Задача 1. Минимизация операций в/в
Если бы потребовалось читать файл TELEFON по отдельным логическим записям, то потребовалось бы 7 операций в/в (по числу логических записей). Количество выполняемых операций можно сократить, если вводить понятие физического блока и чтение производить физическими блоками – потребуется 4 операции в/в. Кроме того, если обладать информацией о том, какой физический блок уже прочитан в буферную область, то лишние операции делать не потребуется. Введение понятия буфера, как некой области, хранящей заведомо больший объем информации, чем нужно, также позволит существенно сократить количество операций в/в.
Задача 2: Независимость размеров физических и логических записей.
Физическая запись желательно должна содержать некоторое целое число логических записей. Хотелось бы, чтобы при этом в ней не оставалось свободного места. Решить эту проблему при реальных данных не всегда можно достаточно эффективно. Предложение:
Для 13-байтной логической записи выделяются логические записи длиной 20 байт и 20-байтные записи размещаются в 100-байтном физическом блоке. Этот метод прост, но не эффективен в случае большого разброса длины логической записи. Поэтому предлагается общий алгоритм, позволяющий обрабатывать логические записи, кратные длине физического блока.
Данный алгоритм реализует работу с логическими записями, длина которых не кратна длине физического блока и позволяет обрабатывать логические записи, длина которых больше длины физического блока.
Задача 3: Выделение несмежного пространства для файла
Выделение смежного пространства для файла не всегда возможно и не всегда эффективно. Чем больше файл, тем больше вероятность, что для него не найдётся на диске области смежных адресов, необходимого объёма. С другой стороны в таблицах физического размещения файла указывается только адрес первого физического блока. Где взять адреса всех остальных?
Для организации несмежного размещения файлов должны существовать специальные алгоритмы преобразования логического адреса в физический. Наиболее часто употребляемые следующие:
Объединение блоков в цепочки:
Каждая запись содержит ссылку на следующую.
Данный способ обеспечивает возможность последовательного доступа к файлу. Недостатком является то, что структура цепочки не обеспечивает сохранности всей цепи при потере одного элемента.
Ведение карты файла:
Другим способом обеспечения несмежного пространства для файла является ведение карты файла – это отдельный один (или несколько) блок, в котором хранятся данные о физическом размещении логически смежных записей. Карта обеспечивает сохранность указателей на все записи файла. В отличие от предыдущего способа данный способ обеспечивает возможность прямого доступа к файлу, что существенно увеличивает быстродействие системы в целом.
Управление внешними устройствами
ОС при управлении устройствами реализует следующие функции:
Отслеживание состояния всех устройств с помощью системных или дополнительных компонентов.
Принятие решения относительно того, кому предоставляется устройство, когда и на какой срок; принятие решения зависит от основного способа использования устройства.
Выделение устройства процессу или заданию.
Освобождение устройства.
К периферийным устройствам относятся устройства с очень разными функциональными характеристиками.
Классификация
По функциональным характеристикам (по реализации возможных операций):
Устройства ввода – тот класс устройств, с которыми взаимодействует пользователь и которые обеспечивают ввод информации в вычислительную систему; низкое быстродействие (Клава, мышь, сканер …).
Устройства вывода – класс устройств, обеспечивающих вывод информации для пользователя; тоже ориентированы на пользователя (монитор, принтер, графопостроитель …)
Устройства в/в - класс устройств, которые могут выполнять операции и ввода и вывода (дисковые накопители, флэш-карты)
Устройства управления – большой класс ПУ, с которыми пользователь непосредственно не работает и которые служат для связи отдельных устройств между собой (шины, адаптеры, карты …); этот класс устройств обладает быстродействием, соразмерным с быстродействием ЦП и ОП. От быстроты работы этих устройств зависит быстродействие работы системы в целом. Устройства этого класса, как правило, электронные, в отличие от механических устройств 1,2, и 3 класса.
По способам использования устройств:
Режим закрепления – монопольно используемые устройства одним процессом во время обслуживания. Такие устройства распределяются на всё время выполнения задания или процесса. Для некоторых устройств этот режим является самым обычным. Например, принтер. Если позволить квантовать время работы принтера, то все записи заданий перепутаются на печати. Поэтому, это устройство должно использоваться монопольно.
Режим разделения – квантование времени работы устройства между несколькими процессами или заданиями. Например, HDD.
Режим виртуальных устройств – программная эмуляция физически не существующих периферийных устройств. Пользователь работает с виртуальным устройством так, как будто оно находится в полном его распоряжении. Например, логическое пространство HDD. Другой пример – очередь печати, сетевой принтер. Виртуальное устройство реализуется, как правило, с помощью дисковых накопителей, когда на них образуются, например, файлы печати.
По виду доступа к информации:
Последовательный доступ – устройства с последовательным доступом позволяют считать или записывать нужную информацию только путем последовательного позиционирования, то есть если необходимо читать сотую запись, то необходимо отсчитать 99 предыдущих записей. (Накопители на лентах, накопители на лазерных дисках)
Прямой доступ – устройства с прямым доступом обеспечивают максимальную скорость обращения к информации за счёт того, что они реализуют непосредственный доступ к той информации, которая необходима без прочтения предыдущей (флэш-карты, HDD).
Последовательный и прямой (HDD)
По виду носителя:
магнитные
лазерные
электронные
бумажные