Наименьшей единицей адресации к данным на физическом носителе в ос семейства windows является

Наименьшей единицей адресации к данным на физическом носителе в ОС семейства Windows является

  • файл
  • слово
  • кластер
  • сектор

Помогли ответы? Ставь лайк 👍

Вопрос задал(а): Анонимный пользователь, 12 Ноябрь 2015 в 19:05
На вопрос ответил(а): Любимов Павел, 12 Ноябрь 2015 в 19:05

C 2014 года Помогаем сдавать тесты!

Источник

Организация файловой системы и
обслуживание файловой структуры

Вся
информация в компьютере представлена в виде файла. Файл — это поименованная
область памяти. Каждому файлу операционная система присваивает имя, определяет
его местоположение в ячейках памяти на диске и обеспечивает доступ к ним. Все
файлы на компьютере организованы определенным образом с помощью файловой
системы. Совокупность всех файлов и папок на диске называется файловой
системой. Файловая система представляет собой способ организации, хранения и
именования данных на носителях компьютера. Файловая система определяет:

—                    
способ хранения папок и файлов
на диске;

—                    
свойства файлов;

—                    
наполняемость диска;

—                    
служебную информацию.

Дисковые
операционные системы используют табличный принцип организации файловой системы.
Информация на дисках записывается в секторах фиксированной длины. Расположение
каждой физической записи на диске определяется номерами поверхности диска,
цилиндра и сектора на дорожке. Цилиндр представляет собой совокупность всех
дорожек, разных поверхностей которые равно удалены от оси вращения. Сектор
является наименьшей физической единицей хранения данных. Диски, имеющие
большие объемы, группы секторов объединяют в кластеры(блоки размещения) Кластер
является наименьшей единицей адресации, размер которого зависит от емкости
диска.

Операционные
системы MS-DOS, OS/2, Windows 95 и другие имели файловую систему на
основе таблиц размещения файлов (FAT-таблицы), состоящих из 16-разрядных полей,
в которых размещалось не более 65 536 записей. Длина кластера дисков объемом до
2 Гбайт составляла 32 Кбайт (64 сектора).Такое использование пространства не
очень удобное, потому что один файл может занимать весь кластер или несколько
кластеров, но при этом некоторое пространство может пустовать, т.е. быть
потерянным. Начиная с Windows 98 операционные системы семейства Windows
(Windows 98, Windows Me, Windows 2000, Windows XP) поддерживают более
совершенную версию файловой системы на основе FAT-таблиц —FAT32 с
32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Для дисков размером до 8
Гбайт эта система обеспечивает размер кластера 4 Кбайт (8 секторов).
Операционные системы Windows NT и Windows ХР способны также поддерживать
файловую систему NTFS. В ней хранение файлов организовано таким образом,
что служебная информация хранится в Главной таблице файлов MFT
(Master File Table). В системе NTFS размер кластера не зависит от
размера диска, поэтому эта система должна работать эффективнее, чем FAT32,
но считается что эффективность FAT32 и NTFS примерно одинакова.

В
Windows 7 используется файловая система NTFS(New Technology File System),
которая представляет собой файл особого формата, размещенный в специальной
MFT-зоне раздела доступной только специальным утилитам, обращающимся к
винчестеру напрямую.

В MFT
таблице перечислены все файлы с основными атрибутами и параметрами
безопасности. Для каждого файла хранятся адреса секторов, в которых размещается
его содержимое, позволяющее системе находить объект на жестком диске.

Файловая
система NTFS поддерживает размер жесткого диска 256 Тб и обрабатывает файлы
размером 16 Тб. Чтобы избежать потерь данных NTFS имеет дополнительную функцию
записи своих действий, что позволяет системе все изменения сначала заносить в
специальную область, а затем помещать в файловую таблицу.

Файловая
система NTFS является стандартной системой, которая устанавливается на все
современные компьютеры с операционной системой Windows.

К
функциям файловой структуры можно отнести создание, именование, переименование,
копирование, удаление, перемещение папок и файлов, управление атрибутами
файлов.

Создание
и именование папок и файлов

Папки
являются важные элементы иерархической структуры, обеспечивающие удобный доступ
к файлам. Часто по какому-либо признаку(по темам, по назначению, по дате
создания) файлы объединяются в папки. Папки, так же как и файлы могут
объединяться, папки нижних уровней вкладываются в папки более высоких уровней и
становятся вложенными. Верхний уровень вложенности иерархической
структуры занимает корневая папка диска, все другие папки относительно
ее являются вложенными.

Папку
можно создать с помощью контекстного меню на рабочем столе или в программе
«Проводник», присвоив ей имя предложенное компьютером или придумать
самостоятельно.

Файл — это
именованная область памяти, создается с помощью средств операционной системы,
даже при работе с какой либо прикладной программой. Что касается имени файла,
то в MS DOS существовало соглашение, согласно которому имя файла
состояло из собственно имени и расширения имени, причем имя не должно было
превышать восьми символов, а расширение (тип, принадлежность какой-либо
программе) из символов от 1 до 3-х знаков. Символы, составляющие имя и
расширение, могли состоять только из цифр и букв латинского алфавита, имя от
расширения отделялось точкой (Book.txt).

В
поиске по имени файла можно использовать спецсимволы:

 «*»
символ, заменяющий любое число символов, если вместо расширения файла
использовался символ «*», то компьютер находил все файлы с именем Book, но
разными расширениями. (book.com;   book.doc;   book.bmp).

 «?»
символ, заменяющий один любой символ в имени или расширении.

Стандартные расширения:

.exe     .bat     .com

(командные файлы)

.txt     .doc     .bac     .msg

(текстовые файлы)

.bmp     .jpg     .gif

(файлы графические растровые)

.xls     .mdb     .arj     .zip

(файлы данных конкретных систем)

.fnt     .fng     .ttf     .fon

(файлы шрифтов)

.drv

(файлы драйверов)

.wfv

(звуковые файлы)

.bak

Страховая копия файла .

Операционная
система Windows 95 позволяла присваивать файлу длинное имя, состоящее из 256
символов любых алфавитов, кроме девяти специальных символов (\ / : * ? “ <
> |). В имени можно использовать пробелы и несколько точек. В
операционных системах расширение имени файла несет информацию для операционной
системы. Операционные системы семейства Windows имеют средства для
регистрации свойств типов файлов по расширению их имени, поэтому
соответствующее расширение имени присваивается автоматически и отделяется от
имени точкой.

В
файловых системах на основе FAТ таблиц количество единиц хранения в
корневой папке ограничено, поэтому чем длиннее имена, тем меньше файлов можно
разместить в корневой папке. Кроме этого длина полного имени файла (путь
доступа к файлу) не должна превышать 260 символов (D:\kniga\text\буквы.doc).

Перемещение
файлов и папок

Физически
перемещение файла или папки не происходит, файл или папка остается на прежнем
месте в неизменном виде, меняется только один путь на другой, для этого в FAT
изменяется запись.

Копирование
файлов

предполагает
создание дополнительного файла на новом месте. При этом в MFT создается запись
и на новом месте появляется копия файла.

Удаление
файлов

При
использовании команды Delete файл перемещается в папку «Корзина», пользователь
может восстановить удаленные файлы и папки, и они снова возвращаются на прежнее
место. Команда «Очистить корзину», позволяет файловой системе удалить запись о
файле из MFT, но файл физически не удаляется, он остается на своем прежнем
месте. Такие файлы могут быть восстановлены с помощью специального программного
обеспечения. Только многократная перезапись секторов, в которых размещалось
содержимое файлов, позволяет удалить всю информацию из памяти компьютера.
Удаление файлов и папок без возможности их восстановления средствами Windows 7
невозможно. Для этих целей требуется специальное программное обеспечение.

Управление
атрибутами файлов

Помимо
имени и расширения файл обладает рядом дополнительных свойств, получивших
название атрибуты файла, состояние которых учитывается при проведении
автоматических операций с файлами. С помощью операционной системы пользователь
может изменять параметры свойств файлов. К основным атрибутам файла относятся:

Только
для чтения, позволяет только просматривать файл, редактировать данные в
файле нельзя.

Скрытый не отображается
на экране компьютера, его используют когда хотят защитить файл от различных
повреждений.

Системный используется для
защиты от изменений, повреждений, удалений, так как такие файлы, как правило,
обладают важными функциями для работы операционной системы. Системный атрибут
используется вместе с атрибутом скрытый для большей защиты файла.

Архивный используется для
работы программ резервного копирования.

В
современных операционных системах системный и архивный атрибуты не используются,
так как не имеют практического значения.

Источник

«Файлы и файловая система»

Код ОГЭ: 2.1.2 Создание, именование, сохранение, удаление объектов, организация их семейств. Файлы и файловая система. Архивирование и разархивирование. Защита информации от компьютерных вирусов

Файлы. Файловая система

Информация, имеющаяся на компьютере, хранится на дисках в файлах.

Под файлом понимают логически связанную совокупность данных или программ, для размещения которой во внешней памяти выделяется именованная область.

Файлы могут содержать тексты, аудиозаписи, рисунки, видеофильмы, программы и т. д.

Часть операционной системы (ОС), работающая с файлами и позволяющая найти свободное место при записи нового файла во внешней памяти, а также обеспечивающая хранение данных и доступ к конкретному файлу, называется файловой системой.

Файловая система определяет схему записи информации, содержащейся в файлах, на физический диск.

Диски (гибкие, жесткие, портативные, CD, DVD и т. п.), хранящие файлы, используют разные принципы записи и чтения информации. Диски должны быть отформатированы. Форматирование жесткого диска выполняется в три этапа. Сначала проводят форматирование низкого уровня, затем на диске организовывают разделы, после чего проводят форматирование высокого уровня.

Первый этап — форматирование низкого уровня — выполняется еще на заводе, и изготовитель указывает только форматную емкость диска. Физическое форматирование всегда выполняется одинаково, независимо от свойств операционной системы.

В накопителях на жестких дисках данные записываются и считываются универсальными головками чтения/записи с поверхности вращающихся магнитных дисков, разбитых на дорожки. Дорожка — это одно «кольцо» данных на одной стороне диска. Дорожка записи на диске слишком велика, чтобы использовать ее в качестве единицы хранения информации. Поэтому дорожки на диске разбивают (в процессе форматирования низкого уровня) на нумерованные отрезки, называемые секторами. Стандартный размер поля данных сектора для жесткого диска — 512 байт, для оптического — 2048 байт. Количество секторов может быть разным в зависимости от плотности дорожек и типа накопителя. Например, дорожка гибких дисков может содержать от 8 до 36 секторов, а дорожка жесткого диска — от 380 до 700.

Группы секторов, рассматриваемые операционной системой как одно целое, объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации при обращении к данным. Каждый кластер имеет свой номер. В отличие от размера сектора, размер кластера (число секторов, от 1 до 128) строго не фиксирован. Он выбирается кратным степени числа 2.

При записи файла операционная система выделяет кластеру некоторое пространство на диске. Это пространство выделяется целыми кластерами, так что каждый файл, в зависимости от его размера, занимает один или несколько кластеров. Операционная система сама определяет, какие именно кластеры соответствуют данному файлу и в какие реальные сектора диска при этом производится запись.

Файлы на диске записываются в свободные кластеры, поэтому фрагменты одного и того же файла могут находиться в разных местах диска. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в файловой системе. Производительность компьютера является наилучшей, когда фрагменты файла занимают кластеры, идущие на диске подряд, т. к. операция поиска физических координат файла при его большой фрагментации довольно затруднительна.

Самой распространенной на сегодняшний день является файловая система NTFS (New Technology File System), хотя иногда еще используется файловая система FAT32. Размер кластера в системе NTFS не зависит от размера диска, и для больших дисков эта система работает значительно эффективнее. Кроме того, она обеспечивает больший уровень быстродействия, чем FAT32, средства защиты, шифрования, восстановления и сжатия информации, контроль над доступом и ряд других возможностей, недоступных ни в одной версии файловой системы FAT.

