Главная › Новости

Подсистема ввода-вывода

Опубликовано: 06.09.2018

Лекция 12: Подсистема ввода-вывода (продолжение)

Презентация «Подсистема ввода-вывода» . Размер 440 КБ. Автор: Stanislav V. Nazarov .

содержание презентации «Подсистема ввода-вывода.ppt»

№	Слайд	Текст
1		Операционные системы Операционные системы. Тема 4: Подсистема ввода-вывода. Файловые системы. Автор : доктор технических наук, профессор Назаров С.В. Кафедра информатики и программирования. Операционные системы. 1. Лекция 11: Управление файловыми системами ( окончание). Подсистема ввода-вывода
2		Основные функции 4.1. Устройства ввода-вывода 4.2. Основные функции подсистемы ввода-вывода. 4.3. Многослойная модель подсистемы ввода-вывода. 4.2.1. Организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора 4.2.2. Согласование скоростей обмена и кэширование данных 4.2.3. Разделение устройств и данных между процессами 4.2.4. Обеспечение логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы 4.2.5. Поддержка широкого спектра драйверов 4.2.6. Динамическая выгрузка и загрузка драйверов 4.2.7. Поддержка нескольких файловых систем 4.2.8. Поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода. Операционные системы. 2. Лекция 11: Основные функции и многослойная модель подсистемы ввода-вывода. Файловая система
3		Литература Литература. Базовый учебник с. 178 - 229 Л1 с. 253 – 308; Л2 с. 545 – 568; Л4 с. 304 – 363, 477 – 496. 4.4. Файловая система 4.4.1. Основные понятия. Цели и задачи файловой системы 4.4.2. Архитектура файловой системы 4.4.3. Организация файлов и доступ к ним 4.4.4. Каталоговые системы 4.4.5. Физическая организация файловой системы. Операционные системы. 3.
4		Устройства ввода-вывода 4.1. Устройства ввода-вывода. Типы устройств по функциональному назначению; 1. Работающие с пользователем. Используются для связи с пользователем компьютера (принтеры, дисплеи, клавиатура, манипуляторы (мышь, джойстик и т. п.). 2. Работающие с компьютером. Используются для связи с электронным оборудованием (диски, магнитные ленты, датчики, контроллеры, преобразователи и т. п.). 3. Коммуникации. Используются для связи с удаленными устройствами (модемы, адаптеры цифровых линий и др.). Типы устройств по принципам функционирования: Блочные, хранящие информацию в виде адресуемых блоков фиксированного размера и позволяющие работать с каждым блоком независимо от других блоков ( дисковые устройства). Символьные, принимающие или предоставляющие поток символов без какой-либо структуры (принтеры, модемы, сетевые карты). Операционные системы. 4.
5		Различия в характеристиках устройств ввода-вывода Различия в характеристиках устройств ввода-вывода. Скорость передачи данных (на несколько порядков). Применение. Один и тот же тип устройства может требовать различного ПО и стратегии операционной системы (диск для хранения файлов приложений и файла подкачки, терминал пользователя и администратора). Сложность управления (для принтера относительно простой интерфейс управления, для диска – намного сложнее). Единицы передачи данных. Данные могут передаваться блоками или потоком байтов или символов. Представление данных. Различные устройства используют разные схемы кодирования данных, включая различную кодировку символов и контроль четности. Условия ошибок. Природа ошибок, способ сообщения о них, возможные ответы резко отличаются от одного устройства к другому. Операционные системы. 5.
6		Графический монитор 101. 102. 103. 104. 105. 106. 107. 108. 109. Бит в секунду. Gigabit Ethernet. Графический монитор. Жесткий диск. Ethernet. Оптический диск. Сканер. Лазерный принтер. Гибкий диск. Модем. Мышь. Клавиатура. Операционные системы. 6.
