Память Иерархия запоминающих устройств Структура подсистемы памяти

Память. Иерархия запоминающих устройств.

Структура подсистемы памяти.

Функции ОС по управлению памятью (в мультипроцессорной системе). • отслеживание свободной и занятой памяти; • выделение памяти процессам (при их образовании) и выделение памяти динамически по мере требования процесса; • освобождение памяти по завершении процесса; • вытеснение кодов и данных процессов на диск (полное или частичное), когда размеры ОП недостаточны для размещения в ней всех процессов, и возвращение их в ОП, когда в ней освобождается место; • настройка адресов программы на конкретную область физической памяти; • защита памяти.

Организация памяти – способ представления и использования основной памяти. Используют различные категории (стратегии) управления памятью: • стратегия выборки в память информации из дисковой памяти (внешней). Цель – определить, когда следует вызвать очередной блок информации из внешней памяти. 1. выборка по запросу (по потребности); 2. выборка с упреждением. • стратегия размещения. Цель – определить, в какое место основной памяти следует помещать поступающую информацию. • стратегия замещения – определить, какой блок информации нужно вытолкнуть из основной памяти, чтобы поместить требуемый блок. • стратегия распределения (способы распределения).

Требования к механизмам (стратегиям) управления памятью: • Перемещаемость блоков; • Защита; • Совместное использование блоков; • Логическая организация • Физическая организация (способы перемещения информации между ОП и ВЗУ).

Типы адресов, используемых при работе с памятью (информацией): в однопрогр аммных системах в редких случаях

Организация виртуальной памяти

• Динамическое преобразование адресов, оно более гибкое – это достоинство. Размеры адресного пространства (максимальные допустимые размеры адресов) определяются разрядностью адреса: Даже если Q=257 N=9; N=20 Q=1 МБ. Рг IP – 16 р. EIP = 32 р. Qсегм. н. = 4 ГБ. Реальная физическая ОП делится на две приблизительно равные части. В одной – системные программы, во второй – пользовательские.

Алгоритмы/методы распределения памяти 1. Без использования внешней памяти (ВЗУ): – с фиксированными разделами; – с динамическими разделами; – с перемещаемыми разделами. 2. С использованием внешней памяти (ВЗУ): – сегментная организация; – страничная организация; – сегментно–страничная организация.

• Распределение памяти динамическими разделами. В начале, после загрузки ОС каждому выбранному для выполнению процессу выделяется требуемая для него память. Т. о. динамически формируются разделы. При втором подходе трансляция в виртуальных адресах, преобразование может происходить в процессе выполнения. Достоинства: – однократное преобразование адресов; – процесс в первоначальный момент времени может получить требуемый объем памяти. Недостаток – фрагментация памяти с течением некоторого времени.

Распределение памяти динамическими разделами.

Распределение памяти с перемещаемыми разделами.

• Виды памяти в ОС DOS. • Основная память – 1 М (00000–FFFFF) - область верхней памяти (верхние 384 КБ – A 0000 FFFFF): видеопамять (128), программы BIOSадаптеров (128), система BIOS (128); – пользовательская память 1– 656 КБ; – таблица векторов прерываний 1 КБ. • > 1 МБ -- Extended (расширенная память), работает в защищенном режиме; • Дополнительная память (похожа на вышеописанную, но в современных ОС – разное использование).

Современные распределения • Сегментная организация Вся память разбивается на сегменты произвольного размера. Сегменты не упорядочиваются относительно друга. Каждая задача (программа) имеет: сегмент кода и сегмент данных (может быть несколько), сегмент стека (один для всей программы). Первоначальный ряд процессоров ограничивался Qсегм. ст. (16 разрядов) 64 КБ (IP), –. Qсегм. нов. ≤ 4 ГБ (EIP – 32 р). Размер IP задает смещение адреса на начало сегмента. Каждый процесс имеет свое виртуальное АП. Таблица сегментов содержит следующую информацию: основной базовый физический адрес сегмента в ОП (начальный), размер сегмента, правила доступа к сегменту, признаки модификации, присоединения и обращения к данному сегменту, а также некоторая другая информация.

