Текстовые редакторы как средство обработки информации

- объем, занимаемый таблицей размещения файлов, увеличился, поскольку теперь каждая запись в ней занимает 32 байта, и общее число кластеров на разделе FAT32 больше, чем на разделах FAT. Соответственно, выросло и количество секторов, отводимых под размещение служебной информации;

- корневой каталог в FAT32 больше не располагается в определенном месте; теперь на этом месте хранится указатель на начальный кластер корневого каталога. В результате снимается ранее существовавшее ограничение на число записей в корневом каталоге;

- для учета свободных кластеров в зарезервированной области на разделе FAT32 имеется сектор, содержащий число свободных кластеров и номер самого последнего использованного кластера. Это позволяет следующего кластера не перечитывать заново всю таблицу размещения файлов.

HPFS. Эта система (High Performance File System, высокопроизводительная файловая система) была представлена фирмой IBM в 1989 г. вместе с операционной системой OS/2 версии 1.20. По производительности она существенно превосходит FAT и позволяет использовать жесткие диски объемом до 2 Терабайт. Кроме того, она поддерживает разделы диска размером до 512 Гб и позволяет использовать имена файлов длиной до 255 символов (на каждый символ при этом отводится 2 байта). В HPFS по сравнению с FAT заметно уменьшено время доступа к файлам в больших каталогах.

HPFS распределяет пространство  на диске не кластерами (как FAT), а физическими секторами по 512 байт, что не позволяет ее использовать  на жестких дисках, имеющих другой  размер сектора. Эти секторы принято  называть блоками. Чтобы уменьшить  фрагментацию диска, при распределении  пространства под файлы HPFS стремится  по возможности размещать их  в смежных секторах.

Для нумерации единиц распределения дискового пространства HPFS использует 32 разряда, что дает 232, или (учитывая знак числа) более 2 млрд блоков. Помимо стандартных, HPFS поддерживает расширенные атрибуты файла (Extended Attributes, EA), которые могут содержать до 64 Кб различных дополнительных сведений о нем.

Загрузочный блок в HPFS аналогичен загрузочному блоку в FAT. Системные файлы, также как и в FAT, располагаются в корневом каталоге, но при этом физически могут находиться в любом месте диска.

Для обнаружения свободных секторов используется блок битовых карт (bitmap block list). Он похож на таблицу размещения файлов FAT. Каждому сектору группы соответствует один бит в ее битовой карте, показывающий, занят ли он. Резервный блок (directory emergency free block list) обеспечивает высокую отказоустойчивость HPFS и позволяет восстанавливать поврежденные данные на диске. Расположение группы каталогов в центре диска значительно сокращает время позиционирования головок чтения / записи.

В отличие от линейной структуры FAT, структура каталога в HPFS представляет собой сбалансированное дерево (так называемое В-дерево) с записями, расположенными в алфавитном порядке. При поиске файловая система HPFS просматривает только необходимые ветви дерева, что заметно ускоряет процесс.

Файловая система NTFS (New Technology File System) была специально разработана для ОС Windows NT. В ней значительно расширены возможности по управлению доступом к отдельным файлам и каталогам, введено большое число атрибутов, реализованы отказоустойчивость и средства динамического сжатия файлов. NTFS допускает имена файлов длиной до 255 символов, при этом она использует тот же алгоритм для генерации короткого имени, что и VFAT. NTFS обладает возможностью самостоятельного восстановления в случае сбоя ОС или оборудования, так что дисковый том остается доступным, а структура каталогов не нарушается.

Каждый файл на разделе NTFS представлен записью в специальном файле MFT (Master File Table, главная файловая таблица). NTFS резервирует около 1 Мб для размещения первых 16 записей служебной информации. 17-я и последующие записи MFT используются собственно файлами и каталогами. Первая запись содержит саму главную файловую таблицу. За ней следует зеркальная запись MFT. Если первая запись MFT разрушена, NTFS считывает вторую запись, чтобы отыскать зеркальный файл MFT. Местоположение сегментов данных MFT и зеркального файла MFT хранится в секторе начальной загрузки. Копия сектора начальной загрузки находится в логическом центре диска. Третья запись MFT содержит файл регистрации, применяемый для восстановления файлов.

NTFS была разработана как  восстанавливаемая файловая система, использующая модель обработки  транзакций. Каждая операция ввода-вывода, изменяющая файл на томе NTFS, рассматривается  системой как транзакция. При  модификации любого файла пользователем, в файле регистрации фиксируется  вся информация, необходимая для  повторения или «отката» транзакции. Если транзакция завершена успешно, производится модификация файла; в противном случае NTFS оставляет  его неизменным. В журнале транзакций (log file) регистрируются все операции, влияющие на структуру тома, включая создание файлов и любые команды, изменяющие структуру каталогов.

