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cursos de informatica
Tipologia: Notas de estudo
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Não perca as partes importantes!
1. Introdução2. Arquivos3. Diretórios4. Gerência de Espaço Livre em Disco5. Gerência de Alocação de Espaço em Disco6. Proteção de Acesso7. Compressão de Dados8. Implementação de Caches9. Bibliografia10. Lista de Exercícios 1 de 21
O armazenamento e a recuperação de informações é uma atividade essencial paraqualquer tipo de aplicação. Um processo deve ser capaz de ler e gravar de formapermanente grande volume de dados em dispositivos como fitas e discos, além de poder compartilhá- los com outros processos. A maneira pela qual o sistema operacionalestrutura e organiza estas informações é através da implementação de arquivos.Os arquivos são gerenciados pelo sistema operacional de maneira a facilitar oacesso dos usuários ao seu conteúdo. A parte do sistema responsável por essa gerênciaé denominada sistema de arquivos
. O sistema de arquivos é a parte mais visível de umsistema operacional, pois a manipulação de arquivos é uma atividade freqüentementerealizada pelos usuários, devendo sempre ocorrer de maneira uniforme, independentedos diferentes dispositivos de armazenamento. 2.ARQUIVOS Um arquivo é constituído por informações logicamente relacionadas. Estasinformações podem represe ntar instruções ou dados. Um arquivo executável, por exemplo, contém instruções compreendidas pelo processador, enquanto um arquivo dedados pode ser estruturado livremente como um arquivo texto ou de forma mais rígidacomo um banco de dados relacional. Na realidade, um arquivo é um conjunto de registrosdefinidos pelo sistema de arquivos, tornando seu conceito abstrato e generalista. A partir dessa definição, o conteúdo do arquivo pode ser manipulado seguindo conceitospre estabelecidos.Os arquivos são armazenados pelo sistema operacional em diferentes dispositivosfísicos, como fitas magnéticas, discos magnéticos e discos ópticos. O tipo de dispositivono qual o arquivo é armazenado deve ser isolado pelo sistema operacional, de forma queexista uma independência entre os arquivos a serem manipulados e o meio dearmazen amento.Um arquivo é identificado por um nome, composto por uma seqüência de caracteres.Em alguns sistemas de arquivos é feita distinção entre caracteres alfabéticos maiúsculose minúsculos. Regras como extensão máxima do nome e quais são os caracteres válidostambém podem variar.Em alguns sistemas operacionais, a identificação de um arquivo é composta por duaspartes separadas com um ponto. A parte após o ponto é denominada extensão do arquivoe tem como finalidade identificar o conteúdo do arquivo. Assim é possível convencionar 2 de 21
que uma extensão TXT identifica um arquivo texto, enquanto EXE indica um arquivoexecutável. Na tabela abaixo, são apresentadas algumas extensões de arquiv
ARQUIVO BAS ARQUIVO fonteem basic ARQUIVO COB ARQUIVO fonteem cobol ARQUIVO EXE ARQUIVO executavel ARQUIVO OBJ ARQUIVO objeto ARQUIVO TXT ARQUIVO texto ARQUIVO PAS ARQUIVO fonte em pascal 2.1.Organização de Arquivos A
de arquivos consiste em como os seus dados estão internamentearmazenados. A estrutura dos dados pode variar em função do tipo de informação contidano arquivo. Arquivos texto possuem propósitos completamente distintos de arquivosexecutáveis, conseqüentemente, estruturas diferentes podem adequar-se melhor a umtipo do que a outro.No momento da criação de um arquivo, seu criador pode definir qual a organizaçãoadotada. Esta organização pode ser uma estrutura suportada pelo sistema operacional oudefinida pela própria aplicação.A forma mais simples de organização de arquivos é através de uma seqüência não-estruturada de bytes (fig.1a). Neste tipo de organização, o sistema de arquivos não impõenenhuma estrutura lógica para os dados. A aplicação deve definir toda a organização,estando livre para estabelecer seus próprios critérios. A grande vantagem deste modelo éa flexibilidade para criar diferentes estruturas de dados, porém todo o controle de acessoao arquivo é de inteira responsabilidade da aplicação.Alguns sistemas operacionais possuem diferentes organizações de arquivos. Nestecaso, cada arquivo criado deve seguir um modelo suportado pelo sistema de arquivos. Asorganizações mais conhecidas e implementadas são a seqüencial, relativa e indexada(fig. 1b). Nestes tipos de organização, podemos visualizar um arquivo como um conjuntode registros. Os registros podem ser classificados em registros de tamanho fixo, quandopossuírem sempre o mesmo tamanho, ou registros de tamanho variável.
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O acesso direto pode ser combinado com o acesso seqüencial. Com isso é possívelacessar diretamente um registro qualquer de um arquivo e, a partir deste, acessar seqüencialmente os demais.Um método de acesso mais sofisticado, que tem como base o acesso direto, é ochamado acesso indexado ou acesso por chave
. Para este acesso, o arquivo devepossuir uma área de índice onde existam ponteiros para os diversos registros. Sempreque a aplicação desejar acessar um registro, deverá ser especificada uma chave atravésda qual o sistema pesquisará na área de índice o ponteiro correspondente. A partir destainformação é realizado um acesso direto ao registro desejado. 2.3.Operações de Entrada/Saída O sistema de arquivos disponibiliza um conjunto de rotinas que permite às aplicaçõesrealizarem operações de E/S, como tradução de nomes em endereços, leitura e gravaçãode dados e criação/eliminação de arquivos. Na realidade, as rotinas de E/S têm comofunção disponibilizar uma interface simples e uniforme entre a aplicação e os diversosdispositivos. A figura 3 ilustra a comunicação entre aplicação e dispositivos de maneirasimplificada.Figura 3: Operações de entrada/ saídaA tabela abaixo apresenta algumas destas rotinas encontradas na maioria dasimplem entações de sistemas de arquivos:
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Rotina (^) Descrição
CREATE Criação de arquivo
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Lista origina
Lista comprimida
Smith, Bett Smith, Bett Smith, Gin 7Gin Smith, Donal 7Donald Smithberger, John 5berger, John Smithbren, Ali 6ren, Ali Smithco, Rache 5co, Rachel Smither, Kevi 5er, Kevin
Smithers, Renn
7s, Renn
Snyder, Katherin 1nyder, Katherine
A compressão de dados implica uma compensação: ganha-se espaço dearmazenagem mas perde-se tempo de processamento. Não se esqueça: para todos osmétodos de compressão
de dados, o sistema deve ser capaz de distinguir entre dadoscomprimidos e dados originais. 8.IMPLEMENTAÇÃO DE CACHES
18 de 21 SISTEMAS OPERACIONAIS – NOTAS DE AULA O acesso a disco é bastante lento se comparado ao acesso à memória principal,devido à arquitetura dos discos magnéticos. Este é o principal motivo das operações deE/S com discos serem um problema para o desempenho do sistema.Com o objetivo de minimizar este problema, a maioria dos sistemas de arquivosimplementa uma técnica denominada