Файловая подсистема.Система управления вводом-выводом.
Функционирование любой ВС сводится к
обработке информации
операций по осуществлению ввода-вывода информации
Операции ввода-вывода
Программист
обмен данными между ОП и внешней памятью
ОС
все остальное
Физические принципы организации ввода-вывода
Процессор, память и многочисленные внешние устройства связаны большим количеством электрических соединений – линий
Внутри локальной магистрали линии, служащие для передачи сходных сигналов, группируются в шины
шина данных
адресная шина
шина управления
Алгоритм операции записи информации в ОП
На адресной шине процессор выставляет сигналы, соответствующие адресу ячейки памяти для записи информации
На шину данных процессор выставляет сигналы, соответствующие информации, которая должна быть записана в память
После выполнения действий 1 и 2 на шину управления выставляются сигналы, соответствующие операции записи и работе с памятью
Процесс обмена информацией инициируется специальными командами ввода-вывода
Отличие ОП от устройств ввода-вывода
занесение информации в память является окончанием операции записи
занесение информации в порт является инициализацией реального совершения операции ввода-вывода
Структура контроллера устройства
регистр состояния
регистр состояния содержит биты
бит занятости
бит готовности
бит ошибки
регистр управления
регистр управления получает данные, которые записываются вычислительной системой для инициализации устройства ввода-вывода или выполнения очередной команды, а также изменения режима работы устройства
регистр входных данных
регистр входных данных предназначен для помещения в него информации, которая должна быть выведена на устройство
регистр выходных данных
регистр выходных данных служит для помещения в него данных для чтения вычислительной системой
Буферизация и кэширование
Логические принципы организации вв/выв
При подключении нового устройства необходимо:
отобразить порты устройства в соответствующее адресное пространство
Определить, какой номер будет соответствовать прерыванию, генерируемому устройством
Если нужно, закрепить за устройством некоторый канал DMA
Spooling и захват устройств
К символьным устройствам относятся
устройства ввода - клавиатура, мышь, модем, джойстик
устройства вывода, для которых характерно представление данных в виде линейного потока: принтеры, звуковые карты и т. д.
Блочные устройства
магнитные и оптические диски и ленты, и т. д.
Операции над файлами
Создание пустого файла
Удаление файла и освобождение занимаемого им дискового пространства
Открытие файла
Закрытие файла
Позиционирование
Чтение данных из файла с текущей позиции
Запись данных в файл с текущей позиции
Другие операции, например переименование файла, получение атрибутов файла и т. д.
Файловая система - это часть ОС, назначение которой состоит в том, чтобы организовать эффективную работу с данными, хранящимися во внешней памяти, и обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с такими данными
ОС делит память на блоки фиксированного размера (4096 байт)
Основные функции файловой системы
Идентификация файлов
Распределение внешней памяти между файлами
Обеспечение надежности и отказоустойчивости
Обеспечение защиты от несанкционированного доступа
Обеспечение совместного доступа к файлам
Обеспечение высокой производительности
Общие сведения о файлах
Имена файлов
Многие ОС поддерживают имена из двух частей (имя+расширение)
Типы файлов
Регулярные (обычные) файлы содержат пользовательскую информацию в формате ASCII или в двоичном (бинарном) представлении
Атрибуты файлов
Обычно хранятся в структуре директорий
Организация файлов и доступ к ним
Последовательный файл и доступ
Файл прямого доступа
Другие формы организации файлов
Хранение файла в виде последовательности записей фиксированной длины, каждая из которых имеет внутреннюю структуру
В некоторых системах ускорение доступа к файлу обеспечивается конструированием индекса файла
Способ выделения дискового пространства при помощи индексных узлов, применяемый в ряде ОС (Unix и некоторых других) может служить другим примером организации индекса
Обработка прерываний и ошибок
Внешние устройства отличаются по следующим параметрам
Скорость обмена информацией
Разделяемые или монопольно захватываемые процессом
Запоминающие выведенную информацию для ее последующего ввода или нет
Передающие инф по байтам или блоками
Устройства только ввода, только вывода или вв/выв
Систематизация внешних устройств
символьные
блочные
сетевые
все остальные (таймеры, графические дисплеи, телевизионные устройства, видеокамеры и т. п.)