Билет 48 физическая организация файловой системы. Структура диска, дорожки, цилиндры, секторы, кластеры. Низкоуровневое и высокоуровневое форматирование и их задачи

Физическая организация файла описывает правила расположения файла на устройстве внешней памяти, в частности на диске. Файл состоит из физических записей - блоков. Блок - наименьшая единица данных, которой внешнее устройство обменивается с оперативной памятью. Для задания адреса файла в этом случае достаточно указать только номер начального блока. Другое достоинство этого метода - простота. Но имеются и два существенных недостатка. Во-первых, во время создания файла заранее не известна его длина, а значит не известно, сколько памяти надо зарезервировать для этого файла, во-вторых, при таком порядке размещения неизбежно возникает фрагментация, и пространство на диске используется не эффективно, так как отдельные участки маленького размера (минимально 1 блок) могут остаться не используемыми.

Следующий способ физической организации - размещение в виде связанного списка блоков дисковой памяти. При таком способе в начале каждого блока содержится указатель на следующий блок. В этом случае адрес файла также может быть задан одним числом - номером первого блока.

Структура диска: пластины, дорожки, цилиндры, секторы, кластеры.

Рассмотрение методов работы с дисковым пространством дает общее представление о совокупности служебных данных, необходимых для описания файловой системы. Структуры данных типовой файловой системы, например Unix, на одном из разделов диска, таким образом, может состоять из 4-х основных частей: суперблок, свободное индексное пространство, массив индексных узлов, блоки диска данных файлов.

В начале раздела находится суперблок, содержащий общее описание файловой системы,

Описанные структуры данных создаются на диске в результате его форматирования (например, утилитами format, makefs и др.). Их наличие позволяет обращаться к данным на диске как к файловой системе, а не как к обычной последовательности блоков.

В файловых системах современных ОС для повышения устойчивости поддерживается несколько копий суперблока. В блоках данных хранятся реальные данные файлов. Размер логического блока данных может задаваться при форматировании файловой системы. Заполнение диска содержательной информацией предполагает использование блоков хранения данных для файлов директорий и обычных файлов и имеет следствием модификацию массива индексных узлов и данных, описывающих пространство диска. Отдельно взятый блок данных может принадлежать одному и только одному файлу в файловой системе.

Форматирование дисков

Низкоуровневое форматирование – создание дорожек и секторов.

Высокоуровневое форматирование – создание разделов и кластеров для определенной файловой системы или нескольких файловых систем.

Форматирование также влияет на производительность диска.

После выполнения низкоуровневого форматирования диск разбивается на

разделы. Логически каждый раздел диска воспринимается операционной системой как отдельный диск.

Последним этапом подготовки диска к употреблению заключается в высокоуровневом форматировании каждого раздела (по отдельности). Эта операция

помещает в раздел загрузочный блок, бит-карту или список свободных блоков

устройства, корневой каталог и пустую файловую систему. Кроме того, в таблицу

разделов помещается определенный код, указывающий, какая файловая система

используется в данном разделе, поскольку многие операционные системы традиционно поддерживают несколько несовместимых файловых систем. Затем в одном

из разделов может быть установлена операционная система.

При включении питания компьютера запускается базовая система ввода-вывода BIOS, которая считывает главную загрузочную запись с диска и передает

в него управление. Загрузочная программа определяет, который из разделов диска является активным. Из этого раздела считывается и запускается загрузочный

сектор. Загрузочный сектор содержит маленькую программу, которая находит

в корневом каталоге определенный файл (либо операционную систему, либо за-

загрузчик больших размеров). Этот файл загружается в память и запускается

2) Машинно-зависимая часть ОС Windows 2000. Уровень аппаратных абстракций.

Уровень аппаратных абстракций (Hardware Abstraction Layer – HAL)

Работа уровня HAL заключается в том, чтобы предоставить всей остальной системе абстрактные аппаратные устройства, свободные от индивидуальных особенностей аппаратуры. Эти устройства представляются в виде машинно-независимых служб (процедурных вызовов и макросов), которые могут использоваться остальной ОС и драйверами.

В уровень HAL включены те службы, которые зависят от от набора микросхем материнской платы и меняются от машины к машине в разумных предсказуемых пределах.

Функции:

УРОВЕНЬ ЯДРА:

Назначение ядра – сделать остальную часть ОС независимой от аппаратуры. Для этого ядро на основе низкоуровневых служб HAL формирует абстракции более высоких уровней. Например, у уровня HAL есть вызовы для связывания процедур обработки прерываний с прерываниями и установки их приоритетов. Больше ничего в этом отношении HAL не делает. Ядро же предоставляет полный механизм для переключения контекста и планирования потоков.

Ядро также предоставляет низкоуровневую поддержку двум классам объектов ядра – управляющим объектам и объектам диспетчеризации. Эти объекты используются системой и приложениями для управления ресурсами компьютерной системы: процессами, потоками, файлами и т. д.

Каждый объект ядра – это блок памяти, выделенный ядром, доступный только ему и представляющий собой структуру данных, в которой содержится информация об объекте.