Схема распределения пространства на томе хранится в файле битовой карты (bitmap file). Атрибут данных этого файла содержит карту, каждый бит которой представляет один кластер тома и указывает, свободен ли данный кластер или занят некоторым файлом.

В загрузочном файле (boot file) хранится код начального загрузчика операционной системы.

NTFS также поддерживает  файл плохих кластеров (bad cluster file) для регистрации поврежденных участков на томе и файл тома (volume file), содержащий имя тома, версию NTFS и бит, который устанавливается при повреждении тома. Наконец, имеется файл, содержащий таблицу определения атрибутов (attribute definition table), которая задает типы атрибутов, поддерживаемые на томе, и указывает, можно ли их индексировать, восстанавливать операцией восстановления системы и т.д.

NTFS распределяет пространство  кластерами и использует для  их нумерации 64 разряда, что дает  возможность иметь на каждом  томе 2й4 кластеров, каждый размером до 64 Кбайт. Как и в FAT, размер кластера может меняться, но он не обязательно возрастает пропорционально раз размеру диска.

NTFS позволяет сохранять  файлы размером до 16 эксабайт (2м байт) и располагает встроенными средствами уплотнения файлов в реальном времени. Сжатие является одним из атрибутов файла или каталога, и подобно любому атрибуту может быть снято или установлено в любой момент (сжатие возможно на разделах с размером кластера не более 4 Кб). При этом (в отличие от схем уплотнения, используемых в FAT) применяется пофайловое уплотнение; таким образом, порча небольшого участка диска не приводит к потере информации в других файлах. Для уменьшения фрагментации NTFS всегда пытается сохранять файлы в непрерывных блоках.

Каталог в NTFS представляет собой специфический файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги; тем самым обеспечивается иерархическое строение данных на диске. Файл каталога поделен на блоки, каждый из которых содержит имя файла, базовые атрибуты и ссылку на элемент MFT, который предоставляет полную информацию об элементе каталога. Внутренняя структура каталога NTFS представляет собой бинарное дерево. Если в линейном каталоге (например, во всех версиях FAT) для поиска файла с данным именем операционной системе приходится просматривать все его элементы, то в бинарном дереве имена файлов располагаются таким образом, чтобы поиск осуществлялся максимально быстро. Например, для поиска одного файла среди 1000 в FAT придется осуществить в среднем 500 сравнений (наиболее вероятно, что файл будет найден где-то в середине списка), а системе NTFS - всего около 10.

Начиная с ОС Windows 2000, Microsoft использует новую версию данной файловой системы - NTFS 5.O. В ней были введены дополнительные атрибуты файлов; наряду с правом доступа появилось понятие запрета доступа (что позволяет, например, при наследовании пользователем прав группы на какой-нибудь файл, запретить ему возможность изменять его содержимое). Новая система также позволяет вводить ограничения (квоты) на размер дискового пространства, предоставляемого пользователям и проецировать любой каталог (как на локальном, так и на удаленном компьютере) в подкаталог на локальном диске.

CDFS (CD File System) была разработана для хранении информации на компакт-дисках. Это довольно простая система, и она имеет ряд существенных ограничений. Например, длина имени файла не может превышать 128 символов, нельзя использовать глубоко вложенные каталоги (более 8 уровней) и т.д. Поэтому сейчас все большее распространение при записи информации на CD и DVD-диски получает формат UDF (Universal Disk Format), который является надмножеством формата CDFS. Это вполне современный стандарт файловой системы, поддерживаемый Ассоциацией технологий оптической долговременной памяти (OSTA). По некоторым характеристикам UDF вполне сопоставим с форматами файловых систем, используемых на жестких дисках. Поддерживаемый размер имени файла увеличен до 256 символов, добавлена возможность загрузки ОС. В состав Windows 2000 включена поддержка UDF vl.5, в то время как Windows 98 ограничивается UDF vl.02, причем драйвер UDF позволяет производить только операции чтения.

Правила именования устройств практически не изменились со времени появления первых ОС. В компьютере может быть два накопителя на гибких магнитных дисках, обозначаемые А: и В:, и несколько накопителей на жестком магнитном диске, CD-ROM, ZIP-Drive и др. Они обозначаются заглавными латинскими буквами с двоеточием, начиная от С: и до Z: Двоеточие ставится, чтобы ОС могла отличить имена устройств от имен файлов (в которых использовать двоеточие запрещено).

