Размещение связанным списком кластеров

При таком способе в начале каждого кластера содержится указатель на следующий кластер. В этом случае адресная информация минимальна: расположение файла может быть задано одним числом — номером первого кластера, который хранится в записи информации о файле в каталоге. Все остальные кластеры файла могут быть найдены начиная с первого.

Достоинства:           

 - Для размещения файла может использоваться любой свободный кластер, который может быть подсоединен к цепочке.

- Файл может изменять свой размер во время своего существования.

Недостатки:  

- Сложность реализации доступа к произвольному кластеру файла. Необходимо прочитать все файлы до искомого(медленно);         

- Указатели на кластеры занимают значительный объём.

Размещение связанным списком индексов

С каждым кластером диска связывается некоторый элемент — индекс. Индексы располагаются в отдельной области диска FAT (File Allocation Table), занимающая один кластер.

Когда память свободна, все индексы имеют нулевое значение. Если некоторый кластер назначен некоторому файлу, то индекс этого кластера становится равным либо номеру следующего кластера данного файла, либо принимает специальное значение, являющееся признаком того, что этот кластер является для файла последним.

Достоинства:

- Работаем с таблицей индексов, а не с кластерами.

- Для быстроты поиска таблицу можно загрузить в память.

Недостаток: большие таблицы файлов и как следствие медленный поиск.

Структура каталога FAT

В файловой системе FAT смежные секторы диска объединяются в единицы, называемые кластерами. Количество секторов в кластере равно степени двойки. Для хранения данных файла отводится целое число кластеров (минимум один).

Если кластер принадлежит файлу, то соответствующая ему ячейка в таблице FAT содержит номер следующего кластера этого же файла. Если ячейка соответствует последнему кластеру файла, то она содержит специальное значение. Таким образом выстраивается цепочка кластеров файла.

При удалении файла первый знак имени заменяется специальным кодом, и цепочка кластеров файла в таблице размещения обнуляется.

Организация файловой системы FAT

Структура

– Загрузочный сектор

В начале раздела диска с файловой системой FAT располагается загрузочный сектор. Он необходим для начальной загрузки компьютера. Так же в нем располагается информация о параметрах данного раздела.

– Таблица размещения файлов

Вся область данных диска разделена на кластеры – блоки, размер которых задается при форматировании диска. В таблице размещения файлов каждый кластер помечается специальным образом. Размер метки в битах для каждого кластера указывается в названии файловой системы.

Повреждение таблицы размещения файлов полностью уничтожает структуру файловой системы, поэтому на диске всегда хранится две копии таблицы.

– Корневой каталог

Область диска, в котором располагается информация о корневом каталоге. Размер ее ограничен.

– Область данных

Оставшаяся часть раздела, на которой размещается содержимое файлов и каталогов.

44. Физическое размещение файлов с помощью I-узлов, структура каталога.

Физическое размещение файлов с помощью I-узлов

Каждому файлу ставиться в соответствие структуры данных, называемой i-узлом содержащей атрибуты файла и дисковые адреса его блоков, заданные простым перечислением адресов всех кластеров файла.

При использовании i-узла появляется возможность найти все блоки файла.

Достоинства: Высокая скорость поиска, в памяти надо хранить не всю таблицу, а только i-узел открытого файла.

Недостаток: Длина адреса зависит от размера файла. Для больших файлов может быть велика. Для уменьшения адреса прямой способ адресации сочетается с косвенным. 

Структура каталога

45. Организация файловой системы NTFS.

Основными преимуществами файловой системы NTFS являются ее защищенность от несанкционированного доступа. В этой файловой системе отсутствуют ограничения на размер файлов и каталогов. Так же ее особенность является журналирование – запись всех операций перед их выполнением в специальный журнал. В случае, если во время выполнения операций с файловой системой произойдет сбой (зависание операционной системы, отключение электричества и т.п.), то она на основе записей в журнале сможет вернуть себя в прежнее состояние. Однако, в случае серьезного сбоя восстановить информацию будет очень сложно, подчас невозможно. Причиной тому является отсутствие официальной документации файловой системы от Microsoft. Так же недостатком NTFS является несовместимость со старыми версиями операционных систем (Windows 95, 98).

46. Структурная организация современного компьютера (чипсет, северный и южный мост). Контроллеры ввода-вывода.

Структурная организация современного компьютера (чипсет, северный и южный мост)

Чипсет

Чипсет — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора заданных функций.

Так в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате, выполняет роль связующего компонента (моста), обеспечивающего взаимодействие центрального процессора c различными типами памяти, устройствами ввода - вывода, как непосредственно через себя (и имея некоторые из них в своём составе), так и через другие контроллеры и адаптеры, с помощью многоуровневой системы шин. Чипсет определяет функциональность системной платы. Он включает в себя интерфейс шины процессора и определяет в конечном счете тип и быстродействие используемого процессора.

Северный и южный мост

Южный мост

Южный мост — функциональный контроллер, также известен как контроллер-концентратор ввода-вывода.

Обычно это одна микросхема, которая связывает «медленные» взаимодействия на материнской плате с ЦПУ через северный мост, который, в отличие от южного, обычно подключён напрямую к центральному процессору компьютера.

Северный мост

Северный мост — контроллер (чип), являющийся одним из элементов чипсета материнской платы и отвечающий за работу процессора с ОЗУ (оперативной памятью, RAM) и видеоадаптером

От параметров северного моста (тип, частота, пропускная способность) зависят параметры подключённых к нему устройств.

Во многих случаях по параметрам северного моста также выбирают шины, позволяющие расширить возможности компьютера.

Северный мост соединён с материнской платой через согласующий интерфейс и южный мост.

Контроллеры ввода-вывода

Устройство ввода вывода состоит из механической части и электронной части. Электронная часть называется контроллером и служит для управления механической частью устройства с одной стороны и связью устройства с процессором (с помощью шины ввода вывода компьютера), с другой стороны.

У каждого контроллера для связи с центральным процессором имеется несколько регистров (портов). Путем записи в эти регистры операционная система может давать команды устройству на предоставление данных, на принятие данных, на его включение или выключение, или на выполнение каких-нибудь других действий. Считывая данные из этих регистров, операционная система может узнать о текущем состоянии устройства, о том, готово ли оно принять новую команду, и т. д. 

Для согласования скоростей работы процессора и внешнего устройства оно может иметь буфер данных, из которого операционная система может считывать данные и в который она может их записывать.

47. Способы обслуживания контроллеров ввода вывода процессором (программный ввод -вывод, прямой доступ к памяти DMA).

Существуют три способа обслуживания устройств ввода-вывода:

Программный ввод-вывод

Ввод – вывод по прерываниям

Прямой доступ к памяти.