Доброго времени суток уважаемый пользователь, в этой статье речь пойдет о такой теме, как файлы. А именно мы рассмотрим: Управление файлами , типы файлов , файловая структура , атрибуты файла .

Файловая система

Одной из основных задач ОС является предоставление удобств пользователю при работе с данными, хранящимися на дисках. Для этого ОС подменяет физическую структуру хранящихся данных некоторой удобной для пользователя логической моделью, которая реализуется в виде дерева каталогов, выводимого на экран такими утилитами, как Norton Commander, Far Manager или Windows Explorer. Базовым элементом этой модели является файл , который так же, как и файловая система в целом, может характеризоваться как логической, так и физической структурой.

Управление файлами

Файл – именованная область внешней памяти, предназначенная для считывания и записи данных.

Файлы хранятся в памяти, не зависящей от энергопитания. Исключением является электронный диск, когда в ОП создается структура, имитирующая файловую систему.

Файловая система (ФС) - это компонент ОС, обеспечивающий организацию создания, хранения и доступа к именованным наборам данных — файлам.

Файловая система включает:Файловая система включает:

• Совокупность всех фалов на диске.
• Наборы структур данных, используемых для управления файлами (каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске).
• Комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск.

Задачи, решаемые ФС, зависят от способа организации вычислительного процесса в целом. Самый простой тип – это ФС в однопользовательских и однопрограммных ОС. Основные функции в такой ФС нацелены на решение следующих задач:

• Именование файлов.
• Программный интерфейс для приложений.
• Отображения логической модели ФС на физическую организацию хранилища данных.
• Устойчивость ФС к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств.

Задачи ФС усложняются в однопользовательских многозадачных ОС, которые предназначены для работы одного пользователя, но дают возможность запускать одновременно несколько процессов. К перечисленным выше задачам добавляется новая задача — совместный доступ к файлу из нескольких процессов.

Файл в этом случае является разделяемым ресурсом, а значит ФС должна решать весь комплекс проблем, связанных с такими ресурсами. В частности: должны быть предусмотрены средства блокировки файла и его частей, согласование копий, предотвращение гонок, исключение тупиков. В многопользовательских системах появляется еще одна задача: Защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя.

Еще более сложными становятся функции ФС, которая работает в составе сетевой ОС ей необходимо организовать защиту файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя.

Основное назначение файловой системы и соответствующей ей системы управления файлами – организация удобного управления файлами, организованными как файлы: вместо низкоуровневого доступа к данным с указанием конкретных физических адресов нужной нам записи, используется логический доступ с указанием имени файла и записи в нем.

Термины «файловая система» и «система управления файлами» необходимо различать: файловая система определяет, прежде всего, принципы доступа к данным, организованным как файлы. А термин «система управления файлами» следует употреблять по отношению к конкретной реализации файловой системы, т.е. это комплекс программных модулей, обеспечивающих работу с файлами в конкретной ОС.

Пример

Файловая система FAT (file allocation table) имеет множество реализаций как система управления файлами

• Система, разработанная для первых ПК называлась просто FAT (сейчас ее называют просто FAT-12) . Ее разрабатывали для работы с дискетами, и некоторое время она использовалась для работы с жесткими дисками.
• Потом ее усовершенствовали для работы с жесткими дисками большего объема, и эта новая реализация получила название FAT–16. это название используется и по отношению к СУФ самой MS-DOS.
• Реализация СУФ для OS/2 называется super-FAT (основное отличие – возможность поддерживать для каждого файла расширенные атрибуты).
• Есть версия СУФ и для Windows 9x/NT и т.д. (FAT-32).

Типы файлов

Обычные файлы : содержат информацию произвольного характера, которую заносит в них пользователь или которая образуется в результате работы системных и пользовательских программ. Содержание обычного файла определяется приложением, которое с ним работает.

Обычные файлы могут быть двух типов:

1. Программные (исполняемые) – представляют собой программы, написанные на командном языке ОС, и выполняют некоторые системные функции (имеют расширения.exe, .com, .bat).
2. Файлы данных – все прочие типы файлов: текстовые и графические документы, электронные таблицы, базы данных и др.

Каталоги – это, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет), а с другой стороны – это особый тип файлов, которые содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователями по какому-либо неформальному признаку (тип файла, расположение его на диске, права доступа, дата создания и модификация).

Специальные файлы – это фиктивные файлы, ассоциированные с устройствами ввода/вывода, которые используются для унификации механизма доступа к файлам и внешним устройствам. Специальные файлы позволяют пользователю осуществлять операции ввода/вывода посредством обычных команд записи с файлов или чтения из файлов. Эти команды обрабатываются сначала программами ФС, а затем на некотором этапе выполнения запроса преобразуются ОС в команды управления соответствующим устройством (PRN, LPT1 – для порта принтера (символьные имена, для ОС – это файлы), CON – для клавиатуры).

Пример . Copy con text1 (работа с клавиатурой).

Файловая структура

Файловая структура – вся совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними (порядок хранения файлов на диске).

Виды файловых структур:

• простая , или одноуровневая : каталог представляет собой линейную последовательность файлов.
• иерархическая или многоуровневая : каталог сам может входить в состав другого каталога и содержать внутри себя множество файлов и подкаталогов. Иерархическая структура может быть двух видов: «Дерево» и «Сеть». Каталоги образуют «Дерево», если файлу разрешено входить только в один каталог (ОС MS-DOS, Windows) и «Сеть» – если файл может входить сразу в несколько каталогов (UNIX).
• Файловая структура может быть представлена в виде графа, описывающего иерархию каталогов и файлов:

Типы имен файлов

Файлы идентифицируются именами. Пользователи дают файлам символьные имена , при этом учитываются ограничения ОС как на используемые символы, так и на длину имени. В ранних файловых системах эти границы были весьма узкими. Так в популярной файловой системе FAT длина имен ограничивается известной схемой 8.3 (8 символов — собственно имя, 3 символа — расширение имени), а в ОС UNIX System V имя не может содержать более 14 символов.

Однако пользователю гораздо удобнее работать с длинными именами, поскольку они позволяют дать файлу действительно мнемоническое название, по которому даже через достаточно большой промежуток времени можно будет вспомнить, что содержит этот файл. Поэтому современные файловые системы, как правило, поддерживают длинные символьные имена файлов.

Например, Windows NT в своей файловой системе NTFS устанавливает, что имя файла может содержать до 255 символов, не считая завершающего нулевого символа.

При переходе к длинным именам возникает проблема совместимости с ранее созданными приложениями, использующими короткие имена. Чтобы приложения могли обращаться к файлам в соответствии с принятыми ранее соглашениями, файловая система должна уметь предоставлять эквивалентные короткие имена (псевдонимы) файлам, имеющим длинные имена. Таким образом, одной из важных задач становится проблема генерации соответствующих коротких имен.

