Πώς το λειτουργικό σύστημα μετακινεί αρχεία από δευτερεύουσα αποθήκευση στην κύρια μνήμη;

Ακολουθεί μια ανάλυση του τρόπου με τον οποίο ένα λειτουργικό σύστημα μετακινεί αρχεία από δευτερεύουσα αποθήκευση (όπως σκληρό δίσκο) στην κύρια μνήμη (RAM):

1. Αλληλεπίδραση συστήματος αρχείων:

* Αίτημα: Ένα πρόγραμμα (ή χρήστης) στέλνει ένα αίτημα στο λειτουργικό σύστημα (OS) για πρόσβαση σε ένα αρχείο.

* Τοποθεσία αρχείου: Το λειτουργικό σύστημα χρησιμοποιεί το σύστημα αρχείων για να εντοπίσει τη θέση του αρχείου στη δευτερεύουσα συσκευή αποθήκευσης. Αυτό περιλαμβάνει την αναζήτηση μεταδεδομένων (πληροφορίες σχετικά με το αρχείο, όπως το όνομα, το μέγεθος και την τοποθεσία) στο σύστημα αρχείων.

2. Κατανομή μνήμης:

* Αίτημα χώρου: Το λειτουργικό σύστημα ζητά ένα κομμάτι δωρεάν μνήμης (RAM) αρκετά μεγάλο για να κρατήσει το αρχείο.

* Διαχείριση μνήμης: Το OS διαχειρίζεται την κατανομή μνήμης, διασφαλίζοντας ότι ο ζητούμενος χώρος είναι διαθέσιμος και δεν έρχεται σε σύγκρουση με άλλα τρέχοντα προγράμματα.

3. Μεταφορά δεδομένων:

* Διαβάστε τη λειτουργία: Το OS δίνει εντολή στον σκληρό δίσκο (ή σε άλλη συσκευή δευτερεύουσας αποθήκευσης) για να διαβάσει τα περιεχόμενα του αρχείου.

* μπλοκ δεδομένων: Τα δεδομένα διαβάζονται από τον σκληρό δίσκο σε μπλοκ (τυπικά 4KB έως 16KB σε μέγεθος).

* buffering: Τα δεδομένα μεταφέρονται σε προσωρινό buffer στη μνήμη. Αυτό γίνεται για να εξασφαλιστεί μια συνεχής ροή δεδομένων, ακόμη και αν ο σκληρός δίσκος είναι πιο αργός από την CPU.

4. Αρχείο στη μνήμη:

* buffer στη μνήμη: Στη συνέχεια, τα δεδομένα στο buffer αντιγράφονται στη θέση μνήμης που κατανεμήθηκε.

* Λειτουργία αρχείου: Το λειτουργικό σύστημα δημιουργεί μια λαβή αρχείου, η οποία είναι ένας δείκτης στη θέση του αρχείου στη μνήμη. Αυτό επιτρέπει στα προγράμματα να έχουν πρόσβαση απευθείας στα δεδομένα.

5. Πρόσβαση στο πρόγραμμα:

* Λειτουργία αρχείου: Το πρόγραμμα χρησιμοποιεί τη λαβή του αρχείου για να αποκτήσει πρόσβαση και να χειριστεί τα δεδομένα στη μνήμη.

Βασικά σημεία:

* Έλεγχος OS: Το λειτουργικό σύστημα είναι ο διαμεσολαβητής μεταξύ του προγράμματος και της συσκευής αποθήκευσης. Διαχειρίζεται όλες τις λεπτομέρειες χαμηλού επιπέδου της πρόσβασης αρχείων.

* Αποδοτικότητα: Το λειτουργικό σύστημα χρησιμοποιεί διάφορες τεχνικές βελτιστοποίησης για να κάνει τη μεταφορά δεδομένων όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Αυτό περιλαμβάνει την προσωρινή αποθήκευση που χρησιμοποιήθηκαν πρόσφατα στη μνήμη, χρησιμοποιώντας αλγόριθμους προγραμματισμού δίσκου για τη βελτιστοποίηση των προτύπων πρόσβασης δίσκου και των δεδομένων που είναι πιθανό να χρειαστούν σύντομα.

* Εικονική μνήμη: Τα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα χρησιμοποιούν συχνά εικονική μνήμη, η οποία επιτρέπει στα προγράμματα να χρησιμοποιούν περισσότερη μνήμη από τη φυσικά διαθέσιμη. Σε αυτή την περίπτωση, το λειτουργικό σύστημα μπορεί να αποθηκεύσει τμήματα αρχείων στο δίσκο και να τα φορτώνει μόνο στη μνήμη όταν χρειάζεται.

Απλοποιημένη αναλογία:

Φανταστείτε ότι θέλετε να διαβάσετε ένα βιβλίο (αρχείο) από ένα ράφι (σκληρό δίσκο). Ζητάτε από τον βιβλιοθηκάριο (λειτουργικό σύστημα) να βρει το βιβλίο και να το φέρει σε εσάς. Ο βιβλιοθηκονόμος ανακτά το βιβλίο, το φέρνει σε έναν πίνακα (μνήμη) και σας δίνει ένα σελιδοδείκτη (λαβή αρχείου) για να επισημάνετε τη θέση του. Στη συνέχεια, μπορείτε να διαβάσετε το βιβλίο (πρόσβαση στα δεδομένα) στον πίνακα.