История развития и краткая характеристика ос
MS DOS и ее аналоги. MS-DOS (Microsoft Disc Operating System) появилась в 1981 г (на аппаратной платформе Intel) ,и долгое время оставалась наиболее распространенной операционной системой для персональных компьютеров.
Интерфейс командной строки очень неудобен. Первыми перспективность GUI осознали основатели компании Apple Стивен Джобе и Стивен Возняк. Их самый первый компьютер, Apple Lisa, выпущенный в 1983 г., уже обладал GUI, хотя и весьма несовершенным; годом позже появился первый компьютер Macintosh с операционной системой Mac OS.
Первая версия Windows, выпущенная в ноябре 1985 г., обладала гораздо меньшими возможностями, чем Mac OS, и вплоть до выпуска в 1990 г. Windows 3.0 эта операционная система практически никем всерьез не воспринималась.
К концу 90-х годов на долю Apple приходилось менее одной десятой доли рынка ПК, тогда как Microsoft превратилась в одну из крупнейших корпораций, существенно расширив при этом семейство своих ОС. Сейчас на более чем 90% персональных компьютеров во всем мире установлена одна из версий операционной системы Windows.
Linux (одна из современных редакций UNIX) пользуется немалой популярностью. Наиболее часто она применяется как серверная ОС; Web-сервер Apache, базирующийся на Linux, считается одним из лучших приложений данного класса.
Plug and Play
Известно, что для подключения нового периферийного устройства в среде операционной системы MS DOS пользователь должен обладать профессиональными знаниями: например, уметь написать файл конфигурации, знать структуру команды подключения необходимого драйвера.
В среде Windows эта задача решается достаточно просто. Система самостоятельно создает и изменяет файлы конфигурации, распознает производит его автонастройку. Подобная технология получила название Plug and Play — «включай и работай».
Дополнительные устройства подключаются специальными программами-мастерами, которые могут распознать любое устройство, поддерживающее технологию Play and Play.
ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА
Файловая система(ФС) является составной частью любой операционной системы и отвечает за организацию хранения и доступа к информации на каких-либо носителях. В широком смысле понятие «файловая система» включает:
– совокупность всех файлов на диске;
– наборы служебных структур данных, используемых для управления файлами (атрибуты файлов, каталоги, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске и т.д.);
– набор функций по управлению файлами (создание, удаление, чтение, запись, установка атрибутов и уровней доступа, поиск и т.д.).
Файловая система — это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе.
Файл (англ. file —папка) — это именованная совокупность любых данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое. Файл может содержать программу, числовые данные, текст, закодированное изображение и др.
Размещение информации (в том числе файлов) на том или ином устройстве характеризует порядок ее хранения на физическом уровне. В качестве примера рассмотрим организацию дискового пространства для наиболее широко используемых носителей - магнитных дисков.
Все пространство диска разбивается на дорожки в виде концентрических окружностей, которые в свою очередь разделяются на секторы
Файлы физически реализуются как участки памяти на внешних носителях — магнитных дисках или CD-ROM. Каждый файл занимает некоторое количество блоков дисковой памяти. Обычная длина блока — 512 байт.
Кластер (cluster) - это группа смежных секторов, имеющая уникальный номер. Каждый кластер считывается и записывается целиком, и поэтому представляет собой минимальное пространство, которое может занимать файл. В результате значительная часть пространства диска расходуется впустую. Например, файл длиной 2 байта будет занимать весь кластер длиной 512 байт, и остальные 510 байт будут недоступны для хранения других данных.
Файлы на диске записываются в свободные кластеры, поэтому фрагменты одного и того же файла могут находиться в разных местах диска.
Файловая система FAT всегда заполняет свободное место на диске последовательно от начала к концу. При создании нового файла или увеличении уже существующего она ищет самый первый свободный кластер в таблице размещения файлов. В процессе работы одни файлы удаляются, другие изменяются в размере; появляющиеся при этом пустые кластеры оказываются разбросанными по всему диску. Если данные файлы записаны не в смежные кластеры, он называется фрагментированным.
Фрагментация файлов значительно снижает скорость выполнения любых операций с ними, так как при поиске очередной порции данных приходится осуществлять перемещение головок чтения/записи. Специальные программы дефрагментации диска позволяют повысить скорость работы дисковой подсистемы компьютера.
Файловая система имеет два уровня организации: логический и физический.
На логическом уровне описывается относительное местоположение файлов в компьютере. Файловая система большинства ОС имеет иерархическую структуру, в которой уровни создаются за счет каталогов, содержащих информацию о зарегистрированных в них файлах и каталогах более низкого уровня.
Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге — оглавлении файлов.
Каталог (иногда называется директорией или папкой) доступен пользователю через командный язык операционной системы. Его можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять.
