БЛОЧНЫЕ БУФЕРЫ
Форт-система построена таким образом, чтобы вы не задумывались о том, как организованы блочные буферы. Однако ничего сложного в этом нет, так что вы всегда сможете в них разобраться, применить и (при необходимости) исправить их. Поэтому мы опишем здесь механизм работы блочных буферов.
Как уже упоминалось ранее, каждый буфер имеет достаточные размеры для размещения содержимого одного блока (1024 байта) в памяти с произвольной выборкой (ОЗУ), поэтому он может редактироваться и загружаться или к нему просто может быть осуществлен доступ любыми иными средствами. Мы думаем, что непосредственно взаимодействуем с диском, хотя на самом деле система перекачивает данные с диска в буфер, откуда их можно считывать. Можно также записать данные в буфер с тем, чтобы система переслала их дальше, на диск.
Здесь мы имеем дело с так называемой виртуальной памятью, т.е. работаем с памятью большой емкости, как с памятью компьютера.
Во многих Форт-системах (даже если они являются мультипрограммными) используются всего лишь два блочных буфера. Давайте выясним, почему это возможно.
Допустим, в вашей системе имеются два буфера и вы выполняете следующие действия. Сначала вы распечатываете блок 200. Система считывает его с диска и пересылает в буфер 0, откуда слово LIST выводит этот блок на печать. Далее вы распечатываете блок 201. Система копирует блок 201 с диска в другой буфер. И наконец, вы распечатываете блок 202. Система копирует данный блок с диска в буфер, который применялся в первую очередь, а именно в буфер 0.
Что случилось с бывшим содержимым буфера 0? Оно просто было замещено (затерто) новым содержимым. Старая информация для нас не потеряна, так как блок 200 все еще остается на диске. Но если бы вы отредактировали блок 200, были бы утеряны ваши исправления? Нет, конечно. При распечатке блока 202 сначала измененное содержимое блока 200 посылается на диск с тем, чтобы обновить прежнее содержимое этого блока, а затем в буфер помещается содержимое блока 202.
Волшебное слово UPDATE устанавливает (обновляет) флаг, связанный с каждым буфером.
Этот флаг указывает, что содержимое текущего блока (к которому осуществлялся самый последний доступ) после прочтения с диска подвергалось изменениям. Все команды редактора, изменяющие содержимое блоков, - будь то занесение или удаление - имеют слово UPDATE в своих определениях. Если в некоторый буфер требуется поместить содержимое другого блока и флаг обновления данного буфера установлен, прежнее содержимое не исчезает, а копируется снова на диск.
Основным словом, которое считывает содержимое какого-либо блока с диска, является BLOCK. Например, если вы введете205 BLOCK
то система скопирует блок 205 в один из буферов. Кроме того, BLOCK оставляет в вершине стека адрес начала этого буфера. Используя адрес начала буфера как базу, вы можете получить доступ к любому байту блока1. Слово BLOCK получает управление всякий раз, когда вы распечатываете содержимое блока посредством LIST или загружаете его с помощью LOAD.
Рассмотрим выполнение слова BLOCK более подробно. В первую очередь BLOCK проверяет, не находится ли уже содержимое нужного блока в некотором буфере, и если оно там находится, то помещает в вершину стека адрес данного буфера, а если нет - выбирает буфер (в большинстве систем буфер с самым давним доступом). В том случае, когда буфер подвергался изменениям, система копирует его содержимое на диск, а затем копирует содержимое нужного блока в этот буфер.
Такая организация позволяет многократно модифицировать содержимое блока, не обращаясь всякий раз к дисководу. Поскольку обращение к диску занимает больше времени, чем к памяти с произвольной выборкой, при этом экономится масса времени.
С другой стороны, когда в одной системе работают несколько пользователей, подобная организация дает им возможность обходиться всего лишь двумя буферами (2К памяти) даже в том случае, если каждый из них осуществляет доступ к различным блокам.
Многие Форт-системы предоставляют своим пользователям право задавать число блочных буферов, обеспечивая им тем самым возможность выбора между размером доступной оперативной памяти и частотой обращения к дискам.
Слово FLUSH (ВЫБРОС) инициирует немедленную запись всех обновленных буферов на диск. (Так как вы теперь имеете представление о буферах, можно объяснить, для чего нужно слово FLUSH: обновление буфера не означает записи его содержимого на диск.) Помимо прочего после употребления слова FLUSH система «забывает», что в буферах хранилось содержимое блоков (она освобождает все буферы). Если вам понадобится распечатать или загрузить один из таких блоков, то придется считать его содержимое посредством BLOCK с диска снова.
1 Для пользователей некоторых систем фиг-Форта. Блоки, занимающие 1024 байта, могут быть считаны в нескольких несмежных буферов, что затрудняет индексирование блоков (см. листинги системы фиг-Форта).
Определенное Стандартом-83 слово SAVE-BUFFERS (СОХРАНИТЬ-БУФЕРЫ) по своим возможностям беднее слова FLUSH: оно сохраняет на диске содержимое обновленных буферов, но не освобождает их. Если вам снова потребовался некоторый блок, то его содержимое уже находится в одном из буферов, и Форт-система в этом случае не обращается к диску.
Как правило, вам нет необходимости пользоваться приведенными выше словами, поскольку слово BLOCK гарантирует, что перед повторным применением буферов их содержимое будет сохранено на диске. Однако во время отладки новой программы вам эти слова могут пригодиться (прежде чем система выйдет из строя, исправления все же должны попасть на диск). SAVE-BUFFERS переписывает хранящиеся в буферах блоки на диск, но с содержимым буферов можно работать и в дальнейшем. Это сокращает число обращений к диску (что экономит время и позволяет избежать многих неприятностей). Слово FLUSH необходимо при смене дисков, так как оно эффективно освобождает буферы от их прежнего содержимого, или в тех случаях, когда вы хотите убедиться в том, что информация действительно была записана на диск.
К сожалению, перечисленные слова и их функции изменяются от диалекта к диалекту до неузнаваемости. Ниже приводятся описания этих слов для различных систем.
| Фиг-Форт | FLUSH Копирование всех обновленных буферов во внешнюю память и их освобождение | SAVE-BUFFERS (Не определено) |
| Стандарт-79 | (Не определено: переименованное слово SAVE-BUFFERS) | Копирование всех обновленных буферов во внешнюю память и их освобождение |
| Стандарт-83 | Копирование всех обновленных буферов и их освобождение | Копирование всех обновленных буферов во внешнюю память, сброс флагов обновления этих буферов без их освобождения |
1 Для начинающих. Испорченные, бессмысленные или не имеющие отношения к обработке, ради которой были введены, данные программисты называют «мусором».
пример, удалили несколько нужных строк, а их текст забыт или просто что-нибудь напутали) и не хотите, чтобы оно попало на диск. Когда вы после выполнения этого слова снова читаете свой блок, система не выясняет, есть ли содержимое вашего блока в памяти, а просто считывает его с диска1.
Согласно Стандарту-83 слово FLUSH можно определить следующим образом:
: FLUSH SAVE-BUFFERS EMPTY-BUFFERS ;
Слово BUFFER заносит информацию на диск без учета прежнего содержимого диска (например, при инициализации диска, записи потока информации, копировании ленты на диск и т. д.). BUFFER используется словом BLOCK для назначения номера блока следующему доступному буферу. Само слово BUFFER содержимое с диска в буфер не считывает (хотя в некоторых системах считывает). К тому же оно не проверяет, был ли номер блока присвоен какому-либо буферу, и может случиться так, что один и тот же номер будут иметь два буфера. Такую ситуацию вы обязаны контролировать сами.
|
UPDATE |
( -- ) |
Блок, доступ к которому осуществлялся в последнюю очередь, отмечается как модифицируемый. Этот блок будет впоследствии переписан во внешнюю память, если его буфер потребуется для размещения другого блока или в результате выполнения слова FLUSH. |
|
SAVE-BUFFERS |
( -- ) |
Запись содержимого всех обновленных буферов в соответствующие блоки внешней памяти. У всех буферов погашается признак обновления, но они продолжают оставаться распределенными . |
|
FLUSH |
( -- ) |
Осуществляется SAVE-BUFFERS, затем происходит погашение признака обновления всех буферов. Используется при установке или смене накопителей внешней памяти. |
|
EMPTY-BUFFERS |
( -- ) |
Все блочные буфера отмечаются как пустые независимо от им содержания. Обновленные блоки во внешнюю память не записываются. |
|
BLOCK |
( u -- ) |
Занесение в стек адреса первого байта в блоке u. Если данного блока еще в памяти нет, то происходит его пересылка из внешней памяти в тот буфер, к которому дольше всех не было доступа. Если блок, занимающий данный буфер, обновлялся (то есть был модифицирован) , то перед считыванием блока u в буфер содержимое последнего будет переписано во внешнюю память. |
|
BUFFER |
( u -- a) |
Функции те же, что и у BLOCK, за исключением того, что сам блок из внешней памяти не считывается. |
