Изпитна тема №8: Компютърна система с процесор Pentium II



страница3/5
Дата17.11.2017
Размер0.78 Mb.
Размер0.78 Mb.
1   2   3   4   5

1. 2 Файлова cистема

Цифрите, буквите и другите знаци, записани във външните запомнящи устройства са данни. Файлът е именувана последователност от данни. Той може да бъде разположен както във ВЗУ, така и в ОП.

Всички средства на ОС, чрез които става възможна работата на ниво файлове, образуват нейната файлова система. Тя е основна подсистема на ОС и съдържа програмни модули, таблици и друга системна информация за работа с файлове, за организация и управление на ВЗУ, за
управление на достъпа до файловете. Чрез своята файлова система всяка ОС дава възможност за работа с ВЗУ на логическо ниво. независимо от реалното физическо разположение на данните върху тях. За целта дисковото пространство се разделя фиктивно на логически структури. които облекчават достъпа до желаната информация. При по-голямата част от ОС се поддържа следната йерархия на логическа организация:

- логически блокове; 


- клъстери; - файлове; - каталози (папки); 
- дялове; 
- устройства.

В ОС МS DOS и WINDOWS е приета система, при което всяко дисково устройство, мрежата и други устройства се означават с поредни букви от латинската азбука, например С: - за първи твърд диск, А: - за първо флопидисково устройство, G: - за мрежа и т.н. В рамките на едно логическо устройство файловата система е йерархична (фиг. 1.35).

В действителност всеки файл е записан в ограничен брой физически блокове, които се наричат сектори (обикновено с размер 512 В), които не е задължително да бъдат разположени последователно в една писта. Поради това ОС трябва да има и да поддържа информация за физическото разположение на всеки файл върху информационния носител. Тази информация не е удобно да се базира на ниво сектори, тъй като изисква много дисково пространство. Поради това ОС организират достъп до файловете и работят с ВЗУ на ниво няколко последователни блока, наречени клъстери.

Клъстерът е комбинация от два или повече сектора, разположени един до друг върху една и съща писта. Това е най-малката част. която ОС използва са съхраняването на информация. Даже ако един файл се състои само от един байт. за неговото съхранение се използва цял клъстер.

Колкото е по-голям размера на клъстера, толкова по-малко дисково пространство е необходимо за описание на разположението на файловете. За да се избегне неефективно използване на дисковото пространство. ОС имат възможност да избират размера на клъстера или блока. Мрежовите ОС могат да правят този избор по време на инсталация на файлов сървър.

Информацията, която е в даден файл, може да бъде програма или данни, които се използват от програми. Според това дали съдържат команди или текст, файловете се разделят на:

- програмни (изпълними, активни) - съдържат команди или инструкции, които могат да бъдат изпълнени от компютъра; 
- текстови (пасивни) — съдържат текстова информация.

Според предназачението си файловете в МS DOS са:

- обикновени - системни и потребителски файлове, драйвери и т.н..; 
- служебни -директории (каталози);
- специални - част от ОС, предназначена за управление на устройство.

Директорията е служебен файл, в който се съдържа информация за всеки файл в групата (име, дължина, дата и време на създаване и атрибут). В директорията може да има и обикновенни файлове, и файлове-директории, който са нейни поддиректории. Всяка директория, която има поддиректории е родителска за тях. На фиг.1.35 е показан пример за дърво на директориите на устройството С. Директориите са означени с (d1, d2, d3, d11 и т.н. Файловете са означени f1, f11 и т.н.(това не са имена).



Първата директория се създава автоматично от DOS и се нарича главна директория (корен на дървото), тя няма име. Всички останали директории от дървото се създават от потребителя чрез команди. Директорията (d1 е родителска за (d11 и d12, а те нейни наследници (дъщерни). На базата на фиг.1.35 може да се напише пълна файлова спецификация на f111- С:\d1\d11\f111, това е пълният път до него от корена.

В дадeн момент от време DOS е готова за работа с файловете на една от директориите, която се нарича текуща (активна) директория. За улеснение на потребителя системата винаги запомня текущата директория, зададена в последната команда.

Името на всеки файл се състои от две части, разделени с точка. Първата част е задължителна и може да съдържа от 1 до 8 символа. Втората част е незадължителна и се нарича разширение или тип на файла ('до 3 символа).