Преобразование виртуального адреса при сегментной организации. CS – 58 AC 0 – подраз–й, хранимый IP – 13 BD 59 E 7 D Физический адрес 59 E 7 D – 5 цифр, 1 МБ. Применяется в Windows, Pentium. Здесь есть 2 варианта преобразования виртуального адреса в физический при сегментной организации: – когда описатель (дескриптор) сегмента расположен в глобальной дескрипторной таблице (к системным процессам); – когда описатель (дескриптор) сегмента расположен в локальной дескрипторной таблице (к пользовательским процессам) Задается все (расположение сегмента, селектора сегмента, который хранится в одном из сегментных регистров).

Inde TI DPL Атрибуты Граница Базовый сегмента (размер) адрес x GDT (TI=0) Граница GDT + адрес GDT Граница LDT Дескр. сегмента ОС + Граница GDT Базовый LDT (TI=1) Дескриптор LDT + Дескриптор сети Базовый адрес LDT Базовый адрес GDT Ind 0 ex DPL Атрибут Граница Базовый ы LDT адр. LDT

5. Страничное распределение И физические, и виртуальные страницы имеют фиксированный размер. Системные страницы Windows – 4 МБ, страницы пользовательских программ – 4 КБ. Размеры стараются сделать меньше, чтобы эффективнее использовать память и избежать внутренней фрагментации. Если размеры будут очень маленькими, то таблицы страниц будут занимать много места, и таблица, описывающая эту страницу, будет большой. Кроме того, малый размер более частая подкачка. Размеры страниц кратны числу 2.

Формат дескриптора страницы имеет вид: Базовый Ре P P R o/ адрес зер G O D A S W / P s страницы в D T W D – признак изменения (модификации); A – признак доступа к странице A (обращения); PCD и PWT – управление КЭШем страниц; P – признак присоединения. Кроме того, адрес таблицы страниц включается в контекст соответствующего процесса. При активизации очередного процесса ОС загружает его таблицы страниц в специальный Рг. Прц (у Pentium – CR 3). Виртуальный адрес (от 0): № вирт. стр. – P Sy – смещ. в вирт. стр. Физический адрес: || № физ. стр. – n Sf – смещ. в физ. стр.

Способы сокращения времени преобразования адреса: • Используется аппаратный механизм; • Размер страницы определяется равным степени 2, получать адрес с помощью конкатенации; • Происходит кэширование таблицы страниц, т. е. хранение наиболее используемых записей таблицы в КЭШе. • Сокращение частоты страничных прерываний за счет увеличения размера и упреждающей загрузки.

6. Сегментно–страничная структура. Память разбивается на сегменты, и сегменты – на страницы, которые имеют одинаковый размер. Преобразование виртуальных адресов в физические. 1 способ (алгоритм). № сегмента и смещение сегмента. На основе этих вычисляется виртуальный адрес, на основе которого определяется № физической страницы и смещение физической страницы.

Принцип работы первого способа На первом этапе работает механизм сегментации. При этом исходный виртуальный адрес, заданный в виде пар чисел № сегмента и смещения, преобразуется в линейный виртуальный адрес. Для этого на основе базового физического адреса таблицы сегментов и № сегмента вычисляется адрес дескриптора сегмента. Анализируются поля дескриптора и выполняется проверка возможности выполнения заданной операции. Если доступ к сегменту разрешен, то вычисляется линейный виртуальный адрес путем сложения базового адреса сегмента и смещения. На втором этапе работает страничный механизм и полученный линейный виртуальный адрес преобразование в физический. Для этого линейный виртуальный адрес представляется в виде двух полей – № вирт. страницы и смещения в странице (просто деление). На основе № виртуальной страницы в таблице страниц получается № (адрес) физический адрес страницы. Проверяется наличие страницы в памяти, если нет – страничное прерывание, загрузка в память.

2 способ (применяется в Pentium). Виртуальный адрес представляется в виде трех полей т. к. это реализовано в конкретном процессоре разряды. Первый этап – на основе указателя каталога – № раздела, откуда извлекается начальный адрес таблицы страниц. Второй этап – по номеру виртуальной страницы из таблицы извлекается дескриптор, в котором указан номер физической страницы. Третий этап – по номеру физической страницы и смещению формируется физический адрес информации в памяти.

