Операционные системы и среды

Под операционной системой обычно понимают комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который, с одной стороны, выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем, а другое предназначение для более эффективного пользования ресурсов вычислительной системы и организации надёжных вычислений.

Любой из компонентов прикладного программного обеспечения обязательно работает под управлением операционных систем.

Операционная среда – системное программное окружение в котором могут выполняться программы созданные по правилу работы этой среды. Операционная среда определяется программными интерфейсами, т. е. API –application program interface. Интерфейсом прикладного программирования, который включает в себя управление процессами, памятью, вводом/выводом. Ряд ОС могут организовать выполнение программ, созданных для других ОС, т. е. соответствующая операционная среда организуется в ОС, в рамках отдельной виртуальной машины. Параллельное существование терминов операционная система и операционная среда, связано с тем, что операционная система поддерживать в общем случае несколько операционных сред. Операционная среда может включать несколько интерфейсов, в частности пользовательский и программный.

Файловая система fat

Файловая система FAT (File Allocation Table) была разработана Биллом Гейтсом и Марком Макдональдом в 1977 году.

Сейчас существуют три типа файловой системы FAT:

FAT12 – поддерживает очень небольшие объемы дисков, поэтому сейчас она применяется только на дискетах.

FAT16 – используется на винчестерах и поддерживает диски объемом до 2 Гб, поэтому сейчас данная файловая система практически не используется.

FAT32 – теоретически поддерживаются диски объемом до 2 Тб. Поддерживается, начиная с операционной системы Windows 95 OSR2. Данная файловая система сейчас достаточно популярна, хотя в последние годы многие пользователи Windows XP предпочитают использовать NTFS (New Technology File System).

– Загрузочный сектор

В начале раздела диска с файловой системой FAT располагается загрузочный сектор. Он необходим для начальной загрузки компьютера. Так же в нем располагается информация о параметрах данного раздела.

– Таблица размещения файлов (File Allocation Table)

Вся область данных диска разделена на кластеры – блоки, размер которых задается при форматировании диска. На дискете, например, размер кластера равен 512-ти байтам. А на современных винчестерах с объемом диска более 32 Гб размер кластера равен 32 Кб. Каждый файл и каталог занимает один или несколько кластеров. Таким образом, образуются цепочки кластеров.

В таблице размещения файлов каждый кластер помечается специальным образом. Размер метки в битах для каждого кластера указывается в названии файловой системы. Т.е. для файловой системы FAT16 размер метки будет равен 16-ти байтам, для FAT32 – 32-м и т.д.

Всего существует три типа меток для кластеров:

Свободный кластер – кластер, в который будут записываться новые файлы и каталоги.

Занятый кластер – в метке указывается следующий кластер в цепочке. Если цепочка кластеров заканчивается, то кластер помечается особой меткой.

BAD-блок – кластер с ошибками доступа. Помечается при форматировании диска, что бы исключить в последующем доступ к нему.

Повреждение таблицы размещения файлов полностью уничтожает структуру файловой системы, поэтому на диске всегда хранится две копии таблицы.

– Корневой каталог

Область диска, в котором располагается информация о корневом каталоге. Размер ее ограничен, поэтому в корневом каталоге диска может находиться не более 512-ти файлов и подкаталогов.

– Область данных

Оставшаяся часть раздела, на которой размещается содержимое файлов и каталогов.

FAT32 и NTFS

Сейчас основным конкурентом популярной файловой системы FAT32 является NTFS. Файловая система NTFS получила популярность с распространением операционной системы Windows XP.

– FAT32

Основным преимуществом этой файловой системы является ее простота и совместимость со старыми операционными системами. Для этой файловой системы существует большое количество подробной документации. Существует ограничение на максимальный размер файла – 4 Гб. Сбои в системе часто приводят к повреждением одного или нескольких файлов. Однако, при серьезных повреждениях, восстановить информацию гораздо проще, чем в случае с NTFS.

– NTFS

Основными преимуществами файловой системы NTFS являются ее защищенность от несанкционированного доступа. В этой файловой системе отсутствуют ограничения на размер файлов и каталогов. Так же ее особенность является журналирование – запись всех операций перед их выполнением в специальный журнал. В случае, если во время выполнения операций с файловой системой произойдет сбой (зависание операционной системы, отключение электричества и т.п.), то она на основе записей в журнале сможет вернуть себя в прежнее состояние. Однако, в случае серьезного сбоя восстановить информацию будет очень сложно, подчас невозможно. Причиной тому является отсутствие официальной документации файловой системы от Microsoft. Так же недостатком NTFS является несовместимость со старыми версиями операционных систем (Windows 95, 98).