На втором этапе форматирования на жестком диске создают один или несколько разделов. В большинстве случаев при установке на компьютер нового жесткого диска на нем создается один раздел.

Создание нескольких разделов дает возможность разделить информационное пространство диска. Это необходимо, если предполагается использовать на одном компьютере несколько операционных систем (один раздел поддерживает одну файловую систему).

Кроме того, рекомендуется создавать несколько разделов и в целях безопасности: желательно иметь как минимум два раздела — один для хранения служебных файлов операционной системы и прикладных программ, другой — для хранения данных (документов, фотографий, коллекций музыки и фильмов и т. д.), с которыми работает пользователь. Для создания на жестком диске разделов можно использовать как стандартные программы, так и отдельные утилиты.

В каждом разделе можно создать несколько логических дисков. Они будут восприниматься как отдельные устройства. Каждое из них обозначается буквой латинского алфавита.

В операционной системе Windows для наименования дисков используются одна буква и двоеточие:

A: — первый дисковод гибких дисков;

B: — второй дисковод (если установлен);

C: — первый жесткий диск (или первый том первого физического жесткого диска). Если на компьютере установлена только одна операционная система (например, Windows), она находится, как правило, именно на этом диске;

D:, …, Z: — эти буквы выделены для других дисков, томов, устройств CD/DVD, USB–дисков, сетевых, съемных дисков и переносных устройств. Операционная система Windows присваивает буквенные обозначения поочередно (их можно изменять с помощью специальной функции Управление компьютером).

После создания разделов необходимо выполнить форматирование высокого уровня, при котором создаются структуры для работы с файлами и данными — оглавление диска и две копии таблицы размещения файлов.

В дальнейшем обслуживание дисков производится с помощью специальных сервисных программ — утилит.

Дефрагментация файлов

Процесс разбиения файла на фрагменты при записи на диск называется фрагментацией. Файлы, которые располагаются в цепочках из несмежных кластеров, называются фрагментированными. При большой степени фрагментации замедляется доступ к файлам. Дефрагментация — перераспределение файлов на диске, при котором они располагаются в непрерывных областях. Для нее существуют специальные программы — утилиты дефрагментации. Дефрагментация чаще всего требуется для файловых систем FAT.

Проверка диска

Существуют также утилиты проверки диска, которые проверяют правильность информации в таблицах распределения файлов и осуществляют поиск сбойных блоков диска. Один из видов нарушений файловой структуры — потерянные кластеры: отдельные кластеры или их цепочки, помеченные как занятые, но не принадлежащие ни одному файлу. Возможны также пересечения цепочек кластеров — ситуации, когда два файла ссылаются на одни и те же кластеры. Для исправления подобных ошибок программы проверки используют информацию из копий таблиц размещения файлов.

Объекты файловой системы Windows

Объектами файловой системы Windows являются файл и папка. Файловая система обеспечивает возможность доступа к конкретному файлу и позволяет найти свободное место при записи нового файла. Операционная система отвечает за следующие действия, связанные с обслуживанием файловой системы:

  • создание файлов и папок, присвоение им имен и их переименование;
  • копирование и перемещение файлов между дисками компьютера, между папками одного диска, удаление файлов и папок;
  • навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, папке;
  • управление атрибутами файлов.

ФАЙЛ

Создание файла включает в себя присвоение ему имени и регистрацию его в файловой системе.

Полное имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени (типа файла). Имя от расширения отделяется точкой. Имя файла может включать до 256 любых символов, кроме следующих специальных знаков: \/ : * ? « » < > |, разрешается использовать пробелы и точки. Прописные и строчные буквы не различаются. Рекомендуется давать файлу такое имя, которое отражает суть хранящейся в нем информации.

Расширением имени считаются все символы, идущие после последней точки. Расширение файла показывает, какого рода информация содержится в данных — рисунок, текст, программа и т. д., и обычно состоит из трех или (реже) четырех букв. Существует огромное множество расширений. Ниже приведены некоторые из них:

ехе — «исполняемый» файл, содержащий программу;
cfg — конфигурационный файл, в котором программа указывает параметры своей работы;
dll — динамически подключающаяся библиотека данных, к которой могут обратиться по мере надобности сразу несколько программ;
sys — системный файл (драйвер устройства);
Ink — файл ярлыка (указателя на другой файл и проч.);
hlp — файл справки, а иногда и полное руководство по той или иной программе;
tmp — временный файл;
txt, rtf, doc, docx — текстовые файлы;
htm, html — гипертекстовый документ Интернета;
xls, xlsx — электронная таблица;
dat — файл данных;
wav, mp3 — звуковые файлы;
mpeg, avi — видеофайлы;
bmp, jpg, tiff, gif, png — графические изображения;
arj, zip, rar, 7z — файлы «архивов»;
ppt, pptx — презентация.

Таким образом, по расширению файла можно легко определить, с помощью какой программы этот файл был создан. Пользователи ОС Windows чаще имеют дело не с расширением файла, а с соответствующим ему графическим значком — пиктограммой. Значки имеют разный вид в зависимости от того, к какой именно программе привязан тот или иной тип файла.

Действия со значком (пиктограммой) файла означают действия с самим файлом. Например, удаление значка приводит к удалению файла, копирование — к копированию файла и т. д.

Иногда одним значком могут обозначаться файлы сразу нескольких типов, а расширение файла во всех случаях остается неизменным. По нему ОС автоматически распознает приложение, создавшее этот файл, что позволяет автоматизировать запуск прикладных программ через имя файла.

ПАПКА

Еще одним важным объектом файловой системы ОС Windows является папка. Папка ОС Windows играет ту же роль, что и обычная папка для хранения документов в делопроизводстве: она позволяет упорядочить хранение документов (иногда папку называют каталогом). Иными словами, папка — это контейнер для программ и файлов.

Файлы объединяют в папки (каталоги) для удобства хранения и поиска. Папки могут быть вложены друг в друга, образуя многоуровневую древовидную структуру.

Корневой каталог (папка) содержит вложенные каталоги (папки) первого уровня, каждый из которых также может содержать вложенные каталоги (папки) второго уровня и т. д. В папках всех уровней могут храниться файлы.

Папка отображается на экране с помощью значка (пиктограммы), имеющего вид канцелярской папки. Помимо файлов папка может содержать другие папки и ярлыки. Размер папки и общий объем ее содержимого можно узнать из свойств папки. Для вывода окна свойств нужно вызвать контекстное меню папки (щелчком правой кнопки мыши) и выбрать команду Свойства.

В процессе форматирования диска автоматически создается корневая папка — таблица файловой системы диска, содержащая список всех вложенных в нее других папок и всех находящихся на диске файлов. Папка, содержащая другие вложенные в нее папки, по отношению к ним называется родительской, а вложенные папки называются дочерними.

Правила присвоения имени папке аналогичны именованию файлов, но папкам обычно не задают расширение (ОС никак не реагирует на расширение папки и воспринимает его просто как продолжение имени).

Чтобы указать местонахождение какого–либо файла, пишут его полное имя, которое состоит из пути к файлу и имени файла. Путь начинается с имени диска, на котором записан файл, затем ставится двоеточие, обратная наклонная черта и перечисляется последовательность всех имен папок (каталогов), которые необходимо открыть, чтобы получить доступ к файлу. Все промежуточные папки разделяются между собой символом «\».

Если корневая папка размещена на логическом диске С, то путь доступа к файлу может быть записан следующим образом:

Картинка с сайта: uchitel.pro

ЯРЛЫК

Важным понятием в среде ОС Windows является ярлык. Изображается он обычно значком (пиктограммой) с черной изогнутой стрелкой в левом нижнем углу. Именно такой стрелкой он отличается от значка соответствующего ему объекта.

Ярлык — это небольшой по размеру (1–3 Кбайт) файл с расширением . lnk, в котором хранится ссылка (указатель) на какой–либо объект, указывающая его местоположение. Например, можно создать ярлыки для звуковых, графических, архивных файлов, содержащих программы, фильмы и т. п., а также для папок, дисков, принтеров, других компьютеров, интернет–страниц и т. д.

У каждого объекта может быть сколько угодно ярлыков. Объект и его ярлыки обычно располагаются в разных местах. Например, можно разместить файл, запускающий какую–либо программу, в одной папке (чаще всего это одна из папок внутри папки Program Files), а ярлык (или несколько ярлыков) к этому файлу — в любом другом месте, например на Рабочем столе, в Главном меню или в другой папке.

Создание ярлыков позволяет экономить место на жестком диске, избавляя от необходимости создавать множество копий объектов на компьютере.

Ярлыки служат для ускорения открытия папок, запуска программ или документов, доступа к устройствам. Действия, которые можно совершать с ярлыками, аналогичны действиям над файлами (папками). Открыть ярлык — значит открыть (запустить) связанный с этим ярлыком объект. Таким образом, для пользователя приемы работы с ярлыками ничем не отличаются от приемов работы с их объектами.

Ярлык можно легко создать или удалить, что никак не влияет на связанный с ним объект, — никакие новые объекты или их копии, кроме самого ярлыка, при этом не создаются и не удаляются. Аналогично, копирование или перемещение ярлыка приводит лишь к копированию (перемещению) его самого, а не соответствующего ему объекта.

Действия с файлами и папками

Открытие файла для ОС означает его подготовку к работе с тем приложением, с которым связан тип этого файла. Подготовка включает в том числе запуск соответствующей программы, в которой данные файла могут быть просмотрены или обработаны. Открытие исполняемого файла означает запуск программы, в нем содержащейся.

Закрытие файла означает разрыв связи между файлом и открывшей его программой.

Изменение (редактирование) файла — это внесение любых изменений в содержание данных файла.

Копирование файла (папки) означает, что в той же папке (но с другим именем) или в другой папке, на том же или другом внешнем носителе создается еще один файл (папка), который является точной копией исходного.

Перемещение файла (папки) означает, что исходный файл (папка) пересылается на другое место (в другую папку или на другой внешний носитель). Новый файл (папка) при этом не возникает, просто исходный файл (папка) меняет свой адрес.

Переименование файла (папки) означает замену старого имени файла на новое. При этом в конкретной папке не может быть двух папок с одинаковым именем или двух файлов с одинаковым полным именем.

Удаление файла или папки является временным. На самом деле они перемещаются при этом в специальную папку — Корзину. На уровне жесткого диска ничего не происходит — файлы остаются в тех же кластерах, где были записаны (изменяется только путь доступа к файлам и папкам).

Уничтожение файлов происходит при очистке Корзины — при этом файл удаляется из файловой структуры ОС (в таблице размещения файлов он помечается как удаленный), но физически все равно остается там же, где и был. Это сделано для минимизации времени проведения данной операции. Однако при этом появляется возможность записи новых файлов в кластеры, помеченных как «свободные».

Операции с файлами, папками и ярлыками в ОС Windows

Чтобы открыть папку, запустить программу или файл, нужно дважды щелкнуть по соответствующему объекту левой кнопкой мыши.

Если Windows известно (по расширению файла), с какой программой связан именно этот тип файлов, ОС самостоятельно откроет нужный документ в окне программы. Музыкальный файл, например, запустится в Windows Media Player, текстовый документ откроется в Блокноте, рисунок — в Фотоальбоме и т. д.

Просмотреть содержимое папок, имеющихся на дисках компьютера, можно с помощью системы окон Мой компьютер и программы Проводник.

Для открытия окна Мой компьютер нужно дважды щелкнуть мышью на значке Мой компьютер на Рабочем столе или в Главном меню кнопки Пуск.

Правую часть окна Мой компьютер занимает рабочее поле, где отображаются значки дисков и других накопителей, установленных на компьютере: жестких дисков, CD (DVD), дисковода гибких дисков, флеш–накопителей и т. д. Диск, на который была установлена операционная система Windows, помечается логотипом Windows. Этот диск называют системным.

Для вывода информации о том, сколько свободного пространства имеется на каждом жестком диске, нужно в контекстном меню окна Мой компьютер выбрать команду Вид/Таблица. В основной части окна для каждого диска будут указаны полный объем диска и его свободное пространство. Если дополнительно выбрать команду Упорядочить значки/Свободно, список дисков будет отсортирован по порядку возрастания свободного объема каждого диска.