31 22 Directory (каталог) Table 12 11 Offset 0 (страницы) (смещение) 21 Каталог разделов (сегм. ) + СR 3 Указ–ль т–цы стр–ц Начало каталога Страница 4 КБ Таблица страниц + Указатель страницы Начало таблицы + Выбор байта Начало страницы

Уровни защиты. 3 2 1 0 0 – ядро ОС – самый привилегированный уровень; 1 – утилиты ОС; 2 – служебные программы; 3 – пользовательские программы.

1 2 3 код данные Если есть код и данные, то из кода первого уровня можно обращаться только к коду этого же уровня, к данным на более низком уровне и на своем уровне, на более высоком – нельзя. Еще один способ – различие в кодах LDT – для каждого своя таблица. В другом процессе – другая LDT.

Управление виртуальной памятью. Стратегия подкачки – по запросу. Достоинства – простота, эффективность использования памяти. Недостаток – неэффективное ожидание процессом требуемой страницы. – подкачка по упреждению – требуемая страница и следующая. Достоинства – уменьшается время ожидания. Недостаток – усложняется алгоритм и возможность неэффективного использования.

Стратегия удаления ненужной страницы. Какая страница может быть удалена, чтобы загрузить нужная страница? • По принципу FIFO – загруженная первой удаляется. Но некоторые начальные страницы необходимы во все время выполнения процесса; • Удаляются дольше всего неиспользуемые страницы LRU; • Удаление реже всего использующихся страниц LFU. Происходит подсчет обращений к страницам; • Выталкивание не использующиеся в последнее время страницы NUR.

КЭШ–память. – быстродействующая память, для обеспечения ускорения работы памяти с процессором. Содержимое кэш-памяти представляет собой совокупность записей обо всех загруженных в нее элементах данных из основной памяти. Каждая запись об элементе данных включает в себя: • значение элемента данных; • адрес, который этот элемент данных имеет в основной памяти; • дополнительную информацию, которая используется для реализации алгоритма замещения данных в КЭШе и обычно включает признак модификации и признак действительности данных.

Запрос происходит следующим образом:

Вероятность обнаружения данных в кэш зависит от следующих факторов: Vкэш, Vосн. кэшир–й памяти, алгоритма замещения данных в кэш, времени работы программы, особенностей работы программы. КЭШ–попадание – 90% случаев. 2 свойства, определяющих высокий процент: – временная локальность (если произошло обращение по некоторому адресу, то есть вероятность, что в ближайшее время произойдет обращение к этому же адресу); – пространственная локальность (если произошло обращение в некоторое время к некоторому адресу, то велика вероятность обращения к ближайшему адресу).

Проблема согласования данных кэш-памяти. Требования к алгоритму замены данных в КЭШе: • Быть максимально быстрым, чтобы не замедлять работу КЭШ-памяти; • Обеспечивать максимально возможную вероятность КЭШпопадания. 2 варианта согласования: 1. Сквозная запись – при каждом запросе к ОП просматривается КЭШ-память, в т. ч. и при записи. Если данные по запрашиваемому адресу отсутствуют, то запись выполняется только в основную память. Если же данные, к которым выполняется обращение, находятся в КЭШе, то запись выполняется одновременно в кэш и ОП.

2 вариант согласования. Обратная при связь –записи просматривается кэш, если данных там нет, то запись выполняется в ОП. Если нужные данные в КЭШе есть, то запись производится только в КЭШ, при этом в специальное поле, управляющее информацией, заносится информация о том, что данные изменены, модифицированы и при вытеснении этих данных из кэш происходит запись их в ОП. Иногда это переписывание производится в фоновом режиме, когда есть свободная время у процесса.

Способы отображения основной памяти на кэш. При кэшировании данных из оперативной памяти широко используются две основные схемы отображения: случайное отображение и детерминированное отображение. При случайном отображении любая ячейка основной памяти может быть записана в любую ячейку кэш памяти. Поиск осуществляется на основе ассоциативного поиска. Вытеснение из кэш старых данных происходит только в случае отсутствии места для новых данных. При этом происходит сравнение со всеми ячейками. Выдаются те данные, чей адрес совпал, причем выдается полная информация. При отсутствии совпадения говорят о промахе. «-» : высокая стоимость ассоциативной памяти; «+» : меньшее кол-во обменов (выгрузки информации); быстрый поиск.