Изпълними са тези файлове, които съдържат команди към DOS или програми на машинен език. Те имат следните разширения:

.СОМ - за командни файлове на ОС: 


.ЕХЕ - за изпълними (бинарни файлове);
.ВАТ - за т.нар. пакетни файлове (съдържа списък от DOS - команди по една на ред).

Всички останали файлове се смятат от ОС за пасивни. Примери за техни разширения:

.ТХТ - за текстов файл. съдържащ АSСII - кодове; 
.DОС-за документи
.ТМР - за вътрешен файл; 
.SYS - за системен файл. за контролиране на системата;
.ВАК - за резервни копия на файл.

Ако потребителят напише името на даден файл без разширението му, ОС го счита изпълним файл. и започва да го търси за стартиране най-напред в текущата директория, последователно във файловете с разширение .СОМ. .ЕХЕ и .ВАТ. а ако не го намери търси в последователността от пътища, указани предварително при РАТН и запомнена в област от ОП. Ако ОС не открие изпълним файл в текущата директория на текущия диск, тя го търси в главната директория на твърдия диск, после в директория DOS и т.н., докато го намери, зареди в ОП и го стартира. Ако не открие файла, извежда на екрана съобщение: 


BAD COMMAND OR FILE NAME.

Командите за работа с файлове и директории в МS DOS могат да се намерят в съответните ръководства.

10.3 Начално зареждане на ОС

Веднага след включването си. компютърът РС изпълнява най-напред програмата за начално самотестване РOSТ (Роwег - оn - self - test). Когато тази програма открие неизправност в някой от апаратните компоненти, тя извежда съответните съобщения върху екрана или издава поредица от звукови сигнали ("писукания").

Последователността в работата на програмата РOSТ е следната:

1. След включването на компютъра се нулират основните регистри на процесора . В програмния брояч автоматично се зарежда стартовия адрес на малка машинна програма за начално зареждане - ПНЗ, която се намира в постоянната памет RОМ, заедно с ВIOS на компютъра. 


2. Процесорът извлича първата инструкция на програмата ПНЗ, и по този начин я стартира. Тази програма от своя страна стартира серия от системни проверки, които oбразуват програмата за самотестване РОSТ. Първата от тях е за самопроверка на процесора. За целта процесорът изпълнява малки тестови примери, записани в ВIOS, и сравнява получените резултати с предварително записаните в постоянната памет еталонни резултати.

З. След като процесорът успешно премине тестовете, той последователно проверява системната шина, системния таймер, паметта на видеокартата и сигналите за управление на видеомонитора. Ако всичко е наред, на екрана за пръв път може да се изведе съобщение.

4. РОSТ проверява основната памет RАМ като показва на екрана докъде е стигнала проверката чрез брояч.

5. Проверява се клавиатурата, свързването и работата на дисковите устройства.

6 .В енергонезависимата оперативна памет тип СМОS, са записани данни за настройката на базовата системна конфигурация. Резултатите от изпълняването на програмата за самотестване се сравняват тези данни.

Еднократният звук и извеждането на екрана на DOS-маркер е признак за изправност на всички компоненти. След проверката с програмата РОSТ компютърът е готов за зареждане на операционната система от диска.

Чрез програма, записана в постоянната памет, автоматично се стартира процедура за начално зареждане на операционната система. За ОС МS DOS тази програмата прави опит да зареди от диска в оперативната памет съдържанието на първия сектор от писта № 0, повърхност № 0- този запис се нарича запис за начално зареждане на диска (boot record). В този сектор е записана програма за зареждане на системните файлове. След зареждането и в оперативната памет, тя поема по-нататъшното управление на зареждането на ОС. Последователността за работа на тази програма е следната:

1) Проверява дали на диска има системни файлове на операционната система, и зарежда файла IO.SYS, включващ подпрограмата SYSINIT. След зареждането на този файл в оперативната памет, той поема контрола върху процеса на зареждане и прехвърля файла МSDOS.SYS в RАМ паметта.