СОЗДАНИЕ ЯРЛЫКОВ

Чтобы создать ярлык нужной программы, например, на Рабочем столе, следует через меню Пуск найти значок этой программы и перетащить его на Рабочий стол, удерживая нажатой правую кнопку мыши. В момент, когда отпускается правая кнопка мыши, открывается контекстное меню, где нужно выбрать опцию Создать ярлык.

Для создания ярлыков к любому файлу или папке удобно использовать меню Файл программы Мой компьютер. Для этого надо установить курсор на названии файла (папки) и выбрать в меню Файл команду Создать ярлык.

СОЗДАНИЕ ПАПОК

Чтобы создать папку, например, на Рабочем столе, нужно выбрать в контекстном меню пункт Создать/Папка. Папка будет создана под именем Новая папка, в поле ее названия сразу же будет установлен курсор для переименования.

Переименовать папку можно и позже. Для этого в контекстном меню папки нужно выбрать опцию Переименовать и ввести в прямоугольнике под папкой ее новое имя. (Чтобы переключить клавиатуру с одного языка на другой, можно использовать установленную комбинацию клавиш — Ctrl+Shift либо Alt+Shift — или щелкнуть мышью по индикатору языка в правой части панели задач и выбрать нужную раскладку.)

Для создания папки в окне Мой компьютер можно выбрать команду меню Файл/Создать/Папку или контекстного меню Создать/Папку. После ее выполнения в конце списка папок и файлов этого окна появится значок с именем Новая папка. Имя папки можно сразу изменить.

ВЫДЕЛЕНИЕ ФАЙЛОВ И ПАПОК

Чтобы выполнять операции с файлами или папками, эти объекты необходимо выделить. Для выделения отдельного файла или одиночной папки нужно один раз кликнуть по ним мышкой. Если необходимо выполнить какие–либо операции с несколькими файлами или папками, следует выделить их все одновременно. Для этого нужно нажать клавишу Ctrl и далее выборочно щелкать по значкам файлов или папок, выделяя их.

Если объекты (файлы и папки) расположены рядом, то можно выделить первый (последний) объект, затем нажать клавишу Shift и указать последний (первый) объект. Еще один способ выделения расположенных рядом объектов — с помощью левой кнопки мыши — протягивание курсора вокруг группы файлов и (или) папок (так называемый метод лассо).

Для одновременного выделения всех без исключения объектов папки можно использовать комбинацию клавиш Ctrl+A.

ПЕРЕИМЕНОВАНИЕ ФАЙЛОВ И ПАПОК

Переименовать файл или папку можно, выбрав в контекстном меню команду Переименовать; затем ввести новое имя и нажать клавишу Enter. Чтобы отказаться от переименования, во время редактирования надо нажать клавишу Esc.

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ И КОПИРОВАНИЕ ФАЙЛОВ И ПАПОК

Для перемещения или копирования объектов их сначала необходимо выделить. Затем выбрать в меню Правка команду Переместить в папку (или Копировать в папку), перейти в требуемую папку и нажать кнопку Переместить (соответственно Копировать).

Проще, однако, пользоваться следующей последовательностью действий для перемещения, копирования объектов, создания ярлыков с помощью мыши:

  1. Добиться того, чтобы на экране была видна конечная папка, диск или окно.
  2. Выбрать объекты для перемещения (копирования).
  3. Захватив объекты правой кнопкой мыши, переместить их в конечную папку и отпустить кнопку мыши.
  4. Выбрать в появившемся контекстном меню одну из команд: Переместить, Копировать или Создать ярлык.

Использование правой кнопки мыши намного проще и безопаснее по сравнению с работой левой кнопкой.

УДАЛЕНИЕ ФАЙЛОВ И ПАПОК

Удалить файлы или папки можно следующими способами:

  • в контекстном меню объекта выбрать команду Удалить;
  • выделить объект и нажать клавишу Delete или нажать на панели инструментов кнопку «Удалить»;
  • захватить объект левой кнопкой мыши и перетянуть его в Корзину.

КОРЗИНА

Система Windows сохраняет удаленные файлы в Корзине, которая расположена на Рабочем столе. Ею можно воспользоваться для восстановления файлов, удаленных по ошибке.

Для просмотра содержимого Корзины следует дважды щелкнуть по ее значку. Для восстановления удаленных папок, файлов и ярлыков из Корзины нужно выбрать в ней их значки, а затем в контекстном меню или в меню Файл выбрать команду Восстановить.

Архивирование и разархивирование

Сжатие информации — это процесс преобразования информации файла к виду, при котором уменьшается избыточность в ее представлении и, соответственно, требуется меньший объем памяти для ее хранения.

Сжиматься могут как один, так и несколько файлов, которые в упакованном виде помещаются в так называемый архивный файл, или архив.

Архив — это специальным образом организованный файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжатом или несжатом виде и служебную информацию об их именах, датах и времени их создания или модификации, размерах и т. п.

Файлы архивов могут иметь формат ZIP, RAR, LZH, ARJ, ARC, TAR и др. в зависимости от программы–архиватора, с помощью которой они были созданы.

Файлы, упакованные в архив, занимают меньше места на диске и быстрее передаются по каналам связи в компьютерных сетях. Кроме того, упаковка группы файлов в один архивный файл значительно упрощает работу с ними: копирование, перенос на другой компьютер и т. п.

Принято различать архивацию и упаковку (или компрессию, сжатие) данных. В первом случае речь идет о слиянии нескольких файлов и даже каталогов в единый файл — архив, во втором — о сокращении объема исходных файлов путем устранения избыточности.

Процесс восстановления файлов из архива (на диск или в оперативную память) точно в таком виде, какой они имели до загрузки в архив, называется разархивацией (распаковкой) данных.

Принцип работы программ–архиваторов основан на поиске в файлах избыточной информации и последующем ее кодировании, позволяющем получить минимальный объем хранимых данных. В список задач архиваторов могут входить не только архивация или упаковка файлов, но и сохранение дерева файловой системы, атрибутов и имен файлов, шифровка данных архива, архивация с паролем и т. д.

Степень сжатия зависит от используемой программы, метода сжатия и типа исходного файла. Лучше всего упаковываются файлы графических образов, текстовые файлы и файлы данных, которые могут быть сжаты до 5–40 % от исходного размера. Хуже сжимаются файлы исполняемых программ и загрузочных модулей — до 60–90 %. Почти не сжимаются архивные файлы.

Большие по объему архивные файлы могут быть разбиты на несколько частей. Такие архивы называются многотомными, а их составные части — томами. Преимущество многотомных архивов в том, что их части можно записать на несколько носителей (диски, флеш–диски и пр.).

Чтобы при распаковке данных не зависеть от наличия соответствующей программы–архиватора, можно создать так называемый самораспаковывающийся архивный файл. Это загрузочный (исполняемый) модуль, который самостоятельно разархивирует находящиеся в нем данные при его запуске. Самораспаковывающийся архив называют также SFX–архивом (англ. SelF–eXtracting). Обычно они создаются в форме ЕХЕ–файла.

Наиболее популярными программами–архиваторами на сегодняшний день являются WinZip и WinRAR. «Родным» архивным форматом первого из них является формат ZIP, второго — RAR, несмотря на то что каждый из них поддерживает работу еще с десятками других архивных форматов.

Защита информации от компьютерных вирусов

Компьютерные вирусы — это программы или фрагменты программного кода, которые, попав на компьютер, могут вопреки воле пользователя выполнять различные операции: создавать или удалять объекты, модифицировать файлы, осуществлять действия по собственному распространению по локальным вычислительным сетям или по сети Интернет, создавать всевозможные помехи в работе на компьютере.

Важнейшей функцией компьютерных вирусов является заражение (инфицирование) — модификация программных файлов, файлов данных или загрузочных секторов дисков таким образом, что последние сами становятся носителями вирусного кода и в свою очередь могут осуществлять вышеперечисленные операции.

Источниками распространения вирусов чаще всего является Интернет, в том числе электронная почта, внутренние сети интранет (например, частные домашние или офисные сети), съемные носители для обмена информацией между компьютерами.

ПРИЗНАКИ ПРОЯВЛЕНИЯ ВИРУСОВ

При заражении компьютера вирусом очень важно своевременно его обнаружить. Для этого следует знать основные признаки проявления вирусов, первыми из которых являются:

  • вывод на экран непредусмотренных сообщений или изображений;
  • подача непредусмотренных звуковых сигналов;
  • самопроизвольный запуск каких–либо программ;
  • самопроизвольные попытки компьютера выйти в Интернет;
  • неожиданное увеличение исходящего интернет–трафика.

Есть также косвенные признаки наличия вируса в ПК:

  • прекращение работы или неправильная работа ранее успешно функционировавших программ;
  • частые зависания и сбои в работе компьютера;
  • медленная работа компьютера при запуске программ;
  • невозможность загрузки операционной системы;
  • исчезновение файлов и каталогов или искажение их содержимого;
  • изменение даты и времени модификации файлов, их размеров;
  • неожиданное значительное увеличение количества файлов на диске;
  • существенное уменьшение размера свободной оперативной памяти;
  • частое обращение к жесткому диску (часто мигает лампочка на системном блоке);
  • браузер «зависает» или ведет себя неожиданным образом (например, окно программы невозможно закрыть) и т. д.

Следует заметить, что вышеперечисленные явления необязательно вызываются присутствием вируса, а могут быть следствием других неполадок. Наличие таких «симптомов» может быть вызвано сбоем в аппаратном или программном обеспечении. Правильная диагностика состояния компьютера нередко затруднена. Однако эти «симптомы» могут быть признаками вируса в компьютере, и при их появлении рекомендуется провести полную проверку компьютера антивирусной программой.

Классификация компьютерных вирусов

По типу действий, совершаемых на компьютере пользователя, вредоносные объекты обычно разделяют на две категории: вредоносные программы и потенциально (условно) нежелательные программы.

Вредоносные программы создаются специально для несанкционированного пользователем уничтожения, блокирования, модификации или копирования информации, нарушения работы компьютеров или компьютерных сетей. К данной категории относятся вирусы и черви, троянские программы и вредоносные утилиты.

Вирусы и черви обладают способностью к несанкционированному саморазмножению, при этом полученные копии также обладают этой способностью.

Черви «переползают» с компьютера на компьютер, используя сети и электронную почту, благодаря чему обладают достаточно высокой скоростью распространения. Помимо сетевых адресов они часто используют данные адресной книги почтовых клиентов. Могут вообще не обращаться к ресурсам компьютера (за исключением оперативной памяти), но, бывает, создают рабочие файлы на дисках системы.

Вирусы заражают другие программы — добавляют в них свой код, чтобы получить управление при запуске зараженных файлов.

Троянские программы не создают свои самовоспроизводящиеся копии, т. е. не являются вирусом в традиционном понимании этого термина (они не заражают другие программы или данные); они не способны самостоятельно проникать на компьютер и распространяются под видом «полезного» программного обеспечения. Однако они уничтожают информацию на дисках, приводят систему к «зависанию», воруют конфиденциальную информацию и т. д. — вред от них может во много раз превышать потери от традиционной вирусной атаки.

Вредоносные утилиты представляют собой инструментарий, созданный для автоматизации создания других вирусов, червей или троянских программ, для взлома, конструкторы вредоносного кода и т. п. Для компьютера, на котором они исполняются, эти утилиты не представляют угрозы. В последнее время наиболее распространенными вредоносными программами стали черви. Далее по распространенности следуют вирусы и троянские программы. Некоторые вредоносные программы совмещают в себе характеристики двух или даже трех из перечисленных выше классов.

Потенциально нежелательные программы разрабатываются и распространяются легально и могут использоваться в повседневной работе, однако обладают функциями, которые могут причинить вред пользователю, но только при выполнении ряда условий. В настоящее время к потенциально (условно) нежелательным программам относят программы классов Adware и Riskware.

