Файловая система

Одной из первостепенных задач операционной системы следует считать управление дисковым накопителем и доступом к нему. Не случайно ранние ОС для ПК содержали в своем названии аббревиатуру DOS (Disk Operating System – дисковая операционная система). Для этого используется файловая система, которая представляет собой структуризированную систему для хранения информации на жестком диске.

Вся информация хранится в виде файлов. Файл — минимальная единица информации, к которой обраща­ется пользователь.

Файл имеет имя, котороесостоит из двух частей — собственно имени файла и расшире­ния, которое от имени отделено точкой. Полное же имя файла включает не только имя и тип файла, но и имя диска в компьютерной системе, где этот файл находится.

Долговременную память компьютера на жестком диске ОС организует в виде логических дисков, которые имеют свое имя, соответствующее буквам латинского алфавита. С: \, D: \, E: \ и т. д.

Каждый диск имеет корневой каталог, из которого начинается дере­во каталогов диска. Каталог(папка) — это группа файлов, которая имеет свое имя. Каждый каталог может содержать подката­логи. Так образуются иерархические файловые структуры.

Наиболее распространенные файловые системы и их характеристики.

С точки зрения операционной системы, весь диск представляет из себя набор кластеров размером от 512 байт и выше. Т.е. к ластер — это минимальный объем дискового пространства, который может быть выделен для размещения файла. Чем меньше размер кластера, тем более эффективно используется дисковая память. Например, файл занимает 2 Кб. При записи такого файла на диск с размером кластера 32 Кб, ОС помечает его занятым. При этом остаются не занятыми 30 Кб. Однако увеличение размера кластера повышает быстродействие системы. Можно задать любой размер кластера.

NTFS включает в себя систему шифрования файлов EFS (Encrypting File System), которая позволяет зашифровать данные на жестком диске. Только полномочные пользователи в состоянии расшифровывать файлы. Администратору доступ к содержимому файла также закрыт, если только он не назначен агентом восстановления данных. При попытке несанкционированного доступа к зашифрованному файлу система откажет в доступе.

При использовании NTFS можно задавать дисковые квоты — каждому пользователю можно определить количество места, которое он может использовать на диске.

Драйверы внешних устройств. Поддержка широкого набора внешних устройств – одна из важнейших функций ОС.

Корректную работу с аппаратными средствами компьютера обеспечивают драйверы — программы, специально написанные для связи ОС с тем или иным аппаратным компонентом, например видеокартой. Каждому типу внешнего устройства сопоставляется свой драйвер. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS).

BIOS — Базовая система ввода-вывода (" встроена" в материнскую плату компьютера). Включает в себя обширный набор программ ввода-вывода, благодаря которым операционная система и прикладные программы могут взаимодействовать с различными устройствами, как самого компьютера, так и подключенными к нему.

BIOS содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении электропитания. Тестируются основные компоненты, такие как процессор, память, вспомогательные микросхемы, приводы дисков, клавиатуру и видеоподсистему. Если при включении питания компьютера возникают проблемы, BIOS сообщит об этом звуковыми сигналами.

BIOS позволяет производить загрузку ОС через интерфейсы, изначально для этого не предназначенные, например, USB и IEEE 1394. Также возможна загрузка по сети.

Место для хранения системы BIOS — флэш-память. Это позволяет легко модифицировать старые или добавлять дополнительные функции для поддержки новых устройств, подключаемых к компьютеру.

BIOS содержит множество настроек, изменение которых может повысить быстродействие компьютерной системы в целом. Настройка BIOS вызывается нажатием клавиши DEL при начальной загрузке компьютера. Параметры:

1. Virus Warning — разрешение параметра запрещает любую запись жесткого диска без разрешения пользователя.

2. Boot Sequence — параметр устанавливает последовательность устройств, с которых может быть загружена операционная система.

3. PNP OS Installed — устанавливает поддержку ОС режима PNP.

4. Power Management — позволяет управлять электропитанием, т.е. снижать энергопотребление компьютера, когда за ним не работают.

5. Resources Controlled By — если выбран режим Авто, то BIOS автоматически назначит прерывания и каналы DMA всем устройствам, подключенным к компьютеру.

DMA (прямой доступ к памяти) — способ обмена данными между внешним устройством и памятью без участия процессора. Режим DMA позволяет освободить процессор от рутинной пересылки данных между устройствами и памятью и повысить производительность системы.

Процессор командного языка. ОС имеет командный язык, который позволяет выполнять определенные действия – обращение к каталогу, запуск прикладных программ и т.п. Анализ и исполнение команд пользователя осуществляется командным процессором ОС. Кроме ввода отдельных команд, которые немедленно выполняются, имеется возможность составления целых программ на командном языке, с помощью которых можно задать сложную последовательность действий.

Для управления ОС часто используется прикладная программа, которая загружается поверх ОС и реализует командный язык, служащий для доступа пользователя к системным функциям.

В зависимости от используемого оборудования и решаемых задач используются различные ОС.