Управление данными

Управление данными — важнейший компонент операционной системы, так как осуществляет связь вычислительной системы с «окружающей средой»: реализует запросы на ввод-вывод, исходящие как от программы пользователя, так и от программы операционной системы.

Основные функции управления данными.

Управление данными предназначено для выполнения следующих функций:

  • централизованного осуществления операций ввода-вывода (операций обмена) с использованием внешних (периферийных) устройств;
  • обеспечения хранения данных на устройствах внешней памяти;
  • обеспечения различных способов организации и идентификации данных;
  • каталогизации данных, позволяющей осуществлять их поиск используя лишь символическое имя без указания местонахождения;
  • автоматического распределения памяти на томах прямого доступа;
  • автоматического поиска данных по их символическому имени;
  • обеспечения независимости программ от характеристик данных, которые они обрабатывают, и типов используемых внешних устройств;
  • обеспечения различных методов доступа к данным в зависимости от их организации и логического уровня способа доступа.

Централизованное выполнение операций ввода-вывода создает возможности для организации мультипрограммной обработки данных и оптимизации операций обмена с внешними устройствами. Это позволяет сократить продолжительность простоев центрального процессора и время выполнения заданий, увеличить эффективность использования внешних устройств. Автоматизация процессов обмена информацией позволяет свести до минимума потребность в ручном вмешательстве оператора и в значительной степени упростить процесс разработки и отладки программ.

Все функции управления данными, перечисленные выше, можно разделить на два вида:

  1. управление процессами ввода-вывода в вычислительной системе;
  2. организация данных, хранимых в вычислительной системе. Эта функция имеет отношение только к данным, хранимым на внешних запоминающих устройствах (НМД и НМЛ).

Оба вида функций реализуются через операции ввода-вывода, поэтому организация ввода-вывода является основой управления данными.

Архитектура современных ЭВМ рассчитана на аппаратно-программную организацию операций ввода-вывода, которая предполагает функционирование аппаратных средств ввода-вывода под управлением управляющей программы. Аппаратная часть организации ввода-вывода основана на реализации этих операций в специализированных устройствах, называемых каналами ввода-вывода, либо в специализированных ЭВМ (в зависимости от объема функций, выполняемых этими устройствами).

Важной особенностью этих устройств является то, что они функционируют параллельно и асинхронно с центральными устройствами. Синхронизация работы центральных устройств и устройств ввода-вывода осуществляется при запуске и завершении операций в устройстве.

Запуск устройств ввода-вывода осуществляется по специальным командам, выдаваемым управляющей программой центрального процессора. При завершении операции ввода-вывода устройства выдают управляющей программе центрального процессора сигнал прерывания. В процессе функционирования устройство ввода-вывода действует в соответствии с собственной программой.