Висновок. Описана система управління пам'яттю є сукупністю програмно-технічних засобів, що забезпечують продуктивне функціонування сучасних комп'ютерів

Описана система управління пам'яттю є сукупністю програмно-технічних засобів, що забезпечують продуктивне функціонування сучасних комп'ютерів. Успіх реалізації тієї частини ОС, яка відноситься до управління віртуальною пам'яттю, визначається близькістю архітектури апаратних засобів, що підтримують віртуальну пам'ять, до абстрактної моделі віртуальної пам'яті ОС. Справедливості ради відмітимо, що в переважній більшості сучасних комп'ютерів апаратура виконує функції, потреби моделі ОС, що істотно перевищують, так що створення апаратно-залежної частини підсистеми управління віртуальною пам'яттю ОС в більшості випадків немає надмірно складною задачею.

Тема 14: Основні функції та інтерфейс файлової системи. Організація файлів та каталогів.

Вступ

Історія систем управління даними в зовнішній пам'яті починається ще з магнітних стрічок, але сучасну зовнішність вони придбали з появою магнітних дисків. До цього кожна прикладна програма сама вирішувала проблеми іменування даних і їх структуризації в зовнішній пам'яті. Це утрудняло підтримку на зовнішньому носієві декількох архівів інформації, що довготривало зберігається. Історичним кроком став перехід до використання централізованих систем управління файлами. Система управління файлами бере на себе розподіл зовнішньої пам'яті, відображення імен файлів в адреси зовнішньої пам'яті і забезпечення доступу до даних.

Файлова система – це частина операційної системи, призначення якої полягає в тому, щоб організувати ефективну роботу з даними, що зберігаються в зовнішній пам'яті, і забезпечити користувачеві зручний інтерфейс при роботі з такими даними. Організувати зберігання інформації на магнітному диску непросто. Це вимагає, наприклад, хорошого знання пристрою контроллера диска, особливостей роботи з його регістрами. Безпосередня взаємодія з диском - прерогатива компоненту системи введення-виводу ОС, званого драйвером диска. Для того, щоб позбавити користувача комп'ютера від складнощів взаємодії з апаратурою, була придумана ясна абстрактна модель файлової системи. Операції запису або читання файлу концептуально простіше, ніж низькорівневі операції роботи з пристроями.

Основна ідея використання зовнішньої пам'яті полягає в наступному. ОС ділить пам'ять на блоки фіксованого розміру, наприклад, 4096 байт. Файл, що зазвичай є неструктурованою послідовністю однобайтових записів, зберігається у вигляді послідовності блоків (не обов'язково суміжних); кожен блок зберігає ціле число записів. У деяких ОС (MS-DOS) адреси блоків, що містять дані файлу, можуть бути організовані в зв'язний список і винесені в окрему таблицю в пам'яті. У інших ОС (Unix) адреси блоків даних файлу зберігаються в окремому блоці зовнішньої пам'яті (так званому індексі або індексному вузлі). Цей прийом, званий індексацією, є найбільш поширеним для застосувань, що вимагають довільного доступу до записів файлів. Індекс файлу складається із списку елементів, кожен з яких містить номер блоку у файлі і зведення про місцеположення даного блоку. Прочитування чергового байта здійснюється з так званої поточної позиції, яка характеризується зсувом від початку файлу. Знаючи розмір блоку, легко обчислити номер блоку, що містить поточну позицію. Адресу ж потрібного блоку диска можна потім витягувати з індексу файлу. Базовою операцією, що виконується по відношенню до файлу, є читання блоку з диска і перенесення його в буфер, що знаходиться в основній пам'яті.

Файлова система дозволяє за допомогою системи довідників (каталогів, директорій) пов'язати унікальне ім'я файлу з блоками вторинної пам'яті, що містять дані файлу. Ієрархічна структура каталогів, використовувана для управління файлами, може служити іншим прикладом індексної структури. В цьому випадку каталоги або теки грають роль індексів, кожен з яких містить посилання на свої підкаталоги. З цієї точки зору вся файлова система комп'ютера є великим індексованим файлом. Окрім власне файлів і структур даних, використовуваних для управління файлами (каталоги, дескриптори файлів, різні таблиці розподілу зовнішньої пам'яті), поняття "Файлова система" включає програмні засоби, що реалізовують різні операції над файлами.

Перерахуємо основні функції файлової системи.

· Ідентифікація файлів. Пов'язання імені файлу з виділеним йому простором зовнішньої пам'яті.

· Розподіл зовнішньої пам'яті між файлами. Для роботи з конкретним файлом користувачеві не потрібно мати інформації про місцеположення цього файлу на зовнішньому носієві інформації. Наприклад, для того, щоб завантажити документ редактор з жорсткого диска, нам не потрібно знати, на якій стороні якого магнітного диска, на якому циліндрі і в якому секторі знаходиться даний документ.

· Забезпечення надійності і відмовостійкої. Вартість інформації може у багато разів перевищувати вартість комп'ютера.

· Забезпечення захисту від несанкціонованого доступу.

· Забезпечення сумісного доступу до файлів, так щоб користувачеві не доводилося докладати спеціальних зусиль по забезпеченню синхронізації доступу.

· Забезпечення високої продуктивності.

Іноді говорять, що файл - це пойменований набір зв'язаної інформації, записаної у вторинну пам'ять. Для більшості користувачів файлова система - найбільш видима частина ОС. Вона надає механізм для онлайнового зберігання і доступу як до даних, так і до програм для всіх користувачів системи. З погляду користувача, файл - одиниця зовнішньої пам'яті, тобто дані, записані на диск, мають бути у складі якого-небудь файлу.

Важливий аспект організації файлової системи - облік вартості операцій взаємодії з вторинною пам'яттю. Процес прочитування блоку диска складається з позиціонування прочитуючої головки над доріжкою, що містить необхідний блок, очікування, поки необхідний блок зробить оборот і опиниться під головкою, і власне прочитування блоку. Для цього потрібний значний час (десятки мілісекунд). У сучасних комп'ютерах звернення до диска здійснюється приблизно в 100 000 разів повільніше, ніж звернення до оперативної пам'яті. Таким чином, критерієм обчислювальної складності алгоритмів, що працюють із зовнішньою пам'яттю, є кількість звернень до диска.

У даній лекції розглядаються питання структури, іменування, захисту файлів; операції, які дозволяється проводити над файлами; організація файлового архіву (повного дерева довідників). Проблеми виділення дискового простору, забезпечення продуктивної роботи файлової системи і ряд інших питань, що цікавлять розробників системи, ви знайдете в наступній лекції.