А.В. Столяров - Введение в операционные системы (1114673), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Òàêèå îáëàñòè ïàìÿòè íàçûâàþòñÿ áóôåðàìè ââîäà-âûâîäà (èõ íå ñëåäóåò, ðàçóìååòñÿ, ïóòàòü ñáóôåðàìè êîíòðîëëåðîâ óñòðîéñòâ).11.7.2Î áóôåðèçàöèè äèñêîâîãî ââîäà-âûâîäàÑëîé ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ, îòâå÷àþùåãî çà ôóíêöèîíèðîâàíèå áóôåðîâ, ðàñïîëàãàåòñÿ ìåæäó ñëîåì, îòâå÷àþùèì çà óïðàâëåíèå ôèçè÷åñêèìè óñòðîéñòâàìè, è âñåì, ÷òî íàõîäèòñÿ âûøå.Äëÿ äèñêîâûõ óñòðîéñòâ áóôåðà îðãàíèçóþòñÿ êàê íàáîð ïîðöèé äàííûõ,ñîîòâåòñòâóþùèõ òîìó, ÷òî äîëæíî íàõîäèòüñÿ â ñåêòîðàõ ôèçè÷åñêîãî äèñ67êà.
 èòîãå ïðè îïåðàöèè çàïèñè, âìåñòî òîãî, ÷òîáû íåïîñðåäñòâåííî îáðàùàòüñÿ ê äðàéâåðó óñòðîéñòâà, âåðõíèé ñëîé ÿäðà ïðîñòî çàíîñèò ïåðåäàííóþåìó èíôîðìàöèþ â áóôåð. Äðàéâåð óñòðîéñòâà, èìåþùèé äîñòóï ê áóôåðàì,ñàìîñòîÿòåëüíî îïðåäåëèò î÷åðåäíîñòü, â êîòîðîé ñîäåðæèìîå áóôåðîâ áóäåò ðåàëüíî çàïèñàíî íà äèñê; íàïðèìåð, ïðè íàëè÷èè íåñêîëüêèõ áóôåðîâ,ñîîòâåòñòâóþùèõ ñìåæíûì îáëàñòÿì äèñêà, äðàéâåð ìîæåò çàïèñàòü èõ âñå,ïðåæäå ÷åì ïåðåõîäèòü ê äðóãèì áóôåðàì, âíå çàâèñèìîñòè îò òîãî, ñêîëüêîâðåìåíè íàçàä ñîîòâåòñòâóþùèå áóôåðà áûëè ñîçäàíû.Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî áóôåðèçàöèÿ ÷àñòî ïðèâîäèò è ê óìåíüøåíèþ ÷èñëà ôèçè÷åñêèõ îïåðàöèé. Òàê, åñëè ñíà÷àëà ïðîöåññ A ïîòðåáîâàë çàïèñèíåêîòîðîãî ñåêòîðà, çàòåì ïðîöåññ B ïîòðåáîâàë ÷òåíèÿ òîãî æå ñåêòîðà,ìîäèôèöèðîâàë ïîëó÷åííûå äàííûå è òîæå ïîòðåáîâàë çàïèñè, òî ôèçè÷åñêè îïåðàöèÿ ñ äèñêîì, âîçìîæíî, ïðîèçîéäåò âñåãî îäíà. Äåéñòâèòåëüíî,èíôîðìàöèÿ îò ïðîöåññà A îêàæåòñÿ ñîõðàíåíà â áóôåðå; îïåðàöèÿ ÷òåíèÿ,çàïðîøåííàÿ ïðîöåññîì B , íè ê êàêèì ôèçè÷åñêèì äåéñòâèÿì íå ïðèâåäåò:åìó ïðîñòî âûäàäóò èíôîðìàöèþ èç áóôåðà.
Íàêîíåö, çàïðîñ ïðîöåññà Bíà çàïèñü ìîäèôèöèðóåò ñîäåðæèìîå óæå ñóùåñòâóþùåãî áóôåðà, è, åñëè êýòîìó âðåìåíè îïåðàöèÿ çàïèñè âñå åùå íå áûëà îñóùåñòâëåíà, âìåñòî äâóõîïåðàöèé òåïåðü ïîòðåáóåòñÿ òîëüêî îäíà: íà çàïèñü ïîñëåäíåé âåðñèè èíôîðìàöèè.Îòìåòèì, ÷òî òàêèå ñèòóàöèè äåéñòâèòåëüíî íåðåäêè: ñèñòåìíûå îáëàñòè äèñêà, îòâå÷àþùèå çà ãëîáàëüíûå ïàðàìåòðû ôàéëîâîé ñèñòåìû, ìîãóòïîäâåðãàòüñÿ ìîäèôèêàöèè î÷åíü ÷àñòî, è ýêîíîìèÿ ìîæåò äîñòèãàòü òûñÿ÷ëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé íà îäíó ôèçè÷åñêóþ.11.7.3Áóôåðèçàöèÿ ïîñëåäîâàòåëüíûõ ïîòîêîâ ââîäà-âûâîäàÏîñëåäîâàòåëüíûå ïîòîêè ââîäà-âûâîäà îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ ïðè ïåðåäà÷å äàííûõ íà ïå÷àòü, ïðè ïåðåäà÷å èíôîðìàöèè ïî ëîêàëüíîé ñåòè èëè ïîìîäåìíîìó êàíàëó è ò.ï..
Çäåñü òàêæå âîçíèêàþò îïðåäåëåííûå òðóäíîñòè,â îñíîâíîì îáóñëîâëåííûå êîíå÷íîñòüþ ñêîðîñòè îáìåíà ñ ïåðèôåðèéíûìèóñòðîéñòâàìè.Áóôåðèçàöèÿ ïîñëåäîâàòåëüíîãî âûâîäà ïîçâîëÿåò ïðîöåññàì íå æäàòüðåçóëüòàòîâ âûïîëíåíèÿ îïåðàöèè âûâîäà. ×òî êàñàåòñÿ áóôåðèçàöèè ââîäà,òî ñ åå ïîìîùüþ ìîæíî íàêàïëèâàòü èíôîðìàöèþ, ïîëó÷åííóþ îò âíåøíåãîèñòî÷íèêà (íàïðèìåð, ìîäåìà), ñ òåì, ÷òîáû âûäàòü åå ÷èòàþùåìó ïðîöåññó â îäèí ïðèåì (çà îäèí ñèñòåìíûé âûçîâ). Ïîñêîëüêó ñèñòåìíûé âûçîâ,êàê ìû âèäåëè ðàíåå, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îïåðàöèþ äîðîãîñòîÿùóþ â ïëàíåèñïîëüçîâàíèÿ ïðîöåññîðíîãî âðåìåíè, à èíôîðìàöèÿ îò âíåøíåãî óñòðîéñòâà ìîæåò ïðèõîäèòü íåáîëüøèìè ïîðöèÿìè è äàæå îòäåëüíûìè ñèìâîëàìè68(áàéòàìè), áóôåðèçàöèÿ çäåñü òàêæå ïðèâîäèò ê ýêîíîìèè ðåñóðñîâ ñèñòåìû.Êðîìå òîãî, â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ áóôåðèçàöèÿ ïîñëåäîâàòåëüíîãî ââîäà îêàçûâàåòñÿ íåîáõîäèìà ïî òåì æå ïðè÷èíàì, ÷òî è áóôåðèçàöèÿ ââîäàäèñêîâîãî: íåîáõîäèìîñòü î÷èñòêè êîíòðîëëåðà ìîæåò âîçíèêíóòü â òîò ìîìåíò, êîãäà ïðîöåññ, äëÿ êîòîðîãî ïðåäíàçíà÷åíû ïîëó÷åííûå äàííûå, ëèáîíàõîäèòñÿ â îòêà÷àííîì ñîñòîÿíèè, ëèáî çàíÿò äðóãèìè äåéñòâèÿìè è íå âûïîëíÿåò âûçîâ ÷òåíèÿ.11.7.4Îãðàíè÷åíèÿ íà îáúåì áóôåðîâÏîñêîëüêó áóôåð ìîæåò ïîíàäîáèòüñÿ â ñàìûé íåïîäõîäÿùèé ìîìåíò èâðåìåíè íà åãî ïîäêà÷êó íå áóäåò, áóôåðà ââîäà-âûâîäà âñåãäà ðàçìåùàþòñÿâ ïàìÿòè ÿäðà, êîòîðàÿ íå ïîäëåæèò îòêà÷êå è ïîäêà÷êå.
Êàæäûé äîïîëíèòåëüíûé áóôåð óìåíüøàåò êîëè÷åñòâî äîñòóïíîé ôèçè÷åñêîé ïàìÿòè. ßñíî,÷òî îáùèé îáúåì áóôåðîâ â ñèñòåìå îêàçûâàåòñÿ îãðàíè÷åí.Ïî äîñòèæåíèè ïðåäåëüíîãî ñîâîêóïíîãî îáúåìà äèñêîâûõ áóôåðîâ íåêîòîðûå èç íèõ ìîãóò áûòü ëèêâèäèðîâàíû, ÷òîáû îñâîáîäèòü ïàìÿòü ïîä íîâûåáóôåðà. Ëèêâèäèðîâàòü, îäíàêî, ìîæíî íå âñÿêèé áóôåð: òàê, åñëè â áóôåðåñîäåðæàòñÿ äàííûå, ïîäëåæàùèå çàïèñè íà äèñê, íî åùå íà äèñê íå çàïèñàííûå, óíè÷òîæàòü òàêîé áóôåð íåëüçÿ.Åñëè ïðåäåëüíûé îáúåì äîñòèãíóò, à áóôåðîâ, äîïóñêàþùèõ ëèêâèäàöèþ,íåò, î÷åðåäíàÿ îïåðàöèÿ äèñêîâîãî âûâîäà âñå æå áóäåò çàáëîêèðîâàíà äî òåõïîð, ïîêà äðàéâåð íå çàïèøåò íà äèñê èíôîðìàöèþ èç íåêîòîðûõ ñóùåñòâóþùèõ áóôåðîâ è íå îñâîáîäèò áóôåðíóþ ïàìÿòü.Àíàëîãè÷íûì îáðàçîì ïðîèñõîäèò è ðàáîòà ñ áóôåðàìè ïîñëåäîâàòåëüíîãî âûâîäà.
Ïðè èõ ïåðåïîëíåíèè î÷åðåäíàÿ îïåðàöèÿ âûâîäà áóäåò áëîêèðîâàíà äî òåõ ïîð, ïîêà â áóôåðå íå îñâîáîäèòñÿ ìåñòî.Íàèáîëåå òÿæåëîé ÿâëÿåòñÿ ñèòóàöèÿ ïåðåïîëíåíèÿ áóôåðà ïîñëåäîâàòåëüíîãî ââîäà. Òàêîå ìîæåò ïðîèçîéòè, íàïðèìåð, åñëè ïî êàíàëó ñâÿçè ïîñòóïàþò äàííûå, à ïðîöåññ, îòâå÷àþùèé çà èõ ïîëó÷åíèå è îáðàáîòêó, ïîêàêèì-ëèáî ïðè÷èíàì ÷òåíèÿ äàííûõ íå ïðîèçâîäèò (íàïðèìåð, ïðîñòî íåóñïåâàåò).
 ýòîì ñëó÷àå âîçìîæíà ïîòåðÿ âõîäÿùèõ äàííûõ, ðàçðûâ ñîåäèíåíèÿ ïî êàíàëó ñâÿçè è ò.ï. ßñíî, ÷òî òàêèõ ñèòóàöèé ñëåäóåò ïî âîçìîæíîñòèíå äîïóñêàòü.11.7.5Ñèíõðîííûé è àñèíõðîííûé ââîä-âûâîäÈíîãäà íåîáõîäèìî òî÷íî óäîñòîâåðèòüñÿ â òîì, ÷òî èíôîðìàöèÿ, ïåðåäàííàÿ â îïåðàöèè âûâîäà, áûëà ôèçè÷åñêè çàïèñàíà íà äèñê.  êà÷åñòâåïðîñòåéøåãî ïðèìåðà ìîæíî íàçâàòü îïåðàöèþ âûâîäà íà ñúåìíûé äèñê (äèñêåòó) ïåðåä ôèçè÷åñêèì óäàëåíèåì ýòîãî äèñêà èç ñèñòåìû.
Áîëåå ñëîæíûì69ÿâëÿåòñÿ ïðèìåð ñ áàíêîìàòîì, âûäàþùèì äåíüãè: ïðåæäå ÷åì âûäàòü ïà÷êóáàíêíîò, íåîáõîäèìî óäîñòîâåðèòüñÿ â òîì, ÷òî ýòà îïåðàöèÿ ðåàëüíî çàôèêñèðîâàíà â äîëãîâðåìåííîé ïàìÿòè, òî åñòü ÷òî ñî ñ÷åòà êëèåíòà ñîîòâåòñòâóþùàÿ ñóììà ñïèñàíà.Ýòî ëîãè÷íî ïðèâîäèò íàñ ê âîïðîñó î òîì, â êàêîé ìîìåíò ñëåäóåò âåðíóòü óïðàâëåíèå ïðîöåññó, çàïðîñèâøåìó îïåðàöèþ âûâîäà.Äâà ïðîòèâîïîëîæíûõ ïîäõîäà ñîñòîÿò â òîì, ÷òî óïðàâëåíèå ìîæíî âåðíóòü ñðàçó æå, çàïèñàâ äàííûå â áóôåð è íå äîæèäàÿñü êàêèõ-ëèáî ðåçóëüòàòîâ, ëèáî, íàïðîòèâ, çàïèñàòü èíôîðìàöèþ â áóôåð, íî óïðàâëåíèå ïîëüçîâàòåëüñêîìó ïðîöåññó íå âîçâðàùàòü, ïîêà îïåðàöèÿ íå áóäåò ôèçè÷åñêèïðîèçâåäåíà.Ýòè äâà ïîäõîäà íàçûâàþòñÿ, ñîîòâåòñòâåííî, àñèíõðîííûì è ñèíõðîííûì.Àñèíõðîííûé ïîäõîä ýôôåêòèâåí ïî âðåìåíè, ïîñêîëüêó ïîçâîëÿåò ïðîöåññó ïðîäîëæàòü ðàáîòó, íå äîæèäàÿñü îêîí÷àíèÿ ìåäëåííîé ôèçè÷åñêîéîïåðàöèè.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ñèíõðîííûé ïîäõîä áîëåå íàäåæåí, ò.ê. åñëèâî âðåìÿ âûïîëíåíèÿ ôèçè÷åñêèõ äåéñòâèé ñ óñòðîéñòâîì ïðîèçîéäåò êàêàÿëèáî îøèáêà, îá ýòîì ìîæíî áóäåò ñðàçó æå ñîîáùèòü ïðîöåññó, òîãäà êàê ïðèàñèíõðîííîì ïîñòðîåíèè âûâîäà ïðîöåññ ìîæåò äàæå óñïåòü çàâåðøèòüñÿ äîòîãî, êàê ðåçóëüòàòû îïåðàöèè ñòàíóò èçâåñòíû.Âûáîð òîãî èëè èíîãî ïîäõîäà çàâèñèò îò ñòîÿùèé ïåðåä íàìè êîíêðåòíûõçàäà÷.
Ê ïðèìåðó, ôàéëîâûå ñèñòåìû ìîæíî èñïîëüçîâàòü êàê â ñèíõðîííîì,òàê è â àñèíõðîííîì ðåæèìå. ×àñòî èñïîëüçóåòñÿ ïîäõîä, ïðè êîòîðîì ôèêñèðîâàííûå äèñêè ðàáîòàþò â àñèíõðîííîì ðåæèìå, à ñúåìíûå äèñêè (äèñêåòû,ôëåø-êàðòû è ïð.) − â ñèíõðîííîì.Îòìåòèì, ÷òî èìåííî ïðèìåíåíèåì àñèíõðîííîãî ðåæèìà îáóñëîâëåíà êðàéíÿÿ íåæåëàòåëüíîñòü âûêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ êîìïüþòåðà áåç ïîäãîòîâêè ñèñòåìû ê òàêîìó âûêëþ÷åíèþ.
Ðåçóëüòàòîìíåîæèäàííîãî îòêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ ìîæåò ñòàòü, êàê èçâåñòíî, íàðóøåíèåöåëîñòíîñòè ôàéëîâîé ñèñòåìû è ïîòåðÿ äàííûõ, à èíîãäà è ïîëíîå ðàçðóøåíèå ôàéëîâîé ñèñòåìû íà ëîãè÷åñêîì óðîâíå, íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ôèçè÷åñêèàïïàðàòóðà ìîæåò ïðè ýòîì íèñêîëüêî íå ïîñòðàäàòü.Ïðè ðàáîòå â àñèíõðîííîì ðåæèìå îïåðàöèîííàÿ ñèñòåìà îáû÷íî ïðåäîñòàâëÿåò âîçìîæíîñòü ïðèíóäèòåëüíîãî ñáðîñà ñîäåðæèìîãî áóôåðîâ íàäèñê. Ýòî íàçûâàåòñÿ ïðèíóäèòåëüíîé ñèíõðîíèçàöèåé.70Ëåêöèÿ 61212.1Ôàéëîâûé ââîä-âûâîäÎáùèå ïîíÿòèÿ ôàéëîâûõ ñèñòåìÏîä ôàéëîì â òåðìèíîëîãèè, ñâÿçàííîé ñ êîìïüþòåðàìè, îáû÷íî ïîíèìàåòñÿ íåêèé íàáîð õðàíèìûõ íà âíåøíåì çàïîìèíàþùåì óñòðîéñòâå äàííûõ,èìåþùèé èìÿ1 .Ïîäñèñòåìà îïåðàöèîííîé ñèñòåìû, îòâå÷àþùàÿ çà õðàíåíèå èíôîðìàöèèíà âíåøíèõ çàïîìèíàþùèõ óñòðîéñòâàõ â âèäå èìåíîâàííûõ ôàéëîâ, íàçûâàåòñÿ ôàéëîâîé ñèñòåìîé.Òåðìèí ôàéëîâàÿ ñèñòåìà èíîãäà èñïîëüçóåòñÿ â ñîâåðøåííî èíîì çíà÷åíèè, à èìåííî, äëÿ îáîçíà÷åíèÿ ñòðóêòóð äàííûõ, ñîçäàâàåìûõ íà âíåøíåìçàïîìèíàþùåì óñòðîéñòâå ñ öåëüþ îðãàíèçàöèè õðàíåíèÿ íà ýòîì óñòðîéñòâåäàííûõ â âèäå èìåíîâàííûõ ôàéëîâ.
Îáû÷íî èç êîíòåêñòà ìîæíî îäíîçíà÷íî îïðåäåëèòü, êàêàÿ èç äâóõ ôàéëîâûõ ñèñòåì èìååòñÿ â âèäó, òàê ÷òîïóòàíèöû òàêàÿ ïåðåãðóçêà òåðìèíà íå ñîçäàåò.Ðàííèå ôàéëîâûå ñèñòåìû ïîçâîëÿëè äàâàòü ôàéëàì èìåíà òîëüêî îãðàíè÷åííîé äëèíû, ïðè÷åì ýòè èìåíà íàõîäèëèñü â îäíîì îáùåì ïðîñòðàíñòâåèìåí; åñòåñòâåííî, îò èìåí òðåáîâàëàñü óíèêàëüíîñòü. ßñíî, ÷òî òàêîé ïîäõîä ìîæåò ðàáîòàòü ëèøü äî òåõ ïîð, ïîêà ôàéëîâ íà îäíîì óñòðîéñòâå ñðàâíèòåëüíî íåìíîãî.
Ñ ðîñòîì îáúåìîâ äèñêîâûõ íàêîïèòåëåé ïîòðåáîâàëàñüáîëåå ãèáêàÿ ñõåìà èìåíîâàíèÿ.×òîáû ñîçäàòü òàêóþ ãèáêîñòü, ââåëè ïîíÿòèå äèðåêòîðèè, èëè êàòàëî2ãà . Êàòàëîã ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îñîáûé òèï ôàéëà, õðàíÿùèé èìåíà ôàéëîâ(íåêîòîðûå èç êîòîðûõ, âîçìîæíî, ñàìè ÿâëÿþòñÿ êàòàëîãàìè). Ïðè ñîçäàíèèíà äèñêå ôàéëîâîé ñèñòåìû ñîçäàåòñÿ îäèí êàòàëîã, íàçûâàåìûé êîðíåâûìêàòàëîãîì. Ïðè íåîáõîäèìîñòè ìîæíî ñîçäàòü äîïîëíèòåëüíûå êàòàëîãè, àèõ èìåíà çàïèñàòü â êîðíåâîé. Òàêèå êàòàëîãè èíîãäà íàçûâàþò êàòàëîãàìèïåðâîãî óðîâíÿ (âëîæåííîñòè).
 íèõ, â ñâîþ î÷åðåäü, òîæå ìîæíî ñîçäàâàòü1 ßñíî,÷òî ýòà ôðàçà íå ìîæåò ïðåòåíäîâàòü íà ðîëü ñòðîãîãî îïðåäåëåíèÿ; îíà äàíà ëèøü äëÿ òîãî,÷òîáû çàôèêñèðîâàòü îñíîâíûå íóæíûå íàì ñâîéñòâà ôàéëîâ2  àíãëîÿçû÷íîé ëèòåðàòóðå èñïîëüçóåòñÿ òåðìèí directory ; ñëîâî êàòàëîã ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé áîëååìåíåå òî÷íûé ïåðåâîä ýòîãî òåðìèíà íà ðóññêèé, îäíàêî â ïîñëåäíèå ãîäû ñëîâî äèðåêòîðèÿ âîøëîâ äåéñòâóþùèé ñëîâàðíûé ñîñòàâ ðóññêîãî ÿçûêà, ïåðåñòàâ áûòü æàðãîííûì. Îòìåòèì, ÷òî ñëîâî êàòàëîã òîæå èìååò èíîñòðàííîå ïðîèñõîæäåíèå, ïðîñòî áûëî çàèìñòâîâàíî ðàíüøå.  ïîñëåäíèå ãîäûìàðêåòèíãîâàÿ ïîëèòèêà îòäåëüíûõ êîìïàíèé áûëà íàïðàâëåíà íà çàìåíó òåðìèíà directory ñëîâîì folder(ñîîòâåòñòâóþùèé ðóññêèé ïåðåâîä − ïàïêà).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