Символьные имена могут быть трех типов: простые, составные и относительные:

1. Простое имя идентифицирует файл в пределах одного каталога, присваивается файлам с учетом номенклатуры символа и длины имени.
2. Полное имя представляет собой цепочку простых символьных имен всех каталогов, через которые проходит путь от корня до данного файла, имени диска, имени файла. Таким образом, полное имя является составным , в котором простые имена отделены друг от друга принятым в ОС разделителем.
3. Файл может быть идентифицирован также относительным именем . Относительное имя файла определяется через понятие «текущий каталог». В каждый момент времени один из каталогов является текущим, причем этот каталог выбирается самим пользователем по команде ОС. Файловая система фиксирует имя текущего каталога, чтобы затем использовать его как дополнение к относительным именам для образования полного имени файла.

В древовидной файловой структуре между файлом и его полным именем имеется взаимно однозначное соответствие – «один файл — одно полное имя». В сетевой файловой структуре файл может входить в несколько каталогов, а значит может иметь несколько полных имен; здесь справедливо соответствие – «один файл — много полных имен».

Для файла 2.doc определить все три типа имени, при условии, что текущим каталогом является каталог 2008_год.

• Простое имя: 2.doc
• Полное имя: C:\2008_год\Документы\2.doc
• Относительное имя: Документы\2.doc

Атрибуты файлов

Важной характеристикой файла являются атрибуты. Атрибуты – это информация, описывающая свойства файлов. Примеры возможных атрибутов файлов:

• Признак «только для чтения» (Read-Only);
• Признак «скрытый файл» (Hidden);
• Признак «системный файл» (System);
• Признак «архивный файл» (Archive);
• Тип файла (обычный файл, каталог, специальный файл);
• Владелец файла;
• Создатель файла;
• Пароль для доступа к файлу;
• Информация о разрешенных операциях доступа к файлу;
• Время создания, последнего доступа и последнего изменения;
• Текущий размер файла;
• Максимальный размер файла;
• Признак «временный (удалить после завершения процесса)»;
• Признак блокировки.

В файловых системах разного типа для характеристики файлов могут использоваться разные наборы атрибутов (например, в однопользовательской ОС в наборе атрибутов будут отсутствовать характеристики, имеющие отношение к пользователю и защите (создатель файла, пароль для доступа к файлу и т.д.).

Пользователь может получать доступ к атрибутам, используя средства, предоставленные для этих целей файловой системой. Обычно разрешается читать значения любых атрибутов, а изменять – только некоторые, например можно изменить права доступа к файлу, но нельзя изменить дату создания или текущий размер файла.

Права доступа к файлу

Определить права доступа к файлу — значит определить для каждого пользователя набор операций, которые он может применить к данному файлу. В разных файловых системах может быть определен свой список дифференцируемых операций доступа. Этот список может включать следующие операции:

• создание файла.
• уничтожение файла.
• запись в файл.
• открытие файла.
• закрытие файла.
• чтение из файла.
• дополнение файла.
• поиск в файле.
• получение атрибутов файла.
• установление новых значений атрибутов.
• переименование.
• выполнение файла.
• чтение каталога и др.

В самом общем случае права доступа могут быть описаны матрицей прав доступа, в которой столбцы соответствуют всем файлам системы, строки — всем пользователям, а на пересечении строк и столбцов указываются разрешенные операции:

В некоторых системах пользователи могут быть разделены на отдельные категории. Для всех пользователей одной категории определяются единые права доступа, например в системе UNIX все пользователи подразделяются на три категории: владельца файла, членов его группы и всех остальных.

Инструментарий управления Windows (WMI) — это средство управления, которое находится в операционных системах Windows и используют в системе управления бизнес-средой. Он позволяет удалённо управлять локальными и удаленными компьютерами и получать уведомления о событиях из журналов событий на удалённых системах. Эти функции могут быть чрезвычайно полезны для системных администраторов, техников информационных систем и менеджеров операций.
Если системному администратору необходимо узнать список установленных исправлений на конкретном компьютере или установить обновление драйвера принтера или внести изменения в реестр sysem, WMI — это средство для таких задач. Менеджер операций может планировать процессы в определенное время на удаленных компьютерах и получать списки динамических данных управления из клиентских программ на удаленных компьютерах.

Если системный администратор имеет права для пространства имен на удалённой системе, то он или она могут войти в удаленную систему, используя свои собственные учетные данные администратора. До тех пор, пока у администратора есть права доступа, он или она могут делать что-либо на удалённом компьютере, который может выполнять локальный оператор этого компьютера. При доступе к нескольким удаленным компьютерам администратор будет использовать то, что называется «делегирование» для пересылки аутентификации на следующие компьютеры.

Используя языки сценариев C++, C# или.NET Framework с помощью инструментария управления Windows, оператор управления может писать сценарии и процедуры автоматизации для выполнения многих задач управления на удалённых компьютерах, которые основаны на функциях инструментария управления Windows. Несмотря на то, что в более поздних операционных системах Windows работает более 100 сценариев поставщиков, многие компании разрабатывают разные приложения для повышения безопасности и делают скрипты более отзывчивыми к индивидуальному использованию. Для пользователей удаленных систем используются тесты, для определения коэффициента предсказуемости сотрудников с простотой в использовании и для ознакомления с использованием компонентов Windows, а также нескольких других задач управления в логическом и унифицированном интерфейсе. Сторонние поставщики также создают пользовательские интерфейсы для WMI с функциями скриптинга.

Если администратор должен узнать процессы, запущенные на удаленной системе, он или она будет запрашивать систему с классом WMI под названием Win32_Process. Аналогично, Win32_TimeZone — это класс инструментария управления Windows, который указывает информацию о часовом поясе в системе. В инструментах управления Windows есть встроенные классы запросов, которые позволяют опросить удаленные системы для отдельных запросов; но иногда необходимо комбинировать сценарии классов, чтобы узнать, например, сколько доступной памяти используется удаленной системой. Существует инструмент под названием CIM Studio, который позволяет просматривать классы Windows Management Instrumentation.

При использовании современных операционных систем с графическим интерфейсом все операции, производимые с файлами и каталогами (папками), должны быть «интуитивно понятны», однако всё же требуют некоторого пояснения.

Перечислим основные операции с файлами и каталогами:

■ создание файлов и каталогов;

■ удаление файлов и каталогов;

■ копирование файлов и каталогов;

■ перемещение файлов и каталогов;

■ смена текущего каталога;

■ переименование файлов и каталогов;

■ создание ярлыков - ссылок на файлы и каталоги.

Основной средой управления этими операциями в операционных системах с графическим интерфейсом пользователя являются:

■ рабочий стол;

■ программа, отображающая файлы на компьютере, т. е. Explorer (Проводник) в Windows (рис. 8.22) и Konqueror в Linux (рис. 8.23).

Способы управления файлами в графических средах как Windows, так и Linux почти идентичны. Поэтому мы можем говорить об обеих системах сразу.

Создание нового файла или каталога. Перейдите в нужную папку и щёлкните в ней правой кнопкой мыши, после чего выберите из контекстного меню пункт New (Создать). Далее следует выбрать пункт Folder (Папка) для создания нового каталога или же один из доступных типов файла для создания файла. Например, если необходимо создать текстовый файл, из этого меню следует выбрать пункт Text Document (Текстовый документ).

