Методы доступа к внешним устройствам вычислительной системы

143. Перечислите основные элементы хранения вычислительной системы в порядке убывания информационной емкости.

144. Назовите элементы хранения вычислительной системы, имеющие самую большую информационную емкость.

145. Назовите самые быстрые элементы хранения вычислительной системы.

146. На какие типы можно разделить внешние запоминающие устройства?

С прямым доступом (магнитные диски), С последовательным доступом (магнитные ленты, оптические диски), С произвольным доступом (ОЗУ)

147. Поясните принцип работы внешних запоминающих устройств прямого доступа.

Доступ можно получит к произвольной ячейке памяти

148. Поясните принцип работы внешних запоминающих устройств последовательного доступа.

если для чтения i-й записи необходимо прочесть («просмотреть») предыдущие i-1 запись.

149. Что такое канал во внешних запоминающих устройствах?

Специализированная вычислительная система (контроллер), имеющая внутри себя процессорный элемент и необходимую память.

150. Что такое контроллер вычислительной системы?

Специализированная вычислительная система, функцией которого является выполнение макрокоманд, обеспечивающих ввод-вывод данных

151. Перечислите структурные элементы канала в вычислительной системе.

Процессорный элемент, память

152. Приведите типовую последовательность команд контроллера жесткого магнитного диска.

Контроллер подаёт ЦП подает не последовательность команд (к примеру, такую как — включить шаговый двигатель МД, переместить головку на заданный цилиндр, дождаться нужного сектора, считать блок данных, проверить считанное и т.д.), а команду более общую (произвести обмен данными указанного объема с заданным устройством). Маленькие же команды (перемещение головок, ожидание сектора) выполняет уже канал.

153. Что такое IDE (Integrated Drive Electronics)?

Контроллеры, встраиваемые в системную плату

154. Что такое EIDE (Extended Integrated Drive Electronics)?

Встроенные контроллёры, поддерживающие дополнительную схему линейной адресации информационных блоков жесткого диска LBA и контролирующие работу CD-ROM и DVD-ROM.

155. Что такое LBA (Logical Block Addressing)?

механизм адресации и доступа к блоку данных на жёстком диске, при котором системному контроллеру нет необходимости учитывать геометрию самого жесткого диска

156. Что такое АТА (Advanced Technology Attachment)?

Стандартный пакетный интерфейс, реализуемый встраивамым контроллёром HDD

157. Что такое ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface)?

Ракетный интерфейс отличающийся повышенной скоростью обмена данными с HDD

158. Что такое SATA (Serial Advanced Technology Attachment)?

компьютерный интерфейс шины для подключения адаптеров главной шины для запоминающих устройств, таких как цифровой универсальный диск (DVD) оптических приводов и жестких дисков (HDD).

159. Что такое SA (Storage Array)?

Хранилище больших массивов данных

160. Что такое RAID (Redundant Array of Independent Disks)?

массив из нескольких дисков, управляемых контроллером, взаимосвязанных скоростными каналами и воспринимаемых внешней системой как единое целое.

161. Что такое RAID0 (Redundant Array of Independent Disks 0)?

дисковый массив из двух или более жёстких дисков с отсутствием резервирования

162. Что такое RAID1 (Redundant Array of Independent Disks 1)?

зеркальное отображение - создается отказоустойчивый том, размещающий две копии данных на двух физических дисках. Защита данных обеспечивается за счет создания на другом диске копии (зеркала) тома, дублирующей его содержимое

163. Что такое RAID2 (Redundant Array of Independent Disks 2)?

зарезервирован для массивов, которые применяют код Хемминга. Данные записываются на соответствующие диски так же, как и в RAID 0, они разбиваются на небольшие блоки по числу дисков, предназначенных для хранения информации. Оставшиеся диски хранят коды коррекции ошибок, по которым в случае выхода какого-либо жёсткого диска из строя возможно восстановление информации.

164. Что такое RAID3 (Redundant Array of Independent Disks3)?

используют массив дисков с чередованием и выделенным диском чётности. В массиве RAID 3 из n дисков данные разбиваются на блоки размером 1 байт и распределяются по n − 1 дискам. Ещё один диск используется для хранения блоков чётности.

165. Что такое RAID4 (Redundant Array of Independent Disks4)?

используют массив дисков с чередованием и выделенным диском чётности. RAID 4 похож на RAID 3, но отличается от него тем, что данные разбиваются на блоки, а не на байты.

166. Что такое RAID5 (Redundant Array of Independent Disks5)?

Блоки данных и контрольные суммы циклически записываются на все диски массива, нет асимметричности конфигурации дисков. Под контрольными суммами подразумевается результат операции XOR(исключающее или).

167. Что такое RAID6 (Redundant Array of Independent Disks5)?

RAID 6 — похож на RAID 5, но имеет более высокую степень надёжности — под контрольные суммы выделяется ёмкость 2-х дисков, рассчитываются 2 суммы по разным алгоритмам.

168. Как каналы снимают нагрузку на центральное процессорное устройство?

Функция канала — выполнение макрокоманд, обеспечивающих ввод-вывод, то есть ЦП подает не последовательность команд , а команду более общую . Маленькие же команды выполняет уже канал. В некоторых случаях каналом может являться отдельная специализированная вычислительная машина.

169. Какой режим работы вычислительной системы называется мультипрограммным?

Режим работы ПО и аппаратуры, обеспечивающий одновременную обработку или одновременное выполнение нескольких программ

170. Как увеличить эффективность работы вычислительной системы в мультипрограммном режиме?

Используя Виртуальную память, Буферизацию, систему прерываний

171. Поясните суть проблемы защиты памяти.

в вычислительной системе должен быть реализован на аппаратном уровне механизм, обеспечивающий защиту адресного пространства программ от несанкционированного доступа других программ. Это означает, что будет в системе механизм, который будет при обеспечении доступа по указанному адресу проверять корректность этого доступа.

172. Когда срабатывает механизм защиты памяти?

Когда одна программа пытается использовать адресное пространство другой программы

173. Как работает механизм защиты памяти?

Таблица приписки, в которой номер строки — номер виртуальной страницы памяти, а содержимое — некоторый код, если он больше, либо равен нулю, то все хорошо — такая страница есть и она приписана некоторой физической странице, и происходит нужное преобразование адреса. Если же код меньше нуля, то это означает, что такой виртуальной страницы нет, и это означает, что срабатывает аппарат защиты памяти - в системе автоматически возникает прерывание по защите памяти. При обработке этого прерывания ОС смотрит — действительно ли этого листа нету (действительно ли он чужой) — в этом случае ОС прерывает выполнение процесса, вызвавшего ошибку с соответствующей диагностикой защиты памяти.

174. Поясните суть проблемы привилегий.

пример — таблица приписки в ОС заполняется программно, предположим, что два процесса приписали себе одинаковые страницы памяти — в результате получается неразбериха.

Проблема же заключается в том, что в обоих примерах пользователю были доступны команды управления устройствами (ОЗУ). организовать процесс мультипрограммирования в таких условиях будет тяжело, ибо какие-либо программы могут оказаться несогласованными, а это в свою очередь приведет к краху системы.

175. Что такое привилегированный режим вычислительной системы?

режим, в котором программе доступны все возможные команды ЦП

176. Какое программное обеспечение работает в привилегированном режиме?

Операционная система

177. Поясните суть проблемы аварийного прерывания.

Имеется мультипрограммный режим. И в одной из программ появилась ошибка — программа зациклилась. Система повисла, ни одна программа не может работать. Помощь может оказать некоторое средство, которое будет периодически прерывать выполнение программ. Как минимум, это должно быть прерывание по таймеру — чтобы раз в некоторый диапазон времени управление передавалось в ОС. А далее уже должна реагировать сама ОС

178. Зачем необходимо аварийное прерывание?

Чтобы при зависании одной программы в мультипрограммном режиме не повисла вся система

179. Поясните суть аппарата подкачки (swapping).

Это аппаратно-программное средство, суть которого заключается в следующем — в таблице приписки виртуальной памяти, в каждой строке может быть еще одно поле — поле, которое характеризует частоту обращения к странице. Это поле аппаратно формируется.

180. Как работает средство подкачки (swapping)?

собирается информация об обращениях к данной странице в виртуальной памяти. ОС начинает те страницы, к которым количество обращений было минимальным, сбрасывать на внешний носитель. При этом, если страница откачена, то в таблицу приписки записывается отрицательное значение, и при возникновении обращения к этой строке (и, соответственно, возникновении прерывания) ОС сначала смотрит — а не есть ли это обращение к своей памяти, но которая откачена. Если это есть такое обращение, то ОС устанавливает заказ на подкачку этой страницы обратно, а пока это происходит, программа ожидает подхода информации, и в это время выполняются какие-то другие программы.

181. Что является критерием откачки и подкачки страниц памяти?

182. Почему средство подкачки (swapping) увеличивает быстродействие вычислительной системы?