Логическая организация файла

В общем случае данные в файле имеют некоторую логическую структуру. Эта структура является базой при разработке программы, предназначенной для обработки этого файла.

Поддержание структуры данных может быть целиком возложено на: 1)приложение (это реальная программа). 2)саму ФС

1) В первом случае, когда все действия по интерпретации структуризации содержимого файла целиком относится к ведению приложения, и файл представляется ФС неструктурированной последовательностью данных.

Приложение формирует запросы к ФС, используя общие для всех приложений системные средства (например, указывает смещение относительно начала файла и кол-во байтов, которые необходимо считать/записать).

2) Другая модель, которая применяется в ОС: OS/360, DFC RSX, VMS, а в настоящее время используется редко – это структурированный файл.

В этом случае поддержание структуры файла поручается ФС. ФС видит файл как упорядоченную последовательность логических записей. Приложение может обращаться к ФС с запросом на В/В на уровне записей (н-р, считать запись №25 из файла FILE.DOC).

Причем ФС должно обладать информацией о структуре файла, достаточной для того, чтобы выделить любую запись. ФС предоставляет приложению доступ к записи, а вся дальнейшая обработка данных в записи выполняется в приложении.

Развитием этого подхода стали СУБД. СУБД поддерживают не только сложную структуру данных, но и взаимосвязи между ними.

Логическая запись является наименьшим элементом данных, которой может оперировать программист при организации обмена с внешними устройствами.

ФС может использовать 2 способа доступа к логическим записям:

1)последовательный доступ. 2)прямой доступ (например, позиционировать файл на запись с указанным номером)

Файлы, доступ к записям которых осуществляется последовательно, по номерам позиций, называются неиндексированными, последовательными.

Физическая организация и адресация файла

Важным компонентом физической организации ФС является физическая организация файла, то есть реальное расположение кластеров на диске. Основными критериями эффективности физической организации файла являются:

>Скорость доступа к данным

<Объем адресной информации о файле

<Степень фрагментированности дискового пространства

>Максимально возможный размер файла

Способы: 1) Непрерывное размещение – простейший вариант физической организации файлов, при котором файл представляется как непрерывная последовательность кластеров диска, образующая непрерывный участок на диске.

1 кластер = 1-8 секторов, 1 сектор = 512 байт

Основное достоинство: высокая скорость доступа и максимально возможный размер файла. Имеет недостатки, которые ограничивают действие на практике: - Для увеличения размера файла требуется дополнительная память, и файл разбивается на части; - При удалении возникает фрагментация, и пространство диска превращается в лоскутное одеяло с маленьким объемом памяти. 2) Размещения файла в списке кластеров в дисковой памяти. При таком способе в начале каждого кластера содержится указатель на начало следующего. В этом случае адресная информация минимальна, т.к. информация о файле задана числом, указывающим адрес следующего кластера, и каждый кластер может быть присоединен к любому кластеру какого-либо файла, и поэтому фрагментация на уровне кластеров отсутствует. Файл может наращивать свой размер, наращивая число кластеров. Недостаток: сложность реализации доступа к произвольно заданному месту файла. 3) Таблица размещения файлов (FAT - “File Allocation Table”).

Использование связанного списка индексов. Этот способ – модифицирование размера файла в списке кластеров. Для файла выделяется память в виде связанного списка кластеров, номер первого кластера запоминается в записи каталога, где хранятся другие характеристики этого файла (с каждым кластером диска связан индекс). Индексы расположены в отдельной области диска. Для MS DOS – таблица FAT, занимающая один кластер.

4) Задание файла размещения. Файл на диске задается в простом перечислении кластеров файла. Недостатки: длина адреса зависит от размера файла. Для больших файлов он может быть значительно больше. Достоинства: - высокая скорость доступа к произвольному кластеру файла (прямая адресация исключает просмотр цепочки указателей при поиске произвольной записи файла). - Фрагментация на уровне файлов отсутствует. Последний подход с некоторыми модификациями используется в традиционных системах типа UNIX.

2.Командный интерпретатор Shell

Интерпретатор команд shell (оболочка) обеспечивает интерфейс пользователь-ядро при введении пользователем команд с терминала. Интерпретирует также команды, вводимые из командного файла.