Впрочем, выбор этого пункта можно также использовать при создании файлов неизвестного типа или типа, который не отображён в данном меню. Ведь при создании пустого текстового документа возникает файл, который не содержит ничего и который впоследствии можно наполнить любым содержимым.

Итак, значок нового каталога или файла появится в окне Проводника (Konquerora), после чего ему можно дать любое имя. Закончив ввод имени, нажмите Enter.

Удаление файлов и каталогов в современных операционных системах производится через Корзину. При этом файл не выбрасывается из файловой системы окончательно, а лишь переносится в «мусорную
корзину», откуда его по желанию можно восстановить. Содержимое Корзины можно просмотреть и вернуть случайно выброшенные нужные файлы. Файлы, выброшенные в Корзину, продолжают занимать место на жёстком диске компьютера, так как Корзина - это специальная системная папка, в которую «выбрасываемые» файлы и перемещаются.

Для удаления файла (перемещения его в корзину) выберите в Проводнике удаляемый файл и нажмите клавишу Delete. Можно также щёлкнуть правой кнопкой мыши и выбрать соответствующую команду из контекстного меню. Можно удалить сразу несколько файлов, выделив их. Чтобы выделить несколько файлов, щёлкните на каждом из них по очереди, удерживая клавишу Ctrl. Если удерживать клавишу Ctrl и щёлкнуть мышью на уже выделенном файле, то он будет исключён из выделения.

Рве. 8.2S Программа Konqueror в Linux
Для выделения файлов можно также использовать клавишу Shift. Чтобы выделить сразу несколько файлов, которые стоят друг за другом в Проводнике, щёлкните мышью сначала на первом файле, а затем, удерживая клавишу Shift, на последнем, или наоборот.

Эти методы выделения группы файлов можно использовать при выполнении и других операций, например копирования или перемещения.

Если вы совершенно уверены в том, что удаляемый файл больше не потребуется, можно удалить его сразу, не помещая в Корзину. Для этого, выделив его, нажмите сочетание Shift-Delete. В Konqueror для этого также имеется соответствующий пункт контекстного меню.

Кроме того, если в Konqueror нажать сочетание Ctrl-Shift-Delete, то выделенный файл или группа файлов будут не только удалены из файловой системы, но и физически «затёрты», чтобы полностью исключить возможность даже частичного восстановления. Правда, эта функция работает, если вы от неё не отказались при установке системы Linux. В Windows аналогичной функции нет.

Неподготовленному пользователю рекомендуется всегда удалять файлы в Корзину - «мало ли что». Однако удалённые таким образом файлы занимают всё то же место на жёстком диске. Поэтому Корзину время от времени нужно очищать, как мы очищаем время от времени мусорное ведро в квартире. Для этого щёлкните правой кнопкой мыши по значку Корзины на рабочем столе и выберите из контекстного меню пункт Empty Recycle Bin (Очистить Корзину). После этого все файлы будут удалены из Корзины уже без возможности восстановить их обычными методами.

Копирование и перемещение файлов и каталогов, а также создание ярлыков. Для этого используется буфер обмена. Выполните следующие действия:

■ открыв нужную папку, выделите нужные файлы и нажмите Ctrl-C или выберите в меню Edit (Правка) пункт Сору (Копировать);

■ открыв папку, в которую будут копироваться файлы (папка назначения), нажмите Ctrl-V или выберите в меню Edit (Правка) пункт Paste (Вставить) - файлы будут скопированы;

■ если в предыдущем пункте выбрать из меню Edit (Правка) пункт Paste Shortcut, то вместо копирования файла в папке назначения будет создан ярлык, то есть ссылка на этот файл;

■ для перемещения файлов выделите их и нажмите Ctrl-X или выберите в меню Edit (Правка) пункт Cut (Вырезать);

■ откройте папку назначения и нажмите Ctrl-V или выберите в меню Edit пункт Paste. Файлы будут перемещены в папку назначения.

Можно также использовать метод Drag-and-Drop, т. е. перетаскивание файлов мышью при нажатой левой кнопке. При этом нужно иметь в виду следующее:

■ перетаскивать файлы можно как в открытые окна папок, так и просто на значок папки, возможно, находящийся в том же окне Проводника, или на значок диска (в Windows);

■ в Windows, если папка назначения файлов находится на том же разделе (диске), что и исходная, то при перетаскивании файлы будут перемещены;

■ в Windows, если папка назначения находится на другом разделе (диске), нежели исходная, то при перетаскивании файлы будут скопированы; в Windows при перетаскивании файлов, имеющих расширение исполняемых (ехе), на них будут созданы ярлыки;

■ чтобы скопировать файлы, при их перетаскивании удерживайте клавишу Ctrl;

■ чтобы переместить файлы, при их перетаскивании удерживайте клавишу Shift;

■ в Windows, если перетаскивать файлы не левой, а правой кнопкой мыши, то при её отпускании появится контекстное меню, в котором можно выбрать, что делать с «перетащенными» файлами: скопировать их, переместить или создать ярлыки. В Linux такое меню появляется и при перетаскивании левой кнопкой мыши.

Смена текущего каталога. В левой части Проводника (Konquerora) выберите из дерева папок нужный каталог и щёлкните на нём мышью. При этом в правой части окна отобразится содержимое выбранного каталога (папки). Кроме того, можно ввести путь к нужной папке в адресной строке в верхней части окна Проводника, подобно тому, как вводят адреса Интернета (об этом см. в гл.9).

Переименования файлов. Щёлкните на нужном файле правой кнопкой мыши и выберите из контекстного меню пункт Rename (Переименовать). Можно также выделить нужный файл, щёлкнув на нём мышью, и нажать клавишу F2. При этом откроется поле ввода, куда можно ввести новое имя файла. По окончании ввода нажмите клавишу Enter.

Разумеется, всё, что описано выше, касается стандартных графических средств управления файлами в Windows и Linux - Explorer и Konqueror. На самом деле возможности этих программ гораздо шире.

Кроме того, можно пользоваться командами, вводя их в командной строке. Некоторые основные команды Windows (DOS) и Linux были приведены выше.

Для того чтобы в системе Windows XP воспользоваться командной строкой, выберите из меню Start (Пуск) -> All Programs (Все программы) ■> Accessories (Стандартные) ■> Command Prompt (Командная строка). Откроется окно терминала командной строки (рис. 8.24).

В системе Linux для этого нужно открыть окно терминала, выбрав из стартового меню пункт Системные ■> Терминал или перейдя на одну из текстовых консолей с помощью сочетания клавиш Ctrl-Alt-Fl, Ctrl-Alt-F2 и т. д. Для возвращения в графическую среду следует нажать сочетание Ctrl-Alt-F7.
Рис. 8.24 Командная строка в Windows XP

О перационная системаWINDOWS: Управление файлами

Операционная система windows управление файлами

Основные понятия. Форматирование дискет. Управление файлами с помощью Проводника. Архивирование файлов.

Основные понятия

Windows использует метафору "папка" для организации упорядоченного хранения файлов на компьютере.

Д
ля управления файлами вWindows существует утилита Проводник, которую можно вызвать несколькими способами: двойным щелчком по значку Мой компьютер, вызовом программы Проводник через Главное меню Windows, нажатием сочетания клавиш Win+E.