7		Основные функции подсистемы ввода-вывода 4.2. Основные функции подсистемы ввода-вывода. Основные компоненты: драйверы, файловая система, система прерываний. Организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора. 2. Согласование скоростей обмена и кэширование данных. 3. Разделение устройств и данных между процессами. 4. Обеспечение удобного логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы. 5. Поддержка широкого спектра драйверов с возможностью простого включения в систему нового драйвера. 6. Динамическая загрузка и выгрузка драйверов. 7. Поддержка нескольких файловых систем. 8. Поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода. Операционные системы. 7.
8		Организация параллельной работы 4.2.1. Организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора. Эволюция ввода – вывода 1. Процессор непосредственно управляет периферийным устройством. 2. Устройство управляется контроллером. Процессор использует программируемый ввод - вывод без прерываний (переход к абстракции интерфейса ввода - вывода). 3. Использование контроллера прерываний. Ввод-вывод, управляемый прерываниями. 4. Использование модуля (канала) прямого доступа к памяти. Перемещение данных в память (из нее) без использования процессора. 5. Использование отдельного специализированного процессора ввода-вывода, управляемого центральным процессором. 6. Использование отдельного компьютера для управления устройствами ввода-вывода при минимальном вмешательстве центрального процессора. Операционные системы. 8.
9		Программируемый ввод-вывод Программируемый ввод-вывод без прерываний Процессор посылает необходимые команды контроллеру ввода-вывода и переводит процесс в состояние ожидания завершения операции ввода-вывода. Следующая команда. Нет. Да. Текущая команда программы. Системный вызов для выполнения операции ввода-вывода. Вызов драйвера. Запрос состояния контроллера ввода-вывода. Не готов. Проверка состояния. Готов. Получить слово от контроллера ввода-вывода. Записать слово в память. Все выполнено ? Операционные системы. 9.
10		Ввод-вывод, управляемый прерываниями 2. Ввод-вывод, управляемый прерываниями. Процессор посылает необходимые команды контроллеру ввода-вывода и продолжает выполнять процесс, если нет необходимости в ожидании выполнения операции. В противном случае процесс приостанавливается до получения прерывания, а процессор переключается на выполнение другого процесса. Следующая команда. Выполнение других действий. Прерывание. Нет. Да. Текущая команда программы. Системный вызов для выполнения операции ввода-вывода. Вызов драйвера. Передача команды контроллеру. Запрос состояния контроллера ввода-вывода. Не готов. Проверка состояния. Готов. Получить слово от контроллера ввода-вывода. Записать слово в память. Все выполнено ? Операционные системы. 10.
11		Жесткий диск Жесткий диск. 2. 4. Центральный процессор. Контроллер прерываний. 5. 3. 1. 3. 5. Возбуждение сигнала прерывания. Контроллер запускает устройство. Драйвер программирует контроллер и переходит в состояние ожидания. Контроллер завершил операцию. Обработка прерывания, перемещение данных в область программы, передача управления программе. Контроллер диска. Регистры контроллера. Операционные системы. 11.
12		Прямой доступ к памяти 3. Прямой доступ к памяти. Модуль прямого доступа к памяти управляет обменом данных между основной памятью и контроллером ввода-вывода. Процессор посылает запрос на передачу блока данных модулю прямого доступа к памяти, а прерывание происходит только после передачи всего блока данных. Прерывание. Выполнение других действий. Да. Нет. Системный вызов для выполнения операции ввода-вывода. Вызов драйвера. Программирование DMA. Запрос состояния контроллера ввода-вывода. Не готов. Проверка состояния. Готов. Запуск контроллера. Перенос данных в буфер. Сигнал в DMA. Запрос от DMA на перенос данных. Запись слова в память контроллером. Сигнал в DMA. DMA увеличивает адрес памяти и уменьшает счетчик байтов. Все выполнено ? Операционные системы. 12.
