|
|
Ответы к операционным системам. Вопросы по дисциплине Операционные системы
Прерывания в среде ОС и их обработка
Маскированные прерывания – прерывания, которые могут быть запрещены программным путем. Соответственно немаскированные прерывания – часть прерываний, которые невозможно запретить. Кроме того, различают аппаратные и программные прерывания. Аппаратные прерывания – прерывания внешние.Внешнее прерывание обнаруживается процессором между выполнением команд. Прерывание происходит асинхронно с работой процессора и непредсказуемо, программист не может предугадать, в каком именно месте работы программы произойдёт прерывание. Процессор при переходе на обработку прерывания сохраняет часть своего состояния перед выполнением следующей команды. К прерываниям также относят исключительные ситуации. Они возникают во время выполнения процессором команды. К их числу относятся ситуации переполнения, деления на ноль, и т.д. Исключительные ситуации обнаруживаются процессором во время выполнения команд. Процессор при переходе на выполнение обработки исключительной ситуации сохраняет часть своего состояния перед выполнением текущей команды. Исключительные ситуации возникают синхронно с работой процессора, но непредсказуемо для программиста. Программные прерывания возникают после выполнения специальных команд, как правило, для выполнения привилегированных действий внутри системных вызовов. Процессор при выполнении программного прерывания сохраняет своё состояние перед выполнением следующей команды. Программные прерывания, возникают синхронно с работой процессора и абсолютно предсказуемы программистом.
Вектор прерываний и контроллер
Обработку прерываний современные ОС выполняют на основе механизма векторов прерываний. Вектор прерываний – номер ячейки памяти, где хранится адрес обработчика прерывания. Получив сигнал прерывания, процессор приостанавливает обработку команд текущего процесса – программы и переходит на вектор прерывания.
По адресу, который хранится в векторе прерывания, процессор переходит на программу обработки прерывания, и по завершении этой программы процессор возвращается к прерванному процессу и продолжает его обработку.
Вектора прерываний образуют таблицу прерываний ОС. Для эффективной обработки аппаратных прерываний в состав современных ЭВМ включают специальный контроллер. На рис. 6.2 показана принципиальная схема контроллера прерываний, предназначенного для совместной работы с процессором Intel 8086. Устройства ЭВМ связаны линиями IRQ с контроллером прерывания. Получив сигнал прерывания от устройства, контроллер передаёт процессору сигнал прерывания и вектор прерывания.
Линии сигналов аппаратных прерываний:
Линия прерывания Вектор прерывания Устройство
IRQ0 08h Таймер
IRQ1 09h Клавиатура
IRQ2 0Ah Зарезервирован
IRQ3 0Bh Последовательный порт 2
IRQ4 0Ch Последовательный порт 1
IRQ5 0Dh Жёсткий диск
IRQ6 0Eh Гибкий диск
IRQ7 0Fh Принтер, параллельный порт
Файловые системы: технология FAT, файловая система NTFS, файловая система UNIX
Логическое имя файла: то, которое использует пользователь и ОС.
Физическое имя: цепочка кластеров на носителе, где расположен файл.
Таблица размещения файлов используется для учета дискового пространства в области данных. Она определяет, какая цепочка кластеров принадлежит файлу или каталогу.
Рассмотрим особенности FAT (File Allocation Table) – таблицы размещения файлов.
- FAT16 – объем диска до 4Гб, максимальный размер файла 2Гб. Отводится от 512 байт до 32Кб на кластер. Использовалась в семействе ОС MS DOS.
- FAT32 – максимальный размер диска 8Тб (терабайт). Системными средствами ОС MS Windows можно создать раздел на диске емкостью не более 32Гб. Кластер от 512байт до 32кб используется в ОС Windows 32x, NT, Windows 2000, WindowsXP. Максимальный размер файла не может превышать значение 4Гб. Цифра после обозначения FAT – число разрядов, отводмых для адресации кластеров на диске.