Для конкретного устройства или папки Проводник запускается правым щелчком по устройству или папке и выбором из контекстного меню команды Проводник . Проводник имеет две панели, в левой из которых представлена иерархическая структура ресурсов компьютера (устройств и папок), а в правой – содержимое конкретного устройства или папки.

Форматирование дискет

Дискеты сегодня иногда используются для переноса небольших файлов между компьютерами. Перед использованием они должны быть подготовлены в результате процедуры, называемой форматированием. Форматирование также используется для восстановления работоспособности дискет. Чтобы отформатировать дискету, необходимо вставить ее в дисковод; открыть окно Мой компьютер, дважды щелкнув по соответствующему значку на рабочем столе; щелчком выделить дисковод, в который установлена дискета; выполнить команду Файл/ Форматировать (или щелкнуть правой кнопкой мыши по значку дисковода и из контекстного меню выбрать команду Форматировать ). Появится окно Форматирование; укажите Способ форматирования установкой или снятием флажка “Быстрый формат” - Полное (перед форматированием проверяется поверхность дискеты, поврежденные области помечаются и не используются) или Быстрое (очищается таблица размещения файлов). Если вам нужна системная дискета для загрузки с нее системы MS-DOS, то установите флажок “Создать загрузочный диск”.Чтобы дискета имела какое-либо имя, введите его в текстовом поле Метка .Щелкните по кнопке Начать.

Для проверки дискет и жестких дисков на наличие сбойных участков (кластеров) используется программа Проверка диска . Для ее вызова необходимо выбрать нужный диск в Проводнике, щелкнуть по нему правой кнопкой мыши, выбрать из всплывающего меню пункт “Свойства”, перейти на вкладку Оборудование, выбрать пункт “Проверка диска”.

Управление файлами с помощью Проводника

П
роводник позволяет просмотреть структуру ресурсов компьютера (устройств, папок и файлов). Обозначение каждого устройства, папкии файла включает значок и текстовое название. Значки обеспечивают удобную визуальную ориентацию, характеризуя содержимое папки или файла. Например, все документы, подготовленные с помощью текстового редактора MS Word, хранятся в файлах со значком,а рисунки, подготовленные с помощью графического редактора Paint, - в файлах со значком и т.д. Все программы также хранятся в файлах с соответствующими программам значками. Окно Проводника разделено на две панели . В левой отображается иерархическая структура устройств и папок.

На вершине иерархии находится значок Рабочего стола, щелкнув по которому можно увидеть расположенные на Рабочем столе ярлыки папок и программ.

Под ним расположен значок Мой компьютер, щелкнув по которому можно увидеть все доступные ресурсы компьютера в виде дисководов, жестких дисков, папок.

Устройства и папки, содержащие вложенные папки, отмечены слева квадратиком с плюсом, щелкнув по которому можно увидеть эти вложенные папки. При этом плюс заменяется на минус (содержимое папки раскрыто). Щелчок по квадратику с минусом сворачивает содержимое папки в ее значок, отмеченный квадратиком с плюсом. Щелчок по значку папки раскрывает ее содержимое в правой панели окна Проводника в виде вложенных папок и файлов. Двойной щелчок по значку вложенной папки в правой панели окна Проводника раскрывает содержимое этой папки в правой панели окна Проводника.

От значка Рабочего стола ответвляются еще три специальные папки (если соответствующие программные компоненты установлены на компьютере): Сетевое окружение (когда компьютер включен в состав локальной вычислительной сети, пользователь получает доступ к ресурсам сети), Корзина (это то место, где временно задерживаются файлы после их удаления, что дает шансы найти там недавно удаленный файл и восстановить его, если удаление было произведено по ошибке), Мои документы .

Настройка Проводника позволяет менять вид его окна путем:

Изменения ширины панелей, перетаскивая мышью полоску, разделяющую панели;

Включения или выключения командой Вид/ Строка состояния строки состояния, содержащей информацию о выделенной щелчком мыши папке (количество элементов в папке и занимаемый ею объем памяти) или файле (размер файла), или группе выделенных файлов (их суммарный размер);

Включения или выключения панели инструментов командой Вид/ Панель инструментов ;

Изменения способа отображения файлов и папок командой Вид :

- сортировки файлов и папок по имени, типу, размеру, дате последней модификации командой Вид/ Упорядочить значки;

Запрещения или разрешения отображения файлов определенных типов командой Вид/ Параметры.

При работе с файлами и папками Проводник выполняет:

Выделение файлов и папок . Один файл или одна папка выделяются щелчком мыши, группа смежных файлов - щелчком по первому файлу и щелчком по последнему файлу при нажатой клавише Shift или растягиванием над ними прямоугольника правой кнопкой мыши, группа несмежных файлов - щелчками по ним при нажатой клавише Ctrl,все файлы - командой Правка/ Выделить все (Сочетание клавиш Crtl+A).

Переименование файла или папки, которое достигается выделением имени, еще одним щелчком по имени и вводом с клавиатуры в образовавшееся текстовое поле нового имени или из контекстно-зависимого меню..

Создание новой папки , для чего в левой панели окна Проводникавыделяется папка, внутри которой создается папка, выполняется команда Файл/ Создать/ Папка , в появившемся на правой панели текстовом поле вводится имя новой папки, нажимается клавиша Enter.

Копирование или Перемещение файла (группы) файлов. Выполняется двумя способами: 1) через Буфер Обмена, вызвав после выделения файла или папки контекстное меню правой кнопкой мыши и выполнив соответственно команды Копировать или Вырезать, а затем, выделив устройство или папку-приемник, через контекстное меню выполнив команду Вставить; 2) буксировкой файла или папки в папку - получатель или на рабочий стол в случае перемещения, либо буксировкой при нажатой правой кнопке мыши и командой Копировать при отпускании кнопки в случае копирования. Файл или папку с рабочего стола можно отбуксировать после того, как станет видимым устройство или папка-получатель. Буксировка файлов из папки в папку в пределах одного диска (устройства) приводит к перемещению файлов; для копирования файлов необходимо при буксировке удерживать нажатой клавишу Ctrl . Буксировка же файлов или папок с одного диска на другой приводит к копированию файлов или папок; для перемещения файлов с диска на диск необходимо производить буксировку при нажатой клавише Shift .

Удалить файл (группу файлов), отбуксировав его в Корзину (специальная папка) на рабочем столе, или выделив его имя и нажав клавишу Delete, или по команде Файл/ Удалить. Во всех случаях файл попадает в Корзину, откуда его можно восстановить, либо окончательно удалить после двойного щелчка по Корзине и команды Файл/ Очистить Корзину.

Восстановить файл, дважды щелкнув по Корзине, которая содержит все удаленные после последней очистки Корзины файлы, и выполнив команду Файл/ Восстановить.

Поиск файла, для чего вводится его имя или часть имени после команды Сервис/ Найти/ Файлы и папки.

Быстрый просмотр файла выполняется щелчком правой кнопки мыши по его имени и выбором из контекстного меню команды Быстрый просмотр.

Открытие документов (файлы созданные любыми приложениями) производится двойным щелчком по его имени, либо выбором одного из 15 последних документов, с которыми работали в последнее время, по команде Пуск/ Документы . При этом запускается создавшее документ приложение и в него загружается сам документ.

