17. Сегментно - страничное распределение памяти

Сегменты размещаются в памяти целиком. Из-за того, что сегмент разбит на страницы, снижена внутренняя фрагментация, а так же сокращается число вызовов к отсутствующим страницам, так как вероятность выхода за переделы сегмента гораздо ниже. Наличие сегментов облегчает разделение программных модулей между параллельными процессами.

18. Физическая организация жёсткого диска

Жесткий диск состоит из одной или нескольких стеклянных или металлических пластин, каждая из которых покрыта магнитным материалом.

На каждой стороне пластинки расположены тонкие концентрические кольца – дорожки.

Совокупность дорожек одного радиуса на всех поверхностях пластин называется цилиндром. Каждая дорожка разбивается на фрагменты – сектора, размер которых фиксирован.

Сектор – наименьшая адресуемая единица объема данных дискового устройства.

Когда ОС работает с диском, она использует кластеры, состоящие из одного или нескольких смежных секторов. При создании файла, место на диске ему выделяется кластерами, например если размер файла 25600, а размер кластера 1024, то файлу будет отведено 3 кластера.

Дорожки и сектора создаются в результате физического форматирования, проводимого еще до использования диска.

Жесткий диск может содержать до 4х основных разделов. В первом физическом секторе жесткого диска расположена головная запись загрузки (MBR) и таблица разделов(Partition table).

MBR (master boot record) – предназначена для программы первоначальной загрузки BIOS (NSB), которая при загрузке с жесткого диска считывает и загружает в память первый физический сектор на активном разделе диска - загрузочный сектор.

NSB (non-setup bootstrap) – программа внесистемного загрузчика.

Partition table – содержит записи о начальной позиции и размере раздела на жестком диске, а так же информацию о том, первый сектор какого раздела содержит загрузочный сектор.

Таблица 1. Структура таблицы

Размер (байт)	Описание
446	Загрузочная запись (MBR)
16	Запись 1 раздела
16	Запись 2 раздела
16	Запись 3 раздела
16	Запись 4 раздела
2	Сигнатура 055AAh

Если таблица разделов повреждена, то загрузка какой-либо из установленных ОС станет невозможна, кроме того станут недоступны данные, расположенные на диске, особенно если диск был разбит на несколько разделов.

Последние два байта таблицы разделов имеют значение 055AA , то есть чередующиеся значения 0 и 1в двоичном виде. Такая сигнатура используется для проверки работоспособности всех линий передачи данных и имеется во всех загрузочных секторах.

Многие ОС позволяют создавать расширенный (extended) раздел, который по аналогии с разделами может разбиваться на несколько логических дисков.

19. Принципы построения файловой системы: интерфейс, функциональная схема, типовая структура файловой системы

Файловая система (ФС) – это часть ОС, организующей работу с данными, хранящимися во внешней памяти, и обеспечивающей пользователю удобный интерфейс при работе с такими данными.

Понятие ФС включает:

• Совокупность всех файлов на диске

• Наборы служебных структур для управления файлами

• Комплекс системных программных средств управления файлами (создание, уничтожение, чтение, запись, именование, установка атрибутов, уровней доступа и т.д.)

Функциональная схема организации ФС

• Нижний уровень – оборудование

• Система ввода-вывода – драйвера устройств, обработчики прерываний для передачи информации между памятью и дисковой системой. Работает с физическими блоками диска, характеризующимися номером диска, цилиндра и сектора.

• Базисная система управления файлами – отвечает за выделение дискового пространства конкретным файлам.

• Логическая подсистема – Использует структуру дерева директорий для предоставления базисной подсистема необходимой ей информации исходя из символического имени файла. + Проверяет права доступа.

Взаимодействие прикладной программы с файлом, происходит следующим образом: от ПП к логической подсистеме поступает запрос на открытие или создание файла. Логическая подсистема, использую структуру директорий проверяет права доступа и вызывает базовую подсистему для получения доступа к блокам файла. После этого файл считается открытым и программа получает в свое распоряжение дескриптор этого файла. Дескриптор файла является ссылкой на файл в таблице открытых файлов и используется в запросах прикладной программы на чтение-запись из этого файла. Если к моменту открытия файла, файл уже используется другим процессом, то после проверки прав доступа к файлу может быть организован совместный доступ. При этом новому процессу так же возвращается дескриптор файла.

Типовая структура файловой системы

Структура данных на одном из разделов диска может состоять из:

Суперблок

Структуры данных, описывающие свободное дисковое пространство и свободные индексные узлы

Массив индексных узлов

Блоки диска данных файлов

• Суперблок – содержит общее описание ФС (тип ФС, размер ФС в блоках, размер массива индексных файлов, размер логического блока и тд)

• Описательные структуры – создаются в результате форматирования диска специализированными утилитами ОС (например format, makefs,…)

• Массив индексных узлов – содержит список индексов, соответствующим файлам данной ФС. Задается администратором при установке системы и ограничивает число файлов, которое может быть создано в ФС.

• Блоки диска данных файлов – в блоках данных хранятся реальные данный файлов. Размер блока задается при форматировании ФС.