Методы доступа к внешним устройствам вычислительной системы

143. Перечислите основные элементы хранения вычислительной системы в порядке убывания информационной емкости.

Третичная память(магнитные ленты), Внешняя память (дисковое хранилище), flash-память, Оперативная память, Память быстрого доступа(Кеш-память в порядке с 3 по 1 уровень), Регистры.

144. Назовите элементы хранения вычислительной системы, имеющие самую большую информационную емкость.

· Третичная память (магнитные ленты);

· Дисковое хранилище.

145. Назовите самые быстрые элементы хранения вычислительной системы.

· Кеш-память;

· Регистры.

146. На какие типы можно разделить внешние запоминающие устройства?

· С последовательным доступом (например, магнитные ленты).

· С произвольным доступом (RAM; например, оперативная память).

· С прямым доступом (например, жёсткие диски).

· С ассоциативным доступом (специальные устройства, для повышения производительности баз данных).

147. Поясните принцип работы внешних запоминающих устройств прямого доступа.

Режим обмена данными между устройствами или же между устройством и основной памятью (RAM) без участия Центрального Процессора (ЦП).

Кроме того, данные пересылаются сразу для многих слов, расположенных по подряд идущим адресам, что позволяет использование т. н. «пакетного» (burst) режима работы шины

148. Поясните принцип работы внешних запоминающих устройств последовательного доступа.

В информатике последовательный доступ означает, что доступ к группе элементов (например, данные в памяти, на диске или на магнитной ленте) осуществляется в заранее заданном порядке. Последовательный доступ иногда является единственным способом обратиться к данным, как, например, к записям на магнитной ленте.

149. Что такое канал во внешних запоминающих устройствах?

Канал — это специализированная вычислительная машина, имеющая внутри себя, процессорный элемент и необходимую память, которые могут работать независимо от центрального процессора и одновременно с ним

Функция канала — выполнение макрокоманд, обеспечивающих ввод-вывод.

150. Что такое контроллер вычислительной системы?

Контроллером называется блок управления устройством компьютера, который обеспечивает его самостоятельное функционирование и при необходимости преобразование данных из используемого в устройстве формата к другому формату.

151. Перечислите структурные элементы канала в вычислительной системе.

Вычислительное устройство (процессор ввода-вывода), память канала, канальная программа.

152. Приведите типовую последовательность команд контроллера жесткого диска.

(Скорее пояснение) Контроллер, как правило, выполняет простые функции, например, преобразует поток бит в блоки, состоящие из байт, и осуществляют контроль и исправление ошибок. Каждый контроллер имеет несколько регистров, которые используются для взаимодействия с центральным процессором

Например, контроллер гибкого диска IBM PC принимает 15 команд, таких как Read, Write, Seek, Format, Read Id и т.д.

(Ответ)

Read Id

Seek

Read

Seek

Format

Write

Recalibrate

Выполняется (Операция вырезать)

Определение текущего положения, переход, считывание данных, переход, удаление данных, запись данных, возврат на дорожку 0.

153. Что такое IDE (Integrated Drive Electronics)?

IDE (англ. Integrated Drive Electronics) — параллельный интерфейс подключения накопителей (жестких дисков и оптических приводов) к компьютеру. 40-контактный разъем.

Диски стандарта IDE (от Integrated Drive Electronics — интегрированное электронное устройство) имеют встроенный в корпус устройства контроллер. По этому стандарту к контроллеру можно подключить только один монопольно работающий с шиной диск.

154. Что такое EIDE (Extended Integrated Drive Electronics)?

Интерфейс EIDE (от Extended IDE — усовершенствованный IDE) предусматривает возможность одновременного подключения к контроллеру до четырех дисков, которые используют подключение монопольно. Это значит, что шина и контроллер этого стандарта работают аналогично селекторному каналу. К контроллеру может быть подключено несколько устройств, но любое из них захватывает шину и контроллер на весь период обмена.

155. Что такое LBA (Logical Block Addressing)?

LBA (англ. Logical block addressing) — механизм адресации и доступа к блоку данных на жёстком диске, при котором системному контроллеру нет необходимости учитывать геометрию самого жесткого диска (количество цилиндров, сторон, секторов на цилиндре). Контроллеры современных IDE-дисков в качестве основного режима трансляции адреса используют LBA.

156. Что такое АТА (Advanced Technology Attachment)?

Значение сходно с IDE, за исключением, что обозначение ограничивается интерфейсом и не распространяется на жесткие диски.

157. Что такое ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface)?

Расширенный стандарт Advanced Technology Attachment Packet Interface - АТА стандарт был расширен для работы и с другими устройствами (до этого АТА была совместима только с жёсткими дисками), в основном — использующими сменные носители.

158. Что такое SATA (Serial Advanced Technology Attachment)?

Последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), Стандарт SATA отказался от традиционного для ATA подключения по два устройства на шлейф; каждому устройству полагается отдельный кабель, что снимает проблему невозможности одновременной работы устройств, находящихся на одном кабеле. SATA использует 7-контактный разъём вместо 40-контактного разъёма у ATA. SATA-кабель имеет меньшую площадь.

159. Что такое SA (Storage Array)?

SA - это сложная, отказоустойчивая система хранения данных, состоящая из следующих компонентов:

· контроллеры, обладающие способностью виртуализации, и способные создавать RAID;

· Кэш-память. В зависимости от конструкции может быть на борту контроллера, так и отдельным конструктивном дискового массива;

· Блоки питания. Промышленные дисковые массивы имеют избыточное резервирование блоков питания. Отдельное резервное питание для контроллера и кеш-памяти;

· Средства охлаждения дисков и контроллеров, вентиляторы и т. д.;

· Контроллеры доступа потребителей к дисковому пространству: FC, SCSI, Ethernet;

· Корзины для дисков;

· Блоки на несколько дисков или отдельные диски;

· Сами диски.

