Метода по инфе к экзамену, страница 4

При страничной организации памяти смежныевиртуальные страницы не обязательно должны размещаться на смежных страницахосновной физической памяти. Для указания соответствия между виртуальнымистраницами и страницами основной памяти операционная система должнасформировать таблицу страниц для каждой программы и разместить ее в основнойпамяти машины. При этом каждой странице программы, независимо от тогонаходится ли она в основной памяти или нет, ставится в соответствие некоторыйэлемент таблицы страниц.

Каждый элемент таблицы страниц содержит номерфизической страницы основной памяти и специальный индикатор. Единичноесостояние этого индикатора свидетельствует о наличии этой страницы в основнойпамяти. Нулевое состояние индикатора означает отсутствие страницы воперативной памяти.Сегментация памятиДругой подход к организации памяти опирается на тот факт, что программы обычноразделяются на отдельные области-сегменты. Каждый сегмент представляет собойотдельную логическую единицу информации, содержащую совокупность данных илипрограмм и расположенную в адресном пространстве пользователя. Сегментысоздаются пользователями, которые могут обращаться к ним по символическомуимени. В каждом сегменте устанавливается своя собственная нумерация слов,начиная с нуля.Обычно в подобных системах обмен информацией между пользователями строитсяна базе сегментов. Поэтому сегменты являются отдельными логическимиединицами информации, которые необходимо защищать, и именно на этом уровневводятся различные режимы доступа к сегментам.

Можно выделить два основныхтипа сегментов: программные сегменты и сегменты данных (сегменты стекаявляются частным случаем сегментов данных). Поскольку общие программыдолжны обладать свойством повторной входимости, то из программных сегментовдопускается только выборка команд и чтение констант. Запись в программныесегменты может рассматриваться как незаконная и запрещаться системой. Выборкакоманд из сегментов данных также может считаться незаконной и любой сегментданных может быть защищен от обращений по записи или по чтению.Для реализации сегментации было предложено несколько схем, которые отличаютсядеталями реализации, но основаны на одних и тех же принципах.В системах с сегментацией памяти каждое слово в адресном пространствепользователя определяется виртуальным адресом, состоящим из двух частей:старшие разряды адреса рассматриваются как номер сегмента, а младшие - какномер слова внутри сегмента.

Наряду с сегментацией может такжеиспользоваться страничная организация памяти. В этом случае виртуальныйадрес слова состоит из трех частей: старшие разряды адреса определяютномер сегмента, средние - номер страницы внутри сегмента, а младшие - номерслова внутри страницы.Как и в случае страничной организации, необходимо обеспечить преобразованиевиртуального адреса в реальный физический адрес основной памяти. С этой цельюдля каждого пользователя операционная система должна сформировать таблицусегментов. Каждый элемент таблицы сегментов содержит описатель (дескриптор)сегмента (поля базы, границы и индикаторов режима доступа). При отсутствиистраничной организации поле базы определяет адрес начала сегмента в основнойпамяти, а граница - длину сегмента. При наличии страничной организации поле базыопределяет адрес начала таблицы страниц данного сегмента, а граница - числостраниц в сегменте.

Поле индикаторов режима доступа представляет собойнекоторую комбинацию признаков блокировки чтения, записи и выполнения.2.13 Компоненты операционных систем. Управление файлами.Система управления файлами.Файловые системы.Файлы, каталогиФайл (англ. file) — логический блок информации, хранимой на носителяхинформации.Фа́йловая систе́ма (англ. file system) — регламент, определяющий способорганизации, хранения и именования данных на носителях информации.

Онаопределяет формат физического хранения информации, которую принятогруппировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размеримени файла, максимальный возможный размер файла, набор атрибутов файла.Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например,разграничение доступа или шифрование файлов.Файл обязательно имеет имя и может содержать произвольный объём информации(максимальная длина и того, и другого определяется возможностями файловойсистемы). Файл также имеет набор атрибутов, в которых содержится различнаяинформация о самом файле. Некоторые атрибуты используются практически вовсех файловых системах (например, «Время создания»), некоторые используютсялишь в некоторых (например, «Скрытый», «Исполнимый»).Каталог -- В файловой системе — справочник файлов с указаниемместорасположения на устройстве хранения информации.С точки зрения операционной системы, весь диск представляет из себя наборкластеров размером от 512 байт и выше.

