рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Образование
/
Ввод/вывод. Управление файлами и файловой системой.

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Ввод/вывод. Управление файлами и файловой системой.

Ввод/вывод. Управление файлами и файловой системой. - раздел Образование, Основные понятия и определения Планирование Работы С Магнитными Дисками. Данные Записываются...

Планирование работы с магнитными дисками.

Данные записываются на поверхностях магнитных дисков. На каждом магнитном диске размещены тонкие концентрические кольца – дорожки. На них записывается информация. Дорожки разбиваются на секторы. Магнитных дисков в одном накопителе может быть несколько, диски соединены общим шпинделем, вращающимся с высокой скоростью. Доступ к данным осуществляется при помощи ряда магнитных головок чтения/записи. Время перемещения участка поверхности из текущего положения в положение под головкой называется временем ожидания. Все головки закреплены на одной каретке, которая может перемещаться по радиусу дисков и организует доступ к нужной группе дорожек. Группа дорожек, находящаяся под всеми головками в каком-то положении каретки, образует вертикальный цилиндр. Процесс перемещения каретки с головками на новый цилиндр называется операцией поиска цилиндра или подвода.

Чтобы получить доступ к конкретной записи необходимо:

установить каретку на соответствующий цилиндр – поиск цилиндра
дождаться, когда под головкой окажется точка на диске, с которой начинается запись – поиск записи или поиск на дорожке, с которым связано время ожидания
выполнить операцию чтения/записи.

Наибольшую длительность имеет поиск цилиндра, поэтому применяемые методы для оптимизации, как правило, направлены на то, чтобы свести к минимуму как количество, так и длительность поиска. Поскольку каждая из перечисленных операций связана с механическим движением общее время для доступа к конкретной записи весьма значительно и составляет сотые доли секунды, поэтому обеспечение эффективности использования дисковой памяти является важнейшей задачей современных ОС.

Необходимость планирования в мультипрограммных вычислительных машинах.

Для каждого устройства формируется очередь запросов, которые обслуживаются по принципу «первый пришел, первый обслужен». Принцип FCFS является справедливым, но при повышении частоты запросов он может приводить к очень большим задержкам. Этот принцип характеризуется случайностью поиска, для минимизации времени поиска необходимо упорядочить запросы по какому-либо другому способу.

Планирование требует тщательного анализа очереди запросов. Планировщик дисковой памяти анализирует позиционные связи между запросами. После этого очередь запросов перестраивается таким образом, чтобы их выполнение требовало минимальных механических перемещений. Существуют 2 вида планирования:

Оптимизация по времени поиска цилиндра. Упорядочивание очереди ожидающих запросов с целью минимизации времени поиска цилиндра называется планированием работы с дисковой памятью. Все стратегии планирования преследуют достижения следующих целей: максимизация пропускной способности, минимизация времен ответа, минимизация дисперсии времен ответа. Стратегии:

o SSTF (Shortest seek time first) – с наименьшим временем поиска, при которой запросы обслуживаются в порядке, определяемом их близостью к последнему обслуженному запросу. Следующим для обслуживания будет выбираться запрос, ближайший к последнему, не зависимо от направления, в котором должны двигаться головки. Недостаток – увеличение дисперсии времен ответа в связи с дискриминацией внутренних и внешних дорожек. Стратегия приемлема для пакетной обработки, где главное – это пропускная способность, и мало пригодна для интерактивных систем.

o SCAN – действует подобно SSTF с той разницей, что каретка движется в одном направлении до тех пор, пока не будут обслужены запросы данного направления. Стратегия имеет примерно ту же пропускную способность, что и предыдущая, но значительно снижает дискриминацию крайних дорожек и обеспечивает меньшую дисперсию. Этот принцип является основным для большинства стратегий планирования.

o N–step SCAN – является модификацией предыдущей стратегии. Здесь на каждом проходе обслуживаются только те запросы, которые существовали в момент начала этого прохода. Запросы, поступающие во время движения, группируются и упорядочиваются таким образом, чтобы их можно было оптимально обслужить при обратном проходе. Стратегия обеспечивает хорошие показатели как по пропускной способности, так и по среднему времени ответа.

o C–SCAN (циклическое сканирование) – каретка движется к внутренней дорожке и обслуживает запросы только при прямом ходе. Если впереди больше нет запросов, то каретка скачком возвращается к начальным дорожкам и возобновляет сканирование в прямом направлении. Уменьшается дискриминация крайних дорожек, очень малое время ответа.

