Файловая система ПК - раздел Образование, Основы теории операционных систем
Одной Из Главных Задач Ос Является Обеспечение Обмена Данными...
Одной из главных задач ОС является обеспечение обмена данными между приложениями и периферийными устройствами компьютера. В современных ОС функции обмена данными с периферийными устройствами выполняет подсистемы ввода-вывода. Подсистема ввода-вывода включает драйверы, для управления внешними устройствами, и файловую систему.
Для предоставления удобства работы пользователя с данными, которые хранятся на дисках, ОС заменяет физическую организацию данных её логической моделью. Логическая структура – дерево каталогов, которое отображается на экране программой «Проводник» и т.д.
Файл – именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой считывать данные. Файлы хранятся в памяти, не зависящей от энергопитания, обычно на магнитных дисках. Данные организуются в файлы с целью долговременного и надежного хранения информации и с целью совместного использования информации. Для файла могут быть установлены атрибуты, в компьютерных сетях – права доступа.
Файловая система включает:
- Совокупность всех файлов на логическом диске;
- Структуры данных, которые используются для управления файлами – таблицы свободного и занятого пространства на диске, таблицы расположения файлов и т.д.
- Системные программные средства, которые позволяют выполнять операции над файлами, такие как создание, удаление, копирование, перемещение, переименование, поиск.
Каждая ОС имеет свою файловую систему.
Функции файловой системы:
- Распределение дисковой памяти;
- Присвоение имени файлу;
- Отображение имени файла в соответствующий физический адрес во внешней памяти;
- Обеспечение доступа к данным;
- Защита и восстановление данных;
Типы файлов
Файловые системы поддерживают несколько функционально различных типов файлов, в число которых, как правило, входят:
Обычные файлы, или просто файлы, которые содержат информацию произвольного характера, которую заносит в них пользователь или которая создается в результате работы системных или пользовательских программ. Содержание обычного файла определяется приложением, которое с ним работает. Обычные файлы делятся на два больших класса: исполнимые и неисполнимые. ОС должна уметь распознавать собственный исполнимый файл.
Каталоги– особый тип файлов, которые содержат системную справочную информацию о наборе файлов, которые размещены в этом каталоге ( содержит имена и сведения о файлах). С точки зрения пользователя каталоги позволяют упорядочить хранение данных на диске. С точки зрения ОС каталоги используются для управления файлами.
Специальные файлы – это фиктивные файлы, которые соответствуют устройствам ввода-вывода и предназначены для выполнения команд ввода-вывода.
Как правило, файловая система имеет иерархическую структуру, во главе которой располагает один корневой каталог, имя которого совпадает с именем логического диска, а уровни создаются за счет того, что каталог более низкого уровня входит в каталог более высокого уровня.
Каждый файл любого типа имеет свое символьное имя, правила образовании символьных имен свои в каждой ОС. В иерархически организованных файловых системах используется три типа имен: простое или символьное, полное имя или составное и относительное.
Простое имя определяет файл в пределах одного каталога. Файла могут иметь одинаковые символьные имена, если они расположены в разных каталогах. «Много файлов – одно простое имя».
Полное имя представляет собой последовательность простых символьных имен всех каталогов, через которые проходит путь от корня до данного файла, и самого имени файла. Полное имя файла однозначно определяет файл в файловой системе. «Один файл – одно полное имя»
Относительное имя файла определяется через понятие текущий каталог, то есть тот каталог, в котором в данный момент находиться пользователь. Файловая система фиксирует имя текущего каталога, для того чтобы затем использовать его как дополнение к относительному имени для образования полного имени. Пользователь записывает имя файла, начиная от текущего каталога.
Если ОС поддерживает несколько устройств внешней памяти (жесткий диск, дисковод, CD ROM), то хранение файлов может быть организовано двумя способами:
1. На каждом из устройств размещается автономная (своя собственная) файловая система, то есть файлы, находящиеся на этом устройстве, описываются свои деревом каталогов ни как не связанных с деревом каталогов другого устройства;
2. Монтирование файловых систем (ОС UNIX). Пользователь имеет возможность объединить файловые системы, находящиеся на разных устройствах, в единую файловую систему, которая будет иметь единое дерево каталогов.
Атрибуты файлов – свойства, приписываемые файлу. Основные атрибуты – Только для чтения, Системный, Скрытый, Архивный.
Файловая система ОС должна предоставить пользователю набор операций для работы с файлами в виде системных вызовов. Этот набор включает системные вызовы: create (создать файл), read (читать), write (запись), close (закрыть) и некоторых других. При работе с одним файлом, как правило, выполняется не одна операция, а последовательность. Например, при работе в текстовом редакторе. Какая бы операция не выполнялась над файлом, ОС должна выполнить ряд универсальных для всех операций действий:
1. По символьному имени файла найти его характеристики, которые хранятся в файловой системе на диске;
2. Скопировать характеристики файла в ОП;
3. На основании характеристик файла проверить права доступа на выполнение запрашиваемой операции (чтение, запись, удаление);
4. После выполнения операции с файлом очистить область памяти, отведенную под временное хранение характеристик файла.
Работа с файлом начинается с системного вызова OPEN, который копирует характеристики файла и проверят права доступа, и завершается системным вызовом CLOSE, который освобождает буфер с характеристиками и делает невозможным продолжение работы с файлом без его повторного открытия.
Файловая организация данных называют распределение файлов по каталогам, каталогов по логическим дискам. Логический диск – Каталог – Файл. Пользователь имеет возможность получить информацию о файловой организации данных.
Принципы размещения файлов, каталогов и системной информации на конкретном устройстве внешней памяти называется Физической организацией файловой системы.
Все темы данного раздела:
Требования, предъявляемые к современным ОС
Основное требование - выполнение основных функций управления ресурсами и обеспечения удобного интерфейса пользователя и приложений.
Надежность и отказоустойчивость
Организация диалога пользователя
Средства взаимодействия пользователя с компьютером, а точнее с операционной системой, представляют собой интерфейс пользователя. Операционная система должна предоставить пользовател
Текстовый режим диалога пользователя
В текстовом режиме пользователь имеет в своем распоряжении систему команд ОС и вводит команды с клавиатуры в командной строке. Команда имеет строго определенный формат, изменение которого приводит
Архитектура операционной системы
Любая сложная система, к которым относиться и ОС компьютера, должна иметь понятную и рациональную структуру, которая может быть получена делением всей системы на отдельные модули. Каждый модуль име
Многослойная структура ОС
Вычислительную систему, работающую под управлением ОС на основе ядра, можно представить как систему , состоящую из трех слоев: нижний слой – аппаратура ПК, средний – ядро ос и верхний слой – вспомо
Режимы работы ОС
Для надежного управления ходом работы компьютера ОС должна иметь определенные привилегии по отношению к другим задачам (приложениям). Иначе некорректно работающее приложение может вмешаться в работ
Переносимость ОС
Если код ОС может быть сравнительно легко перенесен с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы одного типа на аппаратную платформу другого типа, то
Физическая организация FAT
Вся информация о размещении файлов на диске находится в Таблице Размещения Файлов (File Allocation Table, FAT). Разработана в 1981 году и используе
Работа с файлами и каталогами средствами командной строки Windows
ОС MS DOS была создана в 1981 году фирмой Microsoft по заказу фирмы IBМ для компьютеров IBМ PC и стала одной из самых распространенных ОС в мире. В настоящее время наиболее распрост
Ввести текст
выход Ctrl + z или F6
Объединение текстовых файлов
COPY имя_файла1 + имя_файла2+ .... имя_файла_результата
Если имя файла - резуль
Процессы
Основной задачей операционной системы является рациональное распределение ресурсов компьютера. В многозадачных (мультипрограммных) операционных системах, таких Windows, Linux, польз
Запрос пользователя на создание процесса.
3. Выполнение системного запроса на создание нового процесса уже работающим процессом. Во время работы процесс (приложение) может создавать один или несколько новых процессов, напр
Защищенность и отказоустойчивость ОС
Защищенность – это защита операционной системы и самого компьютера от внешних и внутренних воздействий. Отказоустойчивость – характеристика аппарат
Защита от компьютерных вирусов.
Защита от проблем, связанных с электропитанием – источники бесперебойного питания, стабилизаторы напряжения.
Защита от сбоев аппаратного обеспечения - про
RAID уровень 1
полоса 0
полоса 1
полоса 2
полоса 3
RAID уровень 2
Байт 1
Байт 2
Байт 3
Байт 4
Байт 5
Распределение ресурсов ПК
ПК имеет большое количество ресурсов, каждый из которых может в конкретный момент времени использоваться только одним процессом. К ресурсам ПК относиться оперативная память, жесткие
Разрешение конфликтов при распределении ресурсов
Конфликты при распределении ресурсов возникают между процессами. Как известно, в произвольный момент времени ресурс может использовать (владеть) только один процесс. Процесс, которо
Условия тупика
1. Условие взаимного исключения – каждый ресурс в данный момент времени или отдан одному процессу или свободен;
2. Условие удержания и ожидания
Вектор доступных ресурсов
B = { 0, 1, 0, ………0, 1 }, где 0 – ресурс свободен, 1 – ресурс занят
Матрица текущего распределения ресурсов( n, m ) - n – количество ресурсов
m - количество проце
Матрица запросов процессов на ресурсы
R1,1 ………. R1,m
R = Ri,j где Ri,j =1, если i – р
Управление процессами в интерактивных ОС
Важнейшей функцией операционной системы является организация рационального использования всех аппаратных и программных ресурсов компьютера. К основным ресурсам относятся процессор,
Алгоритмы планирования потоков (процессов)
Для планирования смены потоков разработаны специальные алгоритмы планирования,
Вытесняющие алгоритмы– при использовании таких алгоритмов ОС сама принимает
Синхронизация процессов и потоков
Необходимость в синхронизации процессов и потоков возникает в многозадачных операционных системах и связана с совместным использованием аппаратных и информационных ресурсов системы. Синхронизацией
Распределение ресурсов ПК
ПК имеет большое количество ресурсов, каждый из которых может в конкретный момент времени использоваться только одним процессом. К ресурсам ПК относиться оперативная память, жесткие
Разрешение конфликтов при распределении ресурсов
Конфликты при распределении ресурсов возникают между процессами. Как известно, в произвольный момент времени ресурс может использовать (владеть) только один процесс. Процесс, которо
Условия тупика
5. Условие взаимного исключения – каждый ресурс в данный момент времени или отдан одному процессу или свободен;
6. Условие удержания и ожидания
Вектор доступных ресурсов
B = { 0, 1, 0, ………0, 1 }, где 0 – ресурс свободен, 1 – ресурс занят
Матрица текущего распределения ресурсов( n, m ) - n – количество ресурсов
m - количество проце
Матрица запросов процессов на ресурсы
R1,1 ………. R1,m
R = Ri,j где Ri,j =1, если i – р
Управление памятью
Память компьютера подразделяется на два больших класса: внешняя и внутренняя.
В состав внутренний памяти входит оперативная память, постоянная память и регистры процессора.
Типы адресов
Для идентификации переменных и программ на разных этапах жизни программы используется три типа адресов.
Символьные адреса
Задачей ОС является отображение индивидуальных виртуальных адресных пространств всех одновременно выполняющихся процессов на общую физическую память.
Виртуальные адреса
Оперативная память
0000000016
Алгоритмы распределения памяти
Методы распределения памяти должны отвечать на следующие вопросы:
- Каждому процессу следует выделять непрерывную область физической памяти или можно «кусками»;
-
Кэширование данных
Память компьютера представляет собой иерархию запоминающих устройств (ЗУ), которые отличаются друг от друга среднем временем доступа к данным, объемом памяти и стоимостью хранения о
Принципы действия КЭШ памяти
Содержимое КЭШ – памяти представляет собой совокупность записей обо всех загруженных в нее данных из основной памяти. Разработано много способов выбора данных из основой памяти, в том числе и алгор
Средства поддержки сегментации памяти
Как известно, процессор Intel Pentium может поддерживать сегментную и сегментно – страничную модель организации памяти. При любой модели организации памяти необходимо выполнить прео
Процесс
системный пользовательский
системный сегмент кода пользовательский сегмент кода
Каждый сегмент виртуальной памяти процесса имеет оп
Преобразование виртуального адреса в физический адрес
Процесс обращается к физической памяти по виртуальному адресу, который представляет собой пару чисел: селектор и смещение.
Механизм преобразования виртуального адреса в физический адрес при работе процессора в сегментном режиме
Виртуальный адрес представлен селектором и смещением. Селектор находится в одном из сегментном регистре, смещение определяется в машинной команде.
Рассмотрим случай, когда
Механизм преобразования виртуального адреса в физический адрес при работе процессора в сегментно - страничном режиме
При сегментно – страничной модели организации памяти сегменты разбиваются на страницы одинакового размера, от 4 Кбайт до 4 Мбайт (Pentium).
Виртуальный адрес представляет собой пару чисел:
История развития
В 1983 фирма Microsoft объявляет о выпуске оболочки Windows, дополняющей операционную систему MS DOS графическим интерфейсом.
В 1985 году появляется Windows 1.0 – пользователи могут одновр
Загрузка WINDOWS XP
При включении питания или перезагрузке компьютер проходит процедуру самотестирования при включении (Power On Self Test, POST), которая представляет собой набор тес
Архитектура Windows XP
ОС Windows XP построена по модульному принципу. Модули входят в состав основных компонентов, каждый компонент отвечает за определенный раздел ОС и выполняет свои функции. Между комп
Основные компоненты ОС Windows XP
Системная виртуальная машина
Базовая система
Компонент Базовая система содержит все внутренние службы ОС, специальные службы низкого уровня, в состав Базовой системы входят:
П
Технологические принципы ОС Windows
Для ОС Windows были разработаны новые (для того времени) принципы организации графического интерфейса:
1. Принцип Select – Выделить – фрагмент документа, объект или группу
Архитектура Plug and Play в Windows 2000
Приложения служебные
Процессы Win32
PnP программа
Менеджер setup
Режим пользователя
Физическая организация данных NTFS
Файловая система NTFS была разработана в качестве основной файловой системы для ОС WINDOWS NT в начале 90 – ых годов с учетом опыта разработки файловых систем FAT и HPFS (основная файловая система
Адресация файлов
Все файлы NFTS идентифицируются (определяются) номером файла, который соответствует позиции файла в таблице MFT. Идентификации файла с помощью номера похожа на определение файла в
Структура тома NFTS
Загрузочный блок
Содержит параметры необходимые для загрузки диска (BIOS)
16 стандартн
Типы файлов NTFS
Файлы в зависимости от способа размещения делятся на небольшие, большие, очень большие и сверхбольшие.
Небольшие файлы (small) целиком располагаются в
Каталоги NTFS
Каждый каталог представляет собой одну запись в таблице MFT, которая содержит атрибут Index Root. Этот атрибут содержит список файлов, входящих в каталог.
Имеется две форм
Архивирование данных
Большой объем данных на жестком диске, необходимость сохранять данные на внешнем носителе, передавать по компьютерным сетям, электронной почте приводит к необходимости уплотнения ин
Методы сжатия информации
Все методы сжатия информации можно разделить на два больших непересекающихся класса: сжатие с потерей информации и сжатие без потери информации.
Сжатие с потерей ин
Компьютерные вирусы
Компьютерным вирусом называется программа, способная выполнять на компьютере несанкционированные действия. Это специально написанная, как правило, небольшая по объе
Способы распространения вирусов
Классический вариант. Когда вирус создан, он помещается в какую-либо программу, как правило, игру или полезную утилиту. Затем эта программа распространяется, например через Web-сай
Обнаружение вирусов
Обнаружение по базе данных. Большинство антивирусных программ выявляют вирусы по известным образцам их программного кода. С этой целью создаются базы данных вирусов. Просматриваютс
Защита от заражения вирусом
1. Устанавливать чистое программное обеспечение, приобретенное у надежного производителя. Скачивать программы с Web – сайтов не рекомендуется;
2. Проверять дискеты перед тем, как загружать
Реестр Windows XP
Реестр – регистрационная (централизованная) база данных, которая хранит в себе всю информацию о конфигурации системы, а именно параметры настройки системы и настрой
Структура реестра
Логическая структура реестра похожа на логическую структуру файловой системы на диске. Реестр содержит ключи (корневые разделы), которые аналогичны папкам, и параметры, которые аналогичны файлам. К
Зарегистрированные типы файлов
Как известно, для того чтобы открыть документ в Windows, достаточно дважды щелкнуть по его имени мышью. При этом щелчке программа – обработчик определяет по типу файла приложение, к
Записи реестра для приложений Windows
При установке приложения должны быть внесены данные о типе данных, а также о местонахождении исполнимого файла .EXE и динамических библиотеках .DLL, используемых этим приложением. Стандарт
Цветовое оформление
Значение цвета записывается, как строка из трех чисел от 0 до 255 разделенных пробелом. Каждое число определяет интенсивность основного цвета: красный, зеленый, синий
FF0000 – чисто красны
Настройки устройств
Каждое устройство имеет свой подраздел, имя которого совпадает с именем устройства
Например, для «Мыши» - Mouse
HKEY_CURRENT_USER
Control Panel
desktop
настройки экрана
B
Озвучивание событий
Пользователь имеет возможность создать звуковое сопровождение определенным действиям, как системным, так и для конкретного приложения, например закрытие папки, вход, выход из системы.
Озву
Настройка отображения информации в папке
Вкладка «Вид» окна «Свойства папки» -содержит параметры отображение информации
эта информа
История создания и развития ОС LINUX
ОС LINUX появилась в конце 1960 г. В 1957 году в Laboratories Bell Telephone возникла необходимость новой операционной системы, которая удовлетворяла бы требованиям ЭВМ 2 – го покол
Диалог пользователя
Диалог пользователя может быть организован в двух режимах: текстовом и графическом.
В текстовом режиме пользователь вводит команды с клавиатуры после получения приг
Файловая система ОС LINUX
В ОС LINUX понятие файла имеет более общее значение. Файлом называют любой источник данных, из которого данные могут быть считаны, или любой объект, куда данные могут быть за
Типы файлов
В ОС LINUX определены шесть типов файлов:
1. Обычный файл ( regular file ) - имеет обозначение f или - ;
2. Каталог ( directory ) - d;
3. Специальный файл устройства ( sp
Атрибуты файлов
ОС LINUX – многопользовательская ОС, поэтому должно быть обеспечено ограничение на действия пользователя с файлами (данными). Это реализуется с помощью прав доступа к файлам, которые приписываются
Физическая организация данных
Физическая организация данных Linux file System ( UFS ) была разработана на основе файловой системы S5 ( одной из ранних версий LINUX ) и расширяет возможности S5 по поддержке больших дисков и файл
Процессы
Процесс – основное понятие ОС. Операционная система создает процесс, когда пользователь запускает программу на выполнение. ОС руководит всеми процессами в системе,
Просмотр текущего каталога
# ls - l - расширенный формат вывода информации - на экране таблица
Тип файла
Права доступа
Кол. жестк. связей
Копирование файлов
# cp < имя_файла1 > < имя_файла2 >
Если действия над файлами выполняются в текущем каталоге, то указывается только имя файла, если нет, то следует указывать полный путь к файлу
Изменение прав доступа
# chmod < пользователь > < режим доступа > < право > <имя_файла>
пользователь
u - владелец; g - группа; o - остальные пользователи; a – все
Выделение части подстроки
# cut - b < список > < имя_файла >
список – определяет позиции для выделения подстроки
- - n - от начала строки до n – го символа
- n - - от n – го символа до
Фильтрация файлов
Фильтрацией файлов называют определение файлов, которые содержат данные согласно некоторому критерию ( образцу ). Список файлов может быть перенаправлен в другой файл для последующей работы.
Логические выражения
- name < шаблон_имен_файлов > - можно использовать метасимволы
Пример # find . - name a*
- perm < права_доступа > - поиск по атрибутам файлов
Пример # find .
Архивирование и сжатие файлов
Архивирование данных – получение файла специального формата, архивного файла, который позволяет сохранить файлы вместе с характерной для них информацией:
- Имя файл
Физические устройства LINUX
В ОС LINUX все физические устройства представлены в виде специальных файлов, каждому устройству соответствует свой специальный файл, работой устройств управляют программы – драйверы.
Со вс
Монтирование файловых систем
Каждый диск или раздел диска имеет свою иерархическую структуру со своим корневым каталогом, подкаталогами и файлами. В ОС LINUX отдельные файловые системы могут присоединяться ( монтироваться ) к
Чтение с дискеты
# cp / mnt / floppy < имена_файлов >
SHELL – сценарии
SHELL – сценарий - это текстовый файл, который содерж
Mkdir fd
cp *.tx /fd
Пример 2. Составить сценарий, который позволяет переместить файлы текущего каталога с суффиксом tx в каталог fd и удалить их.
Echo строка
Строка заключается в двойные кавычки, можно использовать управляющий символ /n – переход на новую строку.
echo “ all ready “
Архитектура сетевой операционной системы
Компьютерная сеть – совокупность компьютеров, связанных коммуникационным оборудованием, работающих под управлением сетевой операционной системы. Операционна
Трехзвенная модель
Компьютер 1
Компьютер 2
Компьютер 3
Интерфейс пользователя
Новости и инфо для студентов