Второй, детерминированный способ отображения предполагает, что ячейки ОП отображается в строго определенное место кэш-памяти. Для этого между № строк кэш и адресами ОП устанавливается соотношение «один ко многим» (одновременно – только один, но вообще от одной строки кэш – много ячеек ОП). Выталкивание (замещение) – тогда, когда занята требуемая строка. Отображающая функция – простое выделение нескольких разрядов (как правило, младших) из ОП. Если кэш–память – 1024 строки (0– 1023) – 10 двоичных разрядов в адресе ОП. Применяется также различное сочетание этих подходов.

Файловая система – часть общей системы управления памятью, ответственной за управление файлами, хранящимися в ОП. Файл – последовательная и неделимая совокупность данных, с которой можно выполнять определенные операции. С файлом как единым целым, можно делать следующее: открывать, закрывать, создавать, уничтожать, копировать, переименовывать, выводить на печать, монитор. Операции с элементами файла: read, write, update, insert, delete.

Задача ОС по управлению файлами и устройствами: • организация параллельной работы УВВ и процессора. Один из способов – ПДП (DMA) – прямой доступ к памяти; • согласование скоростей обмена и кэширования данных; • разделение устройств и данных между процессами; • обеспечение удобного логического интерфейса устройствами и остальной частью системы; между • поддержка широкого спектра драйверов с возможностью включения нового драйвера в систему • динамическая загрузка и выгрузка драйверов; • поддержка нескольких файловых систем; • поддержка синхронных, асинхронных операций ВВ.

Функции файловой системы • уничтожение, модификация, создание файлов; • разделение файлов друг от друга; • обеспечение различных вариантов контролируемого доступа к файлам; • создание удобной для пользователя структуры файла; • предоставления пользователю возможности управлять передачей информации между файлами; • обеспечение сохранности и восстановление файлов, предотвращающие потерю информации вследствие злого умысла, сбоя или случайности; • обеспечение независимости файлов от устройств; • файловая система должна быть дружественной для пользователя, т. е. файловая система должна обеспечивать работу с логическими представлениями файлов, а не с физическими; • обеспечение защиты от несанкционированного доступа при работе с конфиденциальной информацией.

Состав ФС – это часть ОС, включающая: • совокупность всех файлов на диске; • набор структур данных, используемых для управления файлами: каталоги, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске и др. • комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами; • Иерархия данных: Компьютерное представление бит байт слово (поле) запись файл каталог том/диск Реальный мир ответ «да – нет» символ слово предложение раздел, глава книга том

Иерархия данных : Минимальная единица – бит. Затем идет байт = 8 бит; поле или слово; запись – группа полей; файл – самая крупная группа взаимосвязанных записей; база данных (если файл достаточно однороден, то в базе данных уже этого нет); каталог Записи бывают 2 -х видов: • физическая запись – блок, единица информации которого считывается или записывается на устройство; • логическая запись – совокупность данных, рассматриваемая как единое целое с точки зрения пользователя.

Типы файлов. – это способ записи файлов во внешней памяти (на физическом носителе). Существуют несколько разновидностей файлов: • последовательный файл – записи в нем располагаются, по возможности, смежно, для связи различных блоков в каждом блоке есть ссылка на следующий блок. Длина физического блока в DOSе – 512 байт. А 1 А 3 В 1 В 2 В 3 С 1 С 2 С 3 • файл прямого (произвольного) доступа – доступ к записи осуществляется непосредственно прямо по их физическим адресам или № записи. Длина записи * № записи = смещение относительно начала файла. Затем эта величина делится на 512, и целая часть от деления означает № блока, а дробная – смещение внутри блока.

Для поиска применяются два подхода: 1. ограничительный № физического блока рассматривается как начальный адрес + номер блока (предполагается использование односвязного файла). 2. списковый – требует большего объема памяти. При открытии файлов формируется список физических адресов всех блоков в виде какого-то массива. Обращение короткое: М[№ блока]= № записи.

индексно-последовательный файл. Используется в СУБД. Записи располагаются А 1 А 3 В 1 В 2 В 3 С 1 С 2 С 3 С в логической последовательности в соответствии с значениями ключей. В системе имеется специальный индекс или массив, в котором указываются адреса начальных записей ключей. • библиотечный файл – как правило, это файл библиотек (Mat. Lab). Начальный адрес элемента хранится в директории файла.

