45. Типы файлов. Доступ к файлам. Отображение на адресное пространство.
Типы файлов
- Регулярные файлы – все файлы содержащие инфу пользователя.
- Каталоги - это системные файлы, обеспечивающие поддержку структуры файловой системы. К регулярным файлам относятся все файлы, содержащие информацию пользователя.
- Символьные специальные файлы, которые используются для моделирования последовательных устройств ввода/вывода;
- Блочные специальные файлы, которые используются для моделирования дисковых систем.
Регулярные файлы бывают либо двоичными, либо ASCII-файлами. ASCII-файлы состоят из текстовых строк, которые заканчиватся либо символом возврата каретки, либо символом перевода строки (UNIX), либо обеими символами (DOS). ASCII-файлы выводятся на экран либо на печать без какого-либо преобразования, то есть так, как они хранятся. Обмен данными при этом не становится проще, но облегчается интерпретация.
Остальные файлы называются двоичными. Они имеют некоторую внутреннюю структуру, которая интерпретируется в программах пользователя.
Все ОС должны распознавать по крайней мере один тип файлов: свои собственные исполняемые файлы.
Отображение на адресное пространство.
В большинстве современных ОС предоставлен способ отобржения файлов на адресное пространство работающего процесса. Это реализованно в виде двух системных вызовов: map и unmap.
Системный вызов map в качестве параметров использует имя файла и виртуальный адрес, по которому ОС отображает данный файл. Такой подход позволяет для работы с файлами использовать не специальные функции ввода/вывода (fread, fwrite), а обычные функции для работы с памятью. Удобнее всего использовать отображение файлов в ОС, поддерживающих сегментацию. В этом случае каждый файл может быть отображен на свой собственный сегмент. Недостатки:
- заранее невозможно узнать размер выходного файла, чтобы зарезервировать место для него;
- при одновременном доступе к одному файлу нескольких процессов может возникнуть рассогласование данных (содержимое файла не изменится, пока соответствующая страница не будет сохранена на диск);
- размер файла может быть больше размера одного сегмента либо больше всего виртуального адресного пространства. В этом случае системный вызов map должен отображать только часть файла, что создает дополнительные трудности.
46. Каталоги. Каталоговые системы. Имя пути.
В файловых системах файлы обычно организуются в каталоги или папки, которые в свою очередь, в большинстве ОС, являются специальными файлами. Виды каталоговых систем:
- одноуровневая - простейщая форма системы. Имеется всего один каталог, который называется корневым. Преимуществом такой схемы является простота и высокая скорость поиска файлов. Недостаток заключается в том, что, при наличии нескольких пользователей, могут возникнуть проблемы с именованием файлов. Такая схема используется в простейших устройствах;
- двухуровневая - первым этапом решения проблемы одинаковых имен файлов можно считать выделение каждому пользователю своего собственного каталога. Для функционирования такой системы требуется начальная регистрация пользователя. В более продвинутых системах пользователь с помощью специальных команд может работать с файлами других пользователей. Преимущества:
‡ каждый пользователь имеет свободу в именовании файлов;
‡ защита файлов от несанкционированного доступа;
Недостатки:
‡ при таком подходе все системные файлы и программы должны копироваться в каталог каждого пользователя. Можно избежать избыточного копирования, организовав один системный каталог, доступный всем пользователям;
- иерархическая - для управления большим количеством файлов как в однопользовательских, так и многопользовательских системах используют иерархическую структуру каталогов (дерево каталогов). Недостатки:
‡ так же может возникнуть проблема с общими системными файлами.
Имя пути
При организации файловой системы в виде дерева каталогов требуется некоторый способ указания файла. Обычно используются 2 различных метода:
- абсолютное имя пути - состоит из имен всех каталогов, начиная от корневого, разделенных некоторым символом (/, \, >);
- относительное имя пути - используется вместе с концепцией рабочего каталога (текущего). Рабочий каталог есть у каждого процесса и его изменение одним процессом никак не повлияет на работу других процессов.
Большинство файловых систем содержат в каждом каталоге 2 специальных элемента: '.' - текущий каталог, '..' - родительский каталог.
Операции с каталогами:
- Create
- Delete
- Opendir
- Closedir
- Readdir
47. Структура файловой системы.
Большинство дисков делятся на несколько разделов с независимой файловой системой на каждом. Нулевой сектор диска называется главной загрузочной записью MBR - Master Boot Record и используется для загрузки. В конце главной загрузочной записи содержится таблица разделов, в которой хранятся начальные и конечные блоки каждого раздела. В MBR могут храниться данные 4 разделов. Один из разделов помечен в таблице как активный. При загрузке биос исполняет загрузочный код MBR, который определяет активный раздел, считывает с него первый сектор, который называется загрузочным, и исполняет его.
Строение раздела диска различно для каждой файловой системы.
48. Реализация файлов.
Реализация файлов
Непрерывные файлы. Представляют собой наборы соседних блоков диска. Каждый следующий файл начинается с блока, следующего за последним блоком предыдущего файла. Преимущества системы:
- простота реализации;
- высокая производительность, так как файл может быть прочитан за одну дисковую операцию.
Недостаток: высокая фрагментированность раздела.
Для повторного использования освободившегося пространства потребуется хранить список всех свободных блоков, а при создании нового файла необходимо будет знать его точный размер. В настоящее время такая файловая система широко используется на оптических носителях.
Связанные списки. Первое слово каждого блока используется как указатель на следующий блок, остальная часть используется для хранения данных. Такой метод позволяет использовать все блоки диска без потерь на фрагментацию. В каталоговой записи нужно хранить адрес только первого блока. Недостатком является медленный произвольный доступ, так как необходимо пройти по всей цепочке используемых блоков. Кроме этого, уменьшается размер блока.
Связанный список при помощи таблицы в памяти. Оба недостатка предыдущей схемы можно устранить, если адреса следующих блоков хранить в отдельной таблице, загружаемой в памяти. Последний блок цепочки вместо номера следущего блока содержит запрещенное значение. Такая загружаемая в память таблица называется FAT-таблицей (File Allocation Table). При использовании такой схемы, для данных используется весь блок без потерь, увеличивается скорость случайного доступа: не смотря на то, что пройти придется по всей цепочке, она уже хранится в памяти и не потребуется дополнитльной дисковой операции. Недостатком является постоянное нахождение всей таблицы в памяти.
i-узлы (i-node). С каждым файлом связывается специальная структура данных, называемая индексным узлом. Она содержит атрибуты файла и адреса блоков файла. Каждый конкретный i-узел должен находится в памяти только если открыт соответствующий ему файл. Недостатком такой схемы является то, что при фиксированном размере i-узла, может не хватить места для адресации всех блоков файла. В этом случае последний указатель будет содержать номер другого i-узла, содержащего остальные адресные блоки
49. Реализация каталогов.
При открытии файлов файловая система использует имя пути для нахождения каталоговой записи, которая, в свою очередь, содержит либо адрес первого блока, либо адреса всех блоков, либо номер i-узла. В любом случае, основная функция каталоговой системы - это преобразование ASCII имени файла в информацию, необходимую для нахождения данных. Также в каталоговых записях могут храниться различные атрибуты файлов. В простейшей схеме, каталог - это таблица записей фиксированной длины, содержащая имя файла, атрибуты и один либо несколько адресов блоков файлов. В случае i-узлов атрибуты могут храниться в самих узлах.
Г.
Предмет: «Теория электросвязи».
Целью дисциплины является изучение основных закономерностей и методов передачи информации по каналам связи. Рассматриваются математические модели сообщений, сигналов и помех, методы формирования сигналов и их преобразования в каналах связи, принципы построения систем связи, их характеристики и вопросы оптимизации.
Литература:
1. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 2000-448с.
2. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В. Финк Л.М. Теория передачи сигналов. – М.: Радио и связь, 1986-304с.
3. Теория электрической связи. Под редакцией Кловского Д.Д. – М.: Радио и связь, 1999-432с.
4. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы – М.: Советское радио, 1986.
5. Клюев Л.Л. Теория электрической связи – Мн.: Дизайн ПРО, 1998-336с.
6. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Руководство к решению задач – М.:: Высшая школа, 1987-206с.
7. Кловский Д.Д., Шилкин В.А. Теория передачи сигналов в задачах – М.: Радио и связь, 1990-280с.
8. Заездный А.М. Основы расчётов по статистической радиотехнике. М.: Связь, 1969.
9. Горяинов В.Т., Журавлёв А.Г. Тихонов В.И. Примеры и задачи по статистической радиотехнике – М.: Советское радио, 1980
10. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ. / Под редакцией Д.Д. Кловского – М. Радио и связь, 2000 – 1000с.
11. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции расширенных спектров. – М.: Радио и связь. 2000 – 520с.
12. Борисов В.И., Зинчук В.М. и др. Помехозащищённость систем радиосвязи / Под ред. Борисова В.И. – М.: Радио и связь, 2003-640с.
13. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е изд.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003-1104с.
14. Каганов В.И. Радиотехника + компьютер + Math CAD. М.: Горячая линия, 2001.
15. Радиотехнические цепи и сигналы. Примеры и задачи. Под редакцией И.С. Гоноровского – М. «Радио и связь», 1989.
16. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. Москва, «Радио и связь», 1985.
Раздел 1. Основы анализа сигналов.
1.1. Основные элементы функционального анализа сигналов. Норма и метрика.
В основе функционального анализа сигналов лежит представление сигнала как вектора, в специальным образом сконструированном бесконечномерном пространстве.
Пусть - множество сигналов. Причина объединения этих объектов – наличие некоторых свойств, общих для всех элементов множества .
Исследование свойств сигналов, образующих такие множества, можно осуществлять, если выражать одни элементы множества через другие элементы. При этом считается, что множество сигналов наделено определённой структурой. Электрические колебания могут складываться, а также умножаться на произвольный масштабный коэффициент. Это даёт возможность в множествах сигналов ввести структуру линейного пространства.
Множество сигналов образует вещественное линейное пространство, если справедливы следующие аксиомы:
Любой сигнал при любых принимает лишь вещественные значения.
2. Для любых и существует их сумма , причём также содержится в . Операция суммирования коммутативна: и ассоциативна .
3. Для любого сигнала и любого вещественного числа определён сигнал .
