ОС_Методические указания

РАБОТА 5. СПОСОБЫ ОБОЗНАЧЕНИЯ ОБЪЕКТОВ

Целью работы является изучение двух основных способов обозначения объектов, используемых операционными системами: обозначение с помощью цепи доступа и дескрипторный способ.

Информационно-вычислительная система фигурирует в исполняемой программе в виде множества объектов. Эти объекты и связанные с ними операции специфицированы в используемом языке. Для того чтобы практически использовать описанную таким образом информацион- но-вычислительную систему, необходимо каждому объекту поставить в соответствие его конкретное представление в виде некоторой записанной в памяти информации, периферийных устройств и т.д. Работа системы представляется в этом случае действиями, которые изменяют состояние указанных представлений.

Для обозначения объектов, составляющих систему, в программе используются имена. Имя объекта представляет собой информацию, выполняющую двойную функцию: с одной стороны, оно служит для идентификации обозначаемого объекта, т.е. для его выделения среди других объектов; с другой - является «путем доступа» к объекту, т.е. подвержено интерпретации, после которой можно осуществлять действия над объектом. Примерами имен являются идентификаторы, обозначающие переменные и процедуры в языке программирования или файлы в командном языке.

При реализации системы на машине составляющие ее объекты конкретизируются информацией, позволяющей физическим процессорам получить к ним доступ. Эта информация также представляется в виде имен, однако для физической локализации чаще всего используют в этом случае термин адрес. Речь может идти об адресах ячеек памяти, адресах процессоров или периферийных устройств, а также о номерах дорожки или сектора на диске.

Общим термином связь мы будем обозначать установление соответствия между объектом программы и его конкретным представлением. В конечном счете связь выражается соответствием с привлечением идентификаторов и адресов. Такое соответствие часто устанавливается последовательно: от идентификатора к адресу переходят через некоторую последовательность отношений - так называемую цепь доступа.

5.1. СОСТАВ ЦЕПИ ДОСТУПА

Рассмотрим теперь более подробно отношения, которые составляют цепь доступа. Напомним, что речь идет о том, чтобы перейти от некоторого идентификатора X, обозначающего объект, к конкретному представлению R этого объекта.

Отношение, устанавливающее соответствие между именем объекта и представлением объекта, будем называть отношением обозначения. Совершенно необязательно, чтобы объект, находящийся в отношении обозначения, был конечным звеном в цепи доступа. Он может быть, в свою очередь, интерпретирован как имя, обозначающее другой объект. Цепь доступа может представлять, таким образом, композицию некоторого числа отношений обозначения (рис. 5.1). Объект, который играет роль звена в цепи доступа, называется также меткой. Примерами меток являются указатели в языке Паскаль или дескрипторы.

Композиция нескольких отношений обозначения снова является отношением обозначения. Отсюда можно вывести два следствия:

имя цепи доступа обозначает не только конечный член этой цепи (представление), но и все промежуточные члены (метки);

если некоторая цепь доступа образована, можно получить доступ к представлению, начиная

симени любой из промежуточных меток.

-32 -

X

объектY, который

обозначает

объектZ, который

обозначает

объектR

обозначает

Рис. 5.1. Пример цепи доступа

5.2. СТРУКТУРА ПРЕДСТАВЛЕНИЙ. ДЕСКРИПТОРЫ

Описанная выше схема очень проста и пригодна только для элементарных объектов, таких как, например, целые числа, действительные числа и т.п. Их представление занимает одну ячейку, и функции доступа непосредственно представляются инструкциями физической машины. Эту схему надо дополнить, чтобы учесть еще два аспекта:

существование составных объектов, которые имеют сложную внутреннюю структуру и размер которых может меняться в течение жизни объекта;

необходимость реализовывать сложные функции доступа к составным объектам.

На практике представление удобно разделить на две физически различные части:

1)информация фиксированного размера, которую называют дескриптором объекта и которая содержит:

структурный состав объекта и физическую локализацию его частей;

способ использования объекта, т.е. тип, защиту, время жизни, имена или адреса процедур доступа и т.п.;

2)собственно представление объекта.

Применение дескриптора дает следующие преимущества:

1)когда описываемый объект передается процедуре в качестве параметра, достаточно передать его дескриптор или адрес дескриптора; гораздо проще управлять информацией, размер которой фиксирован и известен заранее, чем информацией переменного размера;

2)дескриптор является «точкой перехода», обязательной при доступе к объекту, и может, следовательно, служить для контроля доступа, для измерений и т.д.;

3)дескриптор обеспечивает косвенный доступ к объекту, что позволяет динамически изменять цепь доступа или перемещать объект в памяти без повторной компиляции исходной программы;

4)распределение объектов между многими пользователями, имеющими разные права или процедуры доступа, может быть реализовано введением такого же числа дескрипторов, как и пользователей; эти дескрипторы описывают тот же объект и поэтому содержат ту же информацию о физической локализации.

5.3. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Изобразите схематично цепь доступа, образованную следующей программой на языке Паскаль:

Листинг 5.1

program ex1; type

RInteger=^Integer;

RRInteger=^RInteger;

RRRInteger=^RRInteger;

- 33 -

- 37 -

Лицензия №0243 от 20.01.99 г.

Издательство Казанского математического общества. 420008, Казань, Университетская, 17.

Офсетная лаборатория Нижнекамского химико-технологического института. 423550, Нижнекамск, пр. Строителей, 47