Драйверы файловой системы организуюткластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими списокфайлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров внастоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.Практически всегда файлы на дисках объединяются в каталоги.В простейшем случае все файлы на данном диске хранятся в одном каталоге. Такаяодноуровневая схема использовалась в CP/M и первых версиях MS-DOS. Сегодняеё можно встретить, например, в некоторых цифровых фотоаппаратах: всесделанные фотографии складываются в один каталог. Иерархическая файловаясистема со вложенными друг в друга каталогами впервые появилась в UNIX.По предназначению файловые системы можно классифицировать на следующиекатегории:Для носителей с произвольным доступом (например, жёсткий диск): FAT32, HPFS,ext2 и др.

В последнее время широкое распространение получили журналируемыефайловые системы, такие как ext3, ReiserFS, JFS, NTFS, XFS и др.Для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты): QIC идр.Для оптических носителей — CD и DVD: ISO9660, ISO9690, HFS, UDF и др.Виртуальные файловые системы: AEFS и др.Сетевые файловые системы: NFS, SMBFS, SSHFS, GmailFS и др.Задачи файловой системыОсновные функции любой файловой системы нацелены на решение следующихзадач:именование файлов;программный интерфейс работы с файлами для приложений;отображения логической модели файловой системы на физическую организациюхранилища данных;устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных ипрограммных средств.В многопользовательских системах появляется еще одна задача: защита файловодного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя.2.14 Компоненты операционных систем.

Управление внешнимиустройствами.Подключение-отключениеАктивирование-ДеактивированиеПодготовка к чтениюЧтениеДрайверы устройствЛюбому программисту должно быть ясно, что простое объявление внешнегоустройства специальным файлом не даст возможности работать с этимустройством, если не создан и соответствующим образом не подключен к системеспециальный программный код, соответствующий специфике данного устройства.Как и в большинстве современных операционных систем, такого рода программныйкод в ОС UNIX называется драйвером устройства (в этом контексте слово драйверлучше всего понимать в значении "управляющий").Для профессионалов в области операционных систем драйверы ОС UNIX, всущности, не представляют ничего нового. По-простому говоря, в любой системедрайвер устройства - это многовходовой программный модуль со своимистатическими данными, который умеет инициировать работу с устройством,выполнять заказываемые пользователем обмены (на ввод или вывод данных),терминировать работу с устройством и обрабатывать прерывания от устройства.Однако, в любой операционной системе имеется своя технология разработкидрайверов.

В частности, в ОС UNIX различаются символьные, блочные и потоковыедрайверы.2.15 Компоненты операционных систем. Управление вводомвыводом.Одной из главных функций ОС является управление всеми устройствами вводавывода компьютера. ОС должна передавать устройствам команды, перехватыватьпрерывания и обрабатывать ошибки; она также должна обеспечивать интерфейсмежду устройствами и остальной частью системы. В целях развития интерфейсдолжен быть одинаковым для всех типов устройств (независимость от устройств).Физическая организация устройств ввода-выводаУстройства ввода-вывода делятся на два типа: блок-ориентированные устройства ибайт-ориентированные устройства. Блок-ориентированные устройства хранятинформацию в блоках фиксированного размера, каждый из которых имеет свойсобственный адрес.

Самое распространенное блок-ориентированное устройство диск. Байт-ориентированные устройства не адресуемы и не позволяют производитьоперацию поиска, они генерируют или потребляют последовательность байтов.Примерами являются терминалы, строчные принтеры, сетевые адаптеры. Однаконекоторые внешние устройства не относятся ни к одному классу, например, часы,которые, с одной стороны, не адресуемы, а с другой стороны, не порождают потокабайтов. Это устройство только выдает сигнал прерывания в некоторые моментывремени.Операционная система обычно имеет дело не с устройством, а с контроллером.Контроллер, как правило, выполняет простые функции, например, преобразуетпоток бит в блоки, состоящие из байт, и осуществляют контроль и исправлениеошибок. Каждый контроллер имеет несколько регистров, которые используютсядля взаимодействия с центральным процессором.