Шпаргалка по "Информатике"

программы для записи CD-ROM, CD-R и многие другие.

Часть утилит входит в состав операционной системы, а  другая часть функционирует независимо от нее, т.е. автономно. 
 

Вопросы №8, №17 Что такое интерфейс пользователя и файловая система ОС Windows 

Интерфейс пользователя, пользовательский интерфейс (англ. UI — user interface) — комплекс программных и аппаратных средств для обеспечения информационного взаимодействия техники (компьютера и др.) и пользователя.

Аппаратное  обеспечение интерфейса пользователя

В аппаратное обеспечение интерфейса пользователя входят две группы устройств. Первая группа — устройства пользовательского  ввода, обеспечивающие управление техникой. Вторую группу составляю устройства вывода информации для пользователя.

Устройства  ввода:

• символьные устройства ввода:
• клавиатура;
• координатные устройства ввода:
• мышь,
• джойстик,
• световое перо,
• сенсорный экран;
• другие:
• микрофон.

Устройства  вывода:

• символьные и графические:
• видеокарта,
• дисплей,
• видеопроектор,
• видеоочки,
• печатающее устройство (принтер);
• звуковые:
• звуковая карта,
• динамик,
• наушники.

[редактировать]

Программное обеспечение интерфейса пользователя

Программное обеспечение интерфейса пользователя состоит из нескольких функционально  связанных групп:

• драйверы;
• средства реализации интерфейса;
• средства функционального наполнения интерфейса.

Драйверы  обеспечивают работу аппаратных средств  пользовательского ввода-вывода.

Средства  реализации интерфейса — совокупность программ, реализующих логику работы элементов интерфейса пользователя. Эти средства полностью определяются типом реализуемого интерфейса. Для командного интерфейса это программы, организующие ввод и редактирование командной строки и вывод текста. Для графического интерфейса — оконные менеджеры, библиотеки элементов управления. Это прослойка между драйверами и приложением пользователя.

Средства  функционального наполнения интерфейса полностью определяются задачами, решаемыми  с помощью интерфейса. Эти средства реализуют определённую идеологию  взаимодействия, то есть, что именно должен вводить и получать пользователь. Функциональное наполнение является частью приложения, так как зависит от функций этого приложения. Если это  файловый менеджер, то функциональное наполнение включает вывод списков  файлов, элементы управления, запускающие  различные операции над файлами  и т. п.  

Файловая  система

Каждая  из операционных систем оперирует некоторыми сущностями, одной из которых является процесс. Есть вторая сущность, которая  также важна - это понятие файла. Файловая система - это компонент  операционной системы, обеспечивающий организацию создания, хранения и  доступа к именованным наборам  данных. Эти именованные наборы данных называются файлами.

Основные  свойства файлов

1. Файл - это некий объект, имеющий имя, и позволяющий оперировать с содержимым файла через ссылку на это имя. Обычно имя - это последовательность некоторых символов, длина которой зависит от конкретной операционной системы.

2. Независимость файла  от расположения. Для работы с конкретным файлом не требуется иметь информацию о местоположении этого файла на внешнем устройстве.

3. Набор функций  ввода / вывода. Практически каждая операционная система однозначно определяет набор функций, обеспечивающий обмен с файлом. Обычно, этот набор функций состоит из следующих запросов:

Открыть файл для работы. Открыть можно либо уже существующий, либо новый файл. Может возникнуть вопрос - зачем открывать файл? Почему нельзя сразу читать и писать в этот файл? На самом деле, это есть средство, для того чтобы централизованно объявить операционной системе, что файл будет работать с конкретным процессом. А она уже из этих сведений может принять какие-то решения (например, блокирование доступа в этот файл для других процессов).

Чтение/запись. Обычно обмен с файлами может организовываться некоторыми блоками данных. Блок данных, с которым происходит обмен, несет двоякую сущность. С одной стороны, для любой вычислительной системы известны размеры блоков данных, которые наиболее эффективны для обмена, то есть это программно-аппаратные размеры. С другой стороны, эти блоки данных при реальном обмене могут варьироваться достаточно произвольно программистом. В функциях чтения / записи обычно фигурирует размер блока данных для обмена и количество блоков данных, которые необходимо прочесть или записать. От выбранного размера блока данных может зависеть эффективность реальных обменов. Здесь есть элементы неэффективности, хотя они могут сглаживаться «умной» операционной системой.

Управление  файловым указателем. Практически с каждым открытым файлом связывается понятие файлового указателя. Этот указатель, в каждый момент времени показывает на следующий относительный адрес по файлу, с которым можно произвести обмен. После обмена с данным блоком указатель переносится на позицию через блок. Для организации работы с файлом требуется уметь управлять этим указателем. Имеется функция управления файловым указателем, которая позволяет произвольно (в пределах доступного) перемещать указатель по файлу. Указатель есть некоторая переменная, доступная программе, которая связана с функцией открытия файла (создающей эту переменную).

Закрытие  файла. Эта операция может осуществляться двумя функциями: закрыть и сохранить текущее содержимое файла либо уничтожить файл.

4. Защита данных. Многие стратегические решения повторяются как на аппаратном уровне, так и на уровне операционной системы. Если мы вспомним мультипрограммный режим, то одним из необходимых условий его существования является обеспечение защиты (памяти и данных). Если мы рассмотрим файловую систему, то она так же, как и операционная система, может быть однопользовательской. В этом случае проблемы защиты данных не существует, потому что человек, который работает с этой операционной системой, является хозяином всех файлов. Примеры однопользовательских систем - MS-DOS или Windows 95. Можно загрузить машину и уничтожить все файлы других пользователей, которые размещены на диске, потому что в этих системах защиты нет никакой. Многопользовательская система обеспечивает корректную работу многих пользователей. MS-DOS также может работать в режиме мультипрограммирования, но он не достаточно корректен, потому что ошибка в одном процессе может привести к затиранию операционной системы и соседнего процесса. Также и в операционной системе Windows 95 может работать много пользователей, но эта работа некорректна, потому что эта операционная система не обеспечивает все права защиты. Итак, многопользовательская система должна обеспечивать защиту информации от несанкционированного доступа. На самом деле, проблема защиты связана не только с файловой системой. Реально операционная система обеспечивает защиту данных во всех областях: это и файлы, и процессы, и ресурсы, принадлежащие процессам, запущенным от имени одного пользователя. Во всех последних версиях ОС поддерживаются многопользовательские режимы, и соответственно обеспечена защита файловых систем.

Основные  свойства файловых систем

Файловая  система естественно включает в  себя все те свойства, которые были перечислены для файлов, но добавляет  еще некоторые. Эти свойства связаны  со структурной организацией файловой системы.

Одноуровневая организация файлов непрерывными сегментами.

Термин  «одноуровневая» означает, что система  обеспечивает работу с файлами уникально  именованными. В пределах пространства запоминающего устройства выделяется некоторая область для хранения данных, которая называется каталог. Каталог имеет следующую структуру:

«Начальный  блок» ссылается на некоторый  относительный адрес пространства запоминающего устройства, с которого начинается файл с заданным именем. «Конечный блок» определяет последний  блок данного файла. Функция открытия файла сводится к нахождению в  каталоге имени файла и определении  его начала и конца (реально данные могут занимать несколько меньше места, об этом будет сказано позже). Это действие очень простое, к  тому же каталог можно хранить  в памяти операционной системы, и  тем самым уменьшить количество обменов. Если создается новый файл, то он записывается на свободное место. Аналогично каталогу имен может иметься  таблица свободных пространств (фрагментов).

Чтение/запись происходит почти без дополнительных обменов, так как при открытии мы получаем диапазон размещения данных. Чтение происходит в соответствии с  этой блочной структурой и никакая  дополнительная информация не требуется, соответственно обмен происходит очень  быстро.

Что будет, когда нужно записать в такой  файл дополнительную информацию, а  свободного пространства за этим файлом нет? В этом случае система может  поступить двояко. Первое, она скажет, что нет места и вы должны сделать что-то сами, например, запустить некий процесс, который перенесет этот файл в другое место и добавит нужную информацию. Этот перенос - функция достаточно дорогостоящая по времени и загрузке процессов. Вторая возможность - в обмене будет отказано. Это означает, что при открытии файла нужно было заранее зарезервировать дополнительное место; при этом файловая система проверяет размер свободного буфера, и если его мало, то ищет свободное место там, где этот файл разместится.

Итак, мы видим, что эта организация проста, при обменах эффективна, но в случае нехватки пространства для файла  начинается неэффективность. К тому же, при долговременной работе такой  файловой системы на диске случается  то же, что случается с оперативной  памятью - фрагментация. То есть ситуация, когда есть свободные фрагменты, но среди них нет такого, куда можно было бы разместить файл. Борьба с фрагментацией для такой организации файловой системы - это периодическая компрессия, когда запускается долгий, тяжелый и опасный для содержимого файловой системы процесс, который прижимает все файлы плотно друг к другу.

Такая организация может быть пригодна для однопользовательской файловой системы, потому что при большом  количестве пользователей очень  быстро произойдет фрагментация, а  постоянный запуск компрессии - смерть для системы. С другой стороны, система  проста и не требует почти никаких  накладных расходов.

Файловая  система с блочной организацией файлов.

Пространство  запоминающего устройства разделено  на блоки (те самые блоки, которые  эффективны для обмена). В общем  случае, с каждым именем файла связан набор номеров блоков устройства, в которых размещены данные этого  файла. Причем, номера этих блоков имеют  произвольный порядок, то есть блоки  могут быть разбросаны по всему устройству в произвольном порядке. При такой  организации нет фрагментации, хотя могут быть потери кратные блоку (если файл занял хотя бы один байт в  блоке, то весь блок считается занятым). Следовательно, нет проблем компрессии, и эта система может использоваться при многопользовательской организации.

В этом случае с каждым файлом связан набор  атрибутов: имя файла, имя пользователя, по которым происходит доступ к файлу. Такая организация позволяет  уйти от уникальности имен, которая  требовалась в предыдущем случае. В такой системе требуется  уникальность имен лишь среди файлов одного пользователя.

Организация таких файлов может быть через  каталог. Структура каталога может  быть следующая. Каталог содержит строки; каждая i-тая строка соответствует i-тому блоку файловой системы. В этой строке содержится информация о том, является ли этот блок свободным или занятым. Если он занят, то в этой строке указывается имя файла (либо ссылка на него), имя пользователя, и может находиться какая-то дополнительная информация.

При обмене система может действовать по-разному. Либо при открытии файла система  пробегает по всему каталогу и  строит таблицу соответствия логических блоков файла, их размещению на диске. Либо при каждом обмене осуществляется поиск этого соответствия.