42. Определение файла, атрибуты файлов и именование файлов, понятие каталога (справочника, директории, папки). Примеры.

Файл – это поименованная совокупность данных, объединенных общим назначением, структурированных, содержащих данные в определенном формате, хранящихся на внешних запоминающих устройствах. Чаще всего используются дисковые файлы. Именование файлов обеспечивает для пользователей и программистов доступ к данным, не зависящий от внешних устройств, их характеристик. Длина имени ограничена, некоторые символы запрещены. Эти ограничения определяются операционными системами. Тип файла определяет его организацию, формат представления информации в нем. Информация о типе файла обозначается для пользователя расширением имени файла. У каждого файла есть атрибуты. Значения атрибутов представляются отдельными битами байта, у файла может быть несколько атрибутов сразу. Названия битов байта атрибутов в соответствии с их номерами: 0 - только для чтения; 1 - скрытый; 2 - системный; 3 - метка тома; 4 - файл представляет подкаталог; 5 - атрибут архива.

Понятие каталога и иерархическая организация файл системы на дисках. Каталоги – файлы, содержащие системную информацию. Каталоги состоят из записей. Каждая запись в этом списке записей имеет определенную структуру, содержат имя, информацию о начальном адресе файла, его атрибуты, дату и время его последней модификации. Информация о расположении каждого блока дисковой памяти, распределенного файлу, храниться в специальной управляющей области диска, называемой таблицей размещения файлов (FAT). Каталог, может содержать файлы и подкаталоги. Т.о. получаем древовидную структуру. У каждого каталога, кроме корневого имеется свое имя. Для выбора конкретного каталога на диске нужно перечислить последовательно все каталоги, которые нужно пройти по ветвям дерева для того, чтобы попасть в искомый каталог. Такой список имен каталогов, разделенных символами '\', называют путем.

43. Понятие и функции файловой системы как подсистемы ос.

. Существует два понятия файловых систем:

1. Файловая система как совокупности программ операционной системы (подсистема, часть ОС), реализующих функции управления данными, размещаемыми на внешних запоминающих устройствах. 2. Файловая система как совокупность данных, размещаемых на внешних запоминающих устройствах, а также служебной информации, используемой для организации хранения этих данных, поиска и выполнения операций над ними.

На каждом внешнем запоминающем устройстве создается своя файловая система. Файловая система ОС отвечает за выполнение следующих операций над файлами: создание и уничтожение, копирование и перемещение на новое место, переименование, поиск файлов по различным признакам, открытие файлов для последующего чтения или записи данных, закрытие файлов после выполнения операций над ними. Для реализации своих функций ФС должна реализовать управление внешней памятью: выделять дисковое пространство для размещения на нем файлов, организовывать быстрый поиск файлов и доступ к хранящимся в них данным, обеспечить надежность и отказоустойчивость работы внешних устройств. Выполнение этих функций требует реализации специальных утилит проверки дисков, выявляющие как их физические повреждения, так и ошибки в файловой системе. Эти утилиты при обнаружении ошибок исправляют их, восстанавливая файловую систему, собирая «мусор». Для хранения данных на внешних устройствах все ОС реализуют разрывные распределения дискового пространства (память на диске выделяется кластерами, не обязательно смежными). Переключение между этими участками требует дополнительного времени. Для ускорения доступа к данным все ОС включают утилиты дефрагментации дисковой памяти. Файлы, расположенные отдельными фрагментами, переписываются в непрерывный участок памяти; файлы или фрагменты, на которые нет ссылок в справочнике, уничтожаются. Файловая система анализирует статистику работы с файлами, чтобы расположить чаще используемые файлы на более быстрых устройствах, собрать вместе совместно используемые файлы. Особенно важны эти функции для сетевых ОС, управляющих работой мощных файл-серверов. В таких ОС реализуется избыточность при хранении данных, оптимизируется способ их размещения на массивах дисков сервера. Сама ОС, представляющая собой комплекс программ, также хранится на диске. При установке системы она размещается на системном диске в корневом каталоге и в специально создаваемых при инсталляции системных каталогах. При ошибках на системном диске есть возможность восстановить систему с помощью загрузочных дисков, которые содержат основные компоненты ОС и утилиты.

П одсистема ввода-вывода и управление внешними устройствами. Управление вводом/выводом и внешними устройствами – еще одна функция ОС, обеспечивающая работу с данными. Данные, которые обрабатываются программой, должны быть помещены в оперативную память, только тогда над ними можно выполнять операции в программе. ОС организует по запросам программ обмен информацией между ОЗУ и внешними (периферийными) устройствами (т.е. обеспечивает ввод/вывод), следит за состоянием устройств, организует бесконфликтную работу с ВУ всех выполняющихся программ, устанавливая порядок доступа к ним. Базовая система ввода/вывода (BIOS) находится в ПЗУ каждого IBM-совместимого ПК. Модуль BIOS реализует наиболее простые и универсальные функции по управлению стандартными периферийными устройствами. В нем содержатся аппаратно-зависимые драйверы стандартных устройств (консольного дисплея и клавиатуры и т.п.); тестовые программы для контроля работоспособности оборудования; программа начальной загрузки. Любая ОС опирается на функции BIOS, поэтому BIOS можно считать как частью аппаратуры, так и «железным» компонентом ОС, установленной на ПК.

И ерархическая организация файловых систем (как подсистем ОС). Современные ОС включают для реализации управления данными, как минимум, компоненты двух уровней: файловую подсистему и подсистему управления вводом-выводом. Однако для обеспечения максимальной гибкости количество уровней иерархии расширяется. Реализация файловых систем как драйверов обеспечивает возможность установки новых файловых систем после установки ОС. Разработчики программного обеспечения могут создавать собственные файловые системы и подключать их, что обеспечивает возможность дополнительной защиты, ориентации управления данными именно на потребности конкретной программы, работающей с внешними устройствами, оптимизации файловой системы. Диспетчер файловой системы обеспечивает независимость разработки прикладной программы от особенностей файловых систем, арбитраж при выполнении операций над файлами. Диспетчер ввода-вывода обеспечивает обслуживание файловой системы, единообразие при работе с различными типами устройств и переадресацию запросов драйверам соответствующих устройств. В свою очередь иерархия может быть расширена за счет выделения нескольких уровней управления внешними устройствами.

С труктура файловой системы Windows 95. Файловая система Windows 9x имеет многоуровневую архитектуру. Installable File System Manager – диспетчер устанавливаемой файловой системы. Отвечает за арбитраж доступа к компонентам файловой системы. Драйверы файловой системы являются компонентами нулевого кольца кода ОС. Поддерживаются: VFAT – 32-битный драйвер FAT, 32-битный драйвер файловой системы CD‑ROM (VCDFS), 32-битный сетевой редиректор для подключения к серверам сетей Microsoft, а также Novell NetWare. Редиректоры отвечают за переадресацию запроса при обращении к сетевым дискам. Может быть загружено любое число редиректоров. Подсистема блочного ввода/вывода включает:

1. Диспетчер ввода/вывода (системный VxD-драйвер), обеспечивающий сервис для файловой системы, отвечающий за поддержку очередности запросов и маршрутизацию запросов к соответствующим драйверам устройств. Загружает и инициализирует драйверы устройств защищенного режима. Получает запросы от VFAT и VCDFS и обеспечивает доступ к локальным дискам и дисковым устройствам.

2. Порт-драйвер – монолитный драйвер защищенного режима, обеспечивающий связь с конкретным дисковым устройством (например, контроллером жесткого диска).

3. SCSI-слой реализует архитектуру универсального драйвера 32-битного защищенного режима. Обеспечивает высокоуровневые функции свойственные SCSI-устройствам. Для обработки запросов на аппаратно-зависимые операции ввода/вывода он использует минипорт-драйвер. Это «заглушка», обеспечивающая связь с устройствами.

4. Минипорт-драйвер разрабатывается изготовителями дисковых устройств для учета их особенностей.