Большинство современных shell обладают рядом дополнительных возможностей: удобное редактирование командной строки, история вводимых команд и т.д. В Linux известно большое количество shell’ов.

Самыми популярными являются:

bash - Bourne Again Shell,

csh - C Shell,

ksh - Korn Shell.

Аналогом shell в операционной системе MS-DOS является COMMAND.COM.

Оболочка Bourne Again Shell запускается командой bash, C Shell командой csh, Korn Shell командой ksh.

Когда пользователь входит в систему, указывая свой пароль, автоматически запускается shell.

Большинство оболочек закрываются путем ввода спец. команд logout, exit, bye или quit (одна из них действует всегда). При выполнении команды система возвращается к исходному состоянию, т.е. выдается запрос имени пользователя и пароля.

Ввод и вывод команд

Командная оболочка сохраняет команды, которые вы набирали ранее, в так называемой истории команд (command history), в файле с названием.bash_history, который расположен в домашнем каталоге. Для извлечения команд из истории команд, следует использовать клавиши é(вверх) и ê(вниз).

Командная оболочка bash может сохранить до 1000 команд.

Стандартные ввод и вывод

Каждая команда получает в свое распоряжение от shell три канала: Стандартный ввод (stdin). По этому каналу вводятся данные в программу. Стандартный вывод (stdout). По этому каналу выводятся данные.

Стандартный вывод ошибок (stderr). По этому каналу программы выдают информацию и наличие ошибок.

Обычно все эти каналы связаны с монитором и клавиатурой.

Изменение направления ввода и вывода данных

Согласно принципам работы Linux, стандартный ввод можно переназначить. Например: prog < file. Символ < говорит, что стандартный ввод для программы prog переназначается, и данные будут браться не с клавиатуры терминала, а из файла file. Переназначение стандартного вывода: prog > file. Т. е. выводимые данные перенаправляются в файл file. При этом исходное содержание файла file заменяется.

Конвейеры команд

Стандартный вывод одной команды может быть стандартным вводом следующей команды. Обозначается знаком | (вертикальная черта). Последовательность команд, соединённых таким образом, называется конвейером.

24.Классификация прерываний.

Существует два основных механизма прерываний:

1.прерывания по вызову;2.векторные прерывания.

Прерывания по вызову: примерами ЭВМ с прерываниями по вызову является ЭВМ NOVA Data General. Векторные прерывания: каждый элемент вектора прерывания соответствует специальному классу периферийных устройств. Кроме того, резервируются дополнительные элементы для устройства управления памятью, стека и арифметических ошибок. Элемент вектора прерывания состоит из двух слов (word): -адреса программы обработки прерываний. -нового слова состояния процесса.

Если имеется запрос на прерывание, то выполняется следующий процесс обработки прерываний:1)процессор записывает текущее PSW и программный счетчик во временный регистр ЦП;

2)адрес программы обработки прерываний, определяющий новый программный счетчик и новое PSW. Загружается соответственно в их регистры. Загрузка адреса в регистр ПС влечет за собой передачу управления программе обработки прерывания; 3)выполняется ПОП; 4)после этого управление возвращается прерванному процессу (откат), используя команду возврата из прерывания RET.

Прерывания в ОС

Любая ОС – это совокупность взаимодействующих процессов, и их совместная работа основана на концепции прерываний.

Прерывание – это событие внутри системы, которое связано с приостановкой работы центрального процессора, с запоминанием его состояния, с передачей управления программе обработки данного прерывания и возврату к прежнему состоянию процесса.

Виды прерываний

Все прерывания делятся на четыре вида:

1) SVS(SuperViSor) – они связаны с переходом всей вычислительной системы в состояние «система» и вызовом супервизора или диспетчера процессов. В состоянии «система» центральный процессор в состоянии выполнения привилегированной команды.

Состав: менеджеры: - ОП; - Виртуальной памяти;

- Ресурсов; - Вспомогательной внешней памяти

2) Программные прерывания (break’и деление на ноль, выполнение несуществующей команды и др.).

3) Прерывания по таймеру - привилегированная команда, приостанавливающая работу центрального процессора, вводит некое число в регистр таймера, и он сбрасывает по единице до нуля. Это дает возможность выделять кванты времени для программ пользователя. 4) Прерывания ввода–вывода – инициируются каналами или устройствами ввода-вывода.

