Физическая организация файловой системы.
Жесткий диск в общем случае состоит из пакета пластин.
На каждой стороне каждой пластины размещены дорожки (tracks), на которых хранятся данные. Нумерация дорожек начинается с 0 от внешнего края диска. Совокупность дорожек одного радиуса на всех поверхностях всех пластин называется цилиндром.
Каждая дорожка разбивается на секторы, или блоки фиксированного размера, кратного двум (как правило, 512 байтов). Все дорожки имеют одинаковое число секторов, поэтому плотность записи тем выше, чем ближе дорожка к центру. Дорожки и секторы создаются при физическом, или низкоуровневом форматировании диска, предшествующем его использованию. Низкоуровневый формат не зависит от типа операционной системы, которая будет этот диск использовать.
Сектор – наименьшая физическая адресуемая единица обмена данными диска с оперативной памятью. Доступ к секторам осуществляется на уровне контроллеров дисководов. Адрес сектора включает три составляющих: номер цилиндра, номер поверхности и номер сектора. Операционная система использует логическую адресуемую единицу дискового пространства – кластер (claster). При создании файла память на диске ему выделяется кластерами.
Разметку диска под конкретный тип файловой системы выполняют процедуры высокоуровневого, или логического форматирования. При этом определяется размер кластера и на диск записывается информация о доступном и неиспользуемом пространстве, о поврежденных секторах, о границах областей, отведенных под файлы, а также загрузчик операционной системы. Перед форматированием диска под определенную файловую систему он может быть разбит на разделы, или логические устройства, с которыми пользователь работает как с отдельными физическими дисками. При общем понятии раздела сами разделы специфичны для разных ОС. В одном разделе может быть установлена только одна файловая система. В разных разделах одного диска могут быть установлены разные файловые системы.
Основные критерии эффективности физической организации файла.
скорость доступа к данным; объем адресной информации файла; степень фрагментированности дискового пространства; возможность увеличения размера файла. Варианты физической организации: Непрерывное размещение.- Связанный список кластеров. В начале каждого кластера файла содержится указатель на следующий кластер. Расположение файла может быть задано номером первого кластера. Связанный список индексов. Может рассматриваться как усовершенствование предыдущего варианта. Применяется в файловой системе FAT для ОС семейства Microsoft.С каждым кластером диска связывается индекс (номер). Индексы располагаются в
отдельной таблице – FAT (File Allocation Table), занимающей один кластер. Когда память свободна, все индексы имеют нулевое значение.
Варианты физической организации файлов.
Сравнительная оценка вариантов организации файлов.
Функции ОС по управлению памятью.
Если не оговорено иное, под памятью (memory) понимается оперативная память
компьютера, в отличие от внешней памяти (storage). Процессор может выполнять только инструкции, находящиеся в оперативной памяти. Память распределяется как между модулями прикладных программ, так и между модулями самой операционной системы. Функции ОС по управлению памятью в мультипрограммной системе: · отслеживание свободной и занятой памяти; выделение памяти процессам и ее освобождение при завершении процесса; вытеснение процессов из оперативной памяти на диск при нехватке оперативной памяти и возвращение в оперативную память при освобождении места в ней (механизм виртуальной памяти); настройка адресов программы на конкретную область физической памяти; динамическое выделение памяти процессам (выделение памяти по запросу приложения во время его выполнения); выделяются свободные участки, расположенные произвольным образом, что приводит к фрагментации памяти; дефрагментация освобожденной динамической памяти; выделение памяти для создания служебных структур ОС (дескрипторы процессов и потоков, таблицы распределения ресурсов, буферы, синхронизирующие объекты и т.д.; защита памяти – выполняемый процесс не должен записывать или читать данные из памяти, назначенной другому процессу.