2) SYSINIТ претърсва главната директория на системния диск за файл, наречен СОNFIG.SYS, създаден от потребителя. Това е текстов файл, в който са указани инсталируемите драйвери за управление на желаните налични устройства - памет, дисплей, мишка и др. Системата се доконфигурира в зависимост от съдържанието на този файл.

MSDOS.SYS зарежда резидентната част на командния - интерпретатор СОММАND.СОМ. Този файл се състои от три части:

- първата управлява входно-изходните операции и се зарежда в RАМ. Заедно с ВIOS тя е постоянна част от ОС.
- втората част съдържа вътрешните команди на DOS (DIR, СОРY, ТYРЕ и др.) зарежда се в горната част на конвенционалната памет, където е възможно да бъде изместена от приложна програма. 
- третата част се използва веднъж при зареждането на ОС. Тя търси в главната директория файл с име AUTOEXEC.ВАТ, съдържаща-написани от потребителя DOS-команди за инициализиране на системата, или програми, които потребителят иска да се изпълняват всеки път, когато се включи в компютъра файлова система на МS DOS. 
1.10.4 Запис и четене на файл във ВЗУ

Записът и четенето на елементарен файл е сложен процес, в който участвуват приложения софтуер, ОС, ВЮЗ и изпълнителния механизъм на дисковото устройство. ОС МS DOS, WINDOWS имат средство бързо да откриват файл върху диска. Това е таблицата за разположение на файловете (FАТ), която се намира на най-външната - нулевата писта от диска. Тя описва последователността от клъстери, принадлежащи на всеки файл и дава връзката между физическото разположение на информацията и логическите заявки от ниво на ОС. Ако съдържанието на FАТ се разруши, достъпа до информацията на диска става невъзможен. Поради тази причина се поддържат две таблици - FАТ 1 и FАТ 2. Обикновено тяхното съдържание не е видимо за потребителя. МS DOS работи само с FАТ 1, а WINDOWS 95 - и с двете таблици.

Всяко поле от таблицата FАТ съдържа номер на клъстер, с изключение на някои системни полета. Размера на полетата на FАТ зависи основно от ОС и капацитета на запомнящото устройство. В МS DOS за твърдите магнитни дискове се използват 16 битови полета, а при WINDOWS 95 - 32 битови.

Друг специален файл. който се създава върху диска се нарича Главен каталог (Root Directory), и в него се пазят както имената на файловете върху диска, така и служебна информация за ОС (тип на файла, време и дата на създаване, размер и номера на първия клъстер на файла). За всеки файл се отделят 32 байта.

С цел зареждане на ОС върху дисковете се поддържат още 2 логически структури с размер по 512 байта - главен запис за начално зареждане MBR. който липсва при флопи дисковете (МАSTER ВООТ RECORD) - цилиндър 0. глава 0. физически сектор 1 и запис за начално зареждане ВR (ВООТ RECORD).

Всеки от физическите твърди дискове може да бъде разделен логически на до 4 дяла (partitions). Това позволява върху едно устройство да се инсталират повече операционни системи, например DOS WINDOWS и LINUX. В МВR се пази информация за всеки един от тях. Поради данните в него често МВR се нарича таблица за дяловете (раrtition table). Активен е този дял, в който има записани файлове, изграждащи ОС.

С цел да се ускори работата с FАТ на текущото активно дисково устройство, съдържанието и се зарежда в ОП. и от там ОС работи с нея. Обновяване съдържанието на FАТ става например при затваряне на файл.

Чрез помощната програма РС Тооls, която улеснява работата с МS DOS. чрез командата МАР се получава карта на клъстерите върху диска (свободни, заети, развалени).

Най-общо последователността от действия при запис върху диска на примерния файл РISMО.ТХТ е показана на фиг. 1.36. Тя е следната:

1. Приложната текстообработваща програма активира команда на съхранение на файла (1а) и изпраща тази команда и името на файла към DOS (16). искайки от нея да изпълни необходимото за запис на файла от ОП върху диска.

2. DOS търси във FАТ-таблицата свободен клъстер (2а.2б.2в). където да съхрани файла. FАТ указва на DOS. че е свободен клъстер 4. който се намира на писта № 2 и обхваща сектори с № 3, 4, 5 и 6 (4а).

