Лекции по "Программному обеспечению"

     Ядром операционной системы является модуль, который обеспечивает управление файлами, — файловая система.

     Файл — это поименованная последовательность любых данных, стандартная структура которой обеспечивает ее размещение в памяти машины, представляющая собой наименьшую единицу хранения информации. Файл может содержать программу, числовые данные, текст, закодированное изображение и др. В каком-то смысле файл является синонимом документа.

     Основным  атрибутом файла является его  имя. Имя файла — это символьная строка, правила построения которой зависят от конкретной файловой системы. Например, в файловой системе FAT, используемой в MS DOS, длина имени файла не может превышать 11 символов, три из которых предназначены для расширения. Расширение отделяется от имени точкой. Расширение имени файла является необязательным атрибутом и, как правило, информирует о типе данных, хранимых в файле, поэтому его иногда называют типом файла. Например, bat, com, ехе — исполняемые файлы, для их выполнения можно указать только имя. Именно эти файлы могут быть "стартовыми" файлами компьютерных игр, текстовых редакторов и др.; txt — текстовые файлы.

     Помимо  имени атрибутами файла являются: текущий размер и максимальный размер файла; длина записи; время создания, последнего доступа и последнего изменения; владелец файла; создатель файла; пароль для доступа, признак "только чтение" и др.

10. Способы удаления файлов и  каталогов на диске.

     Средства  удаления данных не менее важны для  операционной системы, чем средства их создания, поскольку ни один носитель данных не обладает бесконечной емкостью. Существует как минимум три режима удаления данных: удаление, уничтожение и стирание, хотя операционные системы обеспечивают только два первых режима (режим надежного стирания данных можно обеспечить лишь специальными программными средствами).

     Удаление  файлов является временным. В операционных системах семейства Windows оно организовано с помощью специальной папки, которая называется Корзина. При удалении файлов и папок они перемещаются в Корзину. Эта операция происходит на уровне файловой структуры операционной системы (изменяется только путь доступа к файлам). На уровне файловой системы жесткого диска ничего не происходит — файлы остаются в тех же секторах, где и были записаны.

     Уничтожение файлов происходит при их удалении в операционной системе MS-DOS или при очистке Корзины в операционных системах семейства Windows. В этом случае файл полностью удаляется из файловой структуры операционной системы, но на уровне файловой системы диска с ним происходят лишь незначительные изменения. В таблице размещения файлов он помечается как удаленный, хотя физически остается там же, где и был. Это сделано для минимизации времени операции. При этом открывается возможность записи новых файлов в кластеры, помеченные как «свободные».

     Для справки укажем, что операция стирания файлов, выполняемая специальными служебными программами, состоит именно в том, чтобы заполнить якобы свободные кластеры, оставшиеся после уничтоженного файла, случайными данными. Поскольку даже после перезаписи данных их еще можно восстановить специальными аппаратными средствами (путем анализа остаточного магнитного гистерезиса), для надежного стирания файлов требуется провести не менее пяти актов случайной перезаписи в одни и те же сектора. Эта операция весьма продолжительна, и, поскольку массовому потребителю она не нужна, её не включают в стандартные функции операционных систем.

11. Типы  файловых систем

     Файловая  система, с одной стороны, — это часть ОС, предназначенная для организации работы с хранящимися на диске данными и обеспечения совместного использования файлов несколькими пользователями и процессами, с другой стороны, — сами файлы, хранящиеся на устройствах ввода/вывода. Драйвер файловой системы обеспечивает доступ к информации, записанной на магнитный диск, по имени файла и распределяет пространство на магнитном диске между файлами.

     Выделяют  различные типы файловых систем, например, FAT, NTFS, CDFS.

     FAT (File Allocation Table) разрабатывалась для гибких дисков и представляет собой таблицу размещения файлов MS DOS и Windows 9x. Существуют несколько ее разновидностей:

     FAT12, FAT16, FAT32. Система имеет низкую отказоустойчивость и при отключении питания велика вероятность потери данных. Ее преимуществом является поддержка большинством ОС.

     NTFS (New Technology File System), разработанная Microsoft специально для Windows NT, поддерживает длинные имена файлов (до 255 символов); гарантирует сохранность данных в случае копирования даже при программно-аппаратном сбое или отключении электропитания; превосходит FAT по скорости работы и по эффективности использования ресурсов; обеспечивает построение компьютерных систем от рабочей станции до сервера класса мэйнфреймов; предоставляет средства для разграничения доступа и защиты информации. NTFS в именах использует набор символов Unicode , автоматически для каждого файла генерирует поддерживаемое MS DOS имя (восемь плюс три символа), что дает возможность работать операционным системам MS DOS и OS/2 с файлами NTFS через сеть. Это особенно важно для файловых серверов сети, к которой подключены персональные компьютеры с этими операционными системами.

     CDFS (Compact Disk File System) — специальная файловая система для CD-ROM.

12. Тенденции развития операционных систем

     Основные  направления развития операционных систем следующие:

     1. Расширяемость — возможность  внесения дополнительных функций без разрушения целостности системы (вспомните ОС Linux).

     2. Переносимость — возможность  использования на различных аппаратных  платформах.

     3. Надежность и отказоустойчивость — защищенность от внутренних и внешних сбоев и ошибок, т.е. от некорректных действий прикладных программ, пользователей, оборудования и самой операционной системы. Требования к именам каталогов такие же, как и к именам файлов. Расширения для имен каталогов не используются.

     4. Совместимость — поддержка выполнения  прикладных программ, написанных  для других операционных систем, а также взаимодействие между  различными ОС, функционирующими  в корпоративной среде. 

     5. Безопасность — очень важное  требование, особенно в сетевой среде и в условиях все более широкого использования сети Интернет в корпоративной деятельности.

     6. Производительность — соответствие  быстродействия операционной системы возможностям современных аппаратных средств.

     7. Интеграция с сетью Интернет — поддержка соответствующих протоколов, сервисов и Web-серверов.

     8. Сетевые возможности — поддержка  эффективного использования сетевых ресурсов, организация удаленного доступа, разграничение доступа и др.

     9. Поддержка многопроцессорной обработки данных.