Adware — это рекламные программы, предназначенные для показа рекламных сообщений (чаще всего в виде графических баннеров), перенаправления поисковых запросов на рекламные веб–страницы, а также для сбора данных маркетингового характера об активности пользователя. Назначение adware–программ — неявная форма оплаты программ за счет показа пользователю рекламы. Кроме этого, подобные программы, как правило, никак не проявляют своего присутствия в системе — отсутствует значок в системном трее, нет упоминаний об установленных файлах в меню программ. Часто у них нет процедур деинсталляции, используются пограничные с вирусными технологии, позволяющие скрытно внедряться на компьютер пользователя и незаметно осуществлять свою деятельность.

Чаще всего такие программы встраиваются в бесплатное и условно–бесплатное ПО (freeware, shareware) или попадают на компьютер пользователя при посещении им «зараженных» веб–страниц. Большинство программ freeware и shareware прекращает показ рекламы после их покупки или регистрации.

К категории Riskware относят обычные программы (в том числе свободно продающиеся и широко используемые), которые, тем не менее, способны причинить вред (вызвать уничтожение, блокирование, модификацию или копирование информации, нарушить работу компьютеров или компьютерных сетей).

К категории таких программ относятся программы, имеющие бреши и ошибки, утилиты удаленного администрирования, программы загрузки (скачивания) файлов, автоматического переключения раскладки клавиатуры, мониторы активности компьютерных систем, утилиты для работы с паролями, для остановки процессов или скрытия их работы и проч.

По умолчанию в антивирусных продуктах обнаружение Riskware–программ отключено. При необходимости пользователь сам должен установить опцию поиска подобных программ.

ХАРАКТЕРИСТИКА АНТИВИРУСНЫХ ПРОГРАММ

Антивирусная программа — это программный пакет, предназначенный для эффективной защиты, перехвата и удаления из операционной системы компьютера максимального количества вредоносных (или потенциально вредоносных) программ.

В настоящее время большинство ведущих антивирусных программ сочетает в себе функции постоянной защиты (антивирусный монитор) и функции защиты по требованию пользователя (антивирусный сканер).

Антивирусный монитор запускается автоматически при старте операционной системы и работает в качестве фонового системного процесса, проверяя на вредоносность действия, совершаемые другими программами. При этом проверяются не только файлы на различных носителях информации, но и оперативная память компьютера. Основная задача монитора — обеспечивать максимальную безопасность при минимальном замедлении работы проверяемых программ. Монитор можно временно отключать — например, когда компьютер отключен от сети и не загружаются никакие файлы с внешних носителей.

Антивирусный сканер запускается самим пользователем и, как правило, заключается в полном или выборочном сканировании присутствующих на жестких и сетевых дисках компьютера файлов, а также в однократной проверке оперативной памяти компьютера. В большинстве случаев антивирусные сканеры гораздо требовательнее к ресурсам компьютера, нежели постоянная антивирусная защита.

Конспект урока по информатике «Файлы и файловая система».

Вернуться к Списку конспектов по информатике.

Источник

Введение

Система ввода-вывода (I/O System) в операционных системах отвечает за управление обменом данных между процессами и внешними устройствами, такими как диски, сетевые интерфейсы, клавиатура, монитор и другие периферийные устройства. Эффективное управление вводом-выводом является важной частью функциональности операционной системы, так как оно позволяет обеспечивать высокую производительность и надежность в работе с различными устройствами. Вот основные компоненты и функции системы ввода-вывода:

Драйверы устройств (Device Drivers)

Драйверы устройств (Device Drivers) — это программные компоненты, которые обеспечивают интерфейс между операционной системой и аппаратными устройствами компьютера. Они играют критическую роль в работе операционных систем, так как позволяют программам и ядру операционной системы взаимодействовать с аппаратурой. Вот основные аспекты и функции драйверов устройств:

  1. Абстракция аппаратуры: Драйверы устройств создают абстракцию между аппаратурой и операционной системой. Это означает, что программы и операционная система могут работать с драйверами, не зная подробностей о конкретной аппаратуре. Это обеспечивает универсальность и переносимость программного обеспечения.

  2. Управление устройствами: Драйверы устройств управляют устройствами, включая их инициализацию, настройку, отправку команд и получение данных. Они обеспечивают эффективное взаимодействие с аппаратурой и управление ей.

  3. Обработка запросов ввода-вывода: Драйверы обрабатывают запросы ввода-вывода от операционной системы и программ, передавая команды аппаратуре и возвращая результаты. Например, драйвер видеокарты обрабатывает запросы на вывод изображения на монитор.

  4. Управление ресурсами: Драйверы управляют выделением и освобождением ресурсов, таких как память и порты ввода-вывода. Они следят за конфликтами ресурсов, чтобы избегать конфликтов между устройствами.

  5. Поддержка стандартов и протоколов: Драйверы обеспечивают соответствие устройств определенным стандартам и протоколам. Например, драйвер сетевой карты обеспечивает соблюдение стандартов Ethernet.

  6. Обработка ошибок: Драйверы могут обнаруживать и обрабатывать ошибки, возникающие при работе с устройствами, и сообщать об этих ошибках операционной системе или программам.

  7. Поддержка расширений и обновлений: Драйверы могут поддерживать дополнительные функции и расширения, предоставляемые производителями устройств. Они также могут обновляться для поддержки новой аппаратуры или исправления ошибок.

  8. Управление энергопотреблением: Некоторые драйверы способны управлять энергопотреблением устройств, таким образом, увеличивая время работы ноутбуков и мобильных устройств.

Драйверы устройств разрабатываются для каждого конкретного типа устройства, их задача — обеспечить правильную работу аппаратуры под управлением операционной системы. Операционная система включает в себя механизмы для загрузки и управления драйверами, чтобы обеспечить корректное взаимодействие с устройствами.

Буферизация (Buffering)

Буферизация (Buffering) — это техника, используемая в информатике и программировании для оптимизации обмена данными между двумя устройствами или компонентами системы, которые работают с разной скоростью или с разными объемами данных. Основная идея буферизации состоит в том, что данные временно сохраняются в специальном буфере (буфере обмена) перед передачей или обработкой, что может улучшить производительность и эффективность обмена данными. Вот основные принципы и применения буферизации:

  1. Согласование скорости обмена данными: Буферизация позволяет компенсировать различия в скоростях обмена данными между источником и приемником данных. Например, когда устройство записи данных работает быстрее, чем устройство их чтения, буферизация позволяет временно сохранять данные, пока они не будут готовы для чтения.

  2. Параллельная обработка: Буферизация может использоваться для организации параллельной обработки данных. Например, несколько потоков или процессов могут записывать данные в один буфер, а другие потоки или процессы могут читать данные из него. Это позволяет эффективно использовать многозадачность и многопоточность.

  3. Снижение задержек: Поскольку данные могут быть записаны или считаны в буфер быстрее, чем они обрабатываются, это может снизить задержки в системе. Например, при воспроизведении аудио или видео буферизация позволяет избежать прерываний в воспроизведении при небольших задержках в потоке данных.

  4. Улучшение производительности дисковых операций: Буферизация может использоваться для сглаживания дисковых операций. Данные могут сначала записываться в буфер оперативной памяти, а затем пакетами записываться на диск, что более эффективно, чем запись каждого байта на диск отдельно.

  5. Уменьшение сетевого трафика: В сетевых приложениях буферизация может использоваться для сокращения сетевого трафика. Данные могут быть собраны в буфер на стороне отправителя и затем отправлены одним пакетом, что может уменьшить накладные расходы на сеть.

  6. Улучшение обработки потоков данных: В потоковой обработке данных, такой как аудио- и видеообработка, буферизация может обеспечить более плавное и непрерывное воспроизведение данных.

  7. Обработка асинхронных событий: Буферизация может использоваться для обработки асинхронных событий, когда данные поступают в систему несинхронно и нужно собрать их перед обработкой.

  8. Обработка прерываний: Буферизация может помочь в обработке прерываний аппаратуры. Данные из устройства могут быть сначала считаны в буфер, а затем обработаны в контексте операционной системы.

Буферизация является важной техникой оптимизации в информационных системах и позволяет более эффективно управлять потоками данных и ресурсами в компьютерных системах.

Очередь запросов (Request Queue)

Очередь запросов (Request Queue) — это структура данных, используемая в операционных системах и программных приложениях для управления запросами на ввод-вывод (I/O requests) и обеспечения их последовательной обработки. Очередь запросов представляет собой список или коллекцию запросов, которые ожидают выполнения. Когда устройство ввода-вывода (например, жесткий диск, сетевой адаптер или другое устройство) становится доступным для обработки запросов, оно извлекает запросы из очереди и выполняет их.

Вот основные аспекты и функции очереди запросов:

  1. Управление доступом к ресурсам: Очередь запросов служит для организации и контроля доступа к ресурсам ввода-вывода. Когда множество процессов или потоков пытаются одновременно обратиться к устройствам, очередь запросов позволяет распределить доступ к ресурсам в соответствии с их порядком поступления.

  2. Справедливость и приоритеты: Множество запросов может иметь различные приоритеты, и очередь запросов может учитывать эти приоритеты при выполнении запросов. Это позволяет предоставлять доступ к ресурсам согласно установленным приоритетам.

  3. Оптимизация производительности: Очередь запросов может быть использована для оптимизации производительности устройства ввода-вывода. Запросы могут объединяться, реорганизовываться или выполняться асинхронно в зависимости от спецификации устройства и целей оптимизации.

  4. Сбой и восстановление: В случае возникновения сбоев или ошибок при обработке запросов, очередь запросов может вести журнал ошибок и позволять повторно выполнить запросы, которые завершились неудачно.

  5. Поддержка асинхронных операций: Очередь запросов может поддерживать асинхронные операции, позволяя процессам или потокам продолжать выполнение, не ожидая завершения операции ввода-вывода. Это улучшает отзывчивость системы.

  6. Уменьшение накладных расходов: Очередь запросов может помочь уменьшить накладные расходы на устройствах ввода-вывода. Запросы могут быть сгруппированы или оптимизированы для уменьшения времени на перемещение головки жесткого диска или ожидания сетевых пакетов.

Примерами использования очереди запросов являются:

  • Очереди запросов дисковых операций (I/O request queues) для управления чтением и записью данных с жестких дисков.
  • Очереди запросов сетевых пакетов (packet request queues) для обработки данных, передаваемых по сети.
  • Очереди запросов на выполнение операций ввода-вывода в многозадачных операционных системах.

Очереди запросов предоставляют эффективный механизм для управления ресурсами ввода-вывода и обеспечивают согласованное и эффективное использование аппаратных устройств.

Директивы ввода-вывода (I/O Instructions)

Директивы ввода-вывода (I/O Instructions) — это команды и инструкции, предоставляемые операционной системой или ядром системы, которые позволяют программам и процессам выполнять операции ввода и вывода данных. Директивы ввода-вывода предоставляют абстракцию для взаимодействия с устройствами ввода-вывода, скрывая детали управления аппаратурой от прикладных программ. Вот основные виды директив ввода-вывода:

  1. Системные вызовы (System Calls): Системные вызовы — это наиболее распространенный способ взаимодействия прикладных программ с устройствами ввода-вывода в операционных системах. Приложения вызывают системные вызовы, такие как read, write, open, close и другие, чтобы читать и записывать данные, открывать и закрывать файлы, управлять сокетами и выполнять другие операции ввода-вывода. Операционная система предоставляет обработку системных вызовов и управляет доступом к устройствам.

  2. Порты ввода-вывода (I/O Ports): В архитектуре компьютеров семейства x86 и подобных архитектурах, директивы ввода-вывода могут быть выполнены через обращение к портам ввода-вывода. Это позволяет непосредственно общаться с устройствами, читать и записывать данные в специфические порты. Этот метод доступа к устройствам обычно используется для выполнения низкоуровневых операций ввода-вывода.

  3. Memory-Mapped I/O: Некоторые устройства могут быть “отображены” в адресное пространство процесса как области памяти, что позволяет приложениям обращаться к ним через операции чтения и записи в память. Этот метод называется Memory-Mapped I/O и позволяет использовать стандартные операции с памятью для взаимодействия с устройствами ввода-вывода.