13		Шина Шина. Работа DMA-контроллера. DMA. 3. 3. 2. 1. Диск. 1. Подтверждение. 5. 4. Буфер. 1. 2. Оперативная память. Центральный процессор. 5. Контроллер. 2. 2. 4. 3. 4. 3. 1. Центральный процессор программирует DMA. Адрес. Счетчик. Прерывание после выполнения. DMA запрашивает перенос данных. Перенос данных. Программирование контроллера. Управляющий регистр. Операционные системы. 13.
14		Точка прерывания Ц и к л к о м а н д ы. Точка прерывания. Точки прерывания DMA. Цикл процессора. Цикл процессора. Цикл процессора. Цикл процессора. Цикл процессора. Цикл процессора. Декодиро-вание команды. Прерывание процесса. Выборка команды. Выборка операнда. Выполнение команды. Сохранение результата. Операционные системы. 14.
15		Согласование скоростей обмена и кэширование данных 4.2.2. Согласование скоростей обмена и кэширование данных. M. C. Ввод. T. Ввод. Устройства ввода. Ввод. Ввод. Операционная система. Без буферизации. Одинарная буферизация. Двойная буферизация. Циклическая буферизация. Пользовательский процесс. Пользовательский процесс. Перемещение. Пользовательский процесс. Перемещение. Пользовательский процесс. Перемещение. Операционные системы. 15.
16		Время обработки блока данных Время обработки блока данных. Без буферизации T + C. Одинарная буферизация max {T, C} + M в большинстве случаев T + C > max {T, C} Двойная буферизация max {T, C} если C <= T, то блочно-ориентированное устройство может работать с максимальной скоростью; если C > T, то процесс избавляется от необходимости ожидания завершения ввода-вывода. Циклическая буферизация используется при высокой частоте ввода-вывода. Буферизация данных позволяет сократить количество реальных операций ввода за счет кэширования данных. Операционные системы. 16.
17		Разделение устройств и данных между процессами 4.2.3. Разделение устройств и данных между процессами 4.2.4. Обеспечение логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы 4.2.5. Поддержка широкого спектра драйверов. Операционная система. Интерфейс драйвер – ядро (Driver Kernel Interface, DKI). Драйвер. Интерфейс драйвер – устройство (Driver Device Interface, DDI). Контроллер. Аппаратный низкоуровневый интерфейс контроллер - устройство. Внешнее устройство. Операционные системы. 17.
18		Функции драйвера Функции драйвера. Обработка запросов записи-чтения от программного обеспечения управления устройствами. Постановка запросов в очередь Проверка входных параметров запросов и обработка ошибок Инициализация устройства и проверка статуса устройства Управление энергопотреблением устройства. Регистрация событий в устройстве Выдача команд устройству и ожидание их выполнения возможно в блокированном состоянии до поступления прерывания от устройства Проверка правильности завершения операции Передача запрошенных данных и статуса завершенной операции Обработка нового запроса при незавершенном предыдущем запросе (для реентерабельных драйверов). Операционные системы. 18.
19		Динамическая выгрузка и загрузка драйверов 4.2.6. Динамическая выгрузка и загрузка драйверов 4.2.7. Поддержка нескольких файловых систем 4.2.8. Поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода. ПроцессорP2. P1. P2. P3. P2. P3. P3. P1. Контроллер. Процессор. P1. P1. P1. P2. P2. P3. P3. P2. P1. P1. P1. Контроллер. Завершение операции ввода-вывода. Операция ввода-вывода. Синхронизация (событие, Мьютекс). Операция ввода-вывода. Операционные системы. 19.
20		Многослойная модель подсистемы ввода-вывода 4.3. Многослойная модель подсистемы ввода-вывода. VFS. HTTP. FTP. SMB. UFS. NTFS. FAT. TCP/UDP. SPX. IP. IPX. Дисковый кэш. FR. ATM. Диспетчер окон. Межмодульный обмен, связывание, буферизация, синхронизация, к другим подсистемам. NetBEUI. Ethernet. Диски. Системные вызовы. Блок-ориентированный интерфейс. Байт-ориентированный интерфейс. Низкоуровневые графические драйверы. Драйвер HD. Драйвер FD. Диспетчер прерываний, функции доступа к аппаратуре. Контроллеры устройств ввода-вывода. Операционные системы. 20. Графические устройства. Дисковые устройства. Сетевые устройства. Высокоуровневые графические драйверы.