Печать выделенного файла по команде Файл/ Печать.

Копирование дискет после правого щелчка по значку дисковода и команды Копировать диск.

Под файлом обычно понимают набор данных, организованных в виде совокупности записей одинаковой структуры. Для управления этими дан­ными создаются соответствующие системы управления файлами. Возможность иметь дело с логическим уровнем структуры данных и операций, выполняемых над ними в процессе их обработки, предоставляет файловая система . Таким об­разом, файловая система – это набор спецификаций и соответствующее им про­граммное обеспечение, которые отвечают за создание, уничтожение, организацию, чтение, запись, модификацию и перемещение файловой информации, а также за управление доступом к файлам и за управление ресурсами, которые используют­ся файлами. Именно файловая система определяет способ организации данных на диске или на каком-нибудь ином носителе данных.

Следует различать файловую систему и систе­му управления файлами . Система управления файлами является основной подсистемой в абсолютном большинстве современных ОС (хотя в принципе можно обхо­диться и без нее). Во-первых, через систему управления файлами связываются по данным все системные обрабатывающие программы. Во-вторых, с помощью этой системы решаются проблемы централизованного распределения дискового про­странства и управления данными. В-третьих, благодаря использованию той или иной системы управления файлами пользователям предоставляются следующие возможности:

– создание, удаление, переименование (и другие операции) именованных набо­ров данных (именованных файлов) из своих программ или посредством спе­циальных управляющих программ, реализующих функции интерфейса пользо­вателя с его данными и активно использующих систему управления файлами;

– работа с не дисковыми периферийными устройствами как с файлами;

– обмен данными между файлами, между устройствами, между файлом и уст­ройством (и наоборот);

– работа с файлами с помощью обращений к программным модулям системы управления файлами;

– защита файлов от несанкционированного доступа.

В некоторых ОС может быть несколько систем управления файлами, что обеспе­чивает им возможность работать с несколькими файловыми системами. Очевид­но, что системы управления файлами, будучи компонентом ОС, не являются не­зависимыми от этой ОС, поскольку они активно используют соответствующие вызовы прикладного программного интерфейса API (application program interface) . С другой стороны, системы управления файлами сами дополняют API новыми вызовами. Можно сказать, что основное назначение файловой системы и соот­ветствующей ей системы управления файлами – организация удобного доступа к данным, организованным как файлы, то есть вместо низкоуровневого доступа к данным с указанием конкретных физических адресов нужной записи ис­пользуется логический доступ с указанием имени файла и записи в нем.

Другими словами, термин «файловая система» определяет, прежде всего, прин­ципы доступа к данным, организованным в файлы. Этот же термин часто исполь­зуют и по отношению к конкретным файлам, расположенным на том или ином носителе данных. А термин «система управления файлами» следует употреблять по отношению к конкретной реализации файловой системы. То есть система управления файлами – это ком­плекс программных модулей, обеспечивающих работу с файлами в конкретной операционной системе.

Еще раз подчеркнем, что любая система управления файлами не существу­ет сама по себе – она разработана для функционирования в конкретной ОС. То есть, для работы с файла­ми, организованными в соответствии с некоторой файловой системой, для каж­дой ОС должна быть разработана соответствующая система управления файлами. Эта система управления файлами будет работать только в той ОС, для которой она и создана. Но при этом она позволит работать с файлами, созданными с по­мощью системы управления файлами другой ОС и организованными в файловую систему по тем же основ­ным принципам.

Для того чтобы можно было загрузить с магнитного диска собственно саму ОС, а уже с ее помощью и организовать работу той или иной системы управления файлами, были приняты специальные системные соглашения о структуре диска. Информация на магнитных дисках размещается и передается бло­ками. Каждый такой блок называется сектором (sector) , секторы расположены на концентрических дорожках поверхности диска. Каждая дорожка (track) обра­зуется при вращении магнитного диска под зафиксированной в некотором пред­определенном положении магнитной головкой чтения-записи (head). Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) содержит один или более дисков. Обычно под термином «жесткий диск» понимают весь пакет магнитных дисков. Группы дорожек (треков) одного радиуса, расположенных на поверхностях разных маг­нитных дисков, образуют так называемые цилиндры (cylinder).

Каждый сектор состоит из поля данных и поля служебной информации, ограни­чивающей и идентифицирующей его. Размер сектора (точнее – емкость поля данных) устанавливается контроллером или драйвером. Физический адрес сектора на магнитном диске определяется с помощью трех «координат», то есть представляется триадой [c–h–s ], где с – номер цилиндра (дорожки на по­верхности диска), h – номер рабочей поверхности диска (магнитной го­ловки), s – номер сектора на дорожке. Номер цилиндра лежит в диапа­зоне 0 . . . С –1, где С – количество цилиндров. Номер рабочей поверхности диска находится в диапазоне 0 . . . Н –1, где Н – число магнитных головок в накопителе. Номер сектора на дорожке определяется в диапазоне 1 . . . S , где S – количество секторов на дорожке. Например, триада адресует сектор 2 на рабочей поверхности 0 цилиндра 1.

Обмен информацией между оперативной памятью и дисками физически осуществ­ляется только секторами. Вся совокупность физических секторов на НЖМД представляет его так называемую неформатированную емкость.

Жесткий диск может быть разбит на несколько разделов (partition) , которые затем могут использоваться либо одной ОС, либо различными ОС. Причем в каждом разделе может быть органи­зована своя файловая система. Однако для организации даже единственной файловой системы необходимо определить, по крайней мере, один раздел.

Разделы диска могут быть двух типов – primary (обычно этот термин переводят как первичный ) и extended (расширенный ). При этом на диске обязательно должен быть по крайней мере один primary-раздел. Если primary-разделов несколько, то только один из них может быть активным. Именно загрузчику, расположенному в активном разделе, передается управление при включении ВМ и загрузке ОС.

Файлы идентифицируются именами. Пользователи дают файлам символьные имена, при этом учитываются ограничения ОС как на используемые символы, так и на длину имени. До недавнего времени эти границы были весьма узкими. Современные файловые системы, как правило, поддерживают длинные символьные имена файлов. При переходе к длинным именам возникает проблема совместимости с ранее созданными приложениями, использующими короткие имена. Чтобы приложения могли обращаться к файлам в соответствии с принятыми ранее соглашениями, файловая система должна уметь предоставлять эквивалентные короткие имена (псевдонимы) файлам, имеющим длинные имена. Таким образом, одной из важных задач становится проблема генерации соответствующих коротких имен.

Обычно разные файлы могут иметь одинаковые символьные имена. В этом случае файл однозначно идентифицируется так называемым составным именем, представляющем собой последовательность символьных имен каталогов. В некоторых системах одному и тому же файлу не может быть дано несколько разных имен, а в других такое ограничение отсутствует. В последнем случае операционная система присваивает файлу дополнительно уникальное имя, так, чтобы можно было установить взаимнооднозначное соответствие между файлом и его уникальным именем. Уникальное имя представляет собой числовой идентификатор и используется программами операционной системы.

