Файловая система HPFS (High Performance File System)

Архитектура HPFS использует преимущества многозадачного режима и обеспечивает надежную и эффективную работу на дисках большого об’ема.

HPFS – первая ФС для ПК, в которой реализована поддержка длинных имен. Она поддерживает атрибуты как у FAT. Размещение файлов на диске с помощью HPFS увеличит производительность и надежность системы в целом.

Способы достижения: 1)Размещение каталогов в середине дискового пространства; 2)Использование бинарных сбалансированных деревьев для ускорения поиска информации о файле; 3)Рассредоточение информации о местоположении записей файлов по всему диску при том, что записи каждого файла размещаются в смежных секторах и близко от данных их местоположения.

Основные преимущества HPFS: Высокая производительность; Надежность; Работа с расширенными атрибутами позволяет управлять доступом к файлам и каталогам; Эффективное использование дискового пространства.

Распределительная структура записей об занятых и свободных блоках

В HPFS дисковое пространство выделяется не кластерами, а блоками. Размещение файлов в небольших блоках позволяет более эффективно использовать дисковое пространство, т.к. потери свободного места – 256 Байт на файл. Чем больше размер кластера, тем больше места на диске расходуется зря, но FAT занимает меньше места.

В HPFS структура каталога – сбалансированное дерево с записями, расположенными в алфавитном порядке.

Каждая запись, входящая в дерево (В-Tree) содержит атрибуты файла. HPFS при поиске просматривает только 2 ветви дерева. Такой метод эффективнее, чем последовательное чтение всех записей в каталоге, как в FAT. Большинство записей читать не надо => для поиска меньше движений головки.

Полоса в центре диска используется для хранения каталогов (Directory Band) = 8 МБ. Распределение этой структуры в центре диска сокращает время позиционирования головок r/w. Для перемещения головок требуется меньше времени, чем в FAT и NTFS.

Однако существенно большее увеличение производительности дает использование метода сбалансированных двоичных деревьев для хранения и поиска информации о файле.

HPFS – монтируемая ФС – это значит, что она не встроена в ОС, а добавляется в нее по мере необходимости. ФС HPFS устанавливается с помощью оператора IFS (Installable File System) в файле конфигурации (config.sys).

2.UNIX

Система UNIX проектировалась как инструмент. Система для разработки ПО.

Основные понятия ОС UNIX

1) Компьютеры выполняют 2 функции:

- сервер – компьютер, который предоставляет в распоряжение пользователей 1/несколько видов ресурсов. Различают:

а) файловые серверы б) серверы вычислений в) серверы печати

г) серверы сети – посредством которых осуществляется доступ к Интернету и т.д.

Работа пользователей на сервере непосредственно с его терминала не допускается. Для выполнения функций сервера компьютер должен работать непрерывно и устойчиво. ОС на сервере должна быть устойчива и надежна.

- рабочая станция. Unix используется несколькими пользователями, которые работают с графического терминала ЭВМ. Графический терминал – важный ресурс рабочей станции, обладает лучшими параметрами чем терминал сервера, но другие ресурсы менее мощные. На рабочей станции могут работать несколько пользователей, подключившись с других терминалов.

2) Процессы. Запуск на выполнение любой программы порождает 1/несколько процессов. 3) Разделение времени – это способ распределения времени ЦП между пользовательскими процессами, одновременно работающими, когда процессу выделяется квант времени.

Основные понятия и концепции виртуальной памяти

Физическая память – это среда хранения из элементов, адресуемых в соответствии с физическими возможностями памяти и принятым способом адресации.

Множество адресов, упорядоченных по некоторому признаку, называют адресным пространством.

Построение механизма виртуальной памяти основано на решении четырёх задач: 1) Задача размещения: заключается в выборе страницы (сегмента) в ОЗУ, куда будут отображаться страницы (сегменты) виртуальной памяти. Фактически, это означает, что необходимо произвести преобразование виртуальных адресов в физические и наоборот.

2)Задача преобразования: преобразует адрес виртуальный в адрес оперативный и наоборот. 3)Задача перемещения: в архивной среде выбирается такая информация, которая принадлежит отображаемым виртуальным страницам, и она передаётся в страницы (сегменты) ОЗУ, найденные в результате решения задачи размещения. 4)Задача замещения: заключается в выборе кандидата на перераспределение.

