Означення віртуальної пам'яті.

Віртуа́льна па́м'ять — схема адресації пам'яті комп'ютера, при якій пам'ять для запущеної програми реалізується однорідним масивом, в той час як насправді операційна система виділяє пам'ять блоками в різних видах пам'яті, включаючи короткочасну (оперативну) і довгочасну (жорсткі диски, твердотілі нагромаджувачі).

Також під віртуальною пам'яттю часто розуміють файл підкачки (Windows -системи), або окремий розділ на диску (Unix -системи). Ця пам'ять використовується для того, щоб дати можливість системі або користувачу одночасно виконувати більшу кількість програм, ніж це дозволяє фізична оперативна пам'ять.

Віртуальну пам'ять підтримують процесори, що працюють у захищеному режимі, починаючи з 80286 (випущено у 1982 році), але широко стали використовувати тільки в операційних системах і оболонках для 32-розрядних процесорів (80386 і новіші, починаючи з 1985 року).

У Windows реалізовано систему віртуальної пам'яті, яка утворює плоский (лінійний) адресний простір^[1]. Вона створює кожному процесу ілюзію того, що в нього є власний достатньо великий і закритий від інших процесів адресний простір. Віртуальна пам'ять дає логічне представлення (звідси й назва- віртуальна, "неіснуюча"), яке не обов'язково відповідає (і як правило не відповідає) структурі фізичної пам'яті. У період виконання диспетчер пам'яті, використовуючи апаратну підтримку, транслює, або проектує (maps), віртуальні адреси на фізичні, за якими реально зберігаються дані. Керуючи проектуванням і захистом сторінок пам'яті, операційна система гарантує, що жоден процес не зашкодить іншому й не зможе пошкодити дані самої операційної системи. Оскільки в більшості комп'ютерів обсяг фізичної пам'яті набагато менший від загального обсягу віртуальної пам'яті, задіяної процесами, диспетчер пам'яті переміщає (підкачує) частину вмісту пам'яті на диск. Підкачування даних на диск звільняє фізичну пам'ять для інших процесів або операційної системи. Коли потікзвертається до скинутої на диск сторінки віртуальної пам'яті, диспетчер пам'яті завантажує цю інформацію з диска назад у пам’ять. Для використання переваг підкачування в програмах ніякого додаткового коду не потрібно, тому що диспетчер пам'яті спирається на апаратну підтримку цього механізму.

Механізм керування пам’яттю є однією з найважливіших складових операційної системи. У комп’ютерах IBM-сумісної архітектури застосунки разом з оброблюваними даними розташовуються в оперативній пам'яті. Таким чином, виконання будь-якого процесу обов’язково супроводжується операціями з пам’яттю. Для реалізації схеми керування віртуальною пам’яттю, при якій кожен процес отримує власний закритий адресний простір, використовується диспетчер віртуальної пам’яті (virtual memory manager). Диспетчер пам’яті виконує два головних завдання: узгодження адрес віртуального адресного простору з наявними фізичними ресурсами пам’яті (трансляція віртуальних адрес) та керування використанням сторінкового файлу, який дозволяє компенсувати нестачу фізичної пам’яті.

 

Сегментація пам'яті.

Технологія сегментації дозволяє поділити адресний простір процесу на кілька сегментів. Довільна адреса програми містить ідентифікатор сегмента (segment ID) і зсув від його початку. Кожен сегмент може мати власні налаштування захисту. Сегменти завантажуються в оперативну пам'ять цілком, кожний з них описується за допомогою дескриптора, що містить фізичну адресу, за яким завантажений сегмент (базова адреса), розмір і інформація про захист. Апаратна частина перевіряє границі сегмента при кожній операції доступу, що виключає факти ушкодження процесом сусіднього сегмента. Завантаження і вивантаження (свопінг) можуть бути проведені на рівні окремих сегментів, а не всієї програми. Сегментація в інших випадках використовується разом з розбиттям на сторінки, що в результаті дає гнучкий гібридний механізм керування пам'яттю. У таких системах сегменти не обов'язково повинні розташовуватися у пам'яті неперервно.

 

Самостійна робота №9

Тема 2.2. Файлові системи

Імена файлів

Файл - рядок символів, однозначно визначає файл в деякому просторі імен файлової системи (ФС), зазвичай званому каталогом, директорією або папкою. Імена файлів будуються за правилами, прийнятим в тій чи іншій файлової та операційної системах (ОС). Багато системи дозволяють призначати імена як звичайним файлів, так і каталогів і спеціальних об'єктів (символічним посиланням, блоковим пристроям і т. п.).

Файл (англ. file — шухляда, папка) — це концепція в обчислювальній техніці: сутність яка має такі ознаки:

· фіксоване ім'я (назва файлу) (послідовність символів, число чи щось інше, що однозначно характеризує файл);

· певне логічне представлення і відповідні йому операції читання/запису.

На практиці це іменований блок інформації, який зберігається на носії інформації.

Максимальна довжина імені та розміру файлу обмежується властивостями конкретної файлової системи. Файл може мати набір атрибутів. Треба зазначити, що файл може мати більш ніж одне ім'я (наприклад в Unix можна створювати жорсткі посилання на файл, які стають повним аналогом початкового імені файлу).

В інформатиці використовується наступне визначення: файл - це впорядкована сукупність даних, що зберігається на диску і займає іменовану область зовнішньої пам'яті. Згідно з термінологією, прийнятою в програмуванні, файл — це довільний блок інформації, пристрій вводу-виводу. Кожна комп'ютерна програма відкриває принаймні три файли стандартних потоків: вхідний файл (stdin), вихідний файл (stdout), файл виводу повідомлень про помилки (stderr). Вхідний файл зазвичай асоціюється із клавіатурою, вихідний файл та файл виводу помилок- із екраном терміналу, проте кожен із цих файлів може бути перенаправлений на інший носій інформації, наприклад, на дисковий файл, про який мовилося вище, на мережу, яка також є файлом, на контролер будь-якого периферійного пристрою комп'ютера, зчитувача інформації тощо. Файлом може бути також ділянка оперативної пам'яті програми.

 

Порівняння файлових систем NTFS і FAT.

Файлова система – це базова структура, яка використовується комп’ютером для впорядкування даних на жорсткому диску або в розділі. Якщо в комп’ютер установлюється новий жорсткий диск, його потрібно від форматувати за допомогою файлової системи, щоб користуватися ним. У Windows 7 доступні три варіанти файлових систем: NTFS, FAT32 і її старіший варіант FAT, що рідко використовується (також відома як FAT16).

Файлова система NTFS

NTFS – це рекомендована файлова система для Windows 7. Вона має багато переваг, порівняно з попередньою файловою системою FAT32, наприклад:

· можливість автоматично відновлювати роботу після деяких помилок, пов’язаних із диском;

· покращена підтримка жорстких дисків великої місткості;

· кращий захист, оскільки можна використовувати дозволи та шифрування для обмеження доступу до вказаних файлів певним користувачам.

Файлова система FAT32

Файлова система FAT32 (і FAT, що використовується рідше) застосовувалася в попередніх версіях Windows і наразі використовується на більшості пристроїв USB флеш-пам’яті. FAT32 не має таких функцій безпеки, як NTFS, тому якщо на розділі або жорсткому диску під керуванням Windows 7 використовується саме FAT32, кожен, хто має доступ до комп’ютера, зможе прочитати будь-який збережений файл. Файлова система FAT32 також обмежує розмір диска. Не можна створювати розділи FAT32 більше 32 гігабайтів (ГБ), на ньому також не можна зберігати файли, розмір яких перевищує 4 ГБ.

Форматувати жорсткий диск або розділ за допомогою FAT32 можна в тому разі, якщо, наприклад, на комп’ютері інколи потрібно запускати Windows 95, Windows 98 або Windows Millennium Edition, а в інший час – Windows 7. Такий тип конфігурації називається багатоваріантним завантаженням. Якщо потрібно використовувати подібну конфігурацію, операційну систему попередньої версії слід інсталювати в розділі FAT32 (або FAT) та зробити його первинним (таким, де може зберігатись операційна система). Усі додаткові розділи, які будуть потрібні під час роботи з попередніми версіями Windows, також слід від форматувати у файловій системі FAT32.

 

Самостійна робота №10