Файлы бывают разных типов: обычные файлы , специальные файлы, файлы-каталоги.

Обычные файлы в свою очередь подразделяются на текстовые и двоичные . Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII-коде. Это могут быть документы, исходные тексты программ и т.п. Текстовые файлы можно прочитать на экране и распечатать на принтере. Двоичные файлы не используют ASCII-коды, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например, объектный код программы или архивный файл. Все операционные системы должны уметь распознавать хотя бы один тип файлов – их собственные исполняемые файлы.

Специальные файлы – это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла. Эти команды обрабатываются вначале программами файловой системы, а затем на некотором этапе выполнения запроса преобразуются ОС в команды управления соответствующим устройством. Специальные файлы, так же как и устройства ввода-вывода, делятся на блок-ориентированные и байт-ориентированные.

Каталог – это, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет), а с другой стороны – это файл, содержащий системную информацию о группе файлов, его составляющих. В каталоге содержится список файлов, входящих в него, и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами).

В разных файловых системах могут использоваться в качестве атрибутов файлов разные характеристики, такие, например, как информация о разрешенном доступе, пароль для доступа к файлу, владелец файла, создатель файла, признак «только для чтения», признак «скрытый файл», признак «системный файл», признак «архивный файл», признак «двоичный/символьный», признак «временный», признак блокировки, длина записи, указатель на ключевое поле в записи, длина ключа, время создания, время последнего доступа, время последнего изменения, текущий размер файла, максимальный размер файла.

Каталоги могут непосредственно содержать значения характеристик файлов или ссылаться на таблицы, содержащие эти характеристики. Каталоги могут образовывать иерархическую структуру за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в каталог более высокого уровня.

Структурная организация каталогов может быть представлена в виде иерархического дерева или сети. Каталоги образуют дерево , если файлу разрешено входить только в один каталог, и сеть – если файл может входить сразу в несколько каталогов. Как и любой другой файл, каталог имеет символьное имя и однозначно идентифицируется составным именем, содержащим цепочку символьных имен всех каталогов, через которые проходит путь от корня до данного каталога.

Программист имеет дело с логической организацией файла , представляя файл в виде определенным образом организованных логических записей. Логическая запись – это наименьший элемент данных, которым может оперировать программист при обмене с внешним устройством. Даже если физический обмен с устройством осуществляется большими единицами, операционная система обеспечивает программисту доступ к отдельной логической записи. Записи могут быть фиксированной длины или переменной длины. Записи могут быть расположены в файле последовательно (последовательная организация ) или в более сложном порядке, с использованием так называемых индексных таблиц, позволяющих обеспечить быстрый доступ к отдельной логической записи (индексно-последовательная организация ). Для идентификации записи может быть использовано специальное поле записи, называемое ключом.

Физическая организация файла описывает правила расположения файла на устройстве внешней памяти, в частности, на диске. Файл состоит из физических записей – блоков . Блок (как уже было отмечено выше) – наименьшая единица данных, которой внешнее устройство обменивается с оперативной памятью. В некоторых ОС такая наименьшая единица обмена называется кластером . При этом кластер может состоять из нескольких блоков.

Непрерывное размещение – простейший вариант физической организации, при котором файлу предоставляется последовательность блоков диска, образующих единый непрерывный участок дисковой памяти. Для задания адреса файла в этом случае достаточно указать только номер начального блока. Другое достоинство этого метода – простота. Но имеются и два существенных недостатка. Во-первых, во время создания файла заранее не известна его длина, а значит не известно, сколько памяти надо зарезервировать для этого файла, во-вторых, при таком порядке размещения неизбежно возникает фрагментация , и пространство на диске используется не эффективно, так как отдельные участки маленького размера (минимально 1 блок) могут остаться не используемыми.

Другой способ физической организации файлов – размещение файлов в виде связанного списка блоков дисковой памяти. При таком способе в начале каждого блока содержится указатель на следующий блок. В этом случае адрес файла также может быть задан одним числом – номером первого блока. В отличие от предыдущего способа, каждый блок может быть присоединен в цепочку какого-либо файла, следовательно фрагментация отсутствует. Файл может изменяться во время своего существования, наращивая число блоков. Недостатком является сложность реализации доступа к произвольно заданному месту файла: например, для того, чтобы прочитать пятый по порядку блок файла, необходимо последовательно прочитать четыре первых блока, прослеживая цепочку номеров блоков. Кроме того, при этом способе количество данных файла, содержащихся в одном блоке, не равно степени числа 2 (одно слово израсходовано на номер следующего блока), а многие программы читают данные блоками, размер которых равен степени числа 2.

Следующим способом физической организации файлов является использование так называемого связанного списка индексов. При этом с каждым блоком связывается некоторый элемент – индекс . Индексы располагаются в отдельной области диска. Если некоторый блок распределен некоторому файлу, то индекс этого блока содержит номер следующего блока данного файла. При такой физической организации сохраняются все достоинства предыдущего способа, но снимаются оба отмеченных недостатка: во-первых, для доступа к произвольному месту файла достаточно прочитать только блок индексов, отсчитать нужное количество блоков файла по цепочке и определить номер нужного блока, и, во-вторых, данные файла занимают блок целиком (за исключением последних блоков файла).

Еще один способ физической организации файлов заключается в простом перечислении номеров кластеров (блоков), занимаемых данным файлом. Этот перечень и служит адресом файла. Недостаток такого способа в том, что длина адреса зависит от размера файла и для относительно большого файла может составить значительную величину. Достоинство же является высокая скорость доступа к произвольному кластеру (блоку) файла, так как в этом случае применяется прямая адресация, которая исключает просмотр цепочки указателей при поиске адреса произвольного кластера (блока) файла. Фрагментация на уровне кластеров (блоков) при этом способе отсутствует. В некоторых файловых системах для сокращения объема адресной информации прямой способ адресации сочетается с косвенным . При этом используется дерево таблиц кластеров .

Рассмотрим понятие прав доступа к файлу . Определить права доступа к файлу – значит определить для каждого пользователя набор операций, которые он может применить к данному файлу. В разных файловых системах может быть определен свой список дифференцируемых операций доступа. Этот список может включать следующие операции: создание файла, уничтожение файла, открытие файла, закрытие файла, чтение файла, запись в файл, дополнение файла, поиск в файле, получение атрибутов файла, установление новых значений атрибутов, переименование, выполнение файла, чтение каталога и другие операции с файлами и каталогами.

В файловых системах пользователи могут быть разделены на отдельные категории. Для всех пользователей одной категории определяются единые права доступа.

Различают два основных подхода к определению прав доступа:

1) избирательный доступ , когда для каждого файла и каждого пользователя сам владелец может определить допустимые операции;

2) мандатный доступ , когда система наделяет пользователя определенными правами по отношению к каждому разделяемому ресурсу (в данном случае файлу) в зависимости от того, к какой группе пользователь отнесен.

