ОС
Л-09
Т А М Б О В С К И Й Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й
Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т
Кафедра «Информационных систем и защиты информации»
Тема № 5 «Управление файлами и вводом-выводом в ОС»
Лекция № 9 «Организация и управление файлами и вводом/выводом»
Обсуждено на заседании кафедры
протокол № ____ «____»____________2011 г.
Тамбов 2011
Цель лекции
Основной учебной целью является формирование представления о методах управления файлами и файловой системой, а также управление системой ввода/вывода.
Содержание
5.4. Управление файлами 4
5.4.1. Понятие файлового способа хранения данных и файловой системы 4
5.4.2. Организация файлов 5
5.4.3. Организация хранения файлов 7
5.4.4. Операции над файлами 8
5.4.5. Файловая система 9
5.4.5.1. Общая модель файловой системы 9
5.4.5.2. Современные архитектуры файловых систем 10
5.5. Система ввода-вывода 11
5.5.1. Общие положения 11
5.5.2. Физическая организация устройств ввода-вывода 12
5.5.3. Организация программного обеспечения ввода-вывода 13
5.5.4. Обработка прерываний 14
5.5.5. Драйверы устройств 14
5.5.6. Независимый от устройств слой операционной системы 14
5.5.7. Пользовательский слой программного обеспечения 15
Заключение к лекции № 9 15
Контрольные вопросы 15
Учебно – материальное обеспечение
Персональная ЭВМ
LCD-проектор
Набор тематических слайдов
Организационно-методические указания по проведению занятия
На данную лекцию выносится основной теоретический материал об организации и управлении данными в операционных системах. Лекция проводится в стандартной наглядно-объяснительной форме с использованием элементов проблемного подхода к обучению.
Особенностью проведения лекции является то, что в ней изучаются основополагающие механизмы управления данными в любой современной операционной системе.
В начале лекции необходимо довести тему занятия и записать ее на доске, цель лекции, рассматриваемые вопросы и используемую литературу.
Основная часть лекции проводится методом устного изложения учебного материала и сопровождается демонстрацией графических материалов изображенных на стендах. В процессе изложения материала необходимо обращать внимание на степень активности восприятия учебного материала, следить за темпом изложения. Изложение учебного материала по каждому вопросу должно заканчиваться кратким выводом и ответом на неясные вопросы.
В лекции № 9 рассматриваются два вопроса.
При раскрытии первого вопроса подчеркнуть множественность возможных способов построения файловых систем, иллюстрируя примерами из ОС ЕС, DOS, Windows NT,. Windows 9x, OS/2. Обязательно перечислить и охарактеризовать операции над файлами.
Второй вопрос подавать с точки зрения модульной организации системы ввода-вывода. Ввести понятия драйвера. Связать набор драйверов в систему ввода-вывода. Привести пример MS DOS (BIOS) и MS Windows (виртуальные драйверы).
После каждого вопроса и в конце лекции необходимо сделать выводы.
5. Управление файлами и вводом-выводом в ОС (продолжение)
5.4. Управление файлами
5.4.1. Понятие файлового способа хранения данных и файловой системы
С появлением в составе ЭВМ внешних запоминающих устройств, способных хранить огромные массивы информации в течение длительного времени, привело к необходимости разработки такого способа хранения и управления данными, при котором затраты на доступ к информации со стороны разработчиков прикладных систем и программ были бы сведены к минимуму.
В многопользовательских вычислительных системах вторичная (внешняя) память должна быть так же разделяема между пользователями, как и первичная. Такое разделение в современных операционных системах обеспечивается с использованием файлового способа хранения данных.
Файловый способ хранения данных - это способ хранения данных, при котором каждый набор данных представляются как именованное, возможно, защищенное, собрание записей, называемой файлом.
Файл - идентифицированная совокупность экземпляров полностью описанного в конкретной программе типа данных, находящихся вне программы во внешней памяти и доступных программе посредством специальных операций.
Файловая система - система управления данными с файловым способом хранения.
В результате применения файлового способа хранения данных пользователь получает виртуальное представление внешней памяти и работает с ней не в терминах команд управления конкретными физическими устройствами внешней памяти, а в терминах, обусловленных особенностями структуры и состава его конкретных наборов данных. Пользователь видит виртуальную внешнюю память как среду, способную хранить его обособленные и поименованные информационные объекты, имеющие определенную внутреннюю структуру. Среда должна обеспечить возможность хранения произвольного количества файлов без ограничения объема, причем пользователь должен иметь возможность доступа как к отдельным файлам, так и к их составным частям, с учетом логической структуры.
Файловые системы могут быть простыми и сложными. Их природа зависит от разнообразия применений и среды, в которой будет использоваться операционная система. В общем случае к файловой системе предъявляют следующие основные требования:
каждый пользователь должен иметь возможность создавать, удалять и изменять файлы;
каждый пользователь может иметь контролируемый доступ к файлам других пользователей;
каждый пользователь может контролировать, какие типы доступа разрешены к его файлам;
каждый пользователь должен иметь возможность переструктурировать свои файлы к форме, соответствующей его задачи;
каждый пользователь должен иметь возможность пересылать данные между файлами;
каждый пользователь должен иметь возможность копировать и восстанавливать свои файлы в случае их повреждения;
каждый пользователь должен иметь возможность доступа к своим файлам по их символическим именам.
Для того, чтобы удовлетворить перечисленные выше требования, программная часть файловых систем должна содержать следующие компоненты:
средства взаимодействия с процессами пользователей, обеспечивающие прием и интерпретацию запросов от пользователя на обработку файлов и сообщающие ему о результатах выполненной обработки;
средства реализации методов доступа к файлу и к его составным элементам;
средства распределения внешней памяти для хранения файлов, а также ее освобождения по мере уничтожения файлов;
средства учета расположения файлов и их составных элементов.
Все перечисленные средства составляют логический уровень управления данными в файловой системе. Физическим уровнем в ней является система ввода-вывода (п.5.8). В таком обобщенном виде файловая система выступает как интерфейс между программными процессами и файлами (рис.5.6).
Различные подходы к построению файловых систем отличаются уровнем автоматизации действий по управлению данными. Несмотря на имеющиеся различия в построении, все файловые системы имеют совпадающие способы организации хранения файлов во внешней памяти.