Помимо имен накопителей на магнитных дисках, в ОС зарезервированы следующие имена устройств:

- СОМ1:, COM2:, COM3: COM4: - устройства, присоединяемые к последовательным коммуникационным портам (например, мышь, модем и т.п.);

- LPT1:, LPT2: - устройства, присоединяемые к параллельным портам (обычно это принтеры или сканеры).

Некоторые устройства имеют альтернативные имена, которые задаются без двоеточия в конце:

- aux - устройство, присоединяемое к коммуникационному порту СОМ1:;

- ргп - принтер, подключенный к LPT1:;

- con - консоль (при вводе данных - клавиатура, при выводе - экран);

- nul - «пустое» устройство; все операции ввода-вывода для него игнорируются, но сообщение об ошибке не выдается.

Эти имена также нельзя использовать в качестве имен файлов. Даже если добавить к ним какое-либо расширение, все равно MS DOS будет воспринимать такие имена как обращение к устройству. Однако расширения имени файлов.CON.AUX.PRN и.NUL вполне допустимы. Информатика: учебник. Курносов А.П., Кулев С.А., Улезько А.В. и др.; Под ред. А.П. Курносова, стр. 140..

                             

 

 

 

 

 

Глава 2. Обзор современных операционных систем

      

          2.1 Операционная система Windows 95, 98

В настоящее время, 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. Ранние версии Windows обладали совместимостью на уровне программ с MS DOS, и даже работали поверх DOS (вначале загружалась MS DOS, а затем запускалась Windows в качестве ее графической оболочки). В условиях доминирования DOS на рубеже 90-х годов возможность выполнять популярные у пользователей приложения в ожидании появления их Windows-версий была единственным средством выживания новой операционной системы, даже в ущерб ее надежности. Кроме того, успеху Windows способствовала удачная маркетинговая политика. Microsoft предоставляла лицензии на нее производителям компьютеров в массовом порядке; требования, которым должна была удовлетворять их продукция для получения лицензии, были весьма скромными. Поэтому производители аппаратуры с самого начала пытались сделать свою продукцию Windows-совместимой, благодаря чему и появилось огромное количество совместимых с Windows устройств.

С появлением Windows 95 (первой 32-разрядной версии Windows) основные недостатки данной ОС были либо устранены, либо потеряли былую остроту. Хотя Windows по-прежнему базировалась на DOS, количество используемых ею DOS-приложений было уже не столь велико. С выходом в начале 1998 г. версии Windows 98 стала очевидно, что Microsoft одержала полную победу над конкурентами. Можно отметить следующие принципиальные преимущества Windows 95-98 (сокращенно все эти версии обозначаются Windows 9x):

- она представляет собой законченную многозадачную операционную систему с графическим интерфейсом (а не графическую оболочку для MS-DOS, как предшествующие версии Windows); после установки она берет на себя все функции управления ПК, и имеет множество разнообразных драйверов, программных утилит и приложений;

- использует кооперативную многозадачность;

- поддерживает 32-разрядные приложения, то есть задействует весь набор команд 32-разрядных микропроцессоров Intel (разумеется, если такие команды имеются в приложениях). Это существенно повышает скорость работы компьютера. В то же время в Windows 9x частично использованы и 16-разрядные команды (в целях совместимости с прежними версиями Windows);

- при достаточном объеме ОЗУ система обеспечивает повышение скорости выполнения приложений примерно на 25-30%; заметно быстрее стала работа с дисками, а скорость печати увеличена почти вдвое;

- графической пользовательский интерфейс полностью соответствует требованиям современного дизайна и обеспечивает максимальные удобства для работы. Было найдено оптимальное применение для правой кнопки мыши (отсутствующей в компьютерах Macintosh) и введен оперативный контроль за работающими в среде Windows приложениями;

- реализован режим Plug and Play (подключай и работай) - система в штатном режиме автоматически распознает новые периферийные устройства и сама устанавливает все необходимые драйверы;

- заметно переработаны и дополнены средства мультимедиа, введен ряд новых программ (драйверов, специальных протоколов и т.д.) для улучшения работы с соответствующими устройствами. Это позволяет работать с самыми разнообразными мультимедийными задачами - от воспроизведения звуковых файлов до редактирования видео;

- расширены средства связи и реализованы удобные решения для небольших локальных сетей;

- наряду с FAT16 введена поддержка файловой системы FAT32, позволяющей присваивать файлам длинные имена (до 255 символов);

- в систему встроен ряд прикладных программных интерфейсов (таких, как API Direct X), использующих драйверы устройств для взаимодействия между приложениями и оборудованием. Используя эти и нтерфейсы, разработчики получили возможность создавать приложения, совместимые с очень широким спектром устройств и конфигураций компьютеров Информатика. Базовый курс/Симонович С.В., стр. 138..