3. DOS записва в служебното поле на описанието на текущата директория този номер и модифицира картата на клъстерите във FАТ-таблицата (3). Така указва, че файла РISМО. ТХТ ще бъде съхранен в текущата директория (ако се зададе допълнителен път ще се запише в друга директория).

4. От FАТ-таблицата DOS определя, че клъстер № 4 обхваща сектори № 3, 4, 5 и 6 от писта № 2 (46), и предава към ВIOS заявка за запис във вид на действителни адреси от твърдия диск-номер на цилиндър (писта). № на повърхността (глава) и номер на сектор (4в).

5. ВIOS освобождава текстообработващата програма от конкретната работа по съхранението на файла. ВIOS извлича данните, съставляващи файла РISМО, от оперативната памет, където последния е бил записан от текстообработващата програма (5а). В същото време ВIOS изпраща инструкции към дисковия контролер (56) да премести блока на магнитните глави върху съответния цилиндър (писта), да включи съответната глава и накрая да определи моментът, когато съответния сектор ще попадне върху главата (нали диска се върти!), за да се запишат данните в този сектор. В примера дисковия контролер ще съхрани данните започвайки от сектор 3 на писта 2 (5в).

6. Ако файлът РISМО.ТХТ е по-голям от броя на байтовете в сектори 3, 4, 5 и 6 на клъстер № 4, DOS търси във FАТ-таблицата (6а) местоположението на следващия свободен клъстер, в който да продължи съхраняването на файла. (Тези клъстери не е задължително да са един до друг върху диска). Това е клъстер № Ч 13 от писта № 5 със сектори 7, 8, 9, 10 (66). Процесът се повтаря, докато DOS срещне специален код за край на файла (ЕОF). FАТ- таблицата пази информацията за веригата от клъстери, заети от един файл (в случая РISМО.ТХТ - 4,13).

7. DOS прави модификация във FАТ- аблицата, за да се знае, че по-рано свободните клъстери № 4 и № 13 са вече заети с файла РISМО.ТХТ.

Последователността от действия на МS DOS при четене на файла РISМО.ТХТ от диска е следната (фиг.1.36):

1.Чрез команда на приложната текстообработваща програма за отваряне и зареждане на файла РISМО.ТХТ, програмата предава тази команда и името на файла към DOS (1а,1б).


2. DOS проверява в текущата директория за файла PISMO.ТХТ (2а,2б,2в). Ако е там, ОС взема от полето "номер на първия клъстер, който принадлежи на файла", адреса на първия клъстер, съдържащ началото на файла (3).
3. Номерът на първия клъстер се използва като указател във FАТ. В случая ако това е № 4, се адресира поле 4 от FАТ, а в него е записан номера на втория клъстер (13). От FАТ - таблицата се извличат адресите на клъстерите, използвани за съхранението на файла (4б,6а):

клъстер№ писта№ сектори№ 


4 2 3, 4, 5, 6 
13 5 7, 8, 9, 10

4. DOS прехвърля информацията за тези адреси към ВIOS (4в), който на свой ред подава команди от по-ниско ниво към дисковия контролер да придвижи блока с главите за запис/четене до клъстерите и така. че да прочете файла логически от началото до края (най напред се чете писта 2 (сектори 3, 4. 5 и 6). а след това писта 5 (сектори 7, 8, 9 и 10). Приема се. че това са писти от една и съща повърхност на диска (5б,5в).

5. Прочетените данни от диска чрез ВIOS се изпращат в RAМ -паметта, откъдето може да ги ползва текстообработващата програма (за отпечатване, редактиране и др.)

Важно е да се отбележи, че ако приложната програма или DOS подават команда да се изтрие даден файл. данните, които той съдържа, в действителност не се изтриват от диска. Вместо това DOS само указва чрез F АТ - таблицата, че клъстерите на файла вече са свободни и могат да бъдат използвани отново. Но докато върху тях не е записан нов файл. данните си остават и често файл, изтрит по погрешка, може да бъде възстановен.






