2. Свопинг (swapping)

Свопинг (перекачка) – это метод управления памятью, основанный на том, что все процессы, участвующие в мультиобработке, хранятся во внешней памяти.

Основное применение – системы разделения времени со стратегией RRпланирования процессов вCPU. Процесс, которому выделенCPU, временно перемещается в основную память, в случае прерывания работы процесса он возвращается во внешнюю память.

Свопинг иногда используется при приоритетном планировании CPU. В этом случае только низкоприоритетные процессы перемещаются во внешнюю память.

В целом эта технология замедляет доступ к процессам, но освобождает оперативную память, поэтому в современных ОС используются модифицированные варианты свопинга. Так, в большинстве Unix-систем свопинг включается только тогда, когда кол-во процессов в памяти становится слишком большим.

3. Управление виртуальной памятью

Виртуальная память– это технология, которая позволяет выполнить процесс, только частично располагающийся в оперативной памяти. Таким образом, виртуальная память позволяет выполнять программы, размеры которых превышают размеры физического адресного пространства памяти.

4. Управление внешней памятью. Файлы.

Файл– поименованная совокупность записей одинаковой структуры на внешнем носителе. Все данные, хранящиеся на каком-либо диске должны быть в составе какого-либо файла.

Любой файл имеет имя, которое записывается в соответствии со стандартом POSIX: до 255 символов имени + 3 символа расширения.

Все файлы можно разделить на обычные и директории (каталоги).Обычные файлы содержат пользовательскую информацию, директории – системные файлы, поддерживающие структуру файловой системы и обеспечивающие своей структурой уровни иерархии (вложения) файлов. Обычный файл представляет собой набор блоков (как правило, байтов) на внешней памяти. Каталоги обеспечивают связь между именами файлов и собственно файлами. Каждый элемент каталога содержит имя файла и ссылку на конкретный файл.

Обычные файлыможно подразделить по их содержимому на текстовые и бинарные. Текстовые файлы содержат символы кодаASCII, простейшие управляющие символы (CR– возврат каретки,LF– перевод строки,TAB– табуляция,NP– новая страница).

Бинарные файлы– файлы с произвольной последовательностью бит, которые имеют некоторую внутреннюю структуру, например, архивные файлы.

Любой файл имеет атрибуты: имя, тип файла; устройство и начальный адрес, а также размер файла; владелец, права доступа к файлу. Список атрибутов зависит от типа используемой ОС. Список атрибутов обычно хранится в структуре директорий, обеспечивающий доступ к файлу.

Цикл обработки файла:

• Открытие файла – занятие устройства (точнее, его контроллера), на котором файл размещен, создание в ОЗУ управляющего блока, в котором записывается справка о состоянии файла и буфера для хранения текущей обрабатываемой записи файла;

• Организация цикла, управляемого файлом (заканчивается по исчерпании записей файла – наступление состояния EOF–end-of-file), после чего выполняется освобождение устройства. Цикл должен содержать команду типаREAD(заголовок цикла),GET(ввод записи),PUT,WRITE(вывод записи),REWRITE(обновить запись).

• Закрытие файла – выполнение операций по внесению всех изменений в файл, освобождение памяти, отведенной под файл и устройства, на котором он размещался.

Таким образом, цикл обработки файла выглядит так: считывание (ввод) порции (блок) данных с ВЗУ через его контроллер → помещение его во входной буфер в ОЗУ → извлечение данных из буфера, их обработка и помещение обратно или в другой (выходной) буфер → вывод (запись) результатов на выходной накопитель в виде одного или нескольких блоков.

Основная задача ОС по управлению внешней памятью – осуществлять связь между адресом данных на накопителе и именем (файла)!

Магнитная поверхность накопителей разбивается на дорожки (нумеруются с 0-го), каждая из которых – на секторы (начиная с 1-го). Пакет магнитных дисков, каждый из которых имеет по 2 стороны, называется цилиндром (нумеруется с 0). Таким образом, мельчайшей единицей хранения информации на магнитном ВЗУ является сектор (512 байт).

Всякая ОС создает на каждом томе (логическом диске) совокупность системных данных, которая называется файловой системой.

Файловая система создается при инициализации (разметке) тома с помощью операции форматирования, затем корректируется ОС при работе с файлами.

Кластер– минимальный размер места на диске, которое может быть выделено файловой системой для хранения одного файла. Размер кластера определяется автоматически при форматировании тома в зависимости от размера последнего! Кластер может иметь размер от 512 байт до 64 Кбайт, соответственно содержать от 1 до 128 секторов.

Таким образом, главная задача файловой системы– поставить в соответствие имя файла, кластеры, выделенные под его хранение и их физический секторный адрес.

Файловая система включает таблицу содержания и область данных. Таблица содержания может иметь разные имена – VTOC,FAT,MFT,FDT. Эта таблица состоит из 3 областей:

• Область файлов – таблица с их именами и блоками, занимаемыми файлами.

• Список свободных блоков

• Список сбойных блоков

Кроме того, поддерживается иерархия ФС: каталоги обеспечивают связь между именами файлов и собственно файлами. Каждый элемент каталога содержит имя файла и ссылку на конкретный файл. В корневом каталоге может быть не более 512 файлов.