Файловая система. Файловая система (filesystem) – функциональная часть операционной системы,которая отвечает за обмен данными с внешними запоминающими

Файловая система (filesystem) – функциональная часть операционной системы,которая отвечает за обмен данными с внешними запоминающими устройствами.Операционными системами Windows используется, разработанная еще для DOSфайловая система FAT, в которой для каждого раздели и тома DOS имеетсязагрузочный сектор, а каждый раздел DOS содержит две копии таблицыразмещенияфайлов (fileallocationtable – FAT). FAT представляет собойматрицу, которая устанавливает соотношение между файлами и папками разделаи их физическим местоположением на жестком диске. Перед каждым разделомжесткого диска последовательно расположены две копии FAT. Подобнозагрузочным секторам, FAT располагается за пределами области диска, видимойдля файловой системы. При записи на диск файлы не обязательно занимаютпространство, эквивалентное их размеру. Обычно файлы разбиваются накластерыопредеенного размера, которые могут быть разбросаны по всемуразделу. В результате таблица FAT представляет собой не список файлов и ихместоположения, а список кластеров раздела и их содержимого, а в концекаждого описания содержится ссылка на следующий занимаемый файлом кластер.Элементы таблицы FAT представляют собой 12-, 16- и 32-битовыешестнадцатьричные числа, размер которых определяется программой FDISK, а

значение непосредственно создается программой FORMAT. Все гибкие диски, атакже жесткие диски размером до 16 Мбайт используют в FAT 12-битовыеэлементы. Жесткие и съемные диски, имеющие размер от 16 Мбайт и более,обычно используют 16-битовые элементы. В Windows98 для дисков объемом более512 Мбайт может использоваться файловая система FAT32 с 32-битовымэлементами таблицы FAT. Очевидно, чем меньше размер кластеров раздела, тембольше их будет содержаться в этом разделе и тем больше размер таблицыразмещения файлов FAT, а, значит, дольше а ней выполняется поискинформации, необходимой для доступа к файлу. Зачем же тогда необходимоуменьшать размер кластера? Дело в том, что размер файла может бытьпроизвольным, однако, при записи на диск, Windows разбивает файл нанесколько кластеров. В итоге последний кластер почти никогда не бываетзаполнен до конца. Оставшееся пустое пространство, называемое люфтом,существует до тех пор, пока файл находится на диске. Таким образом, размерпотерянного пространства зависит от размера кластера. Помимо поддержкибольших разделов и меньших кластеров FAT32 иначе использует саму таблицуразмещения файлов. В FAT использовались две идентичные таблицы, одна из

которых служила основной, вторая при выполнении обычных процедур постояннообновлялась, заполняясь при этом возможными ошибками первой копии. FAT32,при невозможном считывании данных из основной таблицы, обращается ко второйкопии, которая и становится основной. Основным недостатком FAT32 являетсянесовместимость с более ранними файловыми системами, а также системой NTFS,применяемой в WindowsNT.КогдаWindows NT впервые вышла в свет, в ней была предусмотрена поддержкатрех файловых систем. Это таблица размещения файлов (FAT), обеспечивавшаясовместимость с MS-DOS, файловая система повышенной производительности(HPFS), обеспечивавшая совместимость с LAN Manager, и новая файловаясистема, носившая название Файловой системы новых технологий (NTFS). NTFSобладала рядом преимуществ в сравнении с использовавшимися на тот моментдля большинства файловых серверов файловыми системами. Для обеспеченияцелостности данных в NTFS имеется журнал транзакций. Подобный подход неисключает вероятности утраты информации, однако, значительно увеличиваетвероятность того, что доступ к файловой системе будет возможен даже в томслучае, если будет нарушена целостность системы сервера. Это становитсявозможным при использовании журнала транзакций для отслеживаниянезавершенных попыток записи на диск при последующей загрузке WindowsNT.Журнал транзакций также используется для проверки диска на наличие ошибоквместо проверки каждого файла, в случае использования таблицы размещенияфайлов. Одним из основных преимуществ NTFS является безопасность. NTFSпредоставляет возможность вносить записи контроля доступа (AccessControlEntries, ACE) в список контроля доступа (AccessControlList, ACL). ACEсодержит идентификационное имя группы или пользователя и маркер доступа,который может быть использован для ограничения доступа к определенномукаталогу или файлу. Этот доступ может предполагать возможность чтения,записи, удаления, выполнения и даже владения файлами. С другой стороны, ACLпредставляет собой контейнер, содержащий одну или более записей ACE. Этопозволяет ограничить доступ отдельных пользователей или групп пользователейк определенным каталогам или файлам в сети. Кроме того NTFS поддерживаетработу с длинными именами, имеющими длину до 255 символов и содержащимизаглавные и строчные буквы в любой последовательности. Одной из главныххарактеристик NTFS является автоматическое создание эквивалентных имен,совместимых с MS-DOS. Также NTFS имеет функцию сжатия, впервые появившуюсяв NT версии 3.51. Она обеспечивает возможность сжатия любого файла,каталога или диска NTFS. В отличии от программ сжатия MS-DOS, создающихвиртуальный диск, имеющий вид скрытого файла и подвергающий сжатию вседанные на этом диске, Windows NT использует дополнительный уровень файловойподсистемы для сжатия и разуплотнения требуемых файлов без создания

виртуального диска. Это оказывается полезным при сжатии либо определеннойчасти диска (например, пользовательского каталога), либо файлов, имеющихопределенный тип (например, графических файлов). Единственным недостаткомсжатия NTFS является невысокий, в сравнении со схемами сжатия MS-DOS,уровень компрессии. Зато NTFS отличается более высокой надежностью ипроизводительностью.

14.

Классификация и структура ПО: системное, общего назначения, специальное

По функциональному признаку различают следующие виды ПО:

§ Системное;

§ Общее;

§ Специальное.

Под системным (базовым) понимается ПО, включающее в себя операционные системы, сетевое ПО, сервисные программы, а также средства разработки программ (трансляторы, редакторы связей, отладчики и пр.).

Основные функции операционных систем (ОС) заключаются в управлении ресурсами (физическими и логическими) и процессами вычислительных систем. Физическими ресурсами являются: оперативная память, процессор, монитор, печатающее устройство, магнитные и оптические диски. К логическим ресурсам можно отнести программы, файлы, события и т.д. под процессом понимается некоторая последовательность действий, предписанная соответствующей программой и используемыми ею данными.

Сетевое ПО предназначено для управления общими ресурсами в распределенных вычислительных системах: сетевыми накопителями на магнитных дисках, принтерами, сканерами, передаваемыми сообщениями и т.д. к сетевому ПО относят ОС, поддерживающие работу ПК в сетевых конфигурациях (сетевые ОС), а также отдельные сетевые программы (пакеты), используемые совместно с обычными, не сетевыми ОС.

Оболочки операционных систем предоставляют пользователю качественно новый интерфейс по сравнению с реализуемым операционной системой. Такие системы существенно упрощают выполнение часто запрашиваемых функций, например, операций с файлами. В целом, программы-оболочки заметно повышают уровень пользовательского интерфейса, наиболее полно удовлетворяя потребностям пользователя.

Программное обеспечение общего назначения используется для решения определенной целевой задачи из проблемной области. Часто такие программы называют приложениями, а программное обеспечение - прикладным. Прикладное ПО может использоваться в промышленном производстве, инженерной практике, научных исследованиях, медицине, управление, делопроизводстве, издательской деятельности, образовании и т.д.

Системное обеспечение. Операционная система MS DOS, структура, назначение блоков. Операционная система MS DOS имеет развитые средства доступа ко всем аппаратным компонентам, обладает достаточно гибкой файловой системой, основанной на иерархической структуре каталогов, удобным командным языком.

 

Основными компонентами MS DOS являются:

§ Базовая система ввода-вывода (БСВВ) - BIOS (BasicInput/OutputSystem);

§ Системный загрузчик SB (SystemBootstrap) - размещается в блоке начальной загрузки (BootRecord);

§ Модуль расширения BIOS - располагается в скрытом файле io.sys;

§ Модуль обработки прерываний - скрытый файл msdos.sys;

§ Командный процессор - файл command.com;

§ Утилиты, реализующие выполнение внешних команд MS DOS - файлы с расширением COM, например format.com;

§ Драйверы устройств - размещаются в виде файлов на диске;

§ Информация о желательных параметрах настройки MS DOS - при необходимости задается в файле конфигурации config.sys;

§ Командный файл, при необходимости выполняемый для настройки параметров и конфигурирования MS DOS называется autoexec.bat.

БСВВ находится в ПЗУ ПК и устанавливает связь между обладающими некоторыми особенностями техническими средствами и стандартизированным ПО, а именно с ОС. Ее назначение состоит в выполнении наиболее простых и универсальных функций ОС, связанных с вводом-выводом. BIOS в ПЗУ содержит также тест функционирования ПК, проверяющий работу памяти и устройств при включении питания. Кроме того, он содержит программу вызова загрузчика ОС. БСВВ в ПЗУ является общей и неизменяемой частью всех возможных ОС для данной модели ПЭВМ. Системный загрузчик предназначен для считывания в оперативную память модуля расширения БСВВ и модуля обработки прерываний. Модуль расширения БСВВ придает гибкость ОС, позволяет управлять с ее помощью набором аппаратных средств ПК, наиболее точно удовлетворяющим замыслу разработчиков ОС. Этот модуль сравнительно легко позволяет перекрыть функции БСВВ в ПЗУ и обеспечивает возможность подключения дополнительных драйверов (программ обслуживания внешних устройств).

Модуль обработки прерываний образует верхний уровень ОС, с которым взаимодействует большинство ПП. Компонентами данного модуля являются программы, обеспечивающие работу файловой системы, устройств ввода/вывода, обслуживания некоторых ситуаций, связанных с завершением программ, их принудительным прерыванием и обработкой ошибок.

Командный процессор представляет собой выполнимую программу. Командный процессор выполняет функции:

§ Прием и разбор команд, полученных с клавиатуры или из командного файла;

§ Выполнение встроенных команд MS DOS, находящихся внутри файла COMMAND.COM;

§ Загрузка и выполнение внешних команд MS DOS (утилит) и прикладных программ, хранящихся в виде файлов типа com и exe.

Утилиты, или внешние команды MS DOS, представляют собой программы, поставляемые вместе с ОС в виде файлов. Они выполняют различные обслуживающие действия, например, форматирование дискет, проверку дисков и т.д.

Драйверы устройств представляют собой программы, дополняющие систему ввода/вывода ОС и обеспечивающие обслуживание новых устройств или нестандартное использование имеющихся устройств. В частности, с помощью драйверов, например драйвера ansi.sys, обеспечивается требуемый способ формирования символов и вывода их на принтер. Драйверы загружаются в ОЗУ при загрузке ОС, а их имена указываются в файле конфигурации config.sys.

Загрузка и схема работы. Процесс запуска ПК и подготовки ОС к работе состоит из следующих действий:

1.При включении ПК управление передается БСВВ. Она выполняет тестирование памяти, проверку состояния аппаратуры и инициализирует устройства. Параметры конфигурации ПК извлекаются из так называемой энергонезависимой памяти. При необходимости перед началом инициализации устройств можно передать управление программе изменения параметров конфигурации.

2.Управление конфигурацией ПК (задание параметров винчестера, указание привода для системного диска, задание пароля и др.) выполняется с помощью программы Setup.

3.Вызов загрузчика и загрузка ОС с помощью системного загрузчика.

4.Установка драйверов, задание окружения, путей поиска файлов, числа буферов, числа одновременно открываемых файлов, кодовой таблицы и т.п. выполняются с помощью файлов автозапуска autoexec.bat и конфигурации config.sys.

Файловая система является одной из важнейших подсистем, поскольку вся информация на внешних носителях хранится в виде файлов. Обращения к файловой системе прикладные программы через функции прерываний MS DOS. С их помощью выполняются все файловые операции: создание и удаление файлов и каталогов, запись и чтение данных, получение справочной информации и др. Файловая система работает с внешними накопителями с помощью драйверов, последние, в свою очередь, пользуются помощью БСВВ.

Система управления памятью используется для распределения основной памяти выполняемым программам. Управление памятью выполняется с помощью блоков управления памятью - МСВ (MemoryControlBlock). Память разбивается на блоки, каждому блоку предшествует МСВ, в котором записываются характеристики этого блока. Для вновь запускаемой программы выделяется нужное количество блоков. При освобождении памяти и при выполнении новых запросов на выделение памяти также используются МСВ с проверкой правильности их содержимого.

Система управления программами при запуске сначала обращается к системе управления памятью для подготовки нужного количества блоков. С помощью файловой системы файл с программой загружается в основную памятью. При необходимости программа настраивается на физический адрес размещения, затем ей передается управление. С помощью системы управления программами решаются также задачи запуска оверлейных программ (программ с перекрытиями) и задачи обеспечения работы резидентных программ (постоянно присутствующих в основной памяти).

Система связи с драйверами устройств. В MS DOS предполагается, что прикладные программы не должны непосредственно вызывать драйверы устройств. По-видимому, такой запрет введен для обеспечения совместимости различных версий ОС. Поэтому операции ввода/вывода в прикладных программах, как правило, выполняются через обращения к ОС, которая при необходимости обращается за помощью к драйверам.