted-файла производится с помощью функции READ:

  • чтение значений переменных <Считываемая переменная 1>, <Считываемая переменная 2>, …, <Считываемая переменная M>
     READ(<Файловый идентификатор>) <Считываемая переменная 1>, <Считываемая переменная 2>, ..., <Считываемая переменная N>
  • чтение значений элементов массива <Считываемый массив> длиной <Длина считываемого массива>
     WRITE(<Файловый идентификатор>) (<Считываемый массив>(Индекс), <Индекс> = 1, <Длина считываемого массива>)

Примечания.

  • Каждое обращение к функции чтения вызывает считывание очередного блока целиком, при этом позиция курсора чтения выставляется на начало следующего блока.
  • В приведенных примерах предполагается, что M<=N (часть считанного блока может оказаться неиспользованной), а длина считываемого массива не превышает длины записываемого массива. Это правило действует, разумеется, при соблюдении типов данных записанных и считываемых переменных (точнее, длин этих типов данных).

Вспомогательные процедуры навигации

При чтении файла типа Unformatted можно использовать ряд функций, облегчающих навигацию по такому файлу. Они обеспечивают передвижение позиции курсора чтения с учетом блочной структуры файла типа Unformatted.

Возврат к началу файла

Возврат началу файла производится с помощью функции REWIND: 

 REWIND(<Файловый идентификатор>)

Примечание.

При возврате к началу файла курсор чтения устанавливается на начало первого блока.

Возврат к началу предыдущего блока

Возврат началу предыдущего блока (т.е. перемещение курсора чтения к началу предыдущего блока) производится с помощью функции BACKSPACE: 

 BACKSPACE(<Файловый идентификатор>)

Замечания по конвертации Unformatted-файлов

Существующие средства просмотра файлов с графиками (*.bnf) величин, выбранных для замера при анализе, предполагают, что эти Unformatted-файлы имеют формат PowerStation. Таким образом, GFortran-версии библиотек ядра (прежде всего, libfviv.dll) формируют файлы с графиками неверного формата. Поэтому после этапа анализа и генерации файлов с графиками требуется конвертация их в формат PowerStation.

1) Точное значение максимальной длины блока неизвестно, в таблице приведено ориентировочное значение. Оценку сверху для нее можно получить, исходя из максимальной емкости 4-байтового целого числа со знаком. Она равна 2 147 483 647.
2) Под кодом здесь понимается битовое представление соответствующего символа, записанное в 16-ричной системе счисления.
 
fortran_unformatted_files.txt · Последние изменения: 2011/12/02 14:13 — 172.16.6.213
 
Recent changes RSS feed Donate Powered by PHP Valid XHTML 1.0 Valid CSS Driven by DokuWiki