Экзаменационные вопросы по ос (80120) 80. Диспетчеризация потоков. Очереди потоков. Состав и организация контекста потока
 Скачать 486.52 Kb.
|
1 2 Поддержка широкого спектра драйверов и простота включения новых. Драйвер взаимодействует,с одной стороны, с модулями ядра ОС (модулями подсистемы вводавывода, системных вызовов, подсистем управления процессами и памятью); с другой стороны, с контроллерами УВВ. Поэтому существуют два типа интерфейсов: интерфейс «драйвер-ядро» – он должен быть стандартизован в любом случае; интерфейс «драйвер-устройство» – его имеет смысл стандартизовать, если подсистема ввода-вывода не разрешает драйверу непосредственно взаимодействовать с аппаратурой контроллера, а делает это самостоятельно. Динамическая загрузка и выгрузка драйверов. Включение драйвера в состав модулей работающей ОС и его выключение «на ходу», то есть динамическая загрузка/выгрузка драйверов является важным свойством ОС, поскольку набор потенциально поддерживаемых данной ОС УВВ всегда делается существенно больше набора реальных устройств, которыми ОС должна управлять при ее установке на конкретном компьютере. При этом актуальна возможность динамически загружать в ОП требуемый драйвер без останова ОС и так же выгружать ненужный драйвер для экономии ОП. Поддержка нескольких ФС. Обычно большая часть системных и пользовательских данных хранится на дисках, делая дисковые накопители важнейшими УВВ. Данные на дисках организуются в различные ФС, а свойства отдельной ФС во многом определяют такие важнейшие свойства самой ОС, как отказоустойчивость, быстродействие, максимальный объем хранимых данных. Поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода. Операция ввода-вывода по отношению к запросившему ее программному модулю может выполняться, как и в случае ранее рассмотренных системных вызовов, синхронно (с приостановкой работы модуля и ожиданием ее завершения) или асинхронно (с продолжением работы модуля параллельно с операцией ввода-вывода). Причем, операция ввода-вывода может быть инициирована не только пользовательским процессом (когда она выполняется в рамках системного вызова), но и кодом ядра. 112.Обобщенная структура подсистемы ввода-вывода. Основными компонентами подсистемы ввода-вывода являются драйверы, управляющие УВВ(устройства ввода-вывода), и ФС(файловая система). К подсистеме ввода-вывода можно условно отнести и диспетчер прерываний, обслуживающий не только ее модули, но и другие модули ОС. Устройство ввода-вывода - служит для передачи данных между компьютером и внешним окружением. В число УВВ входят: внешняя (вторичная) память, терминал (монитор на основе электронно-лучевой трубки, жидкокристаллический, плазменный или иной, клавиатура, мышь, джойстик и другие устройства указания), дисководы для различных носителей, коммуникационное оборудование, оборудование мультимедиа, специальное оборудование (объекты управления, датчики, устройства поддержки среды виртуальной реальности и т.п.). Модуль ввода-вывода служит для передачи данных как от УВВ в процессор и память, так и обратном направлении. Для временного хранения данных в нем есть свои внутренние буферы. Драйвер – специальная программа, которая анализирует состояние УВВ, передает данные, если надо преобразуя их, обрабатывает сбои УВВ, контролирует ошибки. 113.Организация и особенности менеджера ввода-вывода. Верхний слой менеджера составляют системные вызовы ввода-вывода, которые принимают от пользовательских процессов запросы на ввод-вывод и переадресуют их отвечающим за определенный класс устройств модулям и драйверам, а также возвращают процессам результаты операций ввода-вывода. Нижний слой менеджера реализует непосредственное взаимодействие с контроллерами внешних устройств, экранируя драйверы от особенностей аппаратной платформы компьютера — шины ввода-вывода, системы прерываний и т. п. Этот слой принимает от драйверов запросы на обмен данными с регистрами контроллеров в некоторой обобщенной форме с использованием независимых от шины ввода-вывода адресации и формата, а затем преобразует эти запросы в зависящий от аппаратной платформы формат Важной функцией менеджера ввода-вывода является создание некоторой среды для остальных компонентов подсистемы, которая бы облегчала их взаимодействие друг с другом. 114.