Характеристики файлов. • изменчивость – частота внесения изменений в файл; • размер – количество информации, хранимой в файле. • активность % записи файла, обрабатываемой в течении заданного процесса; • вид информации; • вид доступа.

Дескриптор файла. - это блок управления файлом, содержащий информацию, необходимую системе для выполнения операций с файлом. В дескриптор файла входит: • имя файла и расширение (тип данных файла); • размещение данных во внешней памяти; • тип организации файла; • тип устройства, на котором размещен файл; • данные, необходимые для управления доступом; • даты и времена создания, уничтожения, модификации; • владелец и создатель файла; • текущие и максимальные размеры; • пароль для доступа к файлу • длина записи.

Физическая организация диска и файловой системы 2 платтера (алюминиевых «блина» ) с магнитными поверхностями – всего 4. На них – дорожки. Совокупность дорожек, расположенных друг над другом на всех поверхностях, называется цилиндром т. к. , головки перемещаются синхронно по всем поверхностям. Все дорожки имеют маркер начала, делящиеся на секторы (или блоки – минимальные считываемые единицы). Размер блока на всех дорожках одинаков и равен 512 Б. Раньше количество секторов было одинаково. Сейчас применяется зонное размещение, на них количество секторов – одинаковое в каждой зоне. Физическое форматирование – на заводе, логическое – по–разному (пользователем, автоматически и т. д. ). Кластер – один или несколько расположенных последовательно секторов (FAT-32, NTFS – 4 КБ).

Критерий эффективности организации ФС. • скорость доступа; • объем адресной информации файла и диска; • степень фрагментации дискового пространства. Способы организации ФС (всего 4) 1. Непрерывное распределение – непрерывная цепочка блоков. «+» : высокая скорость доступа и простота доступа; «-» : фрагментация после уничтожения файла; невозможность увеличения длины файла. 2. Связанный список кластеров (применяется в MS-DOS). 3. Связанный список индексов (применяется в файловой системе FAT) 4. Перечень номеров кластеров (применяется в NTFS)

2. Связанный список кластеров. Потеря одного кластера означает потерю информации в файле

3. Связанный список индексов. Файловая адресная таблица – FAT. Файлу выделяется память в виде связанного списка индексов.

Файловая адресная таблица – FAT. Принцип работы. В начале выделяется кластер для области индексов. В этой области индексов выделяется определенный объём, в котором располагаются номера кластеров, соответствующих данному файлу. Номер 1 -го кластера запрашивается в каталоге файла, где хранятся характеристики. С любым кластером связан индекс. Эти индексы располагаются в таблице FAT, которая занимает один кластер с нулевым номером. В индексе кластера n заносится номер следующего кластера файла или признак конца файла. «+» : сравнительно небольшой размер управляющей информации; возможность изменения размеров файла; легкий доступ к любому элементу файла; сравнительно малая фрагментация. «-» : ограниченность размера дискового пространства.

Структура логического диска, отформатированного под FAT: • Загрузочный сектор для загрузки ОС. Содержит программу начальной загрузки операционной системы. Вид этой программы зависит от типа операционной системы, которая будет загружаться из этого раздела. • Основная копия FAT содержит информацию о размещении файлов и каталогов на диске. • Резервная копия FAТ. • Корневой каталог занимает фиксированную область размером в 32 сектора (16 Кбайт), что позволяет хранить 512 записей о файлах и каталогах, так каждая запись каталога состоит из 32 байт. • Область данных, в которых хранится информация о файлах и каталогах; • индексный указатель содержит следующие значения:

индексный указатель содержит следующие значения: – кластер свободен (не используется); – кластер используется файлом и не является последним кластером файла; в этом случае индексный указатель содержит номер следующего кластера файла; – символ последнего кластера файла; – кластер дефектный; – резервный кластер.