Итак, ОС содержит 2 таблицы, описывающие состояние страниц и сегментов:

1) PMT (Page Map Table) – это карта памяти определяет положение сегмента в ОП;

2) Таблица страничных кадров (ТСК) – следит за состоянием страниц (занята / свободна / изменена).

Когда возникает прерывание, то таблица рассматривается в поисках свободного страничного кадра. Если он найден, то требуемая страница может быть загружена немедленно. Иначе, страница, находящаяся в памяти, должна быть вытолкнута, чтобы освободить место для той страницы, которую надо загрузить. Если выталкиваемая страница с момента загрузки была модифицирована, то её новая версия должна быть переписана во внешнюю память. Если нет, то она может быть просто уничтожена. Все эти операции делает программа страничных прерываний, при этом она осуществляет динамичное преобразование адресов и обрабатывает страничные прерывания.

Часть алгоритма этой программы реализуется аппаратным способом, а вторая часть – программным способом.

Эта программа требует по крайней мере одной операции ввода-вывода, поэтому для её работы требуется гораздо больше времени, чем у всех остальных обработчиков прерываний. Однако закрывать прерывания нежелательно.

Аппаратный алгоритм:

Procedure DAT; {реализация аппаратно}

<разложить виртуальный адрес на (номер страницы, смещение)>;

<найти вхождение этой таблицы в PMT>;

if <страница находится в памяти> then

begin

<объединить (адрес страничного кадра, смещение) для создания номера сегмента>

if <эта команда 'записи'> then

<пометить PMT, что страница модифицирована>;

end

else

<реализуются страничные прерывания>;

procedure PAGEFAULT {реализована как часть ОС}

<сохранить состояние процесса из рабочей области прерываний>;

<пометить этот процесс как блокированный (blocked)>;

if <имеется свободный страничный кадр> then

begin

<выбрать свободный страничный кадр>;

<пометить выбранный кадр в таблице страничных кадров как 'занятый'>;

<разрешить все прерывания>

end

else

begin

<выбрать страницу для выталкивания>;

<пометить выбранный кадр в таблице страничных кадров как 'занятый'>;

<разрешить все прерывания>;

if <выбранная страница была модифицирована> then

begin

<обновить PMT и таблицу страничных кадров>;

<выдать запрос на ввод-вывод>;

<ждать завершения операции записи>;

end

end;

<выдать запрос на ввод-вывод для чтения страниц в выбранный страничный кадр>;

<ожидать завершения операции чтения>;

<обновить PMT и таблицу страничных кадров>;

<восстановить состояние пользовательского процесса, пометив процесс, как “ready”>

end.

2. UNIX

Основные понятия ОС UNIX

1) Компьютеры выполняют 2 функции:

- сервер – компьютер, который предоставляет в распоряжение пользователей 1/несколько видов ресурсов. Различают:

а) файловые серверыб) серверы вычислений в) серверы печатиг) серверы сети – посредством которых осуществляется доступ к Интернету и т.д.

Работа пользователей на сервере непосредственно с его терминала не допускается. Для выполнения функций сервера компьютер должен работать непрерывно и устойчиво. ОС на сервере должна быть устойчива и надежна.

- рабочая станция. Unix используется несколькими пользователями, которые работают с графического терминала ЭВМ. Графический терминал – важный ресурс рабочей станции, обладает лучшими параметрами чем терминал сервера, но другие ресурсы менее мощные. На рабочей станции могут работать несколько пользователей, подключившись с других терминалов.

2) Ф и ФСФайл – совокупность однотипных данных с именем. Имена произвольной длины.

3) Пользователь. 2 категории:

- обычный

Права ограничены: им запрещают менять систему (реестр, файлы). Они не могут изменить приоритет программы во время выполнения. Запрещается пользоваться периферийными устройствами. Он не может изменить список пользователей.

- СисАдмин (root)

Имеет доступ ко всем файлам и настройкам ОС, регистрации пользователей. Отвечает за безопасность и устойчивость. Также может об’единять пользователей по привилегиям и потребностям:

- Группа пользователей

Механизм пользователей и групп обеспечивает защиту.

4) Сеанс на UNIX компьютере – последовательность действий, выполняемых пользователем от входа до выхода.

Допускается использование нескольких виртуальных консолей. С каждой консоли можно вести отдельный сеанс.