  4. Управление прерываниями (Interrupt Handling): Директивы ввода-вывода также могут включать управление прерываниями, когда устройство генерирует прерывание для оповещения операционной системы о готовности к обмену данными. Обработчики прерываний затем выполняют операции ввода-вывода для устройства.

  5. Управление DMA (Direct Memory Access): DMA — это метод, при котором устройство может напрямую читать и записывать данные в оперативную память без участия центрального процессора. Директивы ввода-вывода могут включать управление DMA для эффективного обмена данными с устройствами.

  6. Сетевые протоколы: Для сетевых операций ввода-вывода, таких как передача данных по сети, приложения используют соответствующие сетевые протоколы, такие как TCP/IP, и API для взаимодействия с ними.

Директивы ввода-вывода предоставляют удобные способы для программ и процессов взаимодействовать с аппаратурой и другими внешними ресурсами. Операционная система и ядро системы обеспечивают обработку этих директив, чтобы гарантировать корректное и безопасное выполнение операций ввода-вывода.

Обработка ошибок ввода-вывода

Обработка ошибок ввода-вывода (I/O Error Handling) — важный аспект разработки программ и операционных систем, так как ошибки ввода-вывода могут возникать из-за различных причин, таких как сбои оборудования, отсутствие ресурсов, неправильное использование API и другие ситуации. Эффективная обработка ошибок помогает программам и системам восстановиться после ошибок и предоставлять пользователю информацию о проблемах. Вот некоторые основные принципы обработки ошибок ввода-вывода:

  1. Возврат кодов ошибок: Многие функции и системные вызовы, связанные с вводом-выводом, возвращают коды ошибок, которые указывают на успешное или неуспешное выполнение операции. Обработчик ошибок должен проверить эти коды и принять соответствующие меры в случае ошибки.

  2. Обработка исключений: В языках программирования, поддерживающих исключения, ошибки ввода-вывода могут быть обработаны с использованием блоков try-catch (или аналогичных механизмов). Если исключение выбрасывается при выполнении операции ввода-вывода, код в блоке catch может содержать логику для обработки ошибки.

  3. Запись логов ошибок: При возникновении ошибок ввода-вывода полезно вести запись в журнал (лог) ошибок, который позволяет отслеживать и анализировать проблемы в системе. Журналы ошибок могут быть использованы для поиска причин сбоев и улучшения качества программы.

  4. Обеспечение согласованности данных: При работе с файлами или другими устройствами, которые поддерживают транзакции, важно обеспечить согласованность данных в случае ошибок. Это может включать в себя откат изменений, если операция ввода-вывода завершилась неудачно.

  5. Вывод сообщений об ошибке: В случае ошибок ввода-вывода приложение или операционная система должны предоставить пользователю информацию о проблеме. Это может включать в себя вывод сообщений об ошибке на экран, регистрацию ошибки в журнале событий и т. д.

  6. Реагирование на ошибки: Обработчики ошибок могут принимать различные меры в зависимости от характера ошибки и требований приложения. Это может включать в себя аварийное завершение программы, попытку повторной операции, оповещение администратора и так далее.

  7. Тестирование и отладка: Программы, особенно те, которые выполняют ввод-вывод, должны быть тщательно протестированы, чтобы обнаружить и устранить ошибки до выпуска в продакшн. Отладка и тестирование помогут выявить и обработать ошибки в ранних стадиях разработки.

Обработка ошибок ввода-вывода является неотъемлемой частью надежных и устойчивых приложений и операционных систем. Она помогает предотвратить неожиданные сбои и обеспечивает более предсказуемое и стабильное поведение программ при работе с различными устройствами и ресурсами.

Диспетчер ввода-вывода (I/O Scheduler)

Диспетчер ввода-вывода (I/O Scheduler) — это компонент операционной системы, который управляет и оптимизирует порядок обработки запросов на ввод и вывод данных к устройствам хранения, таким как жесткие диски. Основной целью диспетчера ввода-вывода является улучшение производительности и эффективности работы устройств хранения данных путем оптимизации последовательности выполнения операций чтения и записи.

Вот основные функции и аспекты диспетчера ввода-вывода:

  1. Определение порядка выполнения: Диспетчер ввода-вывода определяет, в каком порядке будут выполняться операции чтения и записи на устройства хранения. Это может включать в себя решение о том, какие запросы будут обработаны в первую очередь, чтобы максимизировать пропускную способность и снизить задержки.

  2. Учет типа запроса: Диспетчер учитывает типы запросов, такие как случайный доступ или последовательный доступ, и оптимизирует обработку в соответствии с этими характеристиками. Например, запросы на последовательное чтение могут быть объединены для снижения множества обращений к диску.

  3. Планирование запросов: Диспетчер может использовать различные алгоритмы планирования для определения порядка выполнения запросов. Некоторые из популярных алгоритмов включают C-LOOK, LOOK, и CFQ (Completely Fair Queuing) для Linux.

  4. Управление приоритетами: Диспетчер ввода-вывода может учитывать приоритеты запросов. Например, запросы от критически важных процессов могут получать приоритет при планировании.

  5. Управление антифрагментацией: Для устройств, которые подвержены фрагментации (например, жесткие диски), диспетчер ввода-вывода может принимать меры по уменьшению фрагментации данных, такие как размещение данных на диске в оптимальном порядке.

  6. Управление сбросами кеша: Диспетчер может управлять операциями сброса кеша, чтобы обеспечить целостность данных на диске. Например, он может определить, когда выполнить сброс кеша перед отключением устройства.

  7. Адаптивная оптимизация: Некоторые диспетчеры ввода-вывода используют адаптивные методы, чтобы динамически анализировать образец обращений к диску и настраивать стратегии планирования для оптимизации производительности.

  8. Поддержка многозадачности: Диспетчер ввода-вывода должен быть способен обслуживать множество процессов или потоков одновременно, управляя их запросами на ввод-вывод.

  9. Поддержка различных типов устройств: Диспетчер ввода-вывода может быть настроен и оптимизирован для разных типов устройств хранения данных, включая SSD, HDD, RAID-массивы и другие.

Диспетчер ввода-вывода играет важную роль в обеспечении эффективной работы устройств хранения данных и может значительно повлиять на производительность системы. Различные операционные системы могут использовать разные алгоритмы диспетчеризации ввода-вывода в зависимости от своих целей и требований.

Сетевая подсистема

Сетевая подсистема (Network Subsystem) — это часть операционной системы, которая отвечает за управление сетевыми ресурсами, обеспечение сетевой связности и обработку сетевых операций. Сетевая подсистема выполняет ряд важных функций, которые позволяют компьютеру подключаться к сети, обмениваться данными с другими устройствами и использовать сетевые службы. Вот основные компоненты и функции сетевой подсистемы:

  1. Драйверы сетевых устройств: Для работы с сетевыми адаптерами и другими устройствами сетевой подсистемы требуются специальные драйверы. Драйверы обеспечивают интерфейс между аппаратурой и операционной системой, позволяя системе взаимодействовать с сетевыми устройствами.

  2. Протоколы сетевого стека: Операционная система обычно включает в себя сетевой стек, который состоит из различных сетевых протоколов, таких как TCP/IP. Эти протоколы определяют правила для обмена данными в сети, включая адресацию, маршрутизацию, передачу данных и обработку ошибок.

  3. Сетевые интерфейсы и настройки: Сетевая подсистема позволяет администраторам настраивать сетевые интерфейсы, устанавливать IP-адреса, настраивать сетевые маршруты и управлять другими параметрами сети.

  4. Обработка сетевых запросов: Сетевая подсистема принимает и обрабатывает сетевые запросы от других устройств, включая запросы на передачу и прием данных, запросы на установление и завершение соединений и запросы на обнаружение других устройств в сети.

  5. Сетевая безопасность: Сетевая подсистема обеспечивает механизмы безопасности, такие как брандмауэры (firewalls), аутентификацию и шифрование, чтобы защитить систему от несанкционированного доступа и атак из сети.

  6. Управление сетевыми ресурсами: Сетевая подсистема управляет сетевыми ресурсами, такими как сетевые порты, сокс-соединения, сетевые устройства и буферы для передачи данных.

  7. Сетевые службы и приложения: Операционная система может предоставлять сетевые службы и API для разработчиков приложений, чтобы они могли создавать сетевые приложения, такие как веб-серверы, почтовые клиенты, браузеры и другие.

  8. Маршрутизация и обмен данными: Сетевая подсистема осуществляет маршрутизацию данных в сети, выбирая наилучший путь для доставки данных между устройствами.

  9. Учет сетевого трафика и мониторинг: Сетевая подсистема может поддерживать учет сетевого трафика, а также мониторинг сетевых соединений и диагностику сетевых проблем.

Сетевая подсистема играет ключевую роль в современных операционных системах, так как сети стали неотъемлемой частью работы компьютеров и серверов. Эта подсистема обеспечивает сетевую связность, позволяет обмениваться данными в глобальных сетях и обеспечивает безопасность и производительность в сетевой среде.

Файловая система

Файловая система (File System) в операционных системах — это механизм, который организует и управляет хранением и доступом к данным на носителях информации, таких как жесткие диски, SSD, CD/DVD, флэш-накопители и другие устройства хранения. Файловая система обеспечивает абстракцию для работы с данными в виде файлов и директорий и предоставляет интерфейс для их создания, чтения, записи, удаления и управления.

Основные компоненты и функции файловой системы в операционных системах включают:

  1. Файлы и каталоги: Файловая система организует данные в виде файлов и директорий. Файлы могут содержать текст, изображения, программы или любые другие данные. Директории служат для группировки файлов и создания иерархической структуры.

  2. Именование и адресация: Каждый файл и директория имеют уникальное имя или путь, который используется для доступа к ним. Именование может быть иерархическим, и пути могут включать каталоги и подкаталоги.

  3. Разрешение доступа: Файловая система управляет правами доступа к файлам и директориям, определяя, кто может читать, записывать, выполнять или удалять данные. Это обеспечивает безопасность и контроль доступа к файлам.

  4. Организация данных: Файловая система организует данные на носителе информации и следит за их физическим расположением. Это включает в себя управление блоками данных, кластерами и секторами на диске.

  5. Кэширование и буферизация: Файловая система может использовать кэширование для улучшения производительности, кешируя данные в оперативной памяти для быстрого доступа. Также может применяться буферизация для оптимизации операций ввода-вывода.

  6. Управление метаданными: Кроме данных файлов, файловая система хранит метаданные, такие как атрибуты файлов, даты создания и изменения, права доступа и другую информацию о файлах и директориях.

  7. Файловые операции: Файловая система предоставляет набор стандартных операций, таких как чтение, запись, открытие, закрытие и удаление файлов, а также операции перемещения, копирования и переименования файлов.

  8. Доступ к удаленным ресурсам: Некоторые файловые системы могут обеспечивать доступ к удаленным ресурсам по сети, таким как сетевые шары или удаленные FTP-серверы.

  9. Транзакции и целостность данных: Некоторые файловые системы поддерживают транзакции для обеспечения целостности данных при выполнении нескольких операций одновременно.

Примерами файловых систем в различных операционных системах являются:

  • NTFS (New Technology File System): Используется в операционных системах семейства Windows.

  • FAT (File Allocation Table): Традиционная файловая система для Windows и других ОС.

  • ext4 (Fourth Extended Filesystem): Используется в Linux.

  • HFS+ (Hierarchical File System Plus): Используется в macOS.

  • APFS (Apple File System): Новая файловая система, разработанная Apple для macOS и iOS.

Устройство жесткого диска

Жесткий диск (Hard Disk Drive, HDD) — это устройство для хранения данных, которое состоит из магнитных дисков, вращающихся с высокой скоростью, и считывающих/записывающих головок. HDD является одним из основных типов устройств хранения данных в компьютерах и серверах и предоставляет большой объем хранения по сравнению с другими технологиями.