Оптимизация по времени ожидания записи. Целесообразна только для режимов больших нагрузок, когда велика вероятность того, что в каждый момент времени может быть несколько запросов на обращение к одному и тому же цилиндру. Применяются стратегии, аналогичные SSTF, например, SLTF с наименьшим временем ожидания, легко реализуема и близка к теоретически оптимальной.

Управление файлами.

Файл – это именованная совокупность данных, размещаемая во внешней памяти. Управление файлами осуществляет файловая система (ФС) – часть ОС, которая обеспечивает возможность работы с данными, хранящимися на дисках и других внешних устройствах. Она организует доступ к информации, копирование, восстановление, возможность коллективного использования, секретность, независимость от устройства. В широком смысле понятие ФС включает: совокупность всех файлов на диске и других устройствах, набор структур данных, используемых для управления файлами (каталоги, дескрипторы, таблицы распределения свободного/занятого места на диске), комплекс системных программ, реализующих управление файлами, в частности создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и др.

Различные ФС организованы по-разному, однако приведенная структурная организация наиболее типична.

17 апреля 2012 г.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Основные понятия и определения

Основные понятия и определения... ОС организованный набор программ и данных обеспечивающий управление всеми ресурсами вычислительной системы ВС и...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Ввод/вывод. Управление файлами и файловой системой.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Эволюция ОС.
Выделяют пять–шесть периодов развития ОС. до 40–х годов ХХ века – нулевой этап: вычислительные устройства стали разрабатываться с использованием ламп, ОС отсутствует, появляются прин

Архитектура ОС.
Под архитектурой понимают системную организацию на основе программных модулей, имеющих определенное функциональное назначение с четко оговоренными правилами взаимодействия. монолитны

Микроядерная архитектура ЭВМ.
Эта архитектура является альтернативой классической архитектуре. Её суть: в привилегированном режиме остается работать только небольшая часть ОС, называемая микроядром. Микроядро защищено от осталь

Процессор. Управление процессами.
Концепции процесса. Процессом является выполняемая программа, включающая текущие значения счетчика команд, регистров и переменных. Процесс потребляет такие ресурсы как: адресное про

Управление задачами.
Понятия процесса и потока не всегда разделяются. По отношению к ресурсу «процессорное время» оба понятия эквивалентны. Фактически они выступают как некоторая работа. Поэтому далее будем использоват

Планирование вычислительных процессов и стратегии планирования (обслуживания).
Стратегия планирования определяет, какие процессы мы планируем на выполнение, для того чтобы достичь поставленной цели. Известно большое количество различных стратегий выбора процесса, которому нео

Асинхронные параллельные процессы.
Процессы называются параллельными, если они существуют одновременно. Параллельные процессы могут работать совершенно независимо друг от друга или они могут быть асинхронными – им необходимо периоди

Семафоры.
Концепция семафоров была предложена Дейкстра. Семафор представляет собой целочисленную переменную S, с которой ассоциирована очередь ожидающих процессов. Пытаясь пройти через семафор, процесс однов

Мониторы.
Рассмотренный алгоритм Деккера имеет некоторые недостатки. Чтобы от них избавиться создали мониторы. Хоар 1974 год. Монитор – это механизм организации параллелизма, который содержит как да

Тупики.
Говорят, что в мультипрограммной системе процесс находится в состоянии тупика (дедлока (клинча)), если он ожидает события, которое никогда не произойдет. Системная тупиковая ситуация (зависание) –

Физическая память.
Внешняя память (storage) Основная память (оперативная) Быстродействующая память Регистры процессора Для выполнения программы необходимо, чтобы данные размещались

Связанное и несвязанное распределение памяти.
Самые первые ЭВМ требовали связного распределения – каждая программа должна была занимать один блок ячеек. Свободная память Программа пользователя Операц

Виртуальная память.
Виртуальная память ограничивает число одновременно выполняющихся программ. Одним из решений этой проблемы было разделение программ на части, которые называются overlay – если какой-то модуль не раб

Управление виртуальной памятью, стратегии управления.
Стратегии вталкивания. Определяют, когда следует переписывать очередную страницу или сегмент в основную память. Существует 2 стратегии: по запросу и с упреждением. Вталкивание по за