Организация и особенности многоуровневых драйверов. входит в состав ядра ОС, работая в привилегированном режиме; непосредственно управляет УВВ, взаимодействуя с его контроллером с помощью команд ввода-вывода компьютера; обрабатывает прерывания от контроллера УВВ; предоставляет прикладному программисту удобный логический интерфейс для работы с некоторым УВВ, экранируя от него низкоуровневые детали управления им и организации его данных; взаимодействует с другими модулями ядра ОС с помощью строго оговоренного интерфейса, описывающего формат передаваемых данных, структуру буферов, способы включения драйвера в состав ОС, способы вызова драйвера, набор общих процедур ввода-вывода, которыми драйвер может пользоваться и т.п. 115.Назначение и функции классического 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). 116. Состав и назначение ФС, задачи ФС разных классов ОС. Состав и назначение ФС(файловая система). ФС – это часть ОС, включающая: совокупность всех файлов на диске или другом носителе для компьютера; наборы правил, конструкций и структур данных, используемых для хранения файлов и управления ими (каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения занятого и свободного пространства на диске). Эти наборы определяют конкретный тип ФС; комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами (создание, удаление, чтение, запись, именование, поиск и другие). Задачи ФС разных классов ОС. Задачи, решаемые ФС, зависят от способа организации вычислительного процесса в ОС. Функции наиболее простых ФС в однопользовательских однопрограммных ОС (MS-DOS) нацелены на решение следующих задач: именование файлов; программный интерфейс для приложений; отображение логической модели ФС на физическую организацию хранилища данных; устойчивость ФС к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств. 117. Различные типы файлов, которые поддерживают ФС. Типы файлов. ФС поддерживают несколько функционально различных типов файлов, в число которых входят: обычные файлы (просто файлы) – содержат информацию произвольного характера, которую заносит в них пользователь или которая образуется в результате выполнения системных или пользовательских программ. ОС обычно не ограничивает и не контролирует содержимое и структуру обычного файла, поскольку они определяются работающим с файлом приложением. файлы-каталоги – содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователем или ОС по какому-либо признаку. специальные файлы – это фиктивные файлы, ассоциированные с УВВ, используемые для унификации механизма доступа к файлам и внешним устройствам. Они позволяют пользователю выполнять операции вводавывода с помощью обычных команд работы с файлами. именованные конвейеры. Конвейеры как средство межпроцессного обмена впервые появились в ОС UNIX. Конвейер (pipe) представляет собой буфер в ОП, поддерживающий очередь байтов по дисциплине FIFO. отображаемые в память файлы. Отображение файла в ВАП процесса применяется для упрощения программирования, позволяет работать с данными файла с помощью адресных указателей как с обычными переменными программы, без использования несколько громоздких файловых функций read/write (и явного описания необходимой области файла) 118. Имена файлов, иерархическая структура и монтирование ФС, логическая организация файла. Иерархическая организация пространства имен позволяет облегчить эту работу за счет распределения файлов по группам (каталогам) Граф, описывающий иерархию каталогов, может быть деревом, если файл может входить только в один каталог; сетью (с петлями/циклами), если файл может одновременно входить в несколько каталогов. Имена файлов. Все типы файлов имеют различные по назначению символьные имена: простые (короткие), идентифицирующие файл в пределах каталога; составные (полные) – длинные, идентифицирующие файл в пределах дерева каталогов; относительные, идентифицирующие файл в пределах «текущего» каталога. Монтирование. Возможны два варианта реализации структур и именования файлов. Первый вариант состоит в том, что на каждом устройстве файлы размещаются иерархически автономно, с собственным деревом каталогов. Для однозначной идентификации файла пользователь должен перед составным символьным именем указывать идентификатор логического устройства (С:\primer\1\100\file17.doc). Второй вариант представляет возможность пользователю самому объединять разрозненные иерархии файлов на различных устройствах (и описывающие их деревья каталогов) в одну иерархию и единое дерево каталогов. Такая операция называется монтированием Логическая организация файла. В общем случае данные в файле имеют некую логическую структуру. Поддержка логической структуры может быть возложена на приложение или на ФС. В первом случае файл представляется ФС неструктурированной последовательностью байтов, а истинный формат известен только заинтересованному приложению. Во втором случае ФС видит уже структурированный файл как порядоченную последовательность логических записей. ФС может использовать два способа доступа к логическим записям: последовательный – прохождение и поиск с начала; прямой – сразу по номеру записи. 