160. Что такое RAID (Redundant Array of Independent Disks)?

Интерфейс RAID (от Redundant Array of Inexpensive Disks — избыточный массив независимых дисков, по сути, относится не к дискам, а к контроллеру, управляющему группой дисков.

Он обеспечивает восприятие операционной системой группы дисков как одного диска очень большой емкости.

161. Что такое RAIDO (Redundant Array of Independent Disks 0)?

Дисковый массив из двух или более жестких дисков без резервирования

использует чередование.

162. Что такое RAID1 (Redundant Array of Independent Disks 1)?

Массив из двух дисков, являющихся полными копиями друг друга

использует зеркалирование

163. Что такое RAID2 (Redundant Array of Independent Disks 2)?

Массив, основанный на использовании кода Хэмминга

164. Что такое RAID3 (Redundant Array of Independent Disks3)?

Массив с записью контрольного кода четности

165. Что такое RAID4 (Redundant Array of Independent Disks4)?

Массив, использующий чередование с записью контрольного кода четности

166. Что такое RAID5 (Redundant Array of Independent Disks5)?

Массив, использующий чередование с распределенной четностью

167. Что такое RAID6 (Redundant Array of Independent Disks5)?

Массив, использующий чередование с двойной распределенной четностью

168. Как каналы снимают нагрузку на центральное процессорное устройство?

Они выполняют часть работы процессора по получению требуемых данных

169. Какой режим работы вычислительной системы называется мультипрограммным?

Режим работы ПО, обеспечивающий одновременную обработку или одновременное выполнение нескольких программ.

170. Как увеличить эффективность работы вычислительной системы в мультипрограммном режиме?

· расставить приоритеты для выполняемых программ

· использовать асинхронный режим работы

171. Поясните суть проблемы защиты памяти.

В вычислительной системе должен быть реализован на аппаратном уровне механизм, обеспечивающий защиту адресного пространства каждой из программ от несанкционированного доступа других программ

172. Когда срабатывает механизм защиты памяти?

Когда выполняемый процесс пытается записывать или читать данные из памяти, назначенные другому процессу

173. Как работает механизм защиты памяти?

Он использует специальные поля и флаги в различных регистрах и управляющих структурах данных

174. Поясните суть проблемы привилегий.

Процессор постоянно контролирует, имеет ли текущая программа достаточные привилегии, чтобы выполнять некоторые команды/ выполнять команды ввода-вывода на том или ином внешнем устройстве/ обращаться к данным других программ/ вызывать другие программы.

175. Что такое привилегированный режим вычислительной системы?

Это режим работы центрального процессора, в котором программе доступны все возможные команды

176. Какое программное обеспечение работает в привилегированном режиме?

Системное

177. Поясните суть проблемы аварийного прерывания.

Аварийное завершение (abort) - это исключение, которое не позволяет точно установить инструкцию, его вызвавшую. Оно используется для сообще ния о серьезной ошибке, такой как аппаратная ошибка или повреждение сис темных таблиц.

178. Зачем необходимо аварийное прерывание?

См 177.

179. Поясните суть аппарата подкачки (swapping).

Своп (swap) — это файл, либо раздел, т.е. определенное место на жестком диске (HDD), которое используется для «выгрузки» в него неиспользуемых страниц из оперативной памяти.

180. Как работает средство подкачки (swapping)?

Свопинг (swapping) – подкачка в оперативную память недостающей страницы виртуальной памяти, затребованной программой.

В случае если к некой странице операционной памяти некоторое время никто не обращается, но она не отмечена, как ненужная, она идет в своп.

181. Что является критерием откачки и подкачки страниц памяти?

Откачка и подкачка (swapping) – это действия операционной системы по откачке (записи) образа неактивного процесса на диск или подкачке (считыванию) активного процесса в основную память. Необходимость выполнения подобных действий вызвана нехваткой основной памяти.

Файл откачки (backing store) - область дисковой памяти, используемая операционной системой для храненияобразов откачанных процессов. Файл откачки организуется максимально эффективно: обеспечивается прямой доступ ко всем образам процессов в памяти (например, через таблицу по номеру процесса).

Популярная разновидность стратегии откачки и подкачки – roll out / roll in: откачка и подкачка на базе приоритетов; более приоритетные процессы исполняются, менее приоритетные – откачиваются на диск. Критерий – приоритет процесса. (1 вариант)

Частота обращение к этой информации. (2 вариант)

182. Почему средство подкачки (swapping) увеличивает быстродействие вычислительной системы?

Когда нагрузка на оперативную память слишком большая (к примеру, вы пытаетесь работать сразу в нескольких ресурсоемких приложениях), она перестает «справляться» с таким объемом информации. Тут и приходит на помощь файл подкачки.

Отдельные фрагменты памяти (чаще всего — неактивные) из оперативной памяти перемещаются на жесткий диск, в файл подкачки (pagefile.sys). Таким образом ОЗУ освобождается для более важных фрагментов памяти, а менее важные при необходимости подгружаются с жесткого диска. (1 вариант)

Потому, что освобождает опер. Память для других программ, а загрузка информации из свопа на порядок быстрее, чем поиск и загрузка из директории программы. (2 вариант)