Разрядность индексных указателей и размер таблицы FAT определяется количеством кластеров в области данных. Существует несколько разновидностей FAT, отличающихся разрядностью индексных указателей, которая и используется в качестве условного обозначения: FAT 12, FAT 16 и FAT 32. FAT 12: кол-во кластеров Ккл ≤ 4096 Qд ≤ 16 Mб при Qкл = 4 Kб FAT 16: Ккл ≤ 65536 (216) Qд = 512 Mб Qкл = 4 Kб Qд = 8 Гб при Qкл. = 64 Kб FAT 32: Nкл. = 4 млрд. (232) Qдиска max= 8 Гб Qкл. = 4 Kб Qдиска max= 248 при Qкл. = 32 Kб

Имена файлов В любой из файловых системах (FAT 12, FAT 16 и FAT 32) имена разные. Длина имени файла в FAT 12, FAT 16 составляет L = 12 символов (8. 3), 8 – имя, 3 – расширение. FAT 32: длина L = 255 символов. Хранятся в формате 2 байта на символ, по 13 символов в записи. Lзаписи= 26 Б + 6 Б, где 26 Б – имя, 6 Б – служебная информация.

4. Перечень номеров кластеров – NTFS. Для каждого файла создается запись, хранящая перечень № кластеров. fn 1 1, 2, 4, 53, 6, 10. f n 2 9, 7, 13, 15, 20, 11, … Этот метод используется и в NTFS, и в Unix – S 5 и USF. Достоинства – увеличивается скорость доступа к любому кластеру файла. Недостаток – увеличение размера адреса при увеличении размера файла. NTFS появилась с развитием Win. NT.

Достоинства: • размер диска до 264 байт; • восстанавливаемость в случае сбоев и отказов программ и аппаратуры управления дисками; • увеличение скоростей файловых операций, в том числе и для больших дисков; • сравнительно низкий уровень фрагментации, в том числе и для больших дисков; • гибкая структура, допускающая развитие и преемственность за счет добавления новых типов записей и атрибутов файлов с сохранением совместимости с предыдущими версиями ФС; • устойчивость к отказам дисковых накопителей; • поддержка длинных символьных имен; • контроль доступа к каталогам и отдельным файлам.

Структура тома (диска)

Основная структура – главная таблица файлов MFT. Содержит одну или несколько записей в любом файле. Длина записи: 1, 2 или 4 Кб (2 КБ). 4 КБ – страница. Страница сейчас в каждой ОС. Файл идентифицируется номером, который определяется позицией записей файла в MFT. В отличии от FAT, файловая таблица разбита на кластеры. (в FAT не разбита).

Различают: • Логический номер кластера – LCN – это порядковый номер кластера в томе; • Виртуальный номер кластера – VCN – порядковый номер кластера в файле; Отрезок – это группа подряд расположенных кластеров. – блок (сектор) – 512 КБ; – кластер – 4 КБ; – отрезок. Адрес отрезка – это номер 1 -го кластера и количество этих кластеров. Файл мы описываем как перечень кластеров и если участок файла непрерывный, то его описывают отрезками. Каждая запись о файле, помещённая в отрезок, характеризуется параметрами: VCN, LCN, K. К – количество кластеров.

Описание файловой системы NTFS. Типы файлов и их структура в NTFS Содержит набор атрибутов: от 4 х до 12 ти. Любой атрибут содержит поля: тип, длина, значение, имя. Файлы, расположенные в NTFS, делятся на 4 разновидности (по размеру): • Небольшие (small) файлы, которые могут быть размещены в одной записи MFT. • Большие (large) файлы. Атрибуты данных о файле содержит адрес любого отрезка. Информация об атрибуте занимает целую запись. Данные файла располагаются в нескольких записях. • Очень большие (huge). Атрибут данных, хранящий адреса нерезидентных отрезков данных, не помещается в одной записи, то этот атрибут помещается в другую запись MFT. • Сверхбольшие (extremely huge) файлы. Информация о расположении отрезка файла не может размещаться в одной записи. В атрибутах файлов можно указать несколько атрибутов, двойную адресацию. То же самое касается каталогов: – небольшие (весь список MFT); – большие (узлы бинарного дерева). Остальная часть списка хранится в другом месте

Сравнение двух файловых систем FAT 32 и NTFS. FAT 32 – простота организации при малых размерах диска. Недостатки: – неэффективное размещение информации при небольших размерах; – ограничения по максимальному размеру тома; – сравнительно слабая защита. NTFS. Достоинства: – хорошая защита; – эффективное использование дискового пространства. Недостатки: – невозможность загрузки Windows 95, 98.

Контроль доступа в файл. Доступ в файл может быть организован в 2 подхода: • Избирательный доступ – права определяет сам владелец файла или каталога «+» : гибкость определения прав; «-» : малая надежность. • Мандатный доступ – права определяет система. Он более надежный, менее гибкий. Механизм контроля доступа осуществляется с помощью матрицы (таблицы) прав доступа. Для каждого файла создается список прав доступа (для каждого пользователя).

Три класса операций доступа: • Разрешение; • Права; • Возможности пользователя. Разрешения – это множество операций, которые могут быть определены для субъектов всех типов пользователей по отношению к объектам любого типа (файлы, каталоги, принтеры, секции памяти). Права определяются для субъекта типа группа для выполнение некоторых системных операций (установка системного времени, архивировании и т. д. ). Права могут быть встроенными (их изменяет системный программист) и остальными. Возможности пользователей определяются для отдельных пользователей для выполнения действий по формированию операционной среды (изменение состава данных меню).

Драйверы Драйвер – это независимый программный модуль, который интегрируется с ОС для обеспечения стандартного интерфейса между прикладными программами и внешними (периферийными) устройствами.

Основные свойства драйвера: • работает в привилегированном режиме, входит в ядро ОС (в микроядерной архитектуре не входит в ядро); • непосредственно управляет ВУ (периферийным устройством), взаимодействуя с его контроллером с помощью команд ввода-вывода компьютера; • Обрабатывает прерывания от контроллера устройства (прерывания о готовности, неготовности выполнения команд); • Представляет прикладному программисту удобный логический интерфейс работы с ПУ, экранируя от него низкоуровневые детали управления устройством и организации его данных; • Взаимодействует с другими модулями ядра ОС с помощью строго оговоренного интерфейса, описывающего формат передаваемых данных, структуру буферов, способы включения драйвера в состав ОС, способы вызова драйвера, набор общих процедур подсистемы ввода-вывода, которыми драйвер может пользоваться, и т. п.

Драйверы делятся на 2 уровня: • Интерфейс «драйвер-ядро» (Он не привязан к конкретному устройству) • Интерфейс «драйвер-устройство» В ОС Unix – 2 типа взаимодействий.

Структура драйвера Windows NT. Драйвер состоит из следующих процедур (не обязательно всех): • Процедура инициализации драйвера; • Набор диспетчерских процедур (процедуры, которые обеспечивают проверку создания нужного интерфейса); • Стартовая процедура; • Процедура обработки прерывания, которые поступают от устройства (ISR); • Процедура отложенных вызовов (DPC); • Процедура завершения операций; • Процедура отмены ввода-вывода; • Процедура выгрузки драйвера; • Процедура регистрации ошибок.

Отказоустойчивость ФС Восстанавливаемость ФС – все функциональные операции в случае отказа будут завершены или отменены без потери информации на диске. Для этого все операции разделяются на подоперации. Для этого вводят транзакции, неделимые работы, которые не могут быть выполнены частично. Производится протоколирование транзакций. Для восстановления ФС используется упреждающее протоколирование транзакций. Ведется журнал транзакций. Восстанавливаемость NTFS • • Журнал транзакций делится на 2 части: Область рестарта ( с какого места считывать журнал протокола) Область протоколирования

Дисковые системы RAID • • • RAID 0 – не обладает избыточностью, только ускорение. RAID 1 - зеркальное копирование (дисковое пространство используется на 50%, т. к. 2 копии). Может быть снижено и время, т. к. данные считываются одновременно с основного и зеркально диска. RAID 2 – расщепляет данные побитно и записывает сообщение на 1, 2 диски. Использует код Хемминга. На дополнительных дисках – код коррекции ( при 16. . 32 основных дисках – запись диска корректна. Используется в мейнфреймах, т. к. дорого. RAID 3 – побайтное расщепление с выделением одного диска на весь набор для контроля четности. Повышается скорость и надежность. RAID 4 – как RAID 3, но данные распределяются поблочно; 1 дополнительный диск. Возможно несколько операций чтения одновременно. RAID 5 – аналогично RAID 4, но данные в контроле четности распределяются по всем дискам массива.