Под каталогом в ФС понимается, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений; с другой стороны, каталог - это файл особого вида, содержащий системную информацию (справочник дескрипторов) о зарегистрированных в нем файлах и других каталогах со ссылками на их расположение.
Каталог может иметь собственное имя и храниться в другом каталоге наряду с обычными файлами: так образуются иерархические файловые структуры. Пример такой структуры — на рисунке:
Признаки файла:
– Имя
– Расширение (.com, .bat, .exe, .sys, .doc, .rtf)
– Путь (C:\Мои документы\tema1.ppt)
– Атрибуты:
архивный
только для чтения
системный
скрытый
К основным атрибутам файлов относятся: А - архивный; R — только для чтения; S - системный; Н — скрытый.
Атрибут А присваивается файлу для того, чтобы программы резервного копирования включили его в список для создания архивных копий.
Файлы «только для чтения» защищены от изменения и случайного стирания. Системные файлы обеспечивают работу операционной системы.
Имена скрытых файлов и их характеристики при просмотре каталогов в обычном режиме на экран не выводятся.
Дескриптор файла содержит информацию об имени файла, дате и времени создания или последнего обращения к файлу, размере файла, атрибутах и начальном адресе его размещения на диске. На каждом диске имеется один главный (корневой) каталог. Каталоги, входящие в корневой, называются подкаталогами 1 -го уровня, входящие в состав подкаталога 1 -го уровня - подкаталогами 2-го уровня и т.д.
Имена файлов состоят из двух частей: собственного имени (обычно ассоциируется с содержимым файла) и расширения имени (указывающего на тип файла).
В ОС Windows, OS/2 и некоторых других общая длина имени файла может достигать 255 символов, включая знаки пробела и символы национальных алфавитов.
В состав собственного имени и расширения могут входить строчные и прописные латинские буквы, цифры, а также некоторые служебные символы: дефис (минус), знак подчеркивания (_), знак доллара ($), номер(#), знак амперсанда (&), символ @ (в разговорной речи именуемый «собака»), восклицательный знак (!), знак процента (%), тильда (~), круглые и фигурные скобки 0 {} -
Ниже перечислены наиболее распространенные расширения и типы файлов:
.com, .exe (command, execution) - готовые к исполнению программы;
.sys (system) - системные файлы, драйверы устройств;
.bat (batch) - пакетные командные файлы;
.inf (information) - информационный файл;
.dll (dynamic link library) - файлы динамически подгружаемых библиотек;
.doc - документ текстового редактора (чаще всего MS Word); .rtf (rich text format) - текстовый документ с элементами форматирования;
.rtf (rich text format) - текстовый документ с элементами форматирования;
.txt, .asc - текстовый документ без элементов форматирования (файл формата ASCII);
.xls - файл электронных таблиц MS Excel;
.mdb (Microsoft data base) - файлы базы данных MS Access;
.ppt - файл пакета подготовки презентаций MS PowerPoint;
.cdr- файл векторной графики программы Corel Draw;
.wmf (Windows metafile) — векторный графический файл;
.bmp (bit map) - файл растрового рисунка;
.bas - программа на языке Бейсик и др.
Драйвер файловой системы обеспечивает доступ к информации, записанной на магнитный диск, по имени файла и распределяет пространство на магнитном диске между файлами.
Для выполнения этих функций драйвер файловой системы хранит на диске не только информацию пользователя, но и свою собственную служебную информацию. В служебных областях диска хранится список всех файлов и каталогов, а также различные дополнительные справочные таблицы, служащие для повышения скорости работы драйвера файловой системы.
Когда пользователь подает операционной системе команду "открыть файл ...", драйвер файловой системы обращется к своему справочнику, выясняет, какие блоки диска соответствуют указанному файлу, а затем передает запрос на считывание этих блоков драйверу диска.
При выполнении команды "сохранить файл" драйвер файловой системы ищет на диске незанятые блоки, отмечает их, как распределённые для вновь созданного файла, и передаёт драйверу диска запрос на запись в эти блоки данных пользователя.
Файловые системы.
FAT была одной из первых файловых систем для ПК; несмотря на многочисленные недостатки, она получила широкое распространение и поэтому ее поддерживает большинство современных ОС.
Файловая система VFAT (Virtual FAT), впервые реализованная в Windows NT 3.5 и Windows 95 (DOS 7.0), - это видоизмененная система FAT
FAT 32 - усовершенствованная версия системы VFAT, поддерживающая жесткие диски объемом более 32 Гб. Впервые она была включена в состав ОС Windows 95 OSR 2 и поддерживается во всех последующих версиях Windows.
HPFS. Эта система (High Performance File System, высокопроизводительная файловая система) была представлена фирмой IBM в 1989 г. вместе с операционной системой OS/2 версии 1.20. По производительности она существенно превосходит FAT и позволяет использовать жесткие диски объемом до 2 Терабайт.
Файловая система NTFS (New Technology File System) была специально разработана для ОС Windows NT.