Все прерывания характеризуются приоритетом:

Системные прерывания – самые важные;

Прерывания ПО и ввода–вывода – самые неважные.

В системной области ОС для каждого типа прерываний существует своя рабочая область – область прерываний, где хранится информация о них, а состояние центрального процессора записывает в слово состояния PSW (Process Status Word).

Слово состояния представляет собой структуру, которая содержит следующие поля:1)Режим;(0 – пользователь или 1 – супервизор)

2)Активность; если 0 – центральный процессор активен;

1 – выполняются привилегированные команды, или ничего не выполняет. 3)Процесс; идентификатор данного процесса PID.

4) Условие; код условия данного процесса.

4)Маска; используется для контроля за разрешением прерывания. Она устанавливается ОС в соответствии с классом прерывания так, чтобы все прерывания равного или более низкого класса были запрещены, а с более высоким приоритетом были разрешены. Все прерывания в ОС образуют очереди, которые обрабатываются в ОС по мере завершения тех или иных прерываний. Прерывания могут быть вложенными.

В ОС обработкой любого прерывания занимаются обработчики прерываний. Прерывания используют для реализации таких функций ОС, как планирование процессов, функций ввода-вывода, функций распределения памяти.

2. Windows 1.01, выпущенная 20 ноября 1985 года, была первой попыткой Microsoft реализовать многозадачную операционную среду для IBM PC с графическим интерфейсом. В отличие от последующих версий, Windows 1.0 предоставляла лишь ограниченную поддержку многозадачности для существующих программ MS-DOS. В Windows 2.x реализована система перекрывающихся окон. Кроме того, используются достоинства защищенного режима процессора 80286 и более совершенных, что позволяет программам выйти за пределы объема основной памяти DOS - 640 Кбайт. Поддержка протоколов TCP/IP в Windows 3.x основывалась на отдельных пакетах от третьих сторон. Дополнение от Microsoft также предоставляло поддержку TCP/IP в Windows для рабочих групп, но этот пакет не стал широко доступным. Windows NT была разработана «с нуля», развивалась отдельно от других ОС семейства Windows (Windows 3.x и Windows 9x) и, в отличие от них, позиционировалась как надёжное решение для рабочих станций и серверов. Windows NT дала начало семейству операционных систем, в которое входят Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista, Windows Server 2008, Windows 7. Windows 95 содержит значительные улучшения графического интерфейса и внутреннего устройства системы, включая рабочий стол и меню «Пуск», поддержку длинных (до 256 знаков) имён файлов и систему «plug and play»(вкл и работай). Windows 98. Улучшениям подверглась поддержка AGP, доработаны драйверы USB, добавлена поддержка работы с несколькими мониторами и поддержка WebTV. Как и в Windows 95 OSR 2.5, в интерфейс системы интегрирован Internet Explorer 4. Windows 2000. Наиболее существенные улучшения в по сравнению с Windows NT 4.0: Поддержка службы каталогов Active Directory, Службы IIS версии 5.0, Файловая система NTFS версии 3.0, Обновленный пользовательский интерфейс. Windows ME от своих предшественниц — Windows 95 и Windows 98 — отличается относительно небольшими обновлениями, такими как новый Internet Explorer 5.5 и Windows Media Player 7. В Windows XP появилась возможность использовать «Visual Styles» позволяющие изменить графический интерфейс пользователя. Luna — новый стиль графического интерфейса, входящий в поставку XP и являющийся интерфейсом по умолчанию для ПК, имеющих более 64 мегабайт RAM. Существует мнение, что Windows Vista является худшей операционной системой выпущенной Microsoft. В Windows 7 реализована более гибкая настройка User Account Control (UAC), которая в отличии от Windows Vista имеет ещё два промежуточных состояния между режимами «Включить» и «Выключить». Windows 8 — переосмысленная Windows 7, и приемы работы с рабочим столом остались те же. Приложения в Modern-интерфейсе тесно связаны между собой, поэтому можно из приложения «Видео» отправить любое видео по интернету с помощью приложения «Почта».

Поиск по сайту: