Одной из первостепенных задач операционной системы следует считать управление дисковым накопителем и доступом к нему. Не случайно ранние ОС для ПК содержали в своем названии аббревиатуру DOS (Disk Operating System – дисковая операционная система). Для этого используется файловая система, которая представляет собой структуризированную систему для хранения информации на жестком диске.
Вся информация хранится в виде файлов.Файл — минимальная единица информации, к которой обращается пользователь.
Файл имеет имя, котороесостоит из двух частей — собственно имени файла и расширения, которое от имени отделено точкой. Полное же имя файла включает не только имя и тип файла, но и имя диска в компьютерной системе, где этот файл находится.
Долговременную память компьютера на жестком диске ОС организует в виде логических дисков, которые имеют свое имя, соответствующее буквам латинского алфавита. С:\, D:\, E:\ и т. д.
Каждый диск имеет корневой каталог, из которого начинается дерево каталогов диска. Каталог(папка) — это группа файлов, которая имеет свое имя. Каждый каталог может содержать подкаталоги. Так образуются иерархические файловые структуры.
Наиболее распространенные файловые системы и их характеристики.
Сравнительная характеристика файловых систем FAT, FAT32 и NTFS | |||
Характеристики | FAT | FAT32 | NTFS |
Системы, ее поддерживающие | DOS, Windows 9.x, NT, 2000, XP | Windows 95 OSR2, Windows 98, Windows ME, Windows 2000 и Windows XP., NT 5/0 | Windows NT 4.0, 5.0, Windows 2000, XP |
Максимальный размер тома | 2 Гбайт | 4 Тбайт | 16 Эбайт |
Максимальный размер файла | 2 Гбайт | 4 Тбайт | 16 Эбайт |
Максимальное количество файлов в корневом каталоге | Не ограничено | Не ограничено | |
Максимальное количество файлов в некорневом каталоге | Не ограничено | Не ограничено | |
Безопасность права доступа к томам, каталогам и файлам зависят от учетной записи пользователя и тех групп, к которым он принадлежит | Нет | Нет | Да (с Windows NT 5.0 встроена возможность шифровать данные) |
Имя файла | Не более 8 симвлов | 255 символов, системный набор символов | 255 символов, любые символы любых алфавитов |
Устойчивость к сбоям | Плохая | Средняя | Полная — автоматическое восстановление системы при любых сбоях |
Ведение журналов транзакций позволяют воспроизвести все файловые операции записи по специальному системному журналу. | Нет | Нет | Да |
Сжатие применяется к отдельным файлам, целым каталогам и даже томам | Нет | Нет | Да |
Экономичность | Минимальная (размер кластера 32 Кб) | Средняя (размер кластера уменьшен 4-16 Кб) | Максимальна (4 Кб) |
С точки зрения операционной системы, весь диск представляет из себя набор кластеров размером от 512 байт и выше. Т.е. кластер— это минимальный объем дискового пространства, который может быть выделен для размещения файла. Чем меньше размер кластера, тем более эффективно используется дисковая память. Например, файл занимает 2 Кб. При записи такого файла на диск с размером кластера 32 Кб, ОС помечает его занятым. При этом остаются не занятыми 30 Кб. Однако увеличение размера кластера повышает быстродействие системы. Можно задать любой размер кластера.
NTFS включает в себя систему шифрования файлов EFS (Encrypting File System), которая позволяет зашифровать данные на жестком диске. Только полномочные пользователи в состоянии расшифровывать файлы. Администратору доступ к содержимому файла также закрыт, если только он не назначен агентом восстановления данных. При попытке несанкционированного доступа к зашифрованному файлу система откажет в доступе.
При использовании NTFS можно задавать дисковые квоты — каждому пользователю можно определить количество места, которое он может использовать на диске.
Драйверы внешних устройств.Поддержка широкого набора внешних устройств – одна из важнейших функций ОС.
Корректную работу с аппаратными средствами компьютера обеспечивают драйверы — программы, специально написанные для связи ОС с тем или иным аппаратным компонентом, например видеокартой. Каждому типу внешнего устройства сопоставляется свой драйвер. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS).
BIOS — Базовая система ввода-вывода ("встроена" в материнскую плату компьютера). Включает в себя обширный набор программ ввода-вывода, благодаря которым операционная система и прикладные программы могут взаимодействовать с различными устройствами, как самого компьютера, так и подключенными к нему.
BIOS содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении электропитания. Тестируются основные компоненты, такие как процессор, память, вспомогательные микросхемы, приводы дисков, клавиатуру и видеоподсистему. Если при включении питания компьютера возникают проблемы, BIOS сообщит об этом звуковыми сигналами.
BIOS позволяет производить загрузку ОС через интерфейсы, изначально для этого не предназначенные, например, USB и IEEE 1394. Также возможна загрузка по сети.
Место для хранения системы BIOS — флэш-память. Это позволяет легко модифицировать старые или добавлять дополнительные функции для поддержки новых устройств, подключаемых к компьютеру.
BIOS содержит множество настроек, изменение которых может повысить быстродействие компьютерной системы в целом. Настройка BIOS вызывается нажатием клавиши DEL при начальной загрузке компьютера. Параметры:
1. Virus Warning — разрешение параметра запрещает любую запись жесткого диска без разрешения пользователя.
2. Boot Sequence — параметр устанавливает последовательность устройств, с которых может быть загружена операционная система.
3. PNP OS Installed — устанавливает поддержку ОС режима PNP.
4. Power Management — позволяет управлять электропитанием, т.е. снижать энергопотребление компьютера, когда за ним не работают.
5. Resources Controlled By— если выбран режим Авто, то BIOS автоматически назначит прерывания и каналы DMA всем устройствам, подключенным к компьютеру.
DMA (прямой доступ к памяти) — способ обмена данными между внешним устройством и памятью без участия процессора. Режим DMA позволяет освободить процессор от рутинной пересылки данных между устройствами и памятью и повысить производительность системы.
Процессор командного языка.ОС имеет командный язык, который позволяет выполнять определенные действия – обращение к каталогу, запуск прикладных программ и т.п. Анализ и исполнение команд пользователя осуществляется командным процессором ОС. Кроме ввода отдельных команд, которые немедленно выполняются, имеется возможность составления целых программ на командном языке, с помощью которых можно задать сложную последовательность действий.
Для управления ОС часто используется прикладная программа, которая загружается поверх ОС и реализует командный язык, служащий для доступа пользователя к системным функциям.
В зависимости от используемого оборудования и решаемых задач используются различные ОС.