Понятие операционной системы. Огранизация файловой системы

При выключенном компьютере работа системных часов поддерживается за счет специальных батареек или других источников питания. Поэтому системные часы довольно точно отслеживают время. Атрибуты даты и времени используются для опознания последних по времени вариантов файла.
2.2 Действия с файлами
Файлы предназначены для хранения информации с возможностью ее последующего извлечения. Разные системы предоставляют различные операции, позволяющие сохранять и извлекать информацию.
Над файлами могут быть выполнены следующие основные операции: создание, открытие, закрытие, изменение (редактирование), копирование, перемещение, переименование и уничтожение.
создание файла осуществляется по указанию пользователя или автоматически, средствами различных программных систем, таких как операционные системы, оболочки, инструментальные системы программирования и т. д. За создаваемым файлом закрепляется некоторое название, ему выделяется место на дисковом носителе, и он определенным образом регистрируется в операционной системе.
открытие файла означает подготовку файла к работе с какой-либо программной системой. Процесс подготовки, в частности, включает в себя поиск файла на дисковом носителе и подготовку различных вспомогательных таблиц, с помощью которых информация либо заносится в файл, либо выбирается из него.
закрытие файла означает разрыв связи между файлом и программной системой и сохранение его текущего состояния. Закрытие файла, как и его открытие, осуществляется программной системой по специальному указанию пользователя или же автоматически.
изменением файла считается внесение любых изменений в данные, являющиеся его содержимым. Изменения, вносимые в содержащие какой-либо текст файлы, принято называть редактированием файла.
копирование файла означает, что на том же самом или на другом внешнем устройстве или носителе информации создается точная копия исходного файла. Оригинал при этом остается на своем старом месте, и таким образом, на внешних устройствах получается два полностью одинаковых экземпляра исходного файла.
перемещение файла означает, что после копирования файла на другое место оригинал уничтожается, в результате остается только один его экземпляр.
переименование файла означает закрепление за файлом нового названия, при этом старое его название безвозвратно теряется.
уничтожение (удаление) файла приходится выполнять в тех случаях, когда устаревшая информация, хранящаяся в файлах, загромождает внешний носитель и теряется возможность записи на этот носитель новой полезной информации. В операционных системах удаление осуществляется так, что во многих случаях сохраняется возможность восстановления случайно уничтоженного файла.
2.3 Каталог
Чтобы прочитать содержимое файла, необходимо знать его местоположение на дисковом устройстве. Каждый файл занимает на диске определенную группу секторов. Следовательно, местоположение файла можно задавать, указывая номера секторов и дорожек, занятых файлом. Однако такой способ указания местоположения файла очень неудобен, так как в этом случае пользователю необходимо знать номера всех секторов диска, которые отведены под файл. Для повышения эффективности обмена данными несколько подряд расположенных секторов объединяются в кластер, и обмен осуществляют сразу всей группой секторов.
Такая схема организации обмена существенно увеличивает скорость выполнения операций обмена данными с винчестерскими дисками. Кроме того, чтобы не задавать три отдельных числа (номер рабочей поверхности, номер дорожки и номер сектора) в качестве адреса сектора, с которого начинается кластер, для всех кластеров диска введена единая, сплошная нумерация. Таким образом, для определения кластера, в котором начинается файл, теперь достаточно указывать только одно число — порядковый номер кластера на диске.[5, c.124]
На любом дисковом носителе имеется несколько служебных таблиц, содержащих всю необходимую информацию о положении файлов на этом дисковом носителе. Совокупность всех служебных таблиц образует файловую систему диска. Одна из таких таблиц, с которой в основном приходится иметь дело пользователю, называется каталогом (директорией).
Понятие каталога можно рассмотреть как способ объединения файлов в группы.
Самая простая форма системы каталогов состоит из одного каталога, содержащего все файлы. Иногда он называется корневым каталогом, но поскольку он один единственный, то имя особого значения не имеет. Эта система была широко распространена на первых персональных компьютерах, отчасти из-за того, что у них был всего один пользователь. Как ни странно, первый в мире суперкомпьютер, CDC 6600, также имел один каталог для всех файлов, даже при том, что он одновременно использовался многими пользователями. Несомненно, это решение было принято с целью упростить разработку программного обеспечения. Пример системы, имеющей всего один каталог, показан на рис. 2.1. На нем изображен каталог, в котором содержатся четыре файла.

Рис 2.1. Система с одноуровневым каталогом, содержащим четыре файла
Преимущества такой схемы заключаются в ее простоте и возможности быстрого нахождения файлов, поскольку поиск ведется всего в одном месте. Такая система часто используется в простых встроенных устройствах — телефонах, цифровых камерах и некоторых переносных музыкальных плеерах.
Одноуровневая система больше подходит для простых специализированных приложений (и применялась даже на первых персональных компьютерах), но современным пользователям, работающим с тысячами файлов, найти что-нибудь, если все файлы находятся в одном каталоге, будет практически невозможно. Поэтому нужен способ, позволяющий сгруппировать родственные файлы.
Для этого нужна иерархия (то есть дерево каталогов). Такой подход позволяет иметь столько каталогов, сколько необходимо для группировки файлов естественным образом. Содержимое каталога могут составлять файлы или другие каталоги. организованы в виде деревьев (рис. 2.2).
Возможность создания произвольного количества подкаталогов предоставляет пользователям мощный инструмент структуризации, позволяющий организовать их работу. Поэтому таким образом устроены практически все современные файловые системы.

Рис 2.2. Дерево каталогов
Каждый пользователь может сам создать себе столько каталогов и подкаталогов, сколько ему нужно, группируя свои файлы естественным образом. В корневом каталоге могут быть также созданы каталоги и подкаталоги, принадлежащие различным пользователям.
Возможность создавать произвольное количество подкаталогов является мощным структурирующим инструментом, позволяющим пользователям организовать свою работу. По этой причине почти все современные файловые системы организованы подобным образом.
При организации ФС в виде дерева каталогов требуется некоторый способ указания файла. Для этого обычно используются два различных метода. В первом случае каждому файлу дается абсолютное имя пути, состоящее из имен всех каталогов от корневого до того, в котором содержится файл, и имени самого файла. Например, путь \user\abc\myfile.doc означает, что корневой каталог содержит каталог user, который, в свою очередь, содержит подкаталог abc, где находится файл myfile.doc. Абсолютные имена путей всегда начинаются от корневого каталога и являются уникальными. Если первым символом имени пути является разделитель, это означает, что путь абсолютный. Применяется и относительное имя пути. Оно используется вместе с понятием текущего каталога. Пользователь может назначить один из каталогов текущим рабочим каталогом. В этом случае все имена путей, не начинающиеся с символа разделителя, считаются относительными и отсчитываются относительно текущего каталога. Например, если текущим каталогом является \user\abc, тогда к файлу с абсолютным путем \user\abc\myfile.doc можно обратиться просто как к myfile.doc.
Заключение
В результате работы можно сделать следующие выводы.
Операционные системы можно рассматривать с двух точек зрения: с одной стороны, работа операционных систем заключается в эффективном управлении различными частями системы, с другой - работа операционных систем состоит в предоставлении пользователям абстракций, более удобных в использовании по сравнению с реальным компьютером. В число таких абстракций включаются процессы, адресные пространства и файлы.
Существуют операционные системы, которые могут управлять одновременным выполнением нескольких программ — многопрограммные — или только одной — однопрограммные ОС. Есть системы, которые могут обслуживать только одного — однопользовательские — или сразу нескольких человек — многопользовательские ОС. Для обеспечения работы локальных и глобальных сетей разработаны сетевые операционные системы.
Базовыми понятиями, на которых строятся все операционные системы, являются процессы, управление памятью, управление вводом-выводом данных, файловая система и безопасность. Программы, с которыми взаимодействуют пользователи, обычно называются оболочкой, когда они основаны на применении текста, и графическим пользовательским интерфейсом — GUI (Graphical User Interface), когда в них используются значки, — фактически не являются частью операционной системы, хотя используют эту систему в своей работе.
С точки зрения внешнего наблюдателя файловая система представляется коллекцией файлов и каталогов и совокупностью действий над ними. Файлы могут быть считаны и записаны, каталоги могут быть созданы и удалены, и файлы могут быть перемещены из каталога в каталог. Многие современные файловые системы поддерживают иерархическую систему каталогов. Они во многом отличаются друг от друга, включая способ учета распределения блоков между файлами, структуру каталогов и управление свободным дисковым пространством.
Список литературы
Информатика. Могилев А.В., Пак Н.И., Хённер Е.К. – М.: Академия, 2004.
Информатика. Учебник/Под общ. Ред. Данчула А.Н. – М.: Изд-во РАГС, 2004.
Симонович С.В. Информатика. Базовый курс. 2-е изд. - СПб.: Питер, 2005.
Соболь В.В. Информатика. Учебник. 3-е изд., доп. и перераб. - Ростов н/Д: Феникс, 2007.
Степанов А.Н. Информатика. Учебник. 4-е изд. - СПб.: Питер, 2006.
Таненбаум Э. Архитектура компьютера. 4-е изд. — СПб.: Питер, 2003.
Таненбаум Э., Вудхалл А. Операционные системы. Разработка и реализация. Классика CS. 3-е изд. — СПб.: Питер, 2007.
Таненбаум Э. Современные операционные системы. 3-е изд. — СПб.: Питер, 2010.















25