Конструкция на твърд диск


под капака на твърдия диск

Първият създаден твърд диск е разработан от фирма IBM. Технически дискът с търговско име RAMAC (random access memory for accounting and control) изглеждал като хладилник и тежал 1 тон. Той имал възможност да съхранява 5 MB информация. Напълно логично постижение за 1956г. Той носил маркировката «30/30», която съответствала на обозначението на популярно оръжие «уинчестър», от тук названието "полазило" твърдите дискове и станало техен синоним. Първия сериен HDD (Hard Disk Drive) станал петинчовият ST-506 с обем 6MB, дело на компанията Seagate през 1979г. Този диск се явява основа на всички съвремени дискове.


Уинчестър или твърдия диск се явява един от важните "железа", съставляващи компютъра и по принцип работата без него е невъзможна. От неговата надежност зависи стабилността на операционната система и други подсистеми. Уинчестърът се отнася към подгрупата на магнитните носители. Своята популярност дължи на високото си бързодействие и плътност на записа в сравнение с оптическите носители.


разположение на отделните части



разглобен твърд диск

Уинчестърът представлява една или няколко кръгли металически неогъващи се пластини, покрити с магнитен слой. Като всяко друго устройство, у унчестъра се открояват следните основни елементи, градящи неговата конструкция:

магнитен диск

четящи/записващи глави

механизъм за предвижване на главите

двигател на дисковете

печатна платка с електроника за управление

корпус и елементи за конфигуриране на монтажа


Стандартният унчестър се състои от хермоблок (HDA – Head Disk Assembly) и печатна платка на електронния блок. Хермоблокът включва в себе си всички механически части (шаси, дискове, двигател), а платката - всичката нужна електроника за управление, без предусилвателя, който стои в хермоблока близо до главите.
В хермоблока се намира шпиндела, а на него са закрепени с притискаща шайба магнитния диск или няколко диска, разположение един над друг. Шпинделът е куплиран с електродвигател. В една равнина с диска се намира въртящо рамо, крепещо магнитните глави. Това рамо се нарича привод и то позиционира главите над повърхността на диска. Конструктивно рамото се позиционира от сервомеханизъм или самото то се явява статор. Хермоблокът трябва да отговаря на повишени изисквания, що се касае чистотата на въздуха в него. Размерът на частиците на праха вътре не трябва да бъде по-голям от 0,3 мкм.

В мобилните компютри разпространение са получили дискове с форм-фактором 2.5".


Магнитен диск

Дисковете представляват пластина от алуминий, стъкло или керамика, върху им нанесен слой висококачествена феромагнетика. Съставът на магнитното покритие е достa сложен за изработка и той се постига с "напрашаване" или "вакуумно напластяване". В първите дискове се използвал железен окис. Оксидният работен слой представлява полимерно покритие от железен окис. Технологията се счита за проста и достъпна. На повърхността на въртяща се заготовка попада железен окис под формата на суспензия, която равномерно се разтича по цялата повърхност. След полимеризация на разтвора, повърхността се шлифова. Следва нанасяне на втори слой, който също бива шлифован и полиран. Покрития на основата на железни окиси и бариеви ферити са спрени от производство и те са история, защото са доста меки. Тази технология датира от средата на '50-те години. Тя обаче не била в сила да постигне диск с голям обем и технологиите извели неин заместител в лицето на работен слой на основата на тънък филм.

Днес нещата са по-сложни и те са обект на фирмена технология. Филмите от металически покрития обезпечават по-висока плътност на записа и здравина на повърхността на диска. Тази технология позволила съществено да се намали процепа между четящата глава и въртящия се диск. Как ще ви прозвучи прoцеп с размери едва 0,04мкм ? Този момент носи тежък акцент заради високата вероятност от външни удари и сътресения причинени на диска, особено при мобилните компютри.

Всеки диск има две работни повърхности. В зависимост от бройката дискове в конструкцията, външните повърхности на крайни дискове може да не се използва поради конструктивни решения.


Филтри

За надеждна и качествена работа на уинчестъра е важно да се осигури защита от прах в корпуса на дисковете и четящите глави. В уинчестъра се използват два въздушни филтъра: един за рециркулация, втория-барометрически. Те не се сменят и винаги са вътре в корпуса. Филтърът за рециркулация чисти вътрешния свят на диска от малки частици и отлюспвания на магнитния слой. Барометрическият филтър изравнява налягането вътре и извън корпуса на диска. Получава се подобие на херметичен блок. Всъщност целта е плътно затваряне на уинчестъра и за херметизация не може да се говори, защото през вентилационните отверстия и филтри прониква влага вследствие на конденз и изпарения. Това води до необходимост от аклиматизация на носителя на информация. Например, производителите препоръчват пълна аклиматизация на диск внесен от улицата с температура -1°С вкъщи, да бъде 15 часа.


