5.2. Периферийные устройства

Периферийные устройства подключаются к системному блоку и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря им вычислительная система приобретает гибкость и универсальность. К периферийным устройствам относятся принтеры, сканеры, модемы и некоторые другие устройства, предназначенные для ввода, вывода и хранения данных, а также для обмена данными.

Принтер – это устройство вывода текстовой и графической информации на бумажный носитель. Принтеры бывают матричные, лазерные и струйные.

Матричные принтеры ударяют иголками через красящую ленту по бумаге. Они работают медленно и часто издают много шума. Матричные принтеры бывают