Вот основные компоненты и принципы работы жесткого диска:

  1. Магнитные диски: Жесткий диск состоит из одного или нескольких магнитных дисков (пластин), которые покрыты магнитным слоем. Эти диски вращаются с высокой скоростью (обычно от 5 400 до 10 000 оборотов в минуту) на валу.

  2. Считывающие/записывающие головки: Над каждой поверхностью магнитного диска находится считывающая/записывающая головка. Головки перемещаются над дисками для считывания и записи данных. Для записи данных на диск используется изменение направления магнитных зарядов на магнитном слое.

  3. Цилиндры, дорожки и сектора: Данные на жестком диске организованы в цилиндры, дорожки и сектора. Цилиндр — это вертикальная структура, включающая все дорожки на всех дисках, находящихся на одной и той же вертикали. Дорожка — это круговая дорожка на поверхности диска. Сектор — это маленький блок данных на дорожке.

  4. Управление и контроллер: Жесткий диск подключается к компьютеру или серверу через интерфейс, такой как SATA, SAS или SCSI. Управление работой диска и обработка команд осуществляется контроллером, который может встроен в сам диск или быть отдельным устройством.

  5. Буфер памяти: Многие жесткие диски имеют встроенный буфер памяти (кэш), который используется для временного хранения данных, улучшая производительность и уменьшая задержки при доступе к данным.

  6. Скорость вращения: Скорость вращения дисков в HDD влияет на время доступа к данным и скорость передачи данных. Большинство HDD имеют скорость вращения от 5 400 до 10 000 оборотов в минуту.

  7. Емкость: HDD доступны с разной емкостью, начиная от нескольких сотен гигабайт до многих терабайт. Современные HDD могут иметь емкость в несколько десятков терабайт.

Преимущества жесткого диска включают высокую емкость хранения и относительно низкую стоимость на гигабайт данных. Однако они также имеют недостатки, такие как более медленная скорость доступа к данным по сравнению с SSD, уязвимость к физическим повреждениям и ударам из-за механических частей.

С жесткими дисками часто используется кэширование и RAID-массивы для увеличения производительности и надежности при работе с данными. В последние годы SSD (Solid State Drive) стали популярными альтернативами жестким дискам, предоставляя более высокую производительность и устойчивость к ударам за счет отсутствия движущихся механических частей.

Дорожки и секторы

Дорожки, цилиндры, секторы и кластеры — это основные термины, используемые при описании организации данных на жестких дисках и некоторых других устройствах хранения. Вместе они помогают организовать и адресовать данные на физическом носителе информации, таком как HDD (жесткий диск). Давайте рассмотрим каждый из этих терминов подробнее:

  1. Дорожки (Tracks): Дорожка — это круговая дорожка на поверхности магнитного диска (или другого устройства хранения данных). Диски разделяются на множество дорожек, которые идут параллельно друг другу. Дорожки делаются на диске в виде концентрических кругов, и каждая дорожка представляет собой отдельный путь для считывающих/записывающих головок.

  2. Цилиндры (Cylinders): Цилиндр — это вертикальная структура, объединяющая все дорожки на всех поверхностях магнитного диска, которые находятся на одной и той же вертикали. Другими словами, цилиндр — это набор дорожек на разных поверхностях, которые находятся над или под друг другом. Цилиндр используется для определения логической геометрии диска.

  3. Секторы (Sectors): Сектор — это минимальная единица данных на жестком диске. Данные на диске организованы в секторы, и каждый сектор имеет фиксированный размер (например, 512 байт или 4 килобайта). Секторы используются для записи и считывания данных с диска.

  4. Кластеры (Clusters): Кластер — это логическая единица хранения данных, состоящая из одного или нескольких смежных секторов. Кластер обычно является минимальной единицей, с которой работает файловая система операционной системы. Размер кластера зависит от конфигурации файловой системы и может быть разным на разных устройствах.

Эти термины важны для понимания того, как данные организованы и адресуются на жестком диске. Например, при чтении или записи данных, считывающие/записывающие головки должны знать, в какой дорожке и на каком цилиндре находится нужный сектор. Файловые системы, используемые в операционных системах, также работают с данными, организованными на диске в виде кластеров. Понимание этой структуры помогает оптимизировать доступ к данным и улучшить производительность хранения данных на устройствах.

Таблица разделов MBR

Таблица разделов MBR (Master Boot Record Partition Table) — это структура данных, используемая для организации и управления разделами (подразделениями) на физическом жестком диске. Эта таблица является частью MBR, которая находится в первом секторе (секторе 0) диска и обычно состоит из 512 байтов. MBR используется в старых BIOS-системах для загрузки операционных систем и управления разделами диска. Вот основные характеристики таблицы разделов MBR:

  1. Размер и структура: Таблица разделов MBR занимает 64 байта в первом секторе диска. Эта таблица содержит записи (всего четыре) для описания разделов на диске.

  2. Максимальное количество разделов: В таблице разделов MBR можно описать максимум четыре раздела. Это ограничение проистекает из структуры MBR и считается одним из ее недостатков.

  3. Заголовок MBR: Первые 446 байт в MBR содержат загрузочный код (Boot Code), который выполняется при старте компьютера и загружает операционную систему. Затем следуют четыре записи разделов.

  4. Записи разделов: Каждая запись раздела занимает 16 байт и содержит следующие поля:

    • Активный бит (Active Flag): Один из битов (обычно первый) используется для обозначения активного (загрузочного) раздела. Только один раздел может быть активным в любой момент времени.
    • Адрес начала раздела (Starting CHS Address): Эти байты указывают на начальное положение раздела на диске, используя CHS-адресацию (Cylinder-Head-Sector).
    • Тип раздела (Partition Type): Определяет тип раздела, такой как FAT, NTFS, Linux и другие. Этот байт определяет, какая файловая система используется в разделе.
    • Адрес конца раздела (Ending CHS Address): Эти байты указывают на конечное положение раздела на диске, также используя CHS-адресацию.
    • Адрес начала раздела в логических секторах (Starting LBA): Этот 4-байтовый адрес указывает на начальное положение раздела в логических секторах диска. Этот адрес используется в современных системах, работающих с логическими адресами.

  5. Расширенные разделы и логические разделы: Чтобы обойти ограничение в четыре основных раздела, MBR может использовать расширенные разделы и логические разделы. Расширенный раздел — это специальный тип раздела, который может содержать несколько логических разделов внутри себя. Эти логические разделы не имеют собственных записей разделов MBR и описываются внутри расширенного раздела.

  6. Безопасность и целостность данных: MBR не предоставляет механизмов для обнаружения и восстановления поврежденных разделов или данных. Это оставляет систему уязвимой для сбоев и ошибок.

  7. Ограничение размера разделов: Размеры разделов в MBR ограничены 2 ТБ (терабайтами). Большие диски требуют использования GPT для обеспечения полного доступа к емкости.

Важно отметить, что MBR считается устаревшей системой разметки дисков, и она не поддерживает некоторые современные функции, такие как поддержка больших дисков и большого количества разделов. GPT часто используется на современных системах, которые поддерживают UEFI, чтобы обойти ограничения MBR и предоставить более гибкий и надежный способ управления разделами на диске.

Таблица разделов GPT

Таблица разделов GPT (GUID Partition Table) — это современная и более гибкая система разметки дисков, используемая для организации разделов на жестких дисках (HDD) и твердотельных накопителях (SSD) в компьютерах и серверах. GPT является стандартом, представленным в спецификации UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) и предоставляет несколько преимуществ по сравнению с устаревшей таблицей разделов MBR (Master Boot Record). Вот основные характеристики таблицы разделов GPT:

  1. Размер и идентификация: GPT использует 64-битные идентификаторы (GUID — Globally Unique Identifier) для каждого раздела. Это позволяет поддерживать огромное количество разделов на диске (более 128) и уникально идентифицировать каждый из них.

  2. Заголовок GPT: Таблица разделов GPT начинается с заголовка GPT, который содержит основную информацию о диске, такую как размер сектора, количество разделов и т. д. Заголовок также содержит уникальный идентификатор диска (GUID диска).

  3. Таблица разделов: После заголовка идет таблица разделов GPT. Она включает в себя записи для каждого раздела на диске. Каждая запись содержит информацию о начале и конце раздела, его типе (по идентификатору GUID) и другие атрибуты. Эта таблица более надежна и гибка, чем таблица разделов MBR, и позволяет определить большое количество разделов.

  4. Резервные разделы: GPT предоставляет несколько резервных разделов, которые могут использоваться для хранения служебной информации, резервных копий загрузочных данных и т. д. Например, есть резервные разделы для загрузочных данных, конфигурации и прочего.

  5. Поддержка больших дисков: GPT поддерживает большие емкости дисков, что позволяет создавать разделы на дисках, вмещающие многотерабайтные объемы данных. Это важно для современных больших накопителей.

  6. Безопасность и целостность: GPT предоставляет механизмы для обнаружения и восстановления поврежденных разделов. Также GPT обеспечивает более надежную проверку целостности данных на диске.

  7. Совместимость с UEFI: GPT является частью стандарта UEFI и обеспечивает совместимость с более новыми системами, использующими UEFI вместо старой BIOS.

  8. Поддержка большого количества ОС: GPT позволяет устанавливать и использовать множество разных операционных систем на одном диске без ограничений MBR.

  9. Загрузка с GPT: Для загрузки операционных систем с дисков, использующих GPT, требуется поддержка UEFI. Однако GPT также может использоваться для незагрузочных дисков и носителей данных.

Таблица разделов GPT является более современным и гибким стандартом для разметки дисков и предоставляет больше возможностей по сравнению с MBR. Она особенно полезна на больших дисках и системах, использующих современные технологии загрузки и обеспечения безопасности.

Файловая система FAT

Файловая система FAT (File Allocation Table) — это одна из старейших и наиболее распространенных файловых систем, которая была разработана в начале 1980-х годов. Она была первоначально предназначена для использования на дисках с гибкими дисками (Floppy Disk Drives), но позднее была адаптирована для использования на жестких дисках, USB-накопителях и других съемных устройствах хранения данных. Вот некоторые основные характеристики файловой системы FAT:

  1. Простота: Одной из основных особенностей файловой системы FAT является ее простота. Она использует относительно простой алгоритм управления файлами и директориями, что делает ее легкой в реализации и поддержке.

  2. Поддержка длинных имен файлов: В оригинальной версии FAT (FAT12 и FAT16) ограничение на длину имени файла было довольно коротким (8 символов плюс 3 символа для расширения). Однако в более поздних версиях (FAT32) была добавлена поддержка длинных имен файлов (до 255 символов).

  3. Совместимость: Файловая система FAT хорошо поддерживается практически на всех операционных системах, включая Windows, macOS, Linux и другие. Это делает устройства, отформатированные в FAT, легко совместимыми и переносимыми между различными системами.

  4. Ограничения: Несмотря на свою простоту и совместимость, файловая система FAT имеет некоторые ограничения. Например, максимальный размер файла ограничен (4 ГБ для FAT32). Также она не обеспечивает надежности и безопасности данных на уровне более современных файловых систем.

  5. Фрагментация: FAT-файловые системы подвержены фрагментации данных, что может снизить производительность при длительном использовании и перезаписи файлов.

  6. Виды FAT: Существует несколько версий файловой системы FAT, включая FAT12, FAT16 и FAT32, которые различаются по размеру таблицы файловой системы (File Allocation Table) и максимальному объему хранения данных. FAT12 поддерживает диски до 32 МБ, FAT16 — до 2 ГБ, и FAT32 — до 2 ТБ (с ограничением в 4 ГБ на максимальный размер файла).

  7. Несовместимость с журналированием: В отличие от некоторых современных файловых систем (например, NTFS в Windows или ext4 в Linux), FAT не поддерживает журналирование, что делает ее менее устойчивой к сбоям и отказам.

Хотя файловая система FAT все еще используется на некоторых съемных устройствах и встроенных системах, она обычно не рекомендуется для использования на жестких дисках, предназначенных для хранения больших объемов данных или критически важных данных из-за своих ограничений и недостатков. Вместо этого, для таких целей чаще используются более современные файловые системы, такие как NTFS (Windows), ext4 (Linux) или APFS (macOS).

