КОНТРОЛЬНА РОБОТА
з дисциплини
"Информатика и компьютерная техника" на тему:
«Операционные системы»
«Файловые системы»
План
1. Операционные системы
2. Файловые системы
3. Файловые системы и имена файлов
Список литератури
1. Операционные системы
Операцио́нная систе́ма, ОС (англ. operating system)- базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратнымисредствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а такжевыполнение прикладных программ и утилит.
При включении компьютера операционная система загружается впамять раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для ихработы. Помимо вышеуказанных функций ОС может осуществлять и другие, например,предоставление пользовательского интерфейса, сетевое взаимодействие и т.п. С 1990-хнаиболее распространёнными операционными системами для персональных компьютерови серверов являются ОС семейства Microsoft Windows и Windows NT, Mac OS и MacOS X, системы класса UNIX, и Unix подобные (особенно GNU/Linux).
Операционные системы могут быть классифицированы по базовойтехнологии ([Юникс] -подобные или подобные Windows), типу лицензии ([собственническоепрограммное обеспечение|проприетарная] или [открытое программноеобеспечение|открытая]), развивается ли в настоящее время (устаревшие DOS илиNextStep или современные GNU/Linux и Windows), для рабочих станций (DOS, Apple),или для серверов ([AIX]), [операционная система реального времени|ОС реальноговремени] и [встроенная операционная система|встроенные ОС] ([VxWorks], [QNX]), [PDA],или специализированные (управление производством, обучение, и т. п).Назначение и основные возможности программы MS EXCEL. Интерфейс программы. Основныеэлементы интерфейса. Понятие электронной таблицы, ячейки, строки, столбца,система адресации. Движение по табличному полю. Ввод данных. Типы данных. Редактированиесодержимого ячейки. Изменение ширины и высоты ячейки. Свойства ячейки (команда“Формат ячеек”).
2. Файловые системы
Все современные ОС обеспечивают создание файловой системы,которая предназначена для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним.
Основные функции файловой системы можно разделить на двегруппы:
Функции для работы с файлами (создание, удаление, переименованиефайлов и т.д.)
Функции для работы с данными, которые хранятся в файлах (запись,чтение, поиск данных и т.д.)
Известно, что файлы используются для организации и храненияданных на машинных носителях. Файл — это последовательность произвольного числабайтов, обладающая уникальным собственным именем или поименованная область намашинных носителях.
Структурирование множества файлов на машинных носителяхосуществляется с помощью каталогов, в которых хранятся атрибуты (параметры иреквизиты) файлов. Каталог может включать множество подкаталогов, в результатечего на дисках образуются разветвленные файловые структуры. Организация файловв виде древовидной структуры называется файловой системой.
Принцип организации файловой системы — табличный. Данные отом, в каком месте на диске записан файл, хранится в таблице размещения файлов(File Allocation Table, FAT).
Эта таблица размещается в начале тома. В целях защиты томана нем хранятся две копии FAT. В случае повреждения первой копии FAT дисковыеутилиты могут воспользоваться второй копией для восстановления тома.
По принципу построения FAT похожа на оглавление книги, таккак операционная система использует ее для поиска файла и определениякластеров, которые этот файл занимает на жестком диске.
Наименьшей физической единицей хранения данных являетсясектор. Размер сектора 512 байт. Поскольку размер FAT — таблицы ограничен, тодля дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждомуотдельному сектору не представляется возможным.
В связи с этим группы секторов условно объединяются вкластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размеркластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкостидиска.
Сначала для дискет и небольших жестких дисков (менее 16 Мбайт)использовалась 12-разрядная версия FAT (так называемая FAT12). Затем в MS-DOSбыла введена 16-разрядная версия FAT для более крупных дисков.
Операционные системы MS DOS, Win 95, Win NT реализуют 16 — разрядные поля в таблицах размещения файлов. Файловая система FAT32 былавведена в Windows 95 OSR2 и поддерживается в Windows 98 и Windows 2000.
FAT32 представляет собой усовершенствованную версию FAT,предназначенную для использования на томах, объем которых превышает 2 Гбайт.
FAT32 обеспечивает поддержку дисков размером до 2 Тбайт иболее эффективное расходование дискового пространства. FAT32 использует болеемелкие кластеры, что позволяет повысить эффективность использования дисковогопространства.
В Windows XP применяется FAT32 и NTFS. Более перспективнымнаправлением в развитии файловых систем стал переход к NTFS (New TechnologyFile System — файловая система новой технологии) с длинными именами файлов инадежной системой безопасности.
Объем раздела NTFS не ограничен. В NTFS минимизируется объемдискового пространства, теряемый вследствие записи небольших файлов в крупныекластеры. Кроме того, NTFS позволяет экономить место на диске, сжимая сам диск,отдельные папки и файлы.
По способам именования файлов различают “короткое" и“длинное” имя.
Согласно соглашению, принятому в MS-DOS, способом именованияфайлов на компьютерах IBM PC было соглашение 8.3., т.е. имя файла состоит издвух частей: собственно имени и расширения имени. На имя файла отводится 8символов, а на его расширение — 3 символа.
Имя от расширения отделяется точкой. Как имя, так ирасширение могут включать только алфавитно-цифровые символы латинского алфавита.Имена файлов, записанные в соответствии с соглашением 8.3, считаются “короткими".
С появлением операционной системы Windows 95 было введенопонятие “длинного" имени. Такое имя может содержать до 256 символов. Этоговполне достаточно для создания содержательных имен файлов. “Длинное” имя можетсодержать любые символы, кроме девяти специальных: \ /: *? “ |.
В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Имяфайла заканчивается расширением, состоящим из трех символов. Расширениеиспользуется для классификации файлов по типу.
Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полнымименем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему. Путь доступа к файлу начинается с имениустройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. Вкачестве разделителя используется символ “\” (обратный слеш — обратная косаячерта). Например: D: \Documents and Settings\ТВА\Мои документы\lessons-tva\robots. txt Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся втабличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархическойструктуры — людям так удобнее, а все необходимые преобразования берет на себяоперационная система.
Обычный файл представляет собой массив байтов, и можетчитаться и записываться, начиная с произвольного байта файла. Ядро не различаетв обычных файлах границ записей, хотя многие программы воспринимают символыперевода строки в качестве признаков конца строк, но другие программы могутпредполагать наличие других структур. В самом файле не хранится никакойсистемной информации о файле, но в файловой системе размещается некотораяинформация о владельце, правах доступа и об использовании каждого файла.
Компонент под названием имяфайла является строкой длиной до 255 символов. Эти именахранятся в файле особого типа, который называется каталогом. Информация о файле в каталогеназывается записью каталога ивключает, кроме имени файла, указатель на сам файл. Записи каталога могутссылаться как на другие каталоги, так и на обычные файлы. Таким образомформируется иерархия каталогов и файлов, которая и называется файловой системойfilesystem;
Рисунок 2-2. Небольшая файловая система
/>
Одна небольшая файловая система показана на Рис.2-2. Каталогимогут содержать подкаталоги, и нет ограничений вложенности одного каталога вдругой по глубине. Для соблюдения целостности файловой системы, ядро непозволяет процессу производить запись непосредственно в каталоги. Файловаясистема может хранить не только обычные файлы и каталоги, но также ссылки надругие объекты, такие, как устройства и сокеты.
Файловая система образует дерево, начало которого находитсяв корневом каталоге, иногданазываемому по имени слэш,которое соответствует символу одинарной наклонной черты (/). Корневой каталогсодержит файлы; в нашем примере на Рисунке 2.2, он содержит vmunix,копию выполнимого объектного файла ядра. В нем также расположены каталоги; вэтом примере он содержит каталог usr. Внутри каталога usrрасполагается каталог bin, который в основном содержит выполнимый объектныйкод программ, таких, как ls и vi.
Процесс обращается к файлу, указывая путь до него, который является строкой,состоящей из нескольких или ни одного имен файлов, разделенных символами слэша(/). С каждым процессом ядро связывает два каталога, при помощи которых можноинтерпретировать маршруты до файлов. Корневойкаталог процесса является самой верхней точкой файловойсистемы, которую может достичь процесс; обычно он соответствует корневомукаталогу всей файловой системы. Маршрут, начинающийся с символа слэша,называется абсолютным маршрутом,и интерпретируется ядром, начиная с корневого каталога процесса.
Имя пути, которое не начинается со слэша, называется относительным маршрутом, и интерпретируетсяотносительно текущего рабочего каталогапроцесса. (Этот каталог кратко также называют текущимкаталогом или рабочимкаталогом) Текущий каталог сам по себе можно обозначитьнепосредственно по имени dot,что соответствует одной точке (). Имя файла dot-dot (.) обозначаетродительский каталог текущего каталога. Корневой каталог является предкомсамому себе.
Процесс может задать собственный корневой каталог при помощисистемного вызова chroot, иустановить текущий каталог системным вызовом chdir.Каждый процесс может в любой момент выполнить вызов chdir, но chrootпозволено выполнять только процессу с административными привилегиями. Chroot обычно используется для ограничениядоступа к системе.
Взяв файловую систему, изображенную на Рисунке 2.2, иполагая, что процесс имеет в качестве корневого каталога корневой каталогфайловой системы, и в качестве текущего каталога /usr, онможет обратиться к файлу vi либо от корня по абсолютному имени /usr/bin/vi,либо из текущего каталога с относительным именем bin/vi.
Системные утилиты и базы данных располагаются в несколькихвсем известных каталогах. Частью предопределенной иерархии является каталог,содержащий домашний каталогдля каждого пользователя — например, /usr/staff/mckusickи /usr/staff/karels на Рисунке 2.2 Когда пользователирегистрируются в системе, то рабочий каталог их командного процессораустанавливается в домашний каталог. В своих домашних каталогах пользователимогут создавать каталоги так же легко, как и обычные файлы. Таким образом, пользовательможет строить иерархии каталогов произвольной сложности.
Пользователь обычно знает только об одной файловой системе,но система может знать, что одна виртуальная файловая система на самом делесостоит из нескольких физических файловых систем, каждая из которых расположенана отдельном устройстве. Физическая файловая система не может располагаться нанескольких физических устройствах. Так как большинство физических дисковыхустройств разбиваются на несколько логических устройств, то на одном физическомустройстве может располагаться более одной файловой системы, но не более однойдля каждого логического устройства. Одна из файловых систем — та, с которойначинаются все абсолютные имена — называется корневойфайловой системой, и она всегда доступна. Другие файловыесистемы могут монтироваться; это значит, что они могут интегрироваться виерархию каталогов корневой файловой системы. Ссылки на каталог, в которомнаходится смонтированная в него файловая системе, прозрачно преобразуются ядромв ссылки на корневой каталог смонтированной файловой системы.
Файлы организованы иерархически в каталоги. Каталог является типом файла, но,в отличие от обычных файлов, каталог имеет структуру, определяемую системой. Процессможет читать каталог, как будто это обычный файл, но только ядру разрешеноизменять каталог. Каталоги создаются системным вызовом mkdir и удаляются системным вызовом rmdir. До 4.2BSD системные вызовы mkdir и rmdirбыли реализованы как последовательность системных вызовов link и unlink.Имелось три причины для добавления системных вызовов специально для создания иудаления каталогов:
Операция может быть сделана атомарной. Если системазавершила работу аварийно, то каталог не может оставаться в промежуточномсостоянии, что может случиться при последовательном вызове серии операций.
При работе сетевой файловой системы создание и удалениефайлов и каталогов должны выполняться атомарно, чтобы могли выполнятьсяпоследовательно.
При реализации поддержки не-UNIX файловых систем, таких, какфайловая система MS-DOS, на другом разделе диска, может оказаться, что этафайловая система не поддерживает ссылочных операций. Хотя другие файловыесистемы могут поддерживать концепцию каталогов, скорее всего, они не будутсоздавать и удалять каталоги со ссылками, как это делается в файловой системеUNIX. Соответственно они могут создавать и и удалять каталоги только приналичии явных запросов на удаление или создание каталогов.3. Файловые системы и имена файлов
Не все CD могут быть прочитаны во всех операционныхсистемах, очень многое зависит от файловой системы и способа именования файловпри создании диска. Если Вам нужна максимальная совместимость, проверьте это потаблице: Файловая система/имена файлов Операционная система DOS/Windows 3.1 Windows Mac Unix 95 NT 3.51 NT 4.0 ISO 9660 Level 1 + + + + + + Joliet +* + - + +* +* Romeo - + + + +*** +/- HFS (Mac) - - - - + +**** UDF (DirectCD) - +** - +** +** ISO 9660 Level 3 (DirectCD for Windows) - + + -
* короткие имена FILENA~1. TXT или длинные с патчем дляLinux ** если установлен драйвер UDF *** если имя короче 31 символа **** Linuxсо специальным патчем.
ISO 9660 (8+3 characters set) (или ISO 9660 Level 1)
MS-DOS 8+3 filenames (неограниченный набор символов)
Joliet
Другие файловые системы
ISO-9660 Level 2
ISO-9660 Level 3
Rock Ridge
HFS
Список литератури
1. Автоматизированные информационные технологии в экономике. Под. ред. Г.А.Титоренко — М. Компьютер ЮНИТИ, 1998, — 336 с.
2. Бердтис А. Структуры данных. — М.: Статистика, 1974, — 408 с.
3. Блек Ю. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы. — М.: Мир, 1980.
4. Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных информационныхсистем. — М.: Финансы и статистика, 1992.
5. Бойков В., Савинков В.М. Проектирование баз данных информационных систем.М. Мир 1997.
6. Боэм Б.У. Инженерное программирование для проектирования программногообеспечения. — М.: Радио і связь, 1985, — 512с.
7. Брябрин В.М. Программное обеспечение персональных ЭВМ. — М.: Наука, 1988.
8. Васильев В.Н. Организация, управление и экономика гибкогоинтегрированного производства в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1986. -312с.
9. Вершинин О.В. Компьютер для менеджера. — М.: Высшая школа, 1990.
10. Вычислительные машины, системы и сети / Под ред. А.П. Пятибратова. — М.:Финансы и статистика, 1991.
11. Герасименко В.А. Защита информации в автоматизированных системахобработки данных. — В 2-х кн. — М.: Энергоатомиздат, 1994.
12. Гершгорин Л.Г. Что такое АРМ бухгалтера. — М.: Финансы и статистика,1988.