Вопрос № 1

Понятие информации В переводе с латинского слово «информация» означает сообщение о каком-либо факте, событии, объекте, явлении и т.п. Основоположник кибернетики Винер дает следующее определение информации: информация – это обозначение содержания сообщения, полученного из внешнего мира в процессе приспособления к нему наших чувств.

Основные виды информации

1. По способу передачи и восприятия: зрительная, слуховая, тактильная, вкусовая, машинноориентированная.

2. По формам отображения: символьная, текстовая, звуковая, графическая.

3. По содержанию (в зависимости от вида обслуживаемой человеческой деятельности): научная, производственная, управленческая, правовая.

4. Для машинно-ориентированной информации характерны следующие формы представления: двоичная, текстовая, графическая, электронные таблицы, базы данных.

5. По виду представления информация подразделяется на одномерную и многомерную. Одномерная информация – сообщение, имеющее вид последовательности символов, каждый из которых несет только один признак.

Основные свойства информации

Объективность. Понятие объективности информации является относительным. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы восприятия вносят меньший субъективный элемент.

Достоверность – свойство информации быть правильно воспринятой, вероятность отсутствия ошибок. Пример. В записной книжке обнаружен адрес, в котором номер дома записан неразборчиво (1 или 4). Интерпретация неразборчивой цифры, как 1, представляется не достоверной.

Адекватность информации – это степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Пример. Человек был осужден по ложному обвинению на основе ложных (недостоверных) свидетельских показаний.

Доступность – мера возможности получить ту или иную информацию.

Актуальность – это степень соответствия информации текущему моменту времени.

Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации.

Сбор информации – это процесс получения информации из внешнего мира и приведение ее к стандарту для данной информационной системы. Обмен информацией между воспринимающей ее системой и окружающей средой осуществляется посредством сигналов. Сигнал – средство передачи информации в пространстве и времени. В качестве носителя сигнала могут выступать звук, свет, электрический ток, магнитное поле и т.д. Сбор информации, как правило, сопровождается ее регистрацией, т.е. фиксацией информации на материальном носителе (документе или машинном носителе).

Передача информации осуществляется различными способами: с помощью курьера, пересылка по почте, доставка транспортными средствами, дистанционная передача по каналам связи. Для осуществления последней необходимы специальные технические средства. Дистанционно может передаваться как первичная информация с мест ее возникновения, так и результатная информация в обратном направлении. Поступление информации по каналам связи осуществляется двумя способами: на машинном носителе и непосредственно в компьютер при помощи специальных программных и аппаратных средств.

Преобразование (обработка) информации – внесение изменений в набор данных, вычисления, информационный поиск, сортировка, построение графиков и т.п.

В современных развитых информационных системах машинная обработка информации предполагает последовательно-параллельное во времени решение вычислительных задач. Это возможно при наличии определенной организации вычислительного процесса. Вычислительная задача по мере необходимости обращается с запросами в вычислительную систему. Организация процесса предполагает определение последовательности решения задач и реализацию вычислений. Последовательность решения задается, исходя из информационной взаимосвязи, когда результаты решения одной задачи используются как исходные данные для решения другой.

Технология электронной обработки информации – человеко-машинный процесс исполнения взаимосвязанных операций, протекающих в установленной последовательности с целью преобразования исходной информации (первичной) в результатную. Операция представляет собой комплекс совершаемых технологических действий, в результате которых информация преобразуется. Технологические операции разнообразны по сложности, назначению, технике реализации, выполняются на различном оборудовании разными исполнителями.

Хранение и накопление информации вызвано многократным ее использованием, применением постоянной информации, необходимостью комплектации первичных данных до их обработки. Хранение осуществляется на машинных носителях в виде информационных массивов, где данные располагаются по установленному в процессе проектирования группировочному признаку.

Вопрос № 2

Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Основными задачами дисциплины "Информатика" являются:

•      изучение операционной системы Windows и средств диалогового общения с ЭВМ;

•      приобретение умений алгоритмизации задач, подлежащих решению на ЭВМ;

•      изучение программирования на одном из алгоритмических языков высокого уровня и изучение алгоритмов решения некоторых прикладных задач, основанных на численных методах;

•      изучение компьютерных информационных технологий, предусматривающих использование профессиональных инструментальных средств (прикладных пакетов и интегрированных систем), в первую очередь таких, как редакторы текстов, электронные таблицы, базы данных, математические прикладные системы, системы деловой и иллюстративной графики, офисные системы, программы-переводчики;

•      обучение студентов работе со средствами оргтехники и телекоммуникациями.

игнал

Сигнал (в теории информации и связи) — материальный носитель информации, используемый для передачи сообщений в системе связи. Сигнал может генерироваться, но его приём не обязателен, в отличие от сообщения, которое должно быть принято принимающей стороной, иначе оно не является сообщением. Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым сообщением.

Данные - это совокупность сведений, зафиксированных на определенном носителе в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи и обработки. Преобразование и обработка данных позволяет получить информацию.

Информация - это результат преобразования и анализа данных. Отличие информации от данных состоит в том, что данные - это фиксированные сведения о событиях и явлениях, которые хранятся на определенных носителях, а информация появляется в результате обработки данных при решении конкретных задач. Например, в базах данных хранятся различные данные, а по определенному запросу система управления базой данных выдает требуемую информацию.

Вопрос №3

Информационные процессы – это процессы восприятия, накопления, обработки и передачи информации. Как правило, информация проявляется в виде сигналов. В информационном процессе сигнал выполняет функцию переносчика информации от источника к приемнику и далее – к адресату . Процесс передачи информации – многоступенчатый. Сигнал может на каждом из промежуточных этапов менять свою физическую природу.

Операции с данными

Для повышения качества данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов обработки. Обработка данных включает операции:

1) Ввод(сбор) данных — накопление данных с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений

2) Формализация данных — приведение данных поступающих из разных источников, к одинаковой форме, для повышения их доступности.

3) Фильтрация данных — это отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для повышения достоверности и адекватности.

4) Сортировка данных — это упорядочивание данных по заданному признаку с целью удобства их использования.

5) Архивация — это организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме.

6) Защита данных — включает меры, направленные на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных.

7) Транспортировка данных — прием и передача данных между участниками информационного процесса.

8) Преобразование данных — это перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую.

Система счисления

Совокупность приемов наименования и обозначение чисел называется системой исчисления. В качестве условных знаков для записи чисел используются цифры. Система исчисления, в которой значение каждой цифры в произвольном месте последовательности цифр, обозначающей запись числа, не изменяется, называется непозиционной. Система исчисления, в которой значение каждой цифры зависит от места в последовательности цифр в записи числа, называется позиционной.

Единицы представления данных

Существует множество систем представления данных. Об одной из них, принятой в информатике и вычислительной технике, двоичном коде, уже говорилось выше. Наименьшей единицей такого представления является бит (двоичный разряд), Совокупность двоичных разрядов, выражающих числовые или иные данные, образует некий битовый рисунок. Практика показала, что с битовым представлением удобнее работать, если этот рисунок имеет регулярную форму. В настоящее время в качестве таких форм используются группы из восьми битов, которые называются байтами (соответствует одному символу).

Группа из 16 взаимосвязанных бит (двух взаимосвязанных байтов) в информатике называется словом. Соответственно, группы из четырех взаимосвязанных байтов (32 разряда) называется удвоенным словом, а группа из восьми байтов (64 разряда) - учетверенным словом.

Единицы измерения данных

Существует много различных систем и единиц представления данных, Каждая научная дисциплина и каждая область человеческой деятельности может использовать свои, наиболее удобные или традиционно устоявшиеся единицы. В информатике для измерения данных используют тот факт, что разные типы данных имеют уникальное двоичное представление и потому вводят свои единицы измерения данных, основанные на нём.

Наименьшей единицей измерения является байт. Поскольку одним байтом, как правило, кодируется один символ текстовой информации, то для текстовых документов размер в байтах соответствует лексическому объему в символах (за исключением кодировки Unicode).

Более крупная единица измерения - килобайт (Кбайт). Условно можно считать, что 1 Кбайт примерно равен 1000 байт. Условность связана с тем, что для вычислительной техники, работающей с двоичными числами, более удобно представление чисел в виде степени с двойки и потому на самом деле 1 Кбайт равен 210 байт, что составляет 1024 байт. Однако всюду, где это не принципиально, с инженерной погрешностью до 3%, «лишние» байты округляют. В килобайтах измеряют сравнительно небольшие объемы данных. Условно можно считать, что одна страница машинописного текста составляет около 2 Кбайт.

Более крупные единицы измерения данных образуются добавлением префиксов мега- , гига- , тера- ; в более крупных единицах пока нет практической необходимости.

1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1020 байт

1 Гбайт = 1024 Мбайт = 1030 байт

1 Тбайт = 1024 Гбайт = 1040 байт

Необходимо обратить внимание на то, что при переходе к более крупным единицам измерения инженерная погрешность, связанная с округлением будет накапливаться, а потому становится недопустимой, поэтому на старших единицах измерения округление производится реже.

Единицы хранения данных.

При хранении данных необходимо решать одновременно две проблемы:

как сохранить данные в наиболее компактном виде;

как обеспечить к ним удобный и быстрый доступ.

Для обеспечения доступа необходимо, чтобы данные имели упорядоченную структуру, однако в этом случае образуется «паразитная нагрузка» в виде адресных данных. Без них нельзя обеспечить доступ к нужным элементам данных, входящих в структуру.

Поскольку адресные данные также имеют размер и также подлежат хранению, хранить данные в виде мелких единиц так же, как байты, неудобно. Их неудобно хранить и в более крупных единицах (килобайтах, мегабайтах и т.д.), поскольку неполное заполнение одной единицы хранения приводит к неэффективности хранения.

Исходя из этих соображений, в качестве единицы хранения данных принят объект переменной длины, называемый файлом.

Файл – это последовательность произвольного количества байтов, обладающая уникальным собственным именем.

Обычно в одном файле хранят данные, относящиеся к одному типу. В этом случае вид данных определяет тип файла. Поскольку в определении файла нет ограничений на его размер, то, следовательно, можно представить себе файл, имеющий 0 байтов (пустой файл), и файл, имеющий любое количество байтов.

В определении файла особое внимание уделяется имени. Оно фактически несет в себе адресные данные, без которых данные, хранящиеся в файле, не станут информацией.

Кроме функций связанных с адресацией имя файла может хранить и сведения о типе данных заключенных в нем. Для автоматических средств работы с данными это очень важно, так как по имени файла они могут определять адекватный метод извлечения информации из файла. Имя файла состоит из двух частей: собственного имени и расширения.

Собственное имя файла в операционной системе WINDOOWS может содержать от 1 до 255 символов, расширение (если оно имеется) – от 1 до 3 символов.

Вопрос4

    Основные этапы развития вычислительной техники. Первым прообразом современных компьютеров была механическая аналитическая машина Чарльза Бэб-биджа, которую он проектировал и создавал в середине XIX в. Аналитическая машина должна была обрабатывать числовую информацию по заранее составленной программе без вмешательства человека. В аналитической машине имелись все основные устройства современного компьютера: Склад (Память), Мельница (Процессор) и т. д.           Первые электронно-вычислительные машины (ЭВМ), способные автоматически по заданной программе обрабатывать большие объемы информации, были построены в 1946 г. в США (ЭНИАК) и в 1950 г. в СССР (МЭСМ). Первые ЭВМ были ламповыми (включали в себя десятки тысяч ламп), очень дорогими и очень большими (занимали громадные залы), и поэтому их количество измерялось единицами, в лучшем случае десятками штук. Они использовались для проведения громоздких и точных вычислений в научных исследованиях, при проектировании ядерных реакторов, расчетов траекторий баллистических ракет и т. д. Программы для первых ЭВМ, написанные на машинном языке, представляли собой очень длинные последовательности нулей и единиц, так что составление и отладка таких программ было чрезвычайно трудоемким делом.           Производство сравнительно недорогих персональных компьютеров с использованием БИС (больших интегральных схем) началось в середине 70-х годов с компьютера Apple II (с этого компьютера отсчитывает свое существование фирма Apple). В начале 80-х годов приступила к массовому производству персональных компьютеров корпорация IBM (компьютеры так и назывались IBM Personal Computer — IBM PC). Персональные компьютеры в состоянии обрабатывать не только числовую информацию. В настоящее время большая часть персональных компьютеров в мире занята обработкой текстовой информации. С 80-х годов стала возможной обработка на компьютере графической информации, а с 90-х — звуковой. Современный персональный компьютер превратился в мультимедийный, т. е. на нем можно обрабатывать числовую, текстовую, графическую и звуковую информацию.           Информатизация общества. С середины XX в. начался постепенный переход от индустриального общества к информационному. В информационном обществе главным ресурсом является информация, именно на основе владения информацией о самых различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность.           В качестве критериев развитости информационного общества можно выбрать три: наличие компьютеров, уровень развития компьютерных сетей и доля населения, занятого в информационной сфере, а также использующего информационные технологии в своей повседневной деятельности.           Персональный компьютер стал доступен массовому потребителю, и теперь в развитых странах мира компьютер имеется на большинстве рабочих мест и в большинстве семей. В настоящее время персональные компьютеры изготавливают и собирают тысячи фирм в разных странах мира, и их производство превысило сто пятьдесят миллионов штук в год.           Существенной тенденцией в информатизации общества является переход от использования компьютеров в автономном режиме к применению их в локальных и глобальных сетях.           Развитие глобальных компьютерных сетей началось в 80-е годы. В 1981 г. в сети Интернет было лишь 213 компьютеров, к концу 80-х число подключенных к сети компьютеров возросло до 150 тысяч, однако наиболее быстрый экспоненциальный рост их количества происходил в 90-е годы, и к настоящему моменту в Интернете насчитывается более 100 миллионов серверов.           По данным ООН, в 90-е годы число работников, занятых в информационной сфере (для которых обработка информации является основной производственной функцией), возросло примерно на 25% , тогда как численность занятых в сельском хозяйстве и промышленности сократилась соответственно на 10 и 15% .           Компьютеры и информационные технологии интенсивно проникают и в сферу материального производства; инженер, фермер, специалисты других традиционных профессий все чаще используют на своем рабочем месте компьютер.

Вопрос № 5

Исполняемый файл

Исполняемый файл - файл, который может быть обработан или выполнен компьютером без предварительной трансляции.

Обычно исполняемый файл:

- получается в результате трансляции и компоновки объектных модулей;

- содержит машинные команды и/или команды операционной системы

ИСПОЛНЯЕМЫЕ ФАЙЛЫ И ФАЙЛЫ ДАННЫХ

Файлы можно условно разделить на две основные группы: на файлы, содержащие машинные команды - приложения, (файлы программ, исполняемые файлы) (program files), и все остальные - файлы данных (data files). В операционных системах MS-DOS, WINDOWS, OS/2, для исполняемых файлов установлены строго определенные расширения: «.EXE» и «.COM»(1$$Как и большинство других, данные расширения - обычные сокращения слов.

.EXE (EXEcutable) - исполняемый

.COM (COMmand) - команда

.SYS (SYStem) - системный

.TXT (TeXT) - текст

.HLP (HeLP) - помощь

.LST (LiSTing) - распечатка

.DOC (DOCument) - документ

.BAT (BATch) - пакет

.PIC (PICture) - картинка

Популярный способ сокращать слова заключается в отбрасывании гласных. Таким образом получены и сокращения, ставшие расширениями .TXT, .LST, .HLP Другой способ образовать сокращение состоит в использовании начальных букв. Полученное таким образом сокращение, называется акроним. Например: RAM, LAN, PC, CPU и т. д.$$). Вот пример названий исполнимых файлов:

WINFILE.EXE

NOTEPAD.EXE

ALARM.COM

Файл-программу в отличие от других файлов можно «запустить» или как еще говорят - «вызвать». Тогда операционная система переносит содержимое файла в оперативную память, и оно начинает исполняться процессором. Загруженная в память программа не обязательно займет тот же объем, что и файл, в котором она хранится.

Программу можно запустить, просто набрав имя ее файла в командной строке. При этом набирать перечисленные выше расширения необязательно.

Над исполнимыми файлами пользователь может производить те же действия, что и над любыми другими, т. е. копировать, удалять, перемещать и т. д. Операционная система показывает программы в списках файлов наряду со всеми прочими, никак особенно не выделяя.

.PIC (PICture) - картинка

АТРИБУТЫ ФАЙЛА

Атрибуты файла (file attributes) отражают определенные его свойства в файловой системе. Так, атрибут Read-Only (Только Чтение) указывает на то, что в данном файле нельзя изменить уже записанную информацию. Атрибут System (Система) свидетельствует о том, что данный файл принадлежит операционной системе. Атрибут Hidden (Скрытый) делает файл невидимым (скрытым) и его имя не попадает в список файлов. Невидимый файл - это файл, который существует физически, но по каким-то причинам его имя отсутствует в списке файлов. Чаще всего, невидимыми делают файлы особенно важные для работы операционной системы, защищая их таким способом от случайного уничтожения пользователем.

Иногда, для большей наглядности некоторых свойств файла в его имя включают условные символы. Так, довольно часто, символы «%» и «&» указывают, что данный файла доступен пользователю только для чтения. Например:

REPORT%.DOC

PERSONAL&.XLS

Файловая структура

Файловая система (ФС) - функциональная часть ОС, т.е. это порядок хранения и - организации файлов на диске

Виды файловой структуры: 1) Одноуровневая ФС - линейная последовательность имен файлов, используется для дисков с небольшим количеством файлов; 2) Многоуровневая иерархическая ФС - представляет собой древовидную структуру, служит для хранения сотни и тысячи файлов. Каталог (Папка) верхнего уровня содержит вложенные папки 1уровня, которые могут содержать папки 2 уровня и тд

Для хранения информации каждый диск разбивается на 2 области: 1) каталог (directory) или папка - содержит названия файлов и указание на начало их размещения на диске; 2) область хранения файлов, содержит текст.

Чтобы найти файл надо знать: 1)имя файла; 2) где храниться файл

например:

C:\GAMES\CHESS\zena.exe

Имя диска – С

папка 1уровня –GAMES

папка 2уровня –CHESS; имя файла - zena.exe

В процессе работы наиболее часто над файлами производят следующие операции: копирование, перемещение, удаление, переименование.

Катало?г (англ. directory — справочник, указатель) — объект в файловой системе, упрощающий организацию файлов. Типичная файловая система содержит большое количество файлов и каталоги помогают упорядочить её путём их группировки.

В информатике используется следующее определение: каталог — поименованная совокупность байтов на носителе информации, содержащая название подкаталогов и файлов

Спецификация файла

В состав компьютера, как правило, входит несколько различных дисковых устройств, поэтому для однозначного определения файла необходимо указать, на каком именно устройстве он находится. Это можно сделать, задавая название дискового устройства, содержащего файл. Название устройства принято размещать перед путем к файлу. Указание файла, содержащее: 1) название устройства, 2) путь к файлу, 3) полное имя файла, называется полной спецификацией файла. Заметим, что в общем случае спецификацией называется перечисление всех отличительных особенностей. Если, например, каталог, структура которого приведена на рис. 6.2, находится на винчестерском диске С:, то полная спецификация файла postavki.txt имеет вид:

C:\user1\kontakti\postavki.txt

а если этот каталог находится на гибком диске, то есть на дисковом устройстве А:, то спецификация запишется следующим образом:

A:\user1\kontakti\postavki.txt

Полная спецификация файла полностью и однозначно определяет нужный файл, что, собственно говоря, и требуется операционной системе для того, чтобы точно выполнять команды пользователя. Если же в записи спецификации файла будет сделана малейшая ошибка, скажем, пропущен или искажен хотя бы один символ, операционная система найти такой файл не сможет.

    Вопрос №6

Исполняемый файл - файл, который может быть обработан или выполнен компьютером без предварительной трансляции.

Обычно исполняемый файл:

- получается в результате трансляции и компоновки объектных модулей;

- содержит машинные команды и/или команды операционной системы

ИСПОЛНЯЕМЫЕ ФАЙЛЫ И ФАЙЛЫ ДАННЫХ

Файлы можно условно разделить на две основные группы: на файлы, содержащие машинные команды - приложения, (файлы программ, исполняемые файлы) (program files), и все остальные - файлы данных (data files). В операционных системах MS-DOS, WINDOWS, OS/2, для исполняемых файлов установлены строго определенные расширения: «.EXE» и «.COM»(1$$Как и большинство других, данные расширения - обычные сокращения слов.

.EXE (EXEcutable) - исполняемый

.COM (COMmand) - команда

.SYS (SYStem) - системный

.TXT (TeXT) - текст

.HLP (HeLP) - помощь

.LST (LiSTing) - распечатка

.DOC (DOCument) - документ

.BAT (BATch) - пакет

.PIC (PICture) - картинка

Популярный способ сокращать слова заключается в отбрасывании гласных. Таким образом получены и сокращения, ставшие расширениями .TXT, .LST, .HLP Другой способ образовать сокращение состоит в использовании начальных букв. Полученное таким образом сокращение, называется акроним. Например: RAM, LAN, PC, CPU и т. д.$$). Вот пример названий исполнимых файлов:

WINFILE.EXE

NOTEPAD.EXE

ALARM.COM

Файл-программу в отличие от других файлов можно «запустить» или как еще говорят - «вызвать». Тогда операционная система переносит содержимое файла в оперативную память, и оно начинает исполняться процессором. Загруженная в память программа не обязательно займет тот же объем, что и файл, в котором она хранится.

Программу можно запустить, просто набрав имя ее файла в командной строке. При этом набирать перечисленные выше расширения необязательно.

Над исполнимыми файлами пользователь может производить те же действия, что и над любыми другими, т. е. копировать, удалять, перемещать и т. д. Операционная система показывает программы в списках файлов наряду со всеми прочими, никак особенно не выделяя.

.PIC (PICture) - картинка

АТРИБУТЫ ФАЙЛА

Атрибуты файла (file attributes) отражают определенные его свойства в файловой системе. Так, атрибут Read-Only (Только Чтение) указывает на то, что в данном файле нельзя изменить уже записанную информацию. Атрибут System (Система) свидетельствует о том, что данный файл принадлежит операционной системе. Атрибут Hidden (Скрытый) делает файл невидимым (скрытым) и его имя не попадает в список файлов. Невидимый файл - это файл, который существует физически, но по каким-то причинам его имя отсутствует в списке файлов. Чаще всего, невидимыми делают файлы особенно важные для работы операционной системы, защищая их таким способом от случайного уничтожения пользователем.

Иногда, для большей наглядности некоторых свойств файла в его имя включают условные символы. Так, довольно часто, символы «%» и «&» указывают, что данный файла доступен пользователю только для чтения. Например:

REPORT%.DOC

PERSONAL&.XLS

Файловая структура

Файловая система (ФС) - функциональная часть ОС, т.е. это порядок хранения и - организации файлов на диске

Виды файловой структуры: 1) Одноуровневая ФС - линейная последовательность имен файлов, используется для дисков с небольшим количеством файлов; 2) Многоуровневая иерархическая ФС - представляет собой древовидную структуру, служит для хранения сотни и тысячи файлов. Каталог (Папка) верхнего уровня содержит вложенные папки 1уровня, которые могут содержать папки 2 уровня и тд

Для хранения информации каждый диск разбивается на 2 области: 1) каталог (directory) или папка - содержит названия файлов и указание на начало их размещения на диске; 2) область хранения файлов, содержит текст.

Чтобы найти файл надо знать: 1)имя файла; 2) где храниться файл

например:

C:\GAMES\CHESS\zena.exe

Имя диска – С

папка 1уровня –GAMES

папка 2уровня –CHESS; имя файла - zena.exe

В процессе работы наиболее часто над файлами производят следующие операции: копирование, перемещение, удаление, переименование.

Катало?г (англ. directory — справочник, указатель) — объект в файловой системе, упрощающий организацию файлов. Типичная файловая система содержит большое количество файлов и каталоги помогают упорядочить её путём их группировки.

В информатике используется следующее определение: каталог — поименованная совокупность байтов на носителе информации, содержащая название подкаталогов и файлов

Спецификация файла

В состав компьютера, как правило, входит несколько различных дисковых устройств, поэтому для однозначного определения файла необходимо указать, на каком именно устройстве он находится. Это можно сделать, задавая название дискового устройства, содержащего файл. Название устройства принято размещать перед путем к файлу. Указание файла, содержащее: 1) название устройства, 2) путь к файлу, 3) полное имя файла, называется полной спецификацией файла. Заметим, что в общем случае спецификацией называется перечисление всех отличительных особенностей. Если, например, каталог, структура которого приведена на рис. 6.2, находится на винчестерском диске С:, то полная спецификация файла postavki.txt имеет вид:

C:\user1\kontakti\postavki.txt

а если этот каталог находится на гибком диске, то есть на дисковом устройстве А:, то спецификация запишется следующим образом:

A:\user1\kontakti\postavki.txt

Полная спецификация файла полностью и однозначно определяет нужный файл, что, собственно говоря, и требуется операционной системе для того, чтобы точно выполнять команды пользователя. Если же в записи спецификации файла будет сделана малейшая ошибка, скажем, пропущен или искажен хотя бы один символ, операционная система найти такой файл не сможет.      Вопрос №6

Файловая система

Фа́йловая систе́ма (англ. file system) — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т. п. Файловая система определяет формат содержимого и способ физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API для доступа к файлам — с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же, как и на каком физическом типе носителя (CD, жёстком диске, магнитной ленте, блоке флеш-памяти или другом) он записан. Всё, что знает программа — это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске).

С точки зрения операционной системы (ОС), весь диск представляет собой набор кластеров (как правило, размером 512 байт и больше)[1]. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Однако файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем информации. Существуют виртуальные файловые системы, а также сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере.

Классификация файловых систем

По предназначению файловые системы можно классифицировать на нижеследующие категории.

Для носителей с произвольным доступом (например, жёсткий диск): FAT32, HPFS, ext2 и др. Поскольку доступ к дискам в разы медленнее, чем доступ к оперативной памяти, для прироста производительности во многих файловых системах применяется асинхронная запись изменений на диск. Для этого применяется либо журналирование, например в ext3, ReiserFS, JFS, NTFS, XFS, либо механизм soft updates и др. Журналирование широко распространено в Linux, применяется в NTFS. Soft updates — в BSD системах.

Для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты): QIC и др.

Для оптических носителей — CD и DVD: ISO9660, HFS, UDF и др.

Виртуальные файловые системы: AEFS и др.

Сетевые файловые системы: NFS, CIFS, SSHFS, GmailFS и др.

Для флэш-памяти: YAFFS, ExtremeFFS, exFAT.

Немного выпадают из общей классификации специализированные файловые системы: ZFS (собственно файловой системой является только часть ZFS), VMFS (т. н. кластерная файловая система, которая предназначена для хранения других файловых систем) и др.

Задачи файловой системы

Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач:

именование файлов;

программный интерфейс работы с файлами для приложений;

отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;

организация устойчивости 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 ещё 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».

Се́ктор диска — минимальная адресуемая единица хранения информации на дисковых запоминающих устройствах (НЖМД, дискета, CD). Является частью дорожки диска. У большинства устройств размер сектора составляет 512 байт (например, у жестких и гибких дисков), либо 2048 байт (например, у оптических дисков).

Для более эффективного использования места на диске файловая система может объединять секторы в кластеры, размером от 512 байт (один сектор) до 64 кбайт (128 секторов). Переход к кластерам произошел потому, что размер таблицы FAT был ограничен, а размер диска увеличивался. В случае FAT16 для диска объемом 512 Мб кластер будет составлять 8 Кб, до 1 Гб — 16 Кб, до 2 Гб — 32 Кб и так далее.

Количество секторов на цилиндрах ранее было одинаковым, на современных дисках количество секторов на цилиндрах разное, но контроллер жёсткого диска сообщает о некоем условном количестве дорожек, секторов и сторон, хотя позднее была создана система (LBA) обращения к дискам, в которой все секторы пронумерованы. Первый сектор диска обычно является загрузочным.

Первый сектор НЖМД содержит главную загрузочную запись, содержащую короткую программу передачи управления в загрузочный сектор, находящийся на разделе, и таблицу разделов (слайсов).

Кластер (англ. cluster) — в некоторых типах файловых систем логическая единица хранения данных в таблице размещения файлов, объединяющая группу секторов. Например, на дисках с размером секторов в 512 байт, 512-байтный кластер содержит один сектор, тогда как 4-килобайтный кластер содержит восемь секторов.

Как правило, это наименьшее место на диске, которое может быть выделено для хранения файла.

Понятие кластер используется в файловых системах FAT, NTFS, a так же HFS Plus. Другие файловые системы оперируют схожими понятиями (зоны в Minix, блоки в Unix).

Вопрос №7