Так, для FAT16 общее число кластеров будет равно 2:16 =65536. В FAT16 12 кластеров – резервные, полное адресное пространство будет составлять 65524 кластеров. В FAT32 резервируется 4 бита, полный объем адресного пространства будет составлять величину 2^28 = 268435456 кластеров.
Запись корневого каталога
Запись корневого каталога играет важную роль в технологии FAT. В FAT16 запись корневого каталога состоит из следующих полей:
- имя файла (8 байт);
- расширение (3байта);
- код атрибута файла (1 байт);
- резервное поле (10 байт);
- поле времени создания файла (2 байта);
- поле даты создания файла (2 байта);
- номер первого кластера, занимаемого файлом. Точка входа в FAT (2 байта);
- размер файла (4 байта).
Атрибуты файла позволяют определить правила его использования. В технологии FAT поддерживается четыре атрибута:
A – атрибут архивации;
Sy – системный файл;
H – скрытый файл;
R – атрибут только чтения.
Правила организации доступа к данным при использовании технологии FAT показаны на рис. 9.2.
Файл занимает следующие цепочки кластеров на диске:
100 – 102 – 104 – 500 – 503. Адрес точки входа в FAT равен 100.
Служебные коды:
FF7 – поврежденный кластер;
FFF – признак конца цепочки кластеров.
Ошибки файловой системы
Повреждение записи корневого каталога FAT. Это потерянные цепочки кластеров, объявленных как занятые, они не принадлежат никакому каталогу или файлу.
Пересекающиеся кластеры. Такие кластеры разделяются одним и тем же файлом или каталогом.
Поврежденный кластер. Появляется из-за физического дефекта или износа носителя данных.
При переходе на FAT16 имя файла урезается до 6-и символов + «
» + порядковый номер файла с тем же именем, а расширение – до 3-х символов.
NTFS (New Technology File System)
Файловая система поддерживает «длинные» имена файлов. Обладает расширенным набором файловых атрибутов. На носителе может находиться до 17 миллиардов гигабайт данных.
Имена каталогов и файлов записываются в кодировке UNICODE, что позволяет использовать файловую систему для различных вариантов локализации ОС.
Отсутствуют ограничения на размер файла и каталога. Размер файла может превышать 4 Гб. Размер кластера может быть изменен при создании файловой системы.
Файловая система позволят разделять права доступа к файламсо стороны пользователей и групп. Работы с файловой системой строится на основе механизма поддержки трансакций. Изменение файловой системы фиксируется.
Если возникла ошибка, то изменения отвергаются, а файловая система возвращается к прежнему состоянию. Файловая система поддерживает Hot Fix технологию. В случае,если сектор на магнитного носителя физически поврежден, то информация о нем заносится в специальную таблицу повреждённых секторов. Если в секторе находились данные, то делается попытка их и переноса в неповрежденный сектор.
Файловая система включает специальную структуру MFT (Master File Table). Каждому каталогу или файлу соответствует определенная запись в MFT (рис. 9.3).
Сама MFT является системным файлом со следующей структурой:
- первые 16 записей таблицы зарезервированы;
- первая запись описывает MFT;
- вторая запись – резервирует запись MFT;
- третья запись ссылается на специальный файл, данные которого используются для восстановления каталогов и файлов.
Данные о небольших каталогах и файлах записываются непосредственно в MFT.
Вложенные каталоги и данные организуются по принципу бинарного дерева.
Файловая система ОС UNIX
Принцип организации файловой системы показан на рис. 9.4.
В составе файловой системы можно выделить четыре блока. Первые два блока – служебные. В одном из них хранится программа загрузки операционной системы в оперативную память ЭВМ, а в другом – данные о конфигурации ЭВМ, необходимые для загрузки ОС. Третий блок используется для адресации блоков данных диска с помощью структур, которые называются i узлами. Наконец последний блок – адресное пространство магнитного носителя данных.
Структура i-го узла показана на рис. 9.5. Блок позволяет адресовать дополнительные узлы, ссылающиеся на блоки данных каталогаили файла.
|
|
|
Скачать 1.44 Mb.