В некоторых файловых системах запросы к внешним устройствам, в которых адресация осуществляется блоками (диски, ленты), перехватываются промежуточным программным слоем – подсистемой буферизации . Подсистема буферизации представляет собой буферный пул, располагающийся в оперативной памяти, и комплекс программ, управляющих этим пулом. Каждый буфер пула имеет размер, равный одному блоку. При поступлении запроса на чтение некоторого блока подсистема буферизации просматривает свой буферный пул и, если находит требуемый блок, то копирует его в буфер запрашивающего процесса. Операция ввода-вывода считается выполненной, хотя физического обмена с устройством не происходило. Очевиден выигрыш во времени доступа к файлу. Если же нужный блок в буферном пуле отсутствует, то он считывается с устройства и одновременно с передачей запрашивающему процессу копируется в один из буферов подсистемы буферизации. При отсутствии свободного буфера на диск вытесняется наименее редко используемая информация. Таким образом, подсистема буферизации работает по принципу кэш-памяти.

Функционирование любой файловой системы можно представить ой моделью , в которой каждый уровень предоставляет некоторый интерфейс (набор функций) вышележащему уровню, а сам, в свою очередь, для выполнения своей работы использует интерфейс нижележащего уровня.

Задачей символьного уровня является определение по символьному имени файла его уникального имени. В файловых системах, в которых каждый файл может иметь только одно символьное имя, этот уровень отсутствует, так как символьное имя, присвоенное файлу пользователем, является одновременно уникальным и может быть использовано операционной системой. В других файловых системах, в которых один и тот же файл может иметь несколько символьных имен, на данном уровне просматривается цепочка каталогов для определения уникального имени файла.

На следующем, базовом, уровне по уникальному имени файла определяются его характеристики: права доступа, адрес, размер и другие. Как уже было сказано, характеристики файла могут входить в состав каталога или храниться в отдельных таблицах. При открытии файла его характеристики перемещаются с диска в оперативную память, чтобы уменьшить среднее время доступа к файлу. В некоторых файловых системах при открытии файла вместе с его характеристиками в оперативную память перемещаются несколько первых блоков файла, содержащих данные.

Следующим этапом реализации запроса к файлу является проверка прав доступа к нему. Для этого сравниваются полномочия пользователя или процесса, выдавших запрос, со списком разрешенных видов доступа к данному файлу. Если запрашиваемый вид доступа разрешен, то выполнение запроса продолжается, если нет, то выдается сообщение о нарушении прав доступа.

На логическом уровне определяются координаты запрашиваемой логической записи в файле, то есть определяется, на каком расстоянии (в байтах) от начала файла находится требуемая логическая запись. При этом абстрагируются от физического расположения файла: он представляется в виде непрерывной последовательности байт. Алгоритм работы данного уровня зависит от логической организации файла.

На физическом уровне файловая система определяет номер физического блока, который содержит требуемую логическую запись, и смещение логической записи в физическом блоке. Для решения этой задачи используются результаты работы логического уровня – смещение логической записи в файле, адрес файла на внешнем устройстве, а также сведения о физической организации файла, включая размер блока. Подчеркнем, что задача физического уровня решается независимо от того, как был логически организован файл. После определения номера физического блока, файловая система обращается к системе ввода-вывода для выполнения операции обмена с внешним устройством. В ответ на этот запрос в буфер файловой системы будет передан нужный блок, в котором на основании смещения, полученного при работе физического уровня, выбирается требуемая логическая запись.

По сравнению с доступом к памяти, традиционный доступ к файлам представляется сложным и неудобным. По этой причине некоторые ОС обеспечивают отображение файлов в адресное пространство выполняемого процесса . Это выражается в появлении двух системных вызовов: «отобразить» и «отменить отображение» . Первый вызов передает операционной системе в качестве параметров имя файла и виртуальный адрес, и ОС отображает указанный файл в виртуальное адресное пространство по указанному адресу. Отображение файлов лучше всего работает в системе, которая поддерживает сегментацию. В такой системе каждый файл может быть отображен в свой собственный сегмент. С этого момента процесс может копировать сегмент-источник в сегмент-приемник с помощью обычного программного цикла, использующего команды пересылки в памяти. После выполнения копирования процесс может выполнить вызов «отменить отображение» для удаления файла из адресного пространства, а затем завершиться. Выходной файл будет существовать на диске, как если бы он был создан обычным способом.

Хотя отображение файлов исключает потребность в выполнении ввода-вывода и тем самым облегчает программирование, этот способ порождает и некоторые новые проблемы. Во-первых, для системы сложно узнать точную длину выходного файла. Проще указать наибольший номер записанной страницы, но нет способа узнать, сколько байт в этой странице было записано. Вторая проблема проявляется (потенциально), если один процесс отображает файл, а другой процесс открывает его для обычного файлового доступа. Если первый процесс изменяет страницу, то это изменение не будет отражено в файле на диске до тех пор, пока страница не будет вытеснена на диск. От системы в этом случае требуется поддержание согласованности данных файла для этих двух процессов. Третья проблема состоит в том, что файл может быть больше, чем сегмент, и даже больше, чем все виртуальное адресное пространство. Единственный способ ее решения состоит в реализации вызова «отобразить» таким образом, чтобы он мог отображать не весь файл, а его часть. Такая работа, очевидно, менее удобна, чем отображение целого файла.

Разработчики ОС стремятся обеспечить пользователя возможностью работать сразу с несколькими файловыми системами. В новом понимании файловая система состоит из многих составляющих, в число которых входят и файловые системы в традиционном понимании. Современные файловые системы располагают так называемым переключателем файловых систем. Он обеспечивает интерфейс между запросами приложения и конкретной файловой системой, к которой обращается это приложение. Переключатель файловых систем преобразует запросы в формат, воспринимаемый следующим уровнем – уровнем файловых систем .

Каждый компонент уровня файловых систем выполнен в виде драйвера соответствующей файловой системы и поддерживает определенную организацию файловой системы. Переключатель является единственным модулем, который может обращаться к драйверу файловой системы. Приложение не может обращаться к нему напрямую. Драйвер файловой системы может быть написан в виде, позволяющем сразу нескольким приложениям выполнять операции с файлами. Каждый драйвер файловой системы в процессе собственной инициализации регистрируется у переключателя, передавая ему таблицу точек входа, которые будут использоваться при последующих обращениях к файловой системе.

Для выполнения своих функций драйверы файловых систем обращаются к подсистеме ввода-вывода , образующей следующий слой файловой системы новой архитектуры. Подсистема ввода-вывода – это составная часть файловой системы, которая отвечает за загрузку, инициализацию и управление всеми модулями низших уровней файловой системы. Обычно эти модули представляют собой драйверы портов, которые непосредственно занимаются работой с аппаратными средствами. Кроме этого подсистема ввода-вывода обеспечивает некоторый сервис драйверам файловой системы, что позволяет им осуществлять запросы к конкретным устройствам. Подсистема ввода-вывода должна постоянно присутствовать в памяти и организовывать совместную работу иерархии драйверов устройств. В эту иерархию могут входить драйверы устройств определенного типа (драйверы жестких дисков или накопителей на лентах); драйверы, которые перехватывают запросы к блочным устройствам и могут частично изменить поведение существующего драйвера этого устройства, например, зашифровать данные; драйверы портов, которые управляют конкретными адаптерами.

