9)_Ч6Опишите назначение и функции классического драйвера.

Традиционные драйверы стали называть аппаратными драйверами, низкоуровневыми или драйверами устройств. Низкоуровневые операции составляют фундамент, на котором можно построить целый набор операций в драйверах более высоких уровней. Так повышается гибкость и расширяемость функций управления УВВ: вместо жесткого набора функций, сосредоточенного в единственном драйвере, администратор ОС теперь может выбрать требуемый набор функций, установив нужный высокоуровневый драйвер или несколько, работающих над одним аппаратным драйвером.

10)_Ч6Опишите состав и назначение ФС, а также задачи ФС разных классов ОС. Состав и назначение ФС. 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). ФС для ОС семейства UNIX представляет совокупность всех файлов в разделе диска (либо на устройстве) или логическую единицу монтирования (командой mount в отдельный каталог дерева каталогов). ФС позволяет программам обходиться набором достаточно простых операций для выполнения действий над некоторым абстрактным объектом, представляющим файл. При этом программистам не нужно иметь дела с деталями действительного расположения данных на диске и другими низкоуровневыми проблемами ввода-вывода. ФС распределяет дисковую память, поддерживает именование файлов, отображает их имена в соответствующие адреса во внешней памяти, обеспечивает доступ к данным, поддерживает разделение, защиту и восстановление файлов. Таким образом, ФС играет роль промежуточного слоя, экранирующего все сложности физической организации долговременного хранилища данных, и создающего для программ более простую модель этого хранилища, а также предоставляя им набор удобных команд для манипулирования файлами. 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. В однопользовательских мультипрограммных ОС задачи ФС усложняются, к упомянутым задачам добавляется задача поддержки совместного доступа к файлу из нескольких процессов. В частности, в ФС должны быть средства блокировки файла или его частей, предотвращения гонок, исключение тупиков, согласование копий и т.п. В ФС многопользовательских ОС появляется еще и задача защиты файлов от несанкционированного доступа. Наиболее сложными становятся функции ФС сетевых ОС

11)_Ч6 Опишите 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. Все ОС должны уметь распознавать хотя бы один тип файлов – их собственные исполняемые файлы; • файлы-каталоги – содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователем или ОС по какому-либо признаку. Во многих ОС в каталоги могут входить другие каталоги, за счет чего и образуется древовидная структура каталогов, удобная для поиска. Каталоги устанавливают соответствие между именами файлов и их характеристиками (тип, расположение на диске, права доступа, даты создания и модификации), используемыми ОС для управления ими; • специальные файлы – это фиктивные файлы, ассоциированные с УВВ, используемые для унификации механизма доступа к файлам и внешним устройствам. Они позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода с помощью обычных команд работы с файлами. Эти команды обрабатываются сначала программами ФС, а затем на некотором этапе выполнения запроса преобразуются ОС в команды управления соответствующим УВВ; • 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. Для программиста, использующего системный вызов pipe, этот буфер выглядит как безымянный файл для записи-чтения. Но использовать данный конвейер могут только родственные процессы, имеющие общего родителя, создавшего этот конвейер. Появившиеся в результате развития этого механизма именованные конвейеры имеют имя, которое является записью в каталоге ФС. Поэтому они пригодны для обмена данными уже между двумя произвольными процессами или потоками этих процессов; • 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). При отображении файлов в память широко используется механизм виртуальной памяти и другие [1-4]. Иерархическая структура ФС. Пользователи обращаются к файлам по их именам, но с увеличением числа файлов в линейной (одноуровневой) структуре поиск файлов становится затруднительным. Иерархическая организация пространства имен позволяет облегчить эту работу за счет распределения файлов по группам (каталогам). Образуется несколько уровней каталогов, где каталог нижележащего уровня может входить в каталог вышележащего уровня. 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. При иерархической организации пользователю при поиске файла достаточно помнить только принадлежность его к определенному каталогу или нескольким похожим по смыслу

12)_Ч6Опишите имена файлов, иерархическую структуру и монтирование ФС, логическую организацию файла. Иерархическая структура ФС. Пользователи обращаются к файлам по их именам, но с увеличением числа файлов в линейной (одноуровневой) структуре поиск файлов становится затруднительным. Иерархическая организация пространства имен позволяет облегчить эту работу за счет распределения файлов по группам (каталогам). Образуется несколько уровней каталогов, где каталог нижележащего уровня может входить в каталог вышележащего уровня. 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. При иерархической организации пользователю при поиске файла достаточно помнить только принадлежность его к определенному каталогу или нескольким похожим по смыслу. 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. В общем случае ВС может иметь несколько дисковых устройств. Более того, одно физическое дисковое устройство средствами ОС может быть представлено в виде нескольких логических путем разбиения общего дискового пространства на разделы. Все это усложняет организацию хранения файлов в системе, имеющей несколько устройств внешней памяти. Возможны два варианта реализации. 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. Среди всех логических дисковых устройств ОС выделяет одно устройство, называемое системным. Система файлов на нем назначается корневой. На ее дереве каталогов выбирается каталог монтирования, который назначается корневым каталогом другого подключаемого дерева. Через этот каталог монтируемое дерево становится поддеревом единого дерева. После монтирования общей ФС для пользователя нет логической разницы корневой и смонтированной ФС, а именование файла производится без указания идентификатора логического устройства

тот же 12 вопрос.продолжение 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 упорядоченную последовательность логических записей. ФС может использовать два способа доступа к логическим записям: • последовательный – прохождение и поиск с начала; • прямой – сразу по номеру записи. Очевидно, что ОС не может поддерживать все возможные способы структурирования данных в файле, поэтому в тех ОС, где такая поддержка вообще есть, она существует для небольшого числа широко распространенных схем логической организации файла (записи фиксированной длины, переменной длины неиндексированные или индексированные). К записям фиксированной длины может быть организован последовательный доступ или прямой доступ по номеру записи. Файлы сзаписям переменной длины, доступ к которым осуществляется последовательно, называются неиндексированными (последовательными). При необходимости прямого доступа к записям переменной длины создают индексированные файлы, где записи имеют одно или несколько ключевых (индексных) полей и могут адресоваться значениями этих полей. Все сказанное относится преимущественно к обычным файлам. Другие типы файлов (например, файлы-каталоги) обладают определенной структурой, известной ФС [2]

14)_Ч6. Опишите физическую организацию (размещение) и адресацию файла. Физическая организация 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. Поэтому на практике 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. Это модификация предыдущего метода, когда номер первого кластера запоминается в записи каталога, где хранятся характеристики этого файла. Остальная адресная информация отделена от кластеров файла. С каждым кластером диска связывается некоторый элемент – индекс. Индексы располагаются в отдельной области диска. Например, в MS-DOS это FAT, занимающая один кластер. Когда память свободна, все индексы имеют нулевое значение. Если некоторый кластер N назначен некоторому файлу, то индекс этого кластера становится равным либо номеру M следующего кластера данного файла, либо принимает специальное значение – признак последнего кластера файла. А индекс предыдущего кластера файла принимает значение N, указывая на вновь назначенный кластер; • простое перечисление номеров кластеров файла. Этот перечень и служит адресом файла. Недостаток: длина адреса зависит от размера файла. Достоинства: высокая скорость доступа к любому кластеру ввиду прямой адресации, отсутствие фрагментации. Чтобы корректно принимать решение о выделении файлу набора кластеров, ФС должна отслеживать информацию о состоянии всех кластеров диска (свободен/занят). Эта информация может храниться как отдельно от адресной информации файлов, так и вместе с ней [1-6]