Файловая таблица FAT

Файловая таблица FAT (File Allocation Table) — это ключевой компонент файловой системы FAT, который используется для отслеживания распределения кластеров (блоков) на физическом диске для хранения файлов и каталогов. Она представляет собой таблицу, в которой каждая запись соответствует одному кластеру на диске и содержит информацию о том, свободен ли этот кластер или занят, и, если он занят, какой следующий кластер в цепочке принадлежит тому же файлу. Давайте подробнее рассмотрим структуру и работу файловой таблицы FAT:

  1. Запись таблицы FAT (FAT Entry): Каждая запись в таблице FAT соответствует одному кластеру и обычно состоит из 12, 16 или 32 бит (в зависимости от версии FAT: FAT12, FAT16 или FAT32). Значение в записи определяет состояние кластера:

    • Значение 0x0000: Этот кластер свободен и не используется.
    • Значение 0xFFF7 (или 0xFFFF): Это специальное значение, обозначающее “плохой” кластер, который не должен использоваться для хранения данных.
    • Значение 0x0002-0xFFEF: Эти значения указывают на следующий кластер, который является частью файла. Таким образом, таблица FAT содержит цепочку указателей на следующие кластеры, формируя тем самым цепочку кластеров, составляющих файл.

  2. Кластеры: Файлы и директории на диске организованы в кластеры, которые являются минимальными единицами адресации данных. Размер кластера определяется при форматировании диска и зависит от его размера. Например, на диске с FAT16 размер кластера может составлять 2, 4, 8, 16 или более секторов.

  3. Цепочки кластеров: Каждый файл на диске представлен цепочкой кластеров. Эта цепочка начинается с первого кластера файла и продолжается через записи FAT, пока не достигнут конец файла. Таким образом, записи FAT определяют порядок кластеров, которые составляют файл.

  4. Пустые кластеры: Кластеры, которые еще не используются для хранения данных, считаются свободными. Значение 0x0000 в записи FAT указывает на свободный кластер.

  5. Фрагментация: Файловая система FAT склонна к фрагментации данных. Фрагментация происходит, когда данные файла размещаются не последовательно, а в разных кластерах, что может снижать производительность доступа к данным.

  6. Индексация файлов и каталогов: Файловая таблица FAT также используется для индексации файлов и каталогов. В каждом каталоге хранится специальная запись (каталожная запись), которая указывает на начальный кластер файла или подкаталога, а также хранит информацию о его имени и атрибутах.

  7. Ограничения и недостатки: FAT имеет некоторые ограничения и недостатки, такие как ограничение на размер файла и раздела, подверженность фрагментации данных и отсутствие механизмов безопасности и журналирования.

  8. Копии таблицы FAT: На некоторых системах FAT таблица FAT может иметь несколько копий для повышения надежности. Если одна таблица FAT станет поврежденной, система может использовать другую копию для восстановления данных.

  9. Инструменты для восстановления: Существуют инструменты для восстановления данных из файловой системы FAT в случае сбоев или потери данных.

  10. Совместимость: Файловая система FAT хорошо совместима с различными операционными системами, что делает ее подходящей для использования на съемных носителях.

Файловая система NTFS

Файловая система NTFS (New Technology File System) — это современная и распространенная файловая система, разработанная Microsoft. Она была впервые представлена в операционной системе Windows NT и стала стандартной файловой системой для операционных систем Windows начиная с Windows 2000 и более поздних версий. Вот некоторые ключевые характеристики и особенности файловой системы NTFS:

  1. Управление правами доступа: NTFS предоставляет продвинутые механизмы управления правами доступа к файлам и папкам. Это включает в себя возможность назначения прав на чтение, запись, выполнение и разрешение или запрет доступа для определенных пользователей и групп. Каждый файл и папка имеют набор ACL (Access Control Lists), определяющий права доступа.

  2. Журналирование: NTFS использует журналирование для записи всех изменений, вносимых в файловую систему. Это позволяет восстановить данные и структуру файловой системы после сбоев или отказов, что делает NTFS более надежной.

  3. Шифрование данных: NTFS поддерживает функцию шифрования файлов и папок с помощью BitLocker. Это позволяет защитить конфиденциальные данные на диске от несанкционированного доступа.

  4. Сжатие данных: NTFS предоставляет возможность сжимать данные для экономии места на диске. Сжатие может применяться к отдельным файлам или папкам и позволяет значительно снизить объем хранимых данных.

  5. Большие файлы и разделы: NTFS поддерживает большие файлы и разделы. Максимальный размер раздела составляет много терабайт, и максимальный размер файла также весьма внушителен, что делает NTFS подходящей для хранения и управления огромными объемами данных.

  6. Оптимизация для SSD: С более новыми версиями NTFS (например, в Windows 7 и более поздних версиях) были внедрены оптимизации для работы с твердотельными накопителями (SSD). Это включает в себя поддержку команды TRIM, которая помогает поддерживать производительность SSD.

  7. Файловая система реестра: В операционных системах Windows, которые используют NTFS, реестр системы также хранится в файловой системе NTFS. Это обеспечивает безопасность и целостность реестра.

  8. Файловые атрибуты и расширенные атрибуты: NTFS позволяет хранить дополнительные атрибуты для файлов и папок. Это может включать в себя информацию о владельце, времени создания и изменения, индексацию и другие метаданные.

  9. Снимки тома: В некоторых версиях Windows, таких как Windows Server, NTFS поддерживает функцию создания снимков тома. Снимки тома позволяют создавать моментальные копии данных и восстанавливать их к предыдущим состояниям.

  10. Совместимость: NTFS совместима с предыдущими версиями Windows, включая Windows 2000 и более ранние, что делает перенос данных между различными версиями операционной системы более простым.

Файловая система NTFS представляет собой сильный выбор для большинства случаев использования, особенно в корпоративных средах и серверных окружениях. Она обеспечивает высокий уровень безопасности, надежности и функциональности, что делает ее одной из наиболее популярных файловых систем в мире Windows.

Файловая система EXT

Файловая система EXT (Extended File System) — это семейство файловых систем, которые широко используются в операционных системах на базе Linux. Эти файловые системы предназначены для хранения и управления данными на жестких дисках и других носителях данных в системах Linux и Unix-like. Вот несколько наиболее распространенных версий файловой системы EXT:

  1. EXT2 (Second Extended File System): Это вторая версия файловой системы EXT и была одной из первых файловых систем, разработанных для ядра Linux. EXT2 предоставляет базовую функциональность и не поддерживает некоторые современные возможности, такие как журналирование.

  2. EXT3 (Third Extended File System): EXT3 — это следующая версия EXT2, которая добавила поддержку журналирования. Это сделало файловую систему более надежной и устойчивой к сбоям. EXT3 была долгое время стандартной файловой системой для большинства дистрибутивов Linux.

  3. EXT4 (Fourth Extended File System): EXT4 — это еще более современная и быстрая версия файловой системы EXT. Она предоставляет поддержку больших файлов и разделов, более высокую производительность и другие улучшения по сравнению с EXT3. EXT4 также поддерживает журналирование.

Основные характеристики и особенности файловых систем EXT:

  • Журналирование: Все версии EXT после EXT2 поддерживают журналирование. Это означает, что при записи данных в файловую систему создается журнал изменений, что позволяет быстро восстанавливать данные после сбоев или отказов.

  • Блочная адресация: Файловая система EXT использует блочную адресацию, где каждый файл и каждый каталог представлены блоками. Это упрощает управление данными и обеспечивает высокую производительность.

  • Блоки и индексы: Файловая система EXT использует блоки и индексы для организации данных на диске. Это обеспечивает эффективное распределение данных и быстрый доступ к файлам.

  • Управление пространством: EXT позволяет оптимизировать использование места на диске с помощью алгоритмов размещения файлов и сжатия данных.

  • Совместимость: EXT-файловые системы совместимы с различными версиями ядра Linux и широко поддерживаются в большинстве дистрибутивов Linux.

  • Поддержка атрибутов: В EXT4 добавлена поддержка расширенных атрибутов для файлов и каталогов, что позволяет хранить дополнительные метаданные.

Файловые системы EXT являются стандартным выбором для большинства дистрибутивов Linux из-за их надежности, производительности и поддержки. Однако следует отметить, что в мире Linux существует и другие файловые системы, такие как Btrfs, XFS и ZFS, которые также предоставляют интересные функции и возможности для хранения данных.

Файловая система BTRFS

Файловая система Btrfs (B-tree File System или “Butter FS”) — это современная файловая система, разработанная для операционных систем Linux. Btrfs была создана с целью предоставить новые возможности и улучшить производительность и надежность по сравнению с более старыми файловыми системами, такими как EXT4. Вот некоторые ключевые характеристики и особенности файловой системы Btrfs:

  1. Журналирование: Btrfs поддерживает журналирование, что делает ее устойчивой к сбоям и обеспечивает быстрое восстановление данных после сбоев. Это журналирование включает в себя запись изменений перед их фактической записью на диск.

  2. Копирование на запись (Copy-on-Write, COW): Btrfs использует принцип копирования на запись, при котором новые данные создаются в другом месте на диске, а затем указатели на них обновляются. Это обеспечивает целостность данных и позволяет легко создавать снимки файлов и поддиректорий.

  3. Снимки (Snapshots): Btrfs предоставляет возможность создавать снимки файловой системы на определенный момент времени. Это позволяет быстро восстанавливать файлы и директории к предыдущим версиям, что полезно для резервного копирования и восстановления данных.

  4. Поддержка RAID: Btrfs поддерживает различные уровни RAID (0, 1, 5, 6, 10) для обеспечения отказоустойчивости данных. Это позволяет создавать массивы из нескольких дисков и обеспечивать сохранность данных в случае отказа одного или нескольких дисков.

  5. Компрессия данных: Btrfs поддерживает сжатие данных на уровне файлов и папок, что позволяет экономить место на диске и увеличивать производительность в случае использования SSD.

  6. Автоматическое исправление ошибок: Btrfs может обнаруживать и исправлять некоторые типы ошибок на диске, что способствует поддержанию целостности данных.

  7. Управление пространством: Файловая система Btrfs позволяет оптимизировать использование дискового пространства с помощью функций автоматического управления пространством, таких как автосжатие и ребалансировка данных.

  8. Поддержка онлайн-ресайза: Btrfs позволяет изменять размер раздела или файловой системы в реальном времени без необходимости ее отключения или перезагрузки.

  9. Сквозная дедупликация: Btrfs позволяет осуществлять дедупликацию данных на уровне файла или блока, что помогает уменьшить дублирование данных.

  10. Совместимость и интеграция: Btrfs является частью многих современных дистрибутивов Linux и хорошо интегрирована с другими технологиями, такими как LVM (Logical Volume Manager) и systemd.

Файловая система Btrfs предоставляет множество современных функций и возможностей для хранения и управления данными в среде Linux. Она особенно полезна для сценариев использования, где требуется высокая производительность, надежность и возможность быстро создавать снимки данных.

Структура файловой системы

Структура файловой системы определяет, как данные организованы и управляются на носителе, таком как жесткий диск или SSD. Файловая система предоставляет интерфейс для создания, чтения, записи и удаления файлов и директорий. Вот основные компоненты и понятия, которые образуют структуру файловой системы:

  1. Корневой каталог (Root Directory): Корневой каталог является верхним уровнем файловой системы и служит начальной точкой для организации всех файлов и подкаталогов. В операционных системах Windows корневой каталог обозначается буквой диска (например, C:), а в Linux и Unix-like системах он представлен символом “/” (косой чертой).

  2. Директории (Directories): Директории — это структуры, которые используются для организации файлов и поддиректорий. Они могут содержать как сами файлы, так и другие директории, создавая иерархию файловой системы.

  3. Файлы (Files): Файлы представляют собой набор данных, организованных в единую структуру. Файлы могут содержать текст, изображения, программный код, аудио и другие типы данных. Каждый файл имеет уникальное имя в пределах своей директории.