Кэширование данных.
Быстродействующая память основана на организации SRAM, её объем – несколько мегабайт, скорость доступа не превышает 8 мс. Регистры процессора – несколько байтов, скорость – 2-3 мс. Кэш-пам

Принцип действия кэш–памяти.
Кэш не является адресуемой, поэтому поиск данных осуществляется по

Логическая организация ФС.
– это организация, предназначенная для удобств пользователю. Для этого физическую структуру данных на диске подменяют некоторой удобной для пользователя логической моделью, основным

Логическая организация файлов.
Логическая запись – это наименьший элемент данных, которым может оперировать программист при обмене с внешним устройством. Если поддержка структур данных выполняется самим приложением, то

Физическая организация ФС.
Под физической организацией ФС подразумевается способ расположения информации на физических устройствах, характеризуемых такими понятиями, как диск, раздел, дорожка, цилиндр, кластер, сектор. С эти

Права доступа к файлу.
Определить права доступа – значит определить набор операций для каждого пользователя, который он может выполнить с файлом. Список операций доступа: 1. право на создание/уничтожени

ОС Unix/Linux.
В начале 1965 г. компания Bell Telephone Laboratories (AT&T) совместно с General Electric Company (MIT) начали разрабатывать новую ОС – MULTCS. ОС должна была быть многозадачной с разделением в

Типы файлов.
Обычный – представляет собой наиболее общий тип файлов, содержащий данные различных форматов (текст, бинарный и т.д.). Для ОС такие файлы представляют собой просто последовательность байтов,

Создание и монтирование ФС.
Linux может работать с несколькими ФС: ext3fs (2001 год), ext4fs (2008 год), Reiser FS (2001 год), Reiser 4 (2004 год), Btrfs (2007 год), msdos (FAT), vfat (FAT32), iso9660 (CDROM), nfs, Linux_NTFS

Индексные дескрипторы файлы и системы адресации файлов.
Каждому файлу соответствует один индексный дескриптор, который имеет порядковый номер, называемый индексом файла. Это означает, что число файлов ограничено числом индексных дескрипторов, которое ли

Управление процессами.
Процессом в Unix называется единица исполнения программного кода. Процесс может выполняться в одном из двух состояний: пользовательском и системном. Когда пользовательскому процессу требуе

История.
MS–DOS, MS–DOS + Windows 3.1 Windows 95, 98, ME. Windows NT, 2000, XP, 2003, Vista, 2008, 7, 2008 R2. MS–DOS – 1981 год – однозадачная, 16-разрядная.

Структура ОС Windows.
Она имела первоначально микроядерный дизайн. Потом стали использовать гибридную архитектуру. Платформы – Intel, Alpha (DEC), Power PC (IBM), MIPS (Silicon Graphics). В ОС

Подсистема win32.
Взаимодействие между приложениями и ОС осуществляется с помощью системных вызовов, однако, приложение не может произвести системный вызов напрямую, вместо этого оно должно воспользоваться программн

Объекты, менеджер объектов.
Для слаженной работы системы ресурсов Windows создает объекты, управление которыми происходит с помощью менеджера объектов. Когда приложение открывает файл, создает поток или семафор, оно получает

Объекты ядра.
Поддержка объектов ядра выполняется ядро и исполнительной системой. Помимо объектов ядра существуют объекты для управления окнами (user) и графикой (gdi). Они уже реализуются подсистемой поддержки

Структура объектов.
Каждый объект имеет заголовок объекта – содержит в себе имя объекта, каталог объекта, информация о защите, квота (устанавливает ограничение на количество процессов), счетчик ссылок, список п

Описатели объектов.
Создаются при вызове win32-функций. В случае успешного выполнения создается 64-битное описатель. При этом описатель находится в таблице описателей процессов. Из 64 разрядов 29 используется для ссыл

ФС NTFS.
В ОС Windows присутствует система ввода/вывода. Задача этой системы – скрыть особенности работы с дисками и предоставить в распоряжение ФС используемое дисковое пространство в виде непрерывной посл

Точки повторного анализа.
Современные ОС предоставляют в распоряжение пользователей возможности для монтирования ФС и образования жестких и символических связей. Эта возможность реализована с помощью точек повторного анализ

Надежность ФС.
Для обозначения совокупности действий, выполняемых файловой операцией, используется термин «транзакция». Для сохранения целостности транзакция должна выполняться целиком или не выполняться вообще.