Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
163
Добавлен:
20.05.2015
Размер:
337.41 Кб
Скачать

Лекция 7. Машинно-независимые свойства ОС. Управление файлами.

1. Общий принцип работы ОС с файлами.

2. Файловая система FAT.

3. Файловые системы VFAT и FAT32.

4. Файловая система NTFS.

5. Основные отличия FAT и NTFS.

6. Разделы диска. Дисковые утилиты.

1. Общий принцип работы ос с файлами

Под файлом 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.

Как правило, все современные ОС имеют соответствующие системы управления файлами. Система управления файлами является основной подсистемой в абсолютном большинстве современных операционных систем. Ее необходимость обуславливается следующими обстоятельствами: 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 (часть API ориентирована именно на работу с 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 не зависимыми от этой ОС, поскольку они активно используют соответствующие вызовы интерфейсов прикладного программирования (API).

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 это – комплекс программных модулей, обеспечивающих работу с файлами в конкретной операционной системе.

Функция управления файлами, осуществляется ОС, является промежуточным звеном между программой пользователя и супервизором ввода – вывода.

Программа пользователя на логическом уровне с помощью имен файлов, ключей и т.п. делает запросы, например, «прочитать следующую запись из файла F». Программа управления файлами реализует метод доступа, транслируя логические запросы в физические запросы на ввод – вывод (т.е. канальные программы), и передает их супервизору, действующему при управление операцией ввода – вывода.

Чтобы перевести логические программные запросы в канальные программы, система управления файлами должна иметь информацию о расположении и структуре файлов. Эту информацию она получает из структуры данных, называемой каталогом, и файловых информационных таблиц. В действительности термины, используемые для обозначения подобных структур, так же как и их форматы, и содержание, в разных ОС различны. Каталог устанавливает соответствие логических имен файлов с их физическим местонахождением и может представить о файлах некоторую общую информацию. В файловой информационной таблице содержится дополнительная информация об организации файлов, длине записи и форматах, о способе индексирования. Чтобы начать работу с файлами, система просматривает каталог и определяет местонахождение соответствующей файловой информационной таблицы. Система так же может создать буфера для размещения в них блоков файлов, которые будут прочитать или записаны. Эта процедура называется открытием файла. После окончания работы с файлом буферные и другие рабочие области и указатели уничтожаются. Такая процедура называется закрытием файла.

Одной из наиболее важных функций управления файлами является автоматическое выполнение операций буферизации и объединения блоки читаемых и записываемых файлов. На рисунке эти операции иллюстрируются последовательно выводимым файлом.

Предполагается, что чтение записей осуществляется программой пользователя последовательно с начала файла и до его конца. Логически файл состоит из записей длинной 1024 байт; физически, однако, файл образован 8192 – байтовыми блоками, каждый из которых содержит 8 логических записей.

Этот вид объединения записей в блоки обычно осуществляется конкретными типами запоминающих устройств в целях экономии времени обработки и пространства памяти.

На позиции А показана ситуация, сложившаяся после того, как файл был открыт и, программа пользователя осуществила свой первый запрос на чтения записи. Система управления файлами уже выдала запрос на ввод – вывод для чтения в буфер В1 первого блока файла и должна ждать завершения этой операции, прежде чем сможет передать требуемую запись пользователю.

На позиции Б первый блок прочитан. Он находится в буфере В1 и содержит логические записи с номерами от 1 до 8. Теперь система управление файлами может передать требуемую запись программе пользователя, для чего указатель Р устанавливается на первую запись. Для чтения в буфер В2 второго блока файла система управления файлами выдает второй физический запрос на ввод – вывод.

Когда программа пользователя в следующей раз делает запрос на чтение записи, уже нет необходимости ждать каких либо действий на ввод – вывод. Система просто передвигает указатель Р на логическую запись 2 и возвращает управление пользователю (позиция В). При этом физическая операция ввода - вывода по чтение второго блока в буфер В2 все еще выполняется.

Те же действия повторяются и для других логических записей первого блока.

Если программа пользователя осуществляет запрос на чтение 9-й записи до завершения операции ввода – вывода для блока, системе управления файлами снова приходится ждать. После того как второй блок прочитан указатель Р передвигается на первую запись буфера В2 (позиция Д).

После этого система управления файлами выдает запрос на ввод-вывод для чтения в буфер В1 третьего блока и процесс продолжается подобно тому, как было рассмотрено выше. При этом использование двух буферных областей позволяет совмещать запись с одним блоком и чтение другого. Подобный способ, часто называемый двойной буферизацией, широко используется при обмене последовательными файлами.

Использование системы управления файлами сильно упрощает программу, облегчает ее написание и, следовательно, уменьшает количество ошибок. Не требуется и повторение во многих программах одних и тех же кодов.

Программы управления файлами выполняют также много других функций: распределение пространства на внешних запоминающих устройствах, реализацию правил управления доступом к файлам и их использованием.

Соседние файлы в папке Лекции_ОС