  4. Путь (Path): Путь — это уникальное имя или адрес файла или директории в файловой системе. Путь состоит из иерархии директорий, начиная с корневого каталога и заканчивая целевым файлом или директорией. Например, в Windows путь к файлу может выглядеть так: C:\Users\Username\Documents\myfile.txt, а в Linux: /home/username/documents/myfile.txt.

  5. Расширение (File Extension): Расширение — это часть имени файла после последней точки, которая обычно указывает на тип файла. Например, в файле myfile.txt расширение — “.txt”, что указывает на текстовый файл.

  6. Атрибуты файлов (File Attributes): Атрибуты файлов могут включать в себя информацию о правах доступа, владельце, времени создания, размере файла и другие метаданные.

Структура файловой системы может различаться в зависимости от операционной системы и типа файловой системы, используемой на носителе данных. Корректное управление структурой файловой системы важно для эффективной организации данных и обеспечения безопасности и целостности файлов.

Типы файлов в файловой системе ОС

В операционных системах (ОС) существует различные типы файлов, которые имеют разные назначения и характеристики. Вот основные типы файлов, которые можно встретить в файловой системе ОС:

  1. Обычные файлы (Regular Files): Эти файлы содержат данные в виде текста, изображений, аудио, видео, исполняемого кода или других форматов. Обычные файлы могут быть текстовыми файлами, бинарными файлами и т. д.

  2. Директории (Directories): Директории используются для организации файлов и других директорий в иерархическую структуру. Они содержат ссылки на другие файлы и поддиректории.

  3. Символьные ссылки (Symbolic Links или Symlinks): Символьные ссылки являются специальными файлами, которые содержат путь к другому файлу или директории. Они предоставляют “ярлык” для доступа к файлам или директориям в других местах файловой системы.

  4. Жесткие ссылки (Hard Links): Жесткие ссылки также являются специальными файлами, но они представляют собой разные записи в файловой системе, указывающие на одни и те же данные. Если одна ссылка изменяет данные, изменения будут видны через другие ссылки.

  5. Исполняемые файлы (Executable Files): Эти файлы содержат машинный код, который может быть выполнен операционной системой. Они могут быть программами, скриптами или командными файлами.

  6. Системные файлы (System Files): Системные файлы включают в себя конфигурационные файлы, библиотеки, драйверы устройств и другие файлы, необходимые для работы операционной системы.

  7. Файлы устройств (Device Files): Файлы устройств представляют собой интерфейс для взаимодействия с устройствами и драйверами. Они могут быть символьными или блочными.

  8. Специализированные файлы (Special Files): В эту категорию входят файлы, предназначенные для определенных задач, такие как сокеты и каналы (FIFO). Сокеты используются для межпроцессного взаимодействия, а каналы — для обмена данными между процессами.

  9. Файлы-сокеты (Socket Files): Файлы-сокеты используются для обеспечения межпроцессного взаимодействия (IPC) между процессами на одной или разных машинах.

  10. Файлы каналов (FIFO Files или Named Pipes): Файлы-каналы предоставляют механизм для передачи данных между процессами, как если бы они работали с обычными файлами.

  11. Архивы и сжатые файлы (Archive Files): Архивы и сжатые файлы содержат сжатые данные или набор файлов, объединенных в один файл для экономии места на диске.

  12. Снимки файлов (File Snapshots): Некоторые файловые системы поддерживают создание снимков файлов и директорий, что позволяет восстанавливать данные к предыдущим состояниям.

Это основные типы файлов, которые могут встречаться в файловой системе операционной системы. Каждый из них имеет свои особенности и предназначение, и они используются для хранения и организации разных типов данных и информации.

Наверх

Источник

Память – способность объекта обеспечивать хранение данных.
Все объекты, над которыми выполняются команды, как и сами команды, хранятся в памяти компьютера.

Память состоит из ячеек, в каждой из которых содержится 1 бит информации, принимающий одно из двух значений: 0 или 1. Биты обрабатывают группами фиксированного размера. Для этого группы бит могут записываться и считываться за одну базовую операцию.  Группа из 8 бит называется .

Расположение битов в байте

Картинка с сайта: prog-cpp.ru

Байты последовательно располагаются в памяти компьютера.

  • 1 килобайт (Кбайт) = 210 = 1 024 байт
  • 1 мегабайт (Мбайт) = 210 Кбайт = 220 байт = 1 048 576 байт
  • 1 гигабайт (Гбайт) = 210 Мбайт = 230 байт = 1 073 741 824 байт

 
Для доступа к памяти с целью записи или чтения отдельных элементов информации используются идентификаторы, определяющие их расположение в памяти. Каждому идентификатору в соответствие ставится адрес. В качестве адресов используются числа из диапазона от 0 до 2k-1  со значением k, достаточным для адресации всей памяти компьютера.Все 2k адресов составляют адресное пространство компьютера.

Способы адресации байтов

Существует прямой и обратный способы адресации байтов.
При обратном способе адресации байты адресуются слева направо, так что самый старший (левый) байт слова имеет наименьший адрес.

Обратная адресация

Картинка с сайта: prog-cpp.ru

Прямым способом называется противоположная система адресации. Компиляторы высокоуровневых языков поддерживают прямой способ адресации.

Прямая адресация

Картинка с сайта: prog-cpp.ru

Объект занимает целое слово. Поэтому для того, чтобы обратиться к нему в памяти, нужно указать адрес, по которому этот объект хранится.

Организация памяти

Физическая память, к которой микропроцессор имеет доступ по шине адреса, называется оперативной памятью ОП (или оперативным запоминающим устройством — ОЗУ).
Механизм управления памятью полностью аппаратный, т.е. программа сама не может сформировать физический адрес памяти на адресной шине.
Микропроцессор аппаратно поддерживает несколько моделей использования оперативной памяти:

  • сегментированную модель
  •  страничную модель
  •  плоскую модель

В сегментированной модели память для программы делится на непрерывные области памяти, называемые  сегментами. Программа может обращаться только к данным, которые находятся в этих сегментах.
Сегмент представляет собой независимый, поддерживаемый на аппаратном уровне блок памяти.

Сегментация — механизм адресации, обеспечивающий существование нескольких независимых адресных пространств как в пределах одной задачи, так и в системе в целом для защиты задач от взаимного влияния.

Каждая программа в общем случае может состоять из любого количества сегментов, но непосредственный доступ она имеет только к 3 основным сегментам и к 3 дополнительным сегментам, обслуживаемых 6 сегментными регистрами. К основным сегментам относятся:

  • Сегмент  кодов (.CODE) – содержит машинные команды для выполнения. Обычно первая выполняемая команда находится в начале этого сегмента, и операционная система передает управление по адресу данного сегмента  для выполнения программы. Регистр сегмента кодов (CS) адресует данный сегмент.
  • Сегмент данных (.DATA) – содержит определенные данные, константы и рабочие  области, необходимые программе. Регистр сегмента данных (DS) адресует данный сегмент.
  • Сегмент стека (.STACK). Стек содержит адреса возврата как для программы (для возврата в операционную систему), так и для  вызовов подпрограмм (для возврата в главную программу). Регистр сегмента стека (SS) адресует данный сегмент. Адрес текущей вершины стека задается регистрами SS:ESP.

Регистры дополнительных сегментов (ES, FS, GS), предназначены для специального использования.

Для доступа к данным внутри сегмента обращение производится относительно начала сегмента линейно, т.е. начиная с 0 и заканчивая адресом, равным размеру сегмента. Для обращения к любому адресу в программе, компьютер складывает адрес в регистре сегмента и смещение — расположение требуемого адреса относительно начала сегмента. Например, первый байт в сегменте кодов имеет смещение 0, второй байт – 1 и так далее.

Таким образом, для обращения к конкретному физическому адресу ОЗУ необходимо определить адрес начала сегмента и смещение внутри сегмента.
Физический адрес принято записывать парой этих значений, разделенных двоеточием

сегмент : смещение

Страничная модель памяти – это надстройка над сегментной моделью. ОЗУ делится на блоки фиксированного размера, кратные степени 2, например 4 Кб. Каждый такой блок называется страницей. Основное достоинство страничного способа распределения памяти — минимально возможная фрагментация. Однако такая организация памяти не использует память достаточно эффективно за счет фиксированного размера страниц.

Плоская модель памяти предполагает, что задача состоит из одного сегмента, который, в свою очередь, разбит на страницы.
Достоинства:

  • при использовании плоской модели памяти упрощается создание и операционной системы, и систем программирования;
  • уменьшаются расходы памяти на поддержку системных информационных структур.

В абсолютном большинстве современных 32(64)-разрядных операционных систем (для микропроцессоров Intel) используется плоская модель памяти.

Модели памяти

Директива .MODEL определяет модель памяти, используемую программой. После этой директивы в программе находятся директивы объявления сегментов (.DATA, .STACK, .CODE, SEGMENT). Синтаксис задания модели памяти

.MODEL  модификатор МодельПамяти СоглашениеОВызовах

Параметр МодельПамяти является обязательным.

Основные модели памяти:

Модель памяти Адресация кода Адресация данных Операци-
онная система		 Чередование кода и данных
TINY NEAR NEAR MS-DOS Допустимо
SMALL NEAR NEAR MS-DOS, Windows Нет
MEDIUM FAR NEAR MS-DOS, Windows Нет
COMPACT NEAR FAR MS-DOS, Windows Нет
LARGE FAR FAR MS-DOS, Windows Нет
HUGE FAR FAR MS-DOS, Windows Нет
FLAT NEAR NEAR Windows NT, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista Допустимо

Модель tiny работает только в 16-разрядных приложениях MS-DOS. В этой модели все данные и код располагаются в одном физическом сегменте. Размер программного файла в этом случае не превышает 64 Кбайт.
Модель small поддерживает один сегмент кода и один сегмент данных. Данные и код при использовании этой модели адресуются как near (ближние).
Модель medium поддерживает несколько сегментов программного кода и один сегмент данных, при этом все ссылки в сегментах программного кода по умолчанию считаются дальними (far), а ссылки в сегменте данных — ближними (near).
Модель compact поддерживает несколько сегментов данных, в которых используется дальняя адресация данных (far), и один сегмент кода с ближней адресацией (near).
Модель large поддерживает несколько сегментов кода и несколько сегментов данных. По умолчанию все ссылки на код и данные считаются дальними (far).
Модель huge практически эквивалентна модели памяти large.

Особого внимания заслуживает модель памяти flat, которая используется только в 32-разрядных операционных системах. В ней данные и код размещены в одном 32-разрядном сегменте. Для использования в программе модели flat перед директивой .model flat следует разместить одну из директив:

  • .386
  • .486
  • .586
  • .686

Желательно указывать тот тип процессора, который используется в машине, хотя это не является обязательным требованием. Операционная система автоматически инициализирует сегментные регистры при загрузке программы, поэтому модифицировать их нужно только в случае если требуется смешивать в одной программе 16-разрядный и 32-разрядный код. Адресация данных и кода является ближней (near), при этом все адреса и указатели являются 32-разрядными.

Параметр модификатор используется для определения типов сегментов и может принимать значения use16 (сегменты выбранной модели используются как 16-битные) или use32 (сегменты выбранной модели используются как 32-битные).

Параметр СоглашениеОВызовах используется для определения способа передачи параметров при вызове процедуры из других языков, в том числе и языков высокого уровня (C++, Pascal). Параметр может принимать следующие значения:

  • C,
  • BASIC,
  • FORTRAN,
  • PASCAL,
  • SYSCALL,
  • STDCALL.

При разработке модулей на ассемблере, которые будут применяться в программах, написанных на языках высокого уровня, обращайте внимание на то, какие соглашения о вызовах поддерживает тот или иной язык. Используются при анализе интерфейса программ на ассемблере с программами на языках высокого уровня.

Источник

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
0 0 голоса
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомить о
guest

0 комментариев
Старые
Новые Популярные
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
  • Как отключить турбобуст в ноутбуке windows 11
  • Kb2999226 для windows server 2012 r2
  • Подготовка windows при входе в учетную запись
  • Как сделать прозрачный бар в windows 10
  • Можно ли почистить папку temp в папке windows