12. Понятие файла. Организация файловой системы и обслуживание файловой структуры. Организация доступа к файлу. Структура каталога. Путь и приглашение. Структура записей в каталоге.

Файлом называется именованная совокупность данных на внешнем носителе информации. Данные, содержащиеся в файлах, имеют самый разнообразный характер — программы на алгоритмическом или машинном языке; исходные данные для работы программ или результаты выполнения программ; произвольные тексты; графические изображения и т. п. Понятие файла в операционной системе (ОС) обобщается на внешние устройства и блоки компьютера (логические устройства), работающие с массивами данных: принтер, клавиатуру, дисплей, оперативную память (виртуальные диски) и т. д. Файловой системой (ФС) называется совокупность программ, обеспечивающая выполнение операций над файлами. Организация файловой системы.   Различными типами файловых систем являются системы FAT, FAT32, NTFS (для  ОС  семейства Windows) и ext3, ext4 (для  ОС  семейства Linux). Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач: именование файлов; программный  интерфейс  работы с файлами для приложений; логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных; устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств; содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.)

В многопользовательских системах появляется еще одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме только чтение.

Принцип организации файловой системы -- табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора.

Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения.

Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска. Формат служебных данных определяется конкретной файловой системой. Нарушение целостности служебных сведений приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске. Поэтому к системной области предъявляются особые требования по надежности. Целостность, непротиворечивость и надежность этих данных регулярно контролируется средствами ОС.

Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байт.

Кластер является наименьшей единицей адресации при обращении к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, строго не фиксирован. Обычно он зависит от емкости диска.

Операционные системы MS-DOS, OS/2, Windows 95 и другие используют файловую FAT16. Она позволяет разместить в FAT-таблицах не более 65 536 записей (216) о местоположении единиц хранения данных.

Начиная с Windows 98 операционные системы семейства Windows поддерживают более совершенную версию файловой системы на основе FAT-таблиц -- FAT32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов.

Операционные системы Windows NT и Windows ХР, Windows Vista способны поддерживать NTFS.

Файловая система NTFS - улучшенная файловая система, обеспечивающая уровень быстродействия и безопасности, а также дополнительные возможности, недоступные ни в одной версии файловой системы FAT. Например, для обеспечения целостности данных тома в файловой системе NTFS используются стандартные технологии записи и восстановления транзакций. В случае сбоя компьютера целостность файловой системы восстанавливается с помощью файла журнала NTFS и данных о контрольных точках. Поскольку из этого определения вытекает, что файл может иметь нулевую длину, то фактически создание файла состоит в присвоении ему имени и регистрации его в файловой системе -- это одна из функций операционной системы. Файлы объединяются в каталоги по любому общему признаку, заданному их создателем (по типу, по принадлежности, по назначению, по времени создания и т. п.). Каталог представляет собой логическое разбиение дисковой памяти на части, в которых могут храниться файлы и другие каталоги. Совокупность каталогов образует дерево каталогов с корневым каталогом. Все каталоги, кроме корневого, называются подкаталогами. Верхним уровнем вложенности иерархической структуры является корневой каталог диска. Обслуживание файловой структуры.  К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции ОС: создание файлов и присвоение им имен; создание папок и присвоение им имен; переименование файлов и папок;

копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между папками одного диска; удаление файлов и папок; навигация по файловой структуре; управление атрибутами файла.

Файл – это именованная последовательность байтов произвольной длины. Создание файла состоит в присвоении ему имени и регистрации его в файловой системе – это одна из функций ОС. Различают «короткое» и «длинное» имя файла. В ОС MS DOS имя файла состоит из двух частей: собственно имени (8 символов) и расширения имени (3 символа), которые разделяются между собой точкой. В качестве символов используются алфавитно-цифровые символы латинского алфавита. Основной недостаток «коротких» имен – их низкая содержательность. С появлением ОС Windows 95 было введено понятие «длинное» имя, состоящее уже не из восьми символов, а из 256. Расширение имени также состоит из трех символов. Расширение отражает тип файла. В иерархических структурах адрес объекта задается маршрутом, ведущим от вершины структуры к объекту: С:\Мои документы \Текущие \Рефераты \Операц_системы.doc. Кроме имени и расширения ОС хранит для каждого файла дату его создания и атрибуты файла (свойства файла). ОС позволяют контролировать атрибуты и изменять их. Основные атрибуты следующие:  Read only (только для чтения), Hidden (скрытый), System (системный – важные файлы, которые нельзя изменить средствами ОС), Archive (архивный – старый атрибут, сейчас, как правило, не используется)При назначении имен файлам рекомендуется образовывать их так, чтобы они отражали смысловое содержание файла. Расширение указывает тип файла, причем некоторые из расширений являются стандартными для операционной системы, например:

● EXE — файл-программа на машинном языке

● COM (Command) — файл-программа на машинном языке, готовая к выполнению

● ВАТ — пакетный исполняемый командный файл;

● SYS — системный файл;

● BAS — файл-программа на языке BASIC;

● PRG — файл-программа на языке ШВАБЕ;

● ASM — файл-программа на языке ассемблер;

● ТХТ — текстовый файл;

● DOC — текстовый файл Word;

● XLS — файл электронных таблиц Excel;

● ВАК — копия файла, создаваемая при перезаписи оригинала;

● ARJ — архивный файл;

● ZIP — архивный файл..

Доступом называется обращение к файлу с целью чтения или записи в него информации. Файловая система поддерживает два типа доступа к файлам:

● последовательный метод доступа;

● прямой (непосредственный) метод доступа. При последовательном доступе записи из файла считываются подряд, строго в порядке их расположения в файле. Поэтому чтобы обратиться (получить доступ) к определенной записи, необходимо читать все предыдущие. При прямом доступе обеспечивается непосредственное обращение к записи по ее номеру в файле. Механизм доступа к файлу и его записям при программировании также имеет два варианта:

● доступ к файлу с использованием специальной таблицы — управляющего блока файла;

● доступ к файлу по идентификатору.

Управляющий блок файла содержит следующую информацию: ● номер (букву) дисковода, где установлен диск с файлом; ● имя файла и его расширение; ● текущий номер блока в файле;

● длину записи в байтах;

● размер файла в байтах;

● дату последней модификации файла;

● относительный номер записи (текущий номер);

● номер записи и т. д.

Некоторые из вышеназванных параметров требуют дополнительного пояснения; Файл состоит из блоков, объединяющих по 128 записей в каждом. Относительный номер записи — это порядковый номер записи в блоке. Текущий номер блока и относительный номер записи используются при последовательном доступе к записям файла. Номер записи — это параметр, объединяющий номер блока и относительный номер записи в блоке, он используется при произвольном доступе к записям файла; Важный параметр — длина записи используется при определении числа байтов, пересылаемых при обмене информацией с ОЗУ и при определении положения записи внутри блока. Блок FCB позволяет получать доступ к файлам только в текущем каталоге. Идентификатор файла — ASCIIZ-строка. ASCIIZ (ASCII-zero) строка содержит следующую информацию:

● номер (логическое имя) дисковода и путь к файлу

● имя файла и его расширение;

● нулевой байт (zero-байт).

Для того, чтобы упорядочить и систематизировать файлы, был придуман особый тип файла – каталог, который представляет собой список ссылок на файлы с данными или другие каталоги. Если в операционной системе открыть каталог, то можно увидеть файлы и другие каталоги, которые как бы в нем хранятся. На самом деле эти вложенные файлы могут находиться в разных местах жесткого диска, но операционная система покажет их вместе. Часто каталоги называют также директориями или папками. “корневой каталог”, - с которого все начинается. Кроме того, не может быть ситуации, когда один каталог ссылается на второй, а тот, обратно, на первый. Описанное выше можно представить в виде дерева, у которого ствол и ветви являются каталогами, а листья – файлами. От любой ветви может отрастать ветка следующего порядка и/или листья, т.е. любой каталог может содержать вложенные каталоги и/или файлы с данными. Можно сделать следующий вывод: файловая система в операционной системе – это логическая структура файлов и каталогов. Структуру, описанную выше, часто называют иерархической или древовидной. Она характерна для большинства операционных систем. Адрес записывается следующим образом: сначала пишется корневой каталог «/», и далее указываются каталоги, начиная с самого верхнего (родительского) и заканчивая самым нижним (дочерним), разделяемые между собой все тем же «/».Запись о файле в каталоге содержит имя и тип файла, объем файла в байтах, дату создания, время создания, и еще ряд параметров, необходимых ОС для организации доступа. Запись о подкаталоге нежнего уровня в родительском каталоге содержит имя, признак <DIR>, дату и время создания. Доступ к файлу можно организовать следующим образом: если имя файла зарегистрировано в текущем каталоге, то достаточно для доступа к файлу указать только его имя; если имя файла зарегистрировано в пассивном каталоге, то, находясь в текущем каталоге, вы должны указать путь, т.е. цепочку соподчиненных каталогов, через которые следует организовать доступ к файлу. Путь — цепочка соподчиненных каталогов, которую необходимо пройти по иерархической структуре к каталогу, где зарегистрирован искомый файл. При задании пути имена каталогов записываются в порядке следования и отделяются друг от друга символом \. Взаимодействие пользователя с операционной системой осуществляется с помощью командной строки, индицируемой на экране дисплея. В начале командной строки всегда имеется приглашение, которое заканчивается символом >. В приглашении может быть отображено: имя текущего диска, имя текущего каталога, текущее время и дата, путь, символы-разделители. Приглашение операционной системы — индикация на экране дисплея информации, означающей готовность операционной системы к вводу команд пользователя.

13. ОС Windows, особенности, основные объекты,приемы управления, использование Главного меню, настройка ОС, стандартные приложения. Принципы внедрения и связывания объектов. Работа в ОС с ипользованием операционных оболочек.

Операционная система — это главная программа компьютера. Без нее мы не смогли бы даже включить компьютер. Windows - это операционная система.

Когда мы включаем компьютер, то видим картинку и всякие значки, кнопки, окошки и прочее. Вся эта красота, которую Вы видите и используете, все эти кнопочки, окошки, стрелочки, многое другое — это и есть операционная система.

Операционных систем не так много. Практически на всех компьютерах установлена Windows, потому что она наиболее простая и удобная. Есть несколько версий этой системы — 95, 98, 2000, Me, NT, XP, Vista, Windows 7. Между собой они отличаются датой выпуска. Чем старее версия операционной системы, тем больше в ней недоработок.   WindowsXP являемся графической операционной системой для компьютеров плат­формы IBMPC.Ее основные средства управления — графический манипулятор (мышь или иной аналогичный) и клавиатура. Система предназначена для управ­ления автономным компьютером, но также содержит все необходимое для создания небольшой локальной компьютерной сети (одноранговой сети) и имеет средства для интеграции компьютера во всемирную сеть (Интернет).

 

Рабочий стол WindowsXP

Стартовый экран WindowsXPпредставляет собой системный объект, называемый Рабочим столом. Практически, экран WindowsХР является Рабочим столом. Однако существуют видеоадаптеры, позволяющие создать Рабочий стол, размер которого больше, чем видимый размер экрана. Кроме того, WindowsXPимеет штатные средства, позволяющие разместить Рабочий стол на нескольких экранах, если к компью­теру подключено несколько мониторов.

Рабочий стол — это графическая среда, на которой отображаются объекты Windowsи элементы управления Windows. Все, с чем мы имеем дело, работая с компьютером в данной системе, можно отнести либо к объектам, либо к элементам управления. В исходном состоянии на Рабочем столе можно наблюдать несколько экранных значков и Панель задач (рис. 5.1). Значки — это графическое представление объек­тов Windows, а Панель задач — один из основных элементов управления.

Управление WindowsXP

В WindowsXPбольшую часть команд можно выполнять с помощью мыши. С мышью связан активный элемент управления — указатель мыши. При перемещении мыши

по плоской поверхности указатель перемещается по Рабочему столу, и его можно позиционировать на значках объектов или на пассивных элементах управления приложений. Основными приемами управления с помощью мыши являются:

•   щелчок — быстрое нажатие и отпускание левой кнопки мыши;

•   двойной щелчок — два щелчка, выполненные с малым интервалом времени между ними;

•   щелчок правой кнопкой — то же, что и щелчок, но с использованием правой кнопки;

•   перетаскивание {drag-and-drop) — выполняется путем перемещения мыши при

нажатой левой кнопке (обычно сопровождается перемещением экранного объекта, на котором установлен указатель);

•   протягивание мыши (click-and-drag) — выполняется, как и перетаскивание, но при этом происходит не перемещение экранного объекта, а изменение его формы;

•   специальное перетаскивание — выполняется, как и перетаскивание, но при нажа­той правой кнопке мыши, а не левой;

•   зависание — наведение указателя мыши на значок объекта или на элемент управ­ления и задержка его на некоторое время (при этом обычно на экране появляется всплывающая подсказка, кратко характеризующая свойства объекта).

Создание ярлыков объектов — это одна из функций приема специального перетас­кивания.

Корзина — специальный объект Windows, выполняющий функции контейнера. Она служит для временного хранения удаляемых объектов. Если какой-то документ или программа стали не нужны, их можно удалить, но при этом они не удаляются безвозвратно, а откладываются в Корзину, из которой их впоследствии можно вос­становить.

Значок является графическим представлением объекта. То, что мы делаем со знач­ком, мы на самом деле делаем с объектом. Например, удаление значка приводит к удалению объекта; копирование значка приводит к копированию объекта и т. д. Ярлык же является только указателем на объект. Удаление ярлыка приводит к удалению указателя, но не объекта; копирование ярлыка приводит к копированию указателя, но не объекта.