21		21 Операционные системы. 21.
22		Файловая система 4.4. Файловая система. 4.4.1. Основные понятия. Цели и задачи файловой системы. Причины создания файловых систем: Необходимость длительного (иногда вечного) и надежного хранения больших объемов информации. Обеспечение возможности совместного использования информации различными приложениями. Эффективное разделение, защита и восстановление данных. Решение этих проблем заключается в хранении информации в файлах. Файл – это поименованная совокупность данных, хранящаяся на каком-либо носителе информации. При рассмотрении файлов используются следующие понятия: Поле (field) – основной элемент данных. Запись (record) – набор связанных полей, которые могут обрабатываться как единое целое. Файл (file) – совокупность однородных записей. База данных (database) – набор связанных данных, представленных совокупностью файлов. Операционные системы. 22.
23		Часть операционной системы Файловая система – это часть операционной системы, включающая: совокупность всех файлов на различных носителях информации (магнитные диски, магнитные ленты, CD-ROM и т. п.); наборы структур данных, используемых для управления файлами (каталоги и дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства носителей информации); комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами (создание, чтение, запись, уничтожение, изменение свойств и др.). Операционные системы. 23.
24		Задачи файловой системы Задачи файловой системы. Соответствие требованиям управления данными и требованиям со стороны пользователей, включающим возможности хранения данных и выполнения операций с ними; гарантирование корректности данных, содержащихся в файле; оптимизация производительности, как с точки зрения системы (пропускная способность), так и с точки зрения пользователя (время отклика); поддержка ввода-вывода для различных типов устройств хранения информации; минимизация или полное исключение возможных потерь или повреждений данных; защита файлов от несанкционированного доступа; обеспечение поддержки совместного использования файлов несколькими пользователями (в том числе средства блокировки файла и его частей, исключение тупиков, согласование копий и т. П.); Обеспечение стандартного набора подпрограмм интерфейса ввода-вывода. Операционные системы. 24.
25		Требования к файловой системе Требования к файловой системе со стороны пользователя диалоговой системы общего назначения. 1. Создание, удаление, чтение и изменения файлов. 2. Контролируемый доступ к файлам других пользователей. 3. Управление доступом к своим файлам. 4. Реструктурирование файлов в соответствии с решаемой задачей. 5. Перемещение данных между файлами. 6. Резервирование и восстановление файлов в случае повреждения. 7. Доступ к файлам по символическим именам. Операционные системы. 25.
26		Архитектура файловой системы 4.4.2. Архитектура файловой системы. Логический ввод - вывод. Базовая файловая система (уровень физического ввода-вывода). Д р а й в е р ы. Методы доступа. Доступ к записям. Диспетчер (супервизор) базового ввода - вывода. Выбор устройства, пла-нирование распределе-ния внешней памяти. Буферизация, обмен блоками. Инициализация, выпол-нение и завершение опе-рации. Пользовательская программа. Индексно- последовате- ный. Индексиро-ванный. Прямого доступа. Смешанный файл. Последова- тельный. Операционные системы. 26.
27		Организация файлов и доступ к ним 4.4.3. Организация файлов и доступ к ним. 4.4.3.1. Типы, именование и атрибуты файлов. Обычные файлы – содержат информацию, занесенную пользователем, системной или прикладной программой. Каталоги – системные файлы, поддерживающие структуру файловой системы. Специальные файлы – фиктивные файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода и используемые для унификации доступа к последовательным устройствам ввода-вывода. Именованные конвейеры (каналы) – циклические буферы, позволяющие выходной файл одной программы соединить со входным файлом другой программы. Отображаемые файлы – обычные файлы, отображаемые на адресное пространство процесса по указанному виртуальному адресу. Правила именования файлов зависят от операционной системы, например в MS DOS - правило 8. 3. Операционные системы. 27.
28		Атрибут Атрибут. Значение. Тип файла Обычный, каталог, специальный и т. д. Владелец файла Текущий владелец Создатель файла Идентификатор пользователя, создавшего файл Пароль Пароль для получения доступа к файлу Время Создания, последнего доступа, последнего изменения Текущий размер файла Количество байтов в записи Максимальный размер Количество байтов, до которого можно увеличивать размер файла Флаг «только чтение» 0 – чтение-запись, 1 – только чтение Флаг «скрытый» 0 – нормальный, 1 – не показывать в перечне файлов каталога Флаг «системный» 0 – нормальный, 1 – системный Флаг «архивный» 0 – заархивирован, 1- требуется архивация Флаг ASCII/двоичный 0 – ASCII, 1 – двоичный Флаг произвольного доступа 0 – только последовательный доступ, 1 – произвольный доступ Флаг «временный» 0 – нормальный, 1 – удаление после окончания работы процесса Позиция ключа Смещение до ключа в записи Длина ключа Количество байтов в поле ключа. Операционные системы. 28.
29		Логическая организация файлов 4.4.3.2. Логическая организация файлов. Модель 1. Неструктурированная последовательность байт (ОС UNIX). Модель 2. Структурированный файл : смешанный, последовательный, индексно-последовательный, индексированный, прямого доступа. Смешанный файл. Последовательный файл. Каждое поле описывает само себя (имя, длина, значение). Доступ – полный перебор. Записи имеют одну длину, одни и те же поля и хранят только значения полей (одно поле – ключевое). Атрибуты файловой структуры: имя и длина каждого поля. Достоинства: рациональное использование дискового пространства, хорошо подхо-дят для полного перебора. Достоинства: оптимальный вариант для пакетных приложений, записи хранятся в ключевой последовательности, возможно хранение на диске и МЛ. Возможна организация в виде списка, что упрощает вставку новых записей. Недостатки: сложность встав-ки и обновления записей. Недостатки: малоэффективен для диалоговых приложений. Операционные системы. 29. Поле 1. Поле 2. Поле 3. Поле 1. Поле 2. Поле 3. Поле 1. Поле 2. Поле 3. Поле 1. Поле 2. Поле 3. Поле 1. Поле 2. Поле 1. Поле 2. Поле 3.
30		Индексно-последовательный файл Индексно-последовательный файл. Индексный файл. Главный файл. Файл переполнения. Достоинства: сокращение времени доступа при увеличении уровней индексации. Недостатки: 1. Эффективная работа с файлом ограничена работой с ключевым полем. 2. Дополнительные затраты времени на периодическое слияние с файлом переполнения. Указатель на файл переполнения. Индекс. Указатель. Ключ. 123…………. 1000. Поля записи. 1000. Адрес 1. 0001. 1. 2. 3. 2000. Адрес 2. 0002. 3000. Адрес 3. 1000. 1001. Операционные системы. 30.
31		Основной файл Основной файл (записи переменной длины). Индексированный файл. Типы индексов: 1. Полный индекс – содержит по одному элементу для каждой записи главного файла. 2. Частный индекс содержит элементы для записей, в которых имеется интересующее пользователя поле. 3. При добавлении новой записи в главный файл необходимо обновлять все индексные файлы. 4. Индексы организуются в виде последовательных файлов. Достоинство: быстрый доступ. Недостатки: большая избыточность данных, неэффективность обработки всех записей файла. Файл прямого доступа. Полный индекс 1. Полный индекс 2. Частичный индекс. 1. Обеспечивает прямой доступ к любой записи фиксированной длины по известному адресу (ключу) при хранении файлов на диске. 2. Достоинства: быстрый доступ к любой записи, простота вставки, удаления и модификации записей. 3. Недостатки: записи фиксированной структуры и длины. Операционные системы. 31.
32		Каталоговые системы 4.4.4. Каталоговые системы. Корневой каталог. Корневой каталог. Файлы. Корневой каталог. Сеть. Дерево. Файловый каталог является связующим звеном между системой управления файлами и набором файлов. User 1. User 2. User 3. User 1. User 1. User 2. Один файл – много полных имен. User 3. Один файл – одно полное имя. Операционные системы. 32.
33		Монтирование Монтирование. Файловая система 1. Общая файловая система после монтирования. Файловая система 2. / (root). / (root). dev. user. home. bin. t. r. dev. user. home. bin. r. man. loc. t. r. man. loc. man1. man2. / (root). f1. f2. man1. man2. f1. f2. t. Обычный файл. Каталог. Специальный файл-устройство. Операционные системы. 33.
34		Физическая организация файловой системы A: З. С. I-узлы. С: D: E: 4.4.5. Физическая организация файловой системы. Структура диска: пластины, дорожки, цилиндры, секторы, кластеры. Низкоуровневое форматирование – создание дорожек и секторов. Высокоуровневое форматирование – создание разделов и кластеров для определенной файловой системы или нескольких файловых систем. Таблица разделов. Р А З Д Е Л Ы (первичные и расширенные). NSB. MBR. Системная область. Область данных. Каталоги и файлы. Суперблок –таблица параметров. Загрузочный блок. NSB (non –system bootstrap) – внесистемный загрузчик. Карта дискового пространства. Корневой каталог. Операционные системы. 34.
35		Адресация блоков данных диска Адресация блоков данных диска. 1 способ: c – h - s с – номер цилиндра, h – номер головки, s – номер сектора 2 способ: LBA A = (c * H + h) * S + s – 1 H – число рабочих поверхностей в цилиндре, S – количество секторов на дорожке. Структура элемента таблицы разделов. Назначение. Сигнатура-признак MBR и загрузочных секторов – 55AA h (только в конце MBR). N п/п. 1. 1. 2. 1. 1. 2. 4. 4. Системные идентификаторы: 06h – FAT16, 07h – NTFS, 0Bh – FAT32. 2. 1. Флаг активности раздела (Boot Indicator). 2. Номер головки начала раздела. 3. Номер сектора и цилиндра загрузочного сектора раздела. 4. Системный идентификатор, показывающий на принадлежность к ОС и ФС. 5. Номер головки конца раздела. 6. Номер сектора и цилиндра последнего сектора раздела. 7. Младшее и старшее двухбайтовые слова относительного номера начального сектора. 8. Младшее и старшее двухбайтовые слова размера раздела в секторах. 9. Операционные системы. 35. Размер в байтах.
36		Данные Данные. Данные. Данные. Разбиение диска на разделы. Первичный раздел (диск C:). Логический диск D: Расширенный раздел. Логический диск E: Главная таблица разделов. Первая таблица логического диска. Вторая таблица логического диска. Операционные системы. 36. Первичный раздел. Master Boot Record. Расширенный раздел. Не использован. Не использован. Secondary Master Boot Record. Логический диск D: Адрес таблицы для диска E: Не использован. Не использован. Secondary Master Boot Record. Логический диск E: 0 – конец цепочки. Не использован. Не использован. Загрузочный сектор диска C: Загрузочный сектор диска D: Загрузочный сектор диска D: Карта дискового пространства. Карта дискового пространства. Карта дискового пространства.
37		Физическая организация и адресация файла Физическая организация и адресация файла. Критерии эффективности физической организации файла: скорость доступа к данным; объем адресной информации файла; степень фрагментированности дискового пространства; максимально возможный размер файла. Возможные схемы размещения файлов: - непрерывное размещение (непрерывные файлы); - связный список блоков (кластеров) файла; - связный список индексов блоков (кластеров) файла; - перечень номеров блоков (кластеров) файлов; - структуры, называемые I-узлами (index-node – индекс-узел). Операционные системы. 37.
38		Непрерывное размещение А). Б). 123456789. 123456789. Непрерывное размещение. Связный список кластеров. Достоинства: минимальная адресная информация, отсутствие внешней фрагментации, возможность изменения размеров файла. Недостатки: медленный доступ, сложность доступа к произвольному блоку файла, некратность блока файла степени двойки. 3. 6. 8. Достоинства: высокая скорость доступа, минимальный объем адресной информации, нет ограничений на размер файла. Недостатки: нет возможностей для изменения размера файла, высокая степень возможной внешней фрагментации. Область применения – компакт-дики. Файл А. Файл B. Операционные системы. 38.
39		Связный список индексов В). Г). Связный список индексов. 123456789. 123456789. Перечень номеров кластеров. 3. 5. 6. Файл 2, 4, 5. Файл 1, 3, 5, 6. Область индексов. Достоинства: высокая скорость доступа к произвольному кластеру благодаря прямой адресации, отсутствие внешней фрагментации. Недостаток: длина адреса зависит от размера файла и может быть значительной. Все достоинства варианта А), быстрый доступ к произвольному кластеру файла, полное заполнение кластера, кратное степени двойки. Недостаток: рост адресной информации с увеличением емкости диска. Операционные системы. 39.
40		Index node I- узел (index node). Достоинства: I-узел находится в памяти только при открытии файла, что сокращает объем адресной информации; объем адресной информации не зависит от емкости диска, а лишь от числа открытых файлов; высокая скорость доступа к произвольному кластеру файла благодаря прямой адресации. Недостатки: фиксированного количества адресов может оказаться недостаточным для адресации файла, отсюда необходимость сочетания прямой и косвенной адресации. Атрибуты файла. Кластер, содержащий дополнительные дисковые адреса. Адрес кластера 1. Адрес кластера 2. Адрес кластера 3. Адрес кластера указателей. Операционные системы. 40.
41		Файловая система ОС UNIX ufs Файловая система ОС UNIX ufs. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14. Размер кластера 8 Кбайт. А д р е с н а я и н ф о р м а ц и я ф а й л а. Максимальный размер файла 7,0403*10 13 байт Объем адресной информации – 0,05 % от адресуемых данных. Непосредственная адресация. 2048 записей. 2048 записей. 2048 записей. 2048 записей. 2048 записей. 2048 записей. 2048 записей. 2048 записей. Простая косвенная адресация. 2048 записей. 2048 записей. 2048 записей. Двойная косвенная адресация. Тройная косвенная адресация. Операционные системы. 41.
42		Физическая организация 0 1 2 3. FAT 1. FAT 2 (копия). 0 1 2 3. Data. Физическая организация FAT. Формат каталога. Root directory (512 записей). Индексные указатели, связанные с кластерами принимают значения: кластер свободен (0000h); последний кластер файла (fff8h – ffffh); кластер поврежден (fff7h); резервный кластер (fff0h - fff6h). Загрузочный сектор (512 байт). Длина поля Описание. Запись каталога (32 байт). 8 байт Имя файла 3 байт Расширение файла 1 байт Атрибуты файла 1 байт Зарезервировано 3 байт Время создания 2 байт Дата создания 2 байт Дата последнего доступа 2 байт Зарезервировано 2 байт Время последней модификации 2 байт Дата последней модификации 2 байт Начальный кластер 4 байт Размер файла. Операционные системы. 42.
43		Таблицы File 1. 17. File 2. 41. 16. 19. 23. 21. 22. 42. 29. 23. 24. 31. 32. 39. 40. 20. 43. 44. Пример FAT - таблицы. Посл. Посл. Элементы, указывающие на кластеры файла 1. Элементы, указывающие на кластеры файла 2. Операционные системы. 43.
44		Основные характеристики файловых систем Основные характеристики файловых систем. FAT12 12 4096 4 Кбайт 16 Мбайт 8.3 FAT16 16 65536 64 Кбайт 4 Гбайт 8.3 255.3 FAT 32 32 4 Г 32 Кбайт 232 по 32 Кбайт 255.3 NTFS 64 264 4 Кбайт 264 по 4 Кбайт 255.3. Программа Fdisk автоматически определяет размер кластера на основе выбранной файловой системы и размера раздела. Существует недокументированный параметр команды Format, позволяющий явно указать размер кластера: Format /z:n, где n – размер кластера в байтах, кратный 512. FAT Разрядность Число Максимальный Максимальный Имя файла. Указателя кластеров объем кластера размер раздела. Операционные системы. 44.
45		Операции управления каталогами 4.4.6. Операции управления каталогами и файловые операции. Win32 API UNIX Описание. CreateDirectory mkdir Создать новый каталог RemoveDirectory rmdir Удалить пустой каталог FindFirstFile opendir Инициализация для начала чтение записей каталога FindNextFile readdir Прочитать следующую запись каталога MoveFile rename Переместить файл из одного каталога в другой SetCurrentDirectory chdir Изменить текущий рабочий каталог CreateFile open Создать (открыть) файл, вернуть дескриптор файла DeleteFile unlink Удалить существующий файл CloseHandle close Закрыть файл ReadFile read Прочитать данные из файла WriteFile write Записать данные в файл SetFilePointer lseek Уст-вить указатель в файле в определенную позицию GetFileAttributes stat Вернуть атрибуты файла LockFile fcntl Заблокировать файл для взаимного исключения Unlock File fcntl Отменить блокировку области файла. Операционные системы. 45.
46		Способы выполнения файловых операций Способы выполнения файловых операций. Стандартные файлы ввода – вывода, перенаправление вывода. Примеры системных вызовов для работы с файлами: Последовательность универсальных действий: 1. По символьному имени файла найти его характеристики, которые хранятся в файловой системе на диске. 2. Скопировать характеристики файла в оперативную память, поскольку только в этом случае программный код может их использовать. 3. На основании характеристик файла проверить права пользователя на выполнение запрошенной операции (чтение, запись, удаление и т. п.). 4. Очистить область памяти, отведенную под временное хранение характеристик файла. Read (stdin, buffer, nbytes); write(stdout, buffer, nbytes); < file - перенаправление ввода, > file – перенаправление вывода на файл. fd = create (“abc”, mode); fd = open (“file”, how); read (fd, buffer, nbytes); write(fd, buffer, nbytes); open. Read 1. close. open. Read 2. close. open. Read 3. close. open. Read 1. Read 2. Read 3. close. Операционные системы. 46.
47		Примеры системных вызовов Примеры системных вызовов для работы с файлами. fd = creat (“name”, mode) – файла с заданным режимом защиты; fd = open (“name”, how) – открыть файл для чтения, записи или и того и другого; s = close (fd) – закрыть открытый файл; n = read (fd, buffer, nbytes) – прочитать данные из файла в буфер; n = write (fd, buffer, nbytes) – записать данные из буфера в файл; position = lseek (fd, offset, whence) – переместить указатель в файле; s = fstat | stat (fd | “name”, &buf) - получить информацию о состоянии файла. При выполнении программы стандартным образом файлы с дескрипторами 0, 1 и 2 уже открыты для стандартного ввода, стандартного вывода и стандартного потока сообщений об ошибках. n = read (stdin, buffer, nbytes); n = write (stdout, buffer, nbytes). stdin = 0; stdout =1; stderr = 2. Операционные системы. 47.
48		Разрешения на доступ к каталогам Разрешения на доступ к каталогам. Стандартные разрешения. Специальные разрешения. Операционные системы. 48.
49		Разрешения на доступ к файлам Разрешения на доступ к файлам. Операционные системы. 49.
50		Квоты дискового пространства Квоты дискового пространства. Операционные системы. 50.
«Подсистема ввода-вывода»