119. Организация дисков, их секторов, блоков и кластеров, процедуры форматирования дисков, разделы и их свойства. Диски, разделы, секторы, кластеры. Дисковые накопители являются основным типом устройств хранения файлов в современных ВС. Жесткий диск состоит из одной или нескольких (пакета) стеклянных или металлических пластин, покрытых с одной или двух сторон магнитным материалом. На каждой стороне пластины размечены тонкие концентрические кольца – дорожки (tracks), на которых хранятся данные. Совокупность всех дорожек одного радиуса на всех поверхностях всех пластин пакета называется цилиндром (cylinder). Каждая дорожка разбивается на фрагменты – секторы (sectors) или блоки (blocks). Все дорожки имеют равное число секторов, куда можно записать равное число байтов. Сектор имеет фиксированный для конкретной системы размер, равный 2k (обычно 512 байтов). Сектор – наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с ОП. Форматирование жёсткого диска включает в себя три этапа: Низкоуровневое форматирование. Это базовая разметка области хранения данных, которая выполняется на заводе-изготовителе в качестве одной из заключительных операций изготовления устройства хранения данных. При этом процессе в области хранения данных создаются физические структуры: треки — tracks (дорожки), секторы, при необходимости записывается программная управляющая информация. Впоследствии в подавляющем большинстве случаев эта разметка остаётся неизменной за все время существования носителя. Большинство программных утилит с заявленной авторами возможностью низкоуровневого форматирования на самом деле, в лучшем случае, перезаписывают только управляющую информацию. Разбиение на разделы. Этот процесс разбивает объём винчестера на логические диски.Это осуществляется с помощью встроенных служб самой операционной системыили соответствующими утилитами сторонних производителей (см. Программы для работы с разделами); метод разбиения существенно зависит от типа операционной системы. Этот шаг принципиально необязателен, но в виду очень больших объемов современных жестких дисков их разбиение на логические разделы обычно осуществляется. 3. Высокоуровневое форматирование. Этот процесс записывает(формирует) логические структуры, ответственные за правильное хранение файлов (файловые таблицы), а также, в некоторых случаях, загрузочные файлы для разделов, имеющих статус активных. Это форматирование можно разделить на два вида: быстрое и полное. При быстром форматировании перезаписывается лишь таблица файловой системы, при полном — сначала производится верификация (проверка) физической поверхности носителя, при необходимости исправляются поврежденные сектора, то есть участки оптической поверхности, имеющие физические повреждения (маркируются как неисправные, что исключает в последующем запись в них информации), а уже потом производится запись таблицы файловой системы. 120. Физическая организация (размещение) и адресация файла Важным компонентом физической организации ФС является физическая организация файла – способ размещения файла на диске. Основными критериями эффективности физической организации файлов являются: скорость доступа к данным; объем адресной информации файла; степень фрагментированности дискового пространства; максимально возможный размер файла. Непрерывное размещение – простейший вариант физической организации, когда файлу предоставляется последовательность смежных кластеров. Его достоинства: высокая скорость доступа, минимум объема адресной информации, отсутствие ограничения максимального размера. Недостатки: сложность поддержки увеличения размера, подверженность фрагментации. используются методы размещения файла в несмежных областях диска: в виде связанного списка кластеров, когда в начале каждого кластера содержится указатель на следующий кластер. Достоинства: адресная информация минимальна (адрес первого кластера файла), удобство увеличения размера файла, отсутствие фрагментации. Недостатки: последовательный доступ; из-за того, что одно слово израсходовано на номер следующего кластера, объем данных кластера уже не равен 2k, а многие программы читают данные именно кластерами размера 2k; с использованием связанного списка индексов. 1 2 |