Большое число уровней архитектуры файловой системы обеспечивает авторам драйверов устройств большую гибкость: драйвер может получить управление на любом этапе выполнения запроса – от вызова приложением функции, которая занимается работой с файлами, до того момента, когда работающий на самом низком уровне драйвер устройства начинает просматривать регистры контроллера. Многоуровневый механизм работы файловой системы реализован посредством цепочек вызова устройств. В ходе инициализации драйвер устройства может добавить себя к цепочке вызова некоторого устройства, определив при этом уровень последующего обращения. Подсистема ввода-вывода помещает адрес целевой функции в цепочку вызова устройства, используя заданный уровень для того, чтобы должным образом упорядочить цепочку. По мере выполнения запроса, подсистема ввода-вывода последовательно вызывает все функции, ранее помещенные в цепочку вызова. Внесенная в цепочку вызова процедура драйвера может передать запрос дальше – в измененном или в неизмененном виде – на следующий уровень, или, если это возможно, процедура может удовлетворить запрос, не передавая его дальше по цепочке.

Резюме

Функциями ОС по управлению памятью являются: отслеживание свободной и занятой памяти, выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов, вытеснение процессов из оперативной памяти на диск и возвращение их в оперативную память, настройка адресов программы на конкретную область физической памяти.

Для идентификации команд и переменных используются символьные имена (метки), виртуальные адреса и физические адреса.

Самым простым способом управления оперативной памятью является разделение ее на несколько разделов фиксированной величины. При распределении памяти разделами переменной величины память ВМ заранее не делится на разделы и сначала вся оперативная память свободна. Каждому вновь поступающему процессу выделяется необходимая память.

Эффективным методом управления памятью является применение механизма так называемой виртуальной памяти с использованием, например, дискового пространства. Наиболее распространенными способами реализации виртуальной памяти является страничное, сегментное и странично-сегментное распределение памяти, а также свопинг, когда некоторые процессы, находящиеся в состоянии ожидания, временно целиком выгружаются на диск.

Память ВМ представляет собой иерархию запоминающих устройств, включающую внутренние регистры процессора, различные типы сверхоперативной, оперативной и постоянной памяти, внешнюю память на магнитных дисках и других типах устройств. Разные типы запоминающих устройств отличаются средним временем доступа и стоимостью хранения данных в расчете на один бит.

Кэширование информации–это способ организации совместного функционирования двух типов запоминающих устройств, отличающихся временем доступа и стоимостью хранения данных, который позволяет уменьшить среднее время доступа к данным за счет динамического копирования наиболее часто используемой информации из относительно более «медленного» ЗУ в более «быстрое» ЗУ (называемое кэш-памятью). Кэширование выполняется автоматически системными средствами.

Одной из главных функций ОС является управление всеми устройствами ввода-вывода ВМ, а именно передача устройствам соответствующих команд, перехват прерываний, обработка ошибок, обеспечение интерфейса между устройствами ввода-вывода и остальной частью машины. Устройства ввода-вывода делятся на блок-ориентированные устройства (которые хранят информацию в блоках фиксированного размера и каждый блок имеет свой собственный адрес)и байт-ориентированные устройства (которые не адресуемы и не позволяют производить операцию поиска, а генерируют или потребляют последовательность байтов).

Основная идея организации программного обеспечения ввода-вывода состоит в разбиении его на несколько уровней, причем нижние уровни обеспечивают экранирование особенностей аппаратуры от верхних, а те, в свою очередь, обеспечивают удобный интерфейс для пользователей. При этом ключевым принципом является как можно большая независимость программного обеспечения от конкретного типа устройства ввода-вывода. Весь зависимый от устройства программный код помещается в драйвер устройства. Каждый драйвер управляет устройствами одного типа или, может быть, одного класса.

Устройства ввода-вывода могут быть разделяемыми, допускающими одновременный доступ нескольких пользователей к устройству (например, дисковые устройства), и выделенными, не допускающими одновременную работу с ними разными пользователями (например, устройства печати – принтеры).

Для освобождения процессора от операций последовательного вывода данных из оперативной памяти или последовательного ввода в нее используется механизм прямого доступа внешних устройств к памяти – ПДП илиDMA. При этом специальный контрол­лер DMA забирает у процессора управление локальной магистралью для выставления соответствующих сигналов за­писи информации в память или чтения информации из памяти на шины адреса, данных и управления. Контроллер DMA имеет несколько каналов DMA, которые мо­гут подключаться к различным устройствам ввода-вывода.

Под файлом обычно понимают набор данных, организованных в виде совокупности записей одинаковой структуры. Для управления этими дан­ными создаются соответствующие системы управления файлами. Возможность иметь дело с логическим уровнем структуры данных и операций, выполняемых над ними в процессе их обработки, предоставляет файловая система. Файловая система – это набор спецификаций и соответствующее им про­граммное обеспечение, которые отвечают за создание, уничтожение, организацию, чтение, запись, модификацию и перемещение файловой информации, а также за управление доступом к файлам и за управление ресурсами, которые используют­ся файлами. Файлы идентифицируются символьными именами, которые дают им пользователи. При этом учитываются ограничения ОС как на используемые символы, так и на длину имени.

Файлы подразделяются на обычные, специальные и файлы-каталоги. Обычные файлы в свою очередь подразделяются на текстовые и двоичные.

Различают логическую и физическую организации файла. Логическая организация представляет файл в виде определенным образом организованных логических записей. Физическаяорганизация файла описывает правила расположения файла на устройстве внешней памяти, в частности на диске.

Информация на магнитных дисках размещается и передается бло­ками. В некоторых ОС такая наименьшая единица обмена называется кластером. При этом кластер может состоять из нескольких блоков.

Наиболее известными способами физической организации файлов являются непрерывное размещение блоков данного файла на диске, размещение в виде связанного списка блоков дисковой памяти, использование связанного списка индексов, простое перечисление номеров блоков файла.

В разных файловых системах может быть определен свой список прав доступа к файлам, то есть набор операций, которые пользователь может применить к данному файлу.

Функционирование любой файловой системы можно представить многоуровневой моделью, в которой каждый уровень предоставляет некоторый интерфейс (набор функций) вышележащему уровню, а сам, в свою очередь, для выполнения своей работы использует интерфейс нижележащего уровня.

Некоторые ОС обеспечивают отображение файлов в адресное пространство выполняемого процесса.

Контрольные вопросы и задания

1. Охарактеризуйте существующие методы управления оперативной памятью.

2. Какие способы распределения виртуальной памяти чаще всего применяются, в чем их недостатки и преимущества?

3. Укажите отличие блок-ориентированных устройств ввода-вывода от байт-ориентированных?

4. В чем заключается смысл разбиения программного обеспечения ввода-вывода на несколько уровней?

5. Приведите примеры разделяемых и выделенных устройств ввода-вывода.

6. Опишите механизм прямого доступа устройств к памяти.

7. Дайте определение понятиям «система управления файлами» и «файловая система».

8. Какие функции в операционных системах выполняет система управления файлами?

9. Опишите структуру магнитного диска.

10. Дайте понятие логической организации файлов.

11. Охарактеризуйте наиболее известные способы физической организации файлов.

12. Какие уровни составляют многоуровневую модель функционирования файловой системы?