Никога, под никакъв предлог не трябва да се отваря капака на диске и не трябва да се махат/отлепват от него защитните лепенки.
Магнитни глави

Главите за четене-запис са важен елемент на твърдия диск. Принципът на действие на тези глави е сходен с работата на главите на (печелищия забрава) магнитофон и до тук, защото изискванията към главите на уинчестъра са по-тежки. Едно от отличията на главите на твърдия диск е малките им размери.

Главата винаги се намира на разстояние от повърхността и то е около 0.13мкм (различните конструкции дискове имат свой размер на процепа) . Това разстояние се постига за сметка на създадения поток от въздух, вследствие на бързото въртене на плочата. Всякаш главата "лети" подета от въздуха и удържа нейното положение. Процеп с тези размери е благоприятствувал увеличение на сигнала при четене и позволил да се намали тока на запис, но поставя под въпрос устойчивостта на устройството към вибрации и удари. Достиженията по намаляване размера на процепа не са достигнали своя критичен минимум и в това отношение се поставя смела прогноза, че в близките няколко години ще се постигне процеп с размер 0.05мкм. Наличие на подобен процеп между главата и диска изисква паркинг на главата, т.е. преместване им зад пределите на работната повърхност. Това е продиктувано от нуждата да се пази повърхността на диска при изключване на компютъра. Стари потребители помнят, че подобна роля играеха програми, които паркираха главите. Тези програми подготвяха диска непосредствено преди изключване. Днес този процес е автоматизиран от самия уинчестър.
При направата на глави се използват три различни технологични варианта, които само ще спомена с няколко думи. Главите биват:

монолитни

композитни

на основата на тънък филм


Монолитните глави са спрени от производство. Интересното при композитните глави е, че не използват въздушен поток, а метален сърдечник, който позволява да се подобри конфигурирането на магнитното поле и допълнително да се увеличи плътността на запис. Главите на основата на тънки филми са създадени по метода на фотолитография. Тази технология е достигнала най-висока плътност на записа и позволява да се намали ширината на пътечката.


привод и магнитни глави

Устройство на привода на магнитната глава (head positioner)

Подобно устройство е друга важна част на твърдия диск. От неговия тип зависи скоростта на работа на устройството в цяло. Приводът на практика обезпечава важните параметри: време за позициониране на главите (seek time). В случая се ползват стъпкови мотори, даващи висока точност на позициониране. Приводите биват: линейни и завъртащи се. При завъртащия се привод главите се преместват по окръжност, като пътя им наподобява дъга. Споменете си рамото с дозата на добрия стар грамофон. Линейният привод извършва преместване на главите по радиуса на диска. Наподобява движение на грамофон с тангенциално рамо. Линейният привод има своя плюс, защото е винаги под 90 градуса на пътеката на диска, а това дава по-малка инертност и по-бърза скорост на позициониране. Най-вече подобен механизъм е по-устойчив на външни удари и вибрации, защото се обуславя още с по-добра балансировка. За бързото позициониране на главите в съвременните дискове се използват различни варианти сервоприводи с запис на служебната информация на отделени и/или работни повърхности на диска. В зависимост от подхода на съхранение на тази информация се развили следните системи: отделена, вградена и хибридна сервосистема.

При отделената система информацията се записва на специална повърхност от диска и следователно специална глава за нея. Този подход е скъп, а информацията се записва в завода, но дава високо бързодействие и надеждност.

При вградената система информацията относно позиционирането се записва между блоковете на данни на работната повърхност на диска. Тези системи са евтини, некритични към механически въздействия и колебания на температурата, но губят в бързодействие спрямо отделената.

Хибридните системи съчетават двете гореописани и това им дава преимуществото да ползват техните предимствата.



Сподели с приятели:
1   2   3   4   5


©zdrasti.info 2017
отнасят до администрацията

    Начална страница