РК2_Операционные_системы

Вопросы к контрольной работе № 2 по курсу «Операционные системы» (5-й семестр, 2015 г.) (Лекции 7,8,10,11,12. Лабораторные работы 4,10)

Очень хреново сделаны или не сделаны: 6(допилил), 10, 11, см. ↓

Не доделаны, но на минимум норм: 1, 2, 4, 12 да тут всё на минимум, в принципе

Кому совсем нечего делать - может проверить материал на адекватность. Заранее спасибо)

1. Отображение программных модулей на оперативную память.

2. Методы управления памятью (смежное и несмежное размещение процессов).

3. Технология виртуальной памяти. Алгоритмы замещения страниц.

4. Контроллеры устройств ввода-вывода. Порты ввода-вывода. Способы доступа к контроллерам.

5. Структура программного обеспечения ввода-вывода. Процессы ввода-вывода.

6. Способы ввода-вывода. Ввод-вывод без использования и с использованием прерываний. Прямой доступ к памяти.

7. Логическая организация файла. Атрибуты и данные файла. Логическая организация данных файла.

8. Модели хранения информации в файловых системах.

9. Организация дискового пространства для хранения файлов. Физическая реализация хранения атрибутов и данных файлов.

10. Совместное использование файлов. Жёсткие и символические ссылки на данные файла.

11. Непротиворечивость файловой системы.

12. Структура логического диска с файловой системой FAT. Назначение таблицы размещения файлов. Понятие кластера. Доступ к файлу в файловой системе FAT.

13. Структура раздела с файловой системой NTFS. Назначение и структура файла MFT.

14. Хранение атрибутов и данных в файловой системе NTFS. Резидентные и нерезидентные атрибуты.

15. Организация дисковой подсистемы Windows. Типы дисков. Типы разделов базового диска.

16. Организация дисковой подсистемы Windows. Понятие динамического диска и динамического тома. Типы томов динамического диска.

17. Логическая организация файловых систем ОС Unix. Монтирование файловых систем. Типы файлов. Жёсткие и символические ссылки.

18. Физическая реализация файловых систем ОС Unix. Структура файловой системы. Каталоги и индексные узлы. Хранение атрибутов и данных.

19. Разбиение жёстких дисков на разделы в ОС Unix. Создание разделов и файлов подкачки.

20. Создание в ОС Unix файловой системы в разделе диска. Монтирование файловой системы.

1. Отображение программных модулей на оперативную память.

2. Методы управления памятью (смежное и несмежное размещение процессов).

• Своппинг

• Смежное размещение процессов

  • Однопрограммный режим

  • Мультипрограммирование с фиксированными разделами

  • MFT(Multiprogramming with a fixed number of tasks)

  • Мультипрограммирование с переменными разделами

  • MVT(Multiprogramming with a variable number of tasks)

• Несмежное размещение процессов

  • Сегментная организация памяти

  • Страничная организация памяти

  • Сегментно-страничная организация памяти

3. Технология виртуальной памяти. Алгоритмы замещения страниц.

Виртуальная память (англ. virtual memory) — технология управления памятью ЭВМ, разработанная для многозадачных операционных систем. При использовании данной технологии для каждой программы используются независимые схемы адресации памяти, отображающиеся тем или иным способом на физические адреса в памяти ЭВМ. Позволяет увеличить эффективность использования памяти несколькими одновременно работающими программами, организовав множество независимых адресных пространств, и обеспечить защиту памяти между различными приложениями. Также позволяет программисту использовать больше памяти, чем установлено в компьютере, за счет откачки неиспользуемых страниц на вторичное хранилище.

При использовании виртуальной памяти упрощается программирование, так как программисту больше не нужно учитывать ограниченность памяти или согласовывать использование памяти с другими приложениями. Для программы выглядит доступным и непрерывным все допустимое адресное пространство, вне зависимости от наличия в ЭВМ соответствующего объёма ОЗУ.

Применение механизма виртуальной памяти позволяет:

• упростить адресацию памяти клиентским программным обеспечением;

• рационально управлять оперативной памятью компьютера (хранить в ней только активно используемые области памяти);

• изолировать процессы друг от друга (процесс полагает, что монопольно владеет всей памятью).

Алгоритмы замещения страниц:

• Случайное удаление страниц

• Удаление по времени пребывания в ОП

• Удаление в связи с давностью использования

• Удаление по вероятности использования

• Удаление по приоритетам

4. Контроллеры устройств ввода-вывода. Порты ввода-вывода. Способы доступа к контроллерам.

Физическим управлением устройством ввода-вывода, передачей информации через порт, и выставлением некоторых сигналов на магистрали занимается контроллер устройства.

В то время как память легко можно представить себе в виде последовательности пронумерованных адресами ячеек, локализованных внутри одной микросхемы или набора микросхем, подобный подход неприменим к устройствам ввода-вывода. Внешние устройства разнесены пространственно и могут подключаться к локальной магистрали в одной точке или множестве точек, получивших название портов ввода-вывода.

5. Структура программного обеспечения ввода-вывода. Процессы ввода-вывода.

Структура программного обеспечения ввода-вывода:

Процессы ввода-вывода:

6. Способы ввода-вывода. Ввод-вывод без использования и с использованием прерываний. Прямой доступ к памяти.

Способы ввода-вывода:

Способ ввода-вывода	Без использования прерываний	С использованием прерываний
Передача данных из устройства в память с использованием процессора	Программируемый ввод/вывод (режим опроса готовности)	ввод/вывод, управляемый прерыванием (режим обмена с прерыванием)
Прямая передача данных из устройства ввода/вывода в память		Прямой доступ к памяти (DMA)

Прямой доступ к памяти — режим обмена данными между устройствами компьютера или же между устройством и основной памятью без участия центрального процессора (ЦП). В результате скорость передачи увеличивается, так как данные не пересылаются в ЦП и обратно.

7. Логическая организация файла. Атрибуты и данные файла. Логическая организация данных файла.

Логическая организация файла:

Файл = Атрибуты файла+ данные файла + операции с файлами

Возможные атрибуты:

Атрибут	Значение
Имя	Имя файла
Защита	Кто и каким образом может получить доступ к файлу
Пароль	Пароль для получения доступа к файлу
Создатель	Идентификатор пользователя, создавшего файл
Владелец	Текущий владелец
Флаг «только чтение»	0 - для чтения/записи; 1 - только для чтения
Флаг «скрытый»	0 - нормальный; 1 - не показывать в перечне файлов каталога
Флаг «системный»	0 - нормальный; 1 - системный
Флаг «архивный»	0 — заархивирован; 1 - требуется архивация
Флаг ASCII/двоичный	О- ASCII; 1 - двоичный
Флаг произвольного доступа	0 - только последовательный доступ; 1 - произвольный доступ
Флаг «временный»	0 — нормальный; 1 — для удаления файла по окончании работы процесса
Длина записи	Количество байтов в записи
Время создания	Дата и время создания файла
Время последнего доступа	Дата и время последнего доступа файла
Время последнего изменения	Дата и время последнего изменения файла
Текущий размер	Количество байтов в файле
Максимальный размер	Количество байтов, до которого можно увеличивать размер файла

Данные файла:

Поле(field)	основной элемент данных. Содержит единственное значение. Характеризуется длиной и типом данных(например , строка ASCII, десятичное число и т.п.). В зависимости от структуры файла поля м.б. либо фиксированной, либо переменной длины.
Запись(record)	набор связанных между собой полей, которые могут быть обработаны как единое целое некоторой прикладной программой. В зависимости от структуры записи могут быть фиксированной или переменной длины. Запись имеет переменную длину, если некоторые из ее полей – переменной длины или если переменно количество полей в записи.
Файл(file)	набор данных, организованных в виде совокупности записей одинаковой структуры(однородных записей) и совокупность атрибутов, определяющих характеристики файла

Логическая организация данных файла:

8. Модели хранения информации в файловых системах.

Базовая модель	На основе одного физического устройства и разделов
Модель на основе томов	Концепция диспетчера томов , обеспечивающая представление нескольких устройств в виде одного устройства
Модель на основе пулов устройств хранения данных	Объединение устройств в пул устройств хранения данных. Пул устройств хранения данных описывает физические характеристики хранения (размещение устройств, избыточность данных и т.д.) и выступает в качестве хранилища данных для создания файловых систем. Файловые системы автоматически расширяются в рамках пространства, выделенного для пула

9. Организация дискового пространства для хранения файлов. Физическая реализация хранения атрибутов и данных файлов.

Организация дискового пространства:

Стратегии хранения файлов

• Хранение файла в виде непрерывной последовательности байтов

• Разбиение файла на несколько непрерывных блоков

Выбор размера блоков

• Минимальный размер блока – сектор

• Маленький размер блока – хорошее использование дискового пространства, низкая производительность

• Большой размер блока – высокая производительность, неэффективное использование дискового пространства

Учет свободных блоков

• Связные списки свободных и занятых блоков

• Хранение информации о свободных и занятых блоках в виде битового массива

Физическая реализация хранения атрибутов файла:

Каталоги, Каталоги + Индексные узлы

Физическая реализация хранения данных файла: