Понятие и основные виды операционных систем

lign:justify">В функции командного процессора входит также исполнение командных файлов. Когда в качестве команды задается имя такого файла, командный процессор начинает последовательно читать и интерпретировать содержащиеся в нем строки, каждая из которых может содержать одну команду, метку или комментарий. Если в очередной строке стоит команда, осуществляющая вызов какой-то программы, выполнение командного файла приостанавливается и начинается работа вызванной программы. После ее завершения происходит выполнение следующей команды командного файла.

Драйверы устройств. К магистрали компьютера подключаются различ­ные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). Каж­дое устройство выполняет определенную функцию (ввод информации, хране­ние информации, вывод информации), при этом техническая реализация уст­ройств существенно различается.

В состав операционной системы входят драйверы устройств, специ­альные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и со­гласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Каждому устрой­ству соответствует свой драйвер.

Технология «Plug and Play» (подключи и играй) позволяет автоматизи­ровать подключение к компьютеру новых устройств и обеспечивает их конфи­гурирование. В процессе установки Windows определяет тип и конкретную модель установленного устройства и подключает необходимый для его функ­ционирования драйвер. При включении компьютера производится загрузка драйверов в оперативную память. [3]

Пользователь имеет возможность вручную установить или переустано­вить драйверы.

 

1.4.   Обзор файловых систем

 

Файлом называется логически связанная совокупность данных или программа, записанная в виде поименованной области на устройстве хранения.

Файловая система - это часть операционной системы, назначение кото­рой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использова­ние файлов несколькими пользователями и процессами. В широком смысле понятие «файловая система» включает:

      совокупность всех файлов на диске;

      наборы служебных структур данных, используемых для управления файлами;

      набор функций по управлению файлами.

Различие между файловыми системами заключается, в основном, в способах распределения дискового пространства между файлами и организации на диске служебных областей.

Файловая система имеет два уровня организации: логический и физический. На логическом уровне описывается относительное местоположение файлов в компьютере. Файловая система большинства ОС имеет иерархическую структуру, в которой уровни создаются за счет каталогов, содержащих информацию о зарегистрированных в них файлах и каталогах более низкого уровня. Под каталогом в файловой системе понимается, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений; с другой стороны, каталог – это файл особого вида, содержащий системную информацию о зарегистрированных в нем файлах и других каталогах со ссылками на их расположение. Дескриптор файла содержит информацию об имени файла, дате и времени создания или последнего обращения к файлу, размере файла, атрибутах и начальном адресе его размещения на диске.

Файловая система FAT.

Файловая система FAT была разработана Биллом Гейтсом и Марком МакДональдом в 1977 г. И первоначально использовалась в операционной сист6еме 86-DOS. В дальнейшем она была приобретена фирмой Microsoft и стала основой для ОС MS-DOS 1.0, выпущенной в августе 1981 г. FAT была предназначена для работы с гибкими дисками и вначале не предусматривала поддержку жестких дисков. В соответствии со спецификацией FAT16 на диске размещался сначала загрузочный сектор, затем сама таблица размещения файлов, затем ее точная копия, затем корневой каталог; далее располагалась область данных. [2]

FAT не могла контролировать каждый сектор в отдельности, поэтому она объединяла смежные секторы в кластеры. Кластер – это группа смежных секторов, имеющая уникальный номер. Каждый кластер считывается и записывается целиком, и поэтому представляет собой минимальное пространство, которое может занимать файл. В результате значительная часть пространства диска расходуется впустую.

В настоящее время существуют следующие типы файловой системы FAT:

•         FAT 12, используемая в разделах емкостью не более 16 Мбайт (например, дискета);

•         FAT 16, используемая в разделах емкостью от 16 Мбайт до 2 Гбайт;

•         FAT 32, используемая (необязательно) в разделах ёмкостью от 512 Мбайт до 2 Тбайт.

Файловые системы FAT 12 и FAT 16 изначально применяются в DOS и Windows и поддерживаются практически всеми известными на сегодняшний день операционными системами. Большинство персональных компьютеров по­ставляется с жесткими дисками, на которых установлена одна из файловых сис­тем FAT.

Файловая система FAT 32 поддерживается операционной системой Windows 95 и более поздними версиями, а также Windows 2000, ХР. Для обеспечения пользовательским приложениям доступа к файлам незави­симо от типа используемого диска в операционной системе предусмотрено не­сколько структур. Эти структуры поддерживаются системами Windows и пред­ставлены ниже в порядке расположения на диске:

      загрузочные секторы главного и дополнительного разделов;

      загрузочный сектор логического диска;

      таблицы размещения файлов (FAT);

      корневой каталог;

      область данных;

      цилиндр для выполнения диагностических операций чтения/записи.

Информация о каждом разделе сохраняется в загрузочном секторе разде­ла (или логического диска) в начале каждого раздела. Существует также основ­ная таблица списка разделов, помещенная в загрузочный сектор главного раз­дела.

Загрузочный сектор главного раздела (или* главная загрузочная запись (Master Boot Record - MBR)) является первым сектором на жестком диске (ци­линдр 0, головка 0, сектор 1) и состоит из двух элементов.

      •  Таблица главного раздела. Содержит список разделов на диске и распо­ложение загрузочных секторов соответствующих логических дисков. Эта таб­лица очень маленькая и может содержать максимум четыре записи. Таким об­разом, для получения большего количества разделов в операционной системе (например, DOS) можно создать один дополнительный раздел и поместить в него несколько логических дисков.

      • Главный загрузочный код. Небольшая программа, которая выполняется системой BIOS. Основная функция этого кода - передача управления в раздел, который обозначен как активный (или загрузочный).

В файловой системе FAT дисковое пространство разбивается не на сек­торы, а на группы секторов, которые называются кластерами (ячейками раз­мещения). Кластер содержит один или несколько секторов. Наименьший раз­мер диска, который может занимать файл ненулевого размера, - один кластер. Каждый файл использует целое число кластеров.

FAT - это электронная таблица, управляющая распределением дискового пространства. Каждая ячейка этой таблицы связана с определенным кластером на диске. Число, содержащееся в этой ячейке, сообщает о том, использован ли данный кластер под какой-либо файл и, если использован, где находится сле­дующий кластер этого файла.

Файловая система NTFS.

По сравнению с FAT или FAT32, NTFS предоставляет пользователю це­лое сочетание достоинств: эффективность, надежность и совместимость. Фай­ловая система NTFS применяется в операционной системе Windows NT/2000/XP.

Как и любая другая система, NTFS делит все полезное место на кластеры

      блоки данных, используемые единовременно. NTFS поддерживает почти лю­бые размеры кластеров - от 512 байт до 64 Кбайт, неким стандартом же счита­ется кластер размером 4 Кбайт

      При установке NTFS, диск разделяется на две неравные части: первая от­водиться под MFT (Master File Table - общая таблица файлов), называется MFT

      зоной и занимает порядка 12% от общего размера диска, вторую часть зани­мают собственно ваши данные. Есть еще и третья зона, но о ней позже. MFT лежит в начале диска, каждая запись в MFT соответствует какому-либо файлу и занимает около 1 Kb. По своей сути это каталог всех файлов находящихся на диске. Надо заметить, что любой элемент данных в NTFS рассматривается как файл, даже MFT. [5]

MFT-зона всегда держится пустой - это делается для того, чтобы самый главный, служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте. Ос­тальные 88% диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.

Свободное место диска, однако, включает в себя всё физически свобод­ное место - незаполненные куски MFT-зоны туда тоже включаются. Механизм использования MFT-зоны таков: когда файлы уже нельзя записывать в обычное пространство, MFT-зона просто сокращается (в текущих версиях операционных систем ровно в два раза), освобождая, таким образом, место для записи файлов. При освобождении места в обычной области MFT зона может снова расширит­ся.

Первые 16 файлов (метафайлы) в MFT - зоне являются особой кастой. В них содержится служебная информация, они имеют фиксированное положение и они недоступны даже операционной системе. Кстати, первым из этих 16 яв­ляется сам MFT - файл. Существует копия первых трех записей.

Третья зона, в свою очередь, делит диск пополам. Это сделано для на­дежности, в случае утери информации в MFT - файле, всегда можно восстано­вить информацию, а там уже дело техники, как говориться. Все остальные фай­лы в MFT - зоне могут располагаться произвольно. Надо заметить, что в MFT -зоне теоретически кроме служебных файлов ничего не находиться. NTFS прак­тически не имеет ограничения на размеры диска (во всяком случае при ны­нешних технологиях производства жестких дисков). Размер кластера может варьироваться от 512 b до 64 Kb, хотя обычный его размер равен 4 Kb. [2]

NTFS - отказоустойчивая система, которая вполне может привести себя в корректное состояние при практически любых реальных сбоях. Любая современная файловая система основана на таком понятии, как транзакция - дейст­вие, совершаемое целиком и корректно или не совершаемое вообще. У NTFS просто не бывает промежуточных (ошибочных или некорректных) состояний - квант изменения данных не может быть поделен на до и после сбоя, принося разрушения и путаницу - он либо совершен, либо отменен.

NTFS восстанавливается в полностью корректное состояние даже при сбоях в очень загруженные дисковой активностью моменты. Можно даже оп­тимизировать диск и в самый разгар этого процесса нажать reset - вероятность потерь данных даже в этом случае будет очень низка. Важно понимать, однако, что система восстановления NTFS гарантирует корректность файловой систе­мы, а не ваших данных. Если вы производили запись на диск и получили ава­рию - ваши данные могут и не записаться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Характеристика современных операционных систем

 

2.1. Операционные системы семейства Windows 95, 98, ME

 

Сейчас на более чем 90% персональных компьютеров во всем мире установлена одна из версий операционной системы Windows. Несмотря на очевидный успех как на корпоративном рынке, так и на рынке ОС для домашних компьютеров, Windows постоянно подвергается критике со стороны конечных пользователей и системных администраторов.

Windows 95. 24 августа 1995 года корпорация Microsoft представила пользователям принципиально новую 32-разрядную операционную систему для настольных ПК - Windows 95. Первоначально Windows 95 устанавливалась поверх Windows З.Х в качестве своеобразного "обновления", используя ряд входящих в состав Windows 3.Х библиотек, лишь чуть позже на свет появилась "самостоятельная" реализация Windows 95. [1]

Windows 95 имела уже ставший привычным современным пользователям оконный интерфейс с панелью задач, часами, регулятором громкости' звука и переключателем раскладки клавиатуры в System Tray, ярлыком "Мой Компью­тер" и "Корзиной" на рабочем столе. Окна запущенных приложений сворачива­лись теперь в панель задач и открывались из нее одним щелчком мыши, а сама панель задач могла перемещаться по рабочей области экрана, либо скрываться за его пределами. Доступ к установленным на дисках программам осуществ­лялся из меню, вызываемого нажатием кнопки "Пуск", роль файлового менед­жера выполнял так называемый "Проводник" (Windows Explorer), являвшийся по совместительству самой оболочкой системы.

В Windows 95 впервые был интегрирован программно-драйверный ком­плекс DirectX, предоставляющий приложениям Windows прямой доступ к ап­паратным устройствам ПК - звуковой карте, видеоплате и так далее. Именно благодаря этому стало возможным создание игр для Windows 95.А другая сис­тема - ActiveMovie - обеспечивала поддержку воспроизведения большого ко­личества мультимедийных файлов - от музыки в формате MIDI до видеодис­ков.

Наконец, Windows 95 могла автоматически распознать большое число комплектующих и обладала значительно совершенным механизмом настройки и конфигурации. Всё это существенно снижало риск критических ошибок.

Однако Windows 95, обладавшая достаточно простым, дружественным и легким в изучении интерфейсом, была крайне ненадежной платформой, при создании которой программистами было допущено множество существенных и весьма неприятных ошибок. Нестабильность работы Windows 95 стала бук­вально притчей во языцех, значительно "подмочив" репутацию Microsoft.