Билеты (Graur) (1114773), страница 26

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 26)

Структура каталога немного изменяется. К двум содержательным полям добавляется номер индексного дескриптора, размер записи, т.е. записи каталога, тип файла, длина имени и имени разрешается быть длиной до 256 символов. Соответственно может возникнуть некоторое недопонимание, т.к. есть параметр размер записи и длина имени. Суть использования того и другого параметра заключается в том, что при удалении информации (какого-то имени) из каталога свободное пространство присоединяется к предыдущей записи и получается, что размер больше той содержательной информации, которая имеется. Соответственно может появиться внутренняя фрагментация.

Билет 52. Управление внешними устройствами. Архитектура организации управления внешними устройствами, основные подходы, характеристики.

Архитектура.

Непосредственное управление Внешними устройствами ЦП. В основном требуется переместить данные из ВУ в ОЗУ (и наоборот). ЦП по своей инициативе почти никогда не обращается к ОЗУ.

Историческая модель основана на том, что управление осуществлялось с помощью ЦП.

Когда говорится о том, что организовано управление внешним устройством, то подразумевается, что реализуется два потока информации:

• поток управляющей информации (команды).

• поток данных, т.е. поток той информации, которая начинает двигаться от ОП к внешнему устройству, за счет потока управляющей информации.

Поток управляющей информации обеспечивает управление ВУ, поток данных начинает двигаться от ВУ к ОЗУ в результате выполнения 1ого потока. Оба потока обрабатывает ЦП, что «отвлекает» его от других задач пользователя.

Синхронное управление внешними устройствами с использованием контроллеров внешних устройств.

В результате развития аппаратной части компьютера появляются контролеры внешнего устройства. Он упростил жизнь ЦП. Все равно поток команд идет через ЦП, контролер взял некоторые функции:

1.Обнаружение ошибок

2. Обеспечение более высокоуровнего интерфейса по управлению ВУ

3. Позволяет использовать команды типа «вывести головку на нужный сектор», «…на нужный цилиндр»

4. Появилось разделение функций синхронизации. ЦП подавал сигнал и ждал.

В результате развития аппаратных прерываний появилась возможность использовать асинхронный режим работы.

Асинхронное управление внешними устройствами с использованием контроллеров внешних устройств.

Появление контролеров прямого доступа позволяет вывести поток данных, который появляется при обмене с ВУ из ЦП. Это имеет смысл для блок-ориентированных устройств, подразумевающих большой поток информации. Поток управляющей информации остается в ведении ЦП.

Управление внешними устройствами с использованием процессора или канала ввода/вывода.

Наличие процессоров ввода-вывода позволяет обеспечить высокоуровневый интерфейс для ЦП при управлении внешними устройствами. ЦП предоставляются различные макрокоманды. (например «записать на диск … начиная с …места»)

Программное управление внешними устройствами

Цели, которые стоят перед программным обеспечением:

1. унификация программных интерфейсов доступа к внешним устройствам (унификация именования, абстрагирование от свойств

конкретных устройств);

2. обеспечение конкретной модели синхронизации при выполнении обмена (синхронный, асинхронный обмен);

3. обработка возникающих ошибок (индикация ошибки, локализация ошибки, попытка исправления ситуации);

корректно обработать эту ситуацию, минимизировать негативные последствия.

4. буферизация обмена – в системе очень многоуровневая, применяется на всех этапах:

- развитые канала ввода-вывода могут иметь встроенный КЭШ, который управляется внутри этих каналов. Эта функция

остается на уровне ОС, этот КЭШ ОС полностью программноориентирован.

5. обеспечение стратегии доступа к устройству (распределенный доступ, монопольный доступ);

6. планирование выполнения операций обмена – возникает, когда возникает конкуренция за доступ к ресурсу.

Билет 53. Управление внешними устройствами. Буферизация обмена. Планирование дисковых обменов, основные алгоритмы.

Буферизация обмена

T – время обмена;

С – время выполнения программы между обменами

t – общее время выполнения программы

Схемы буферизации ввода-вывода

а) Без буферизации

Если обмен проходит без буферизации, то совокупное время выполнения программы будет складываться из времени обмена и времени выполнения программы между обменами.

б) Одинарная буферизация

При использовании одиночной буферизации подавляется заказ на обмен с ОП, и процесс может в этом случае не ожидать. Целесообразно использовать, когда идет интенсивный поток заказов на обмен.

в) Двойная буферизация

Модель использования двойной буферизации следующая: в один буфер помещаются данные по обмену, в другой ОС готовит данные за предыдущий обмен.

г) Циклическая буферизация

Какую схему выбрать зависит от интенсивности буферизации и особенности действий

Планирование дисковых обменов

Возможна ситуация, когда поток заказов на обмен > пропускной способности системы в некоторые моменты.

Тогда есть несколько вариантов действий:

1.Принимаем решения о порядке обработки запросов

2. начинаем учитывать приоритеты

3. осуществляем случайный выбор.

Проблема: Обмены могут быть зависимы друг от друга. В таком случае некоторые варианты не подходят.

Пусть наш диск может сразу переходить i-ой дорожки на j-ую без начального позиционирования.

Рассмотрим модельную ситуацию:

головка HDD позиционирована на дорожке 15

Очередь запросов к дорожкам: 4, 40, 11, 35, 7, 14

Варианты решения

1. простейшая модель – случайная выборка из очереди

2.

Общее время выполнения – 135ед.

Среднее время выполнения – 21.5 ед.

3.SSTF

П риоритет имеет обмен, для которого потребуется наименьшее время. «Жадный» алгоритм на каждом шаге пытается получить максимальный эффект. Общая нагрузка на систему с точки зрения обмена сокращается в 3 раза. Возможно «залипание» головки в том случае, если обмен идет интенсивно с одними и теми же дорожками. Некоторые процессы будут отделены.

4.LIFO

Смысл – попытка развязать последовательность обмена, связанную с новыми источниками.

Приоритетный алгоритм (RPI) – это алгоритм, когда последовательность обменов (очередь) имеет характеристику приоритетов. При использовании приоритетных алгоритмов может возникать проблема голодания или дискриминации. Проблема дискриминации возникает при непрерывном поступлении более приоритетных запросов на обмен, в это время как менее приоритетные запросы простаивают.

Находясь в начальной позиции сначала двигаемся в одну сторону до конца, затем в другую до конца.

Для " набора запросов

перемещений £ 2 х число дорожек

Выходим на минимальную (максимальную дорожку, а затем движемся в одну сторону). Пройдем не более двух маршрутов.

N-step-SCAN

Разделение очереди на подочереди длины £ N запросов каждая (из соображений FIFO). Последовательная обработка очередей. Обрабатываемая очередь не обновляется. Обновление очередей, отличных от обрабатываемой.

Этот алгоритм срывает головку с залипания.

Распространенный пример: 2 очереди, одна обрабатывается, другая собирает вновь поступающие запросы.

Билет 54 .RAID системы.

Существуют проблемы с организацией больших потоков данных.

В общем случае для дисковых систем имеют место как минимум две проблемы:

1. Эффективность. Допустим, в системе присутствуют все уровни КЭШ, но производительности не хватает, так как обмены, которые производятся на дисковых устройствах, медленные.

2. Надежность. Является одним из основных качеств любого программного решения. Соответственно есть необходимость создания надежных дисковых систем.

Все это обусловило появление так называемых RAID систем. Вначале RAID переводили как избыточный массив недорогих дисков. Со временем понятие RAID системы изменилось и на сегодняшний день оно переводится как избыточный массив независимых дисков.

Итак, RAID система представляет собой набор независимых дисков, которые рассматриваются ОС как единое дисковое устройство, где данные представляются в виде последовательности записей, которые называются полосы. /*Полосы цилиндрически распределены по дисковому устройству. */

Рассмотрим модели организации многодисковых систем, которые относятся к классу RAID.

Семь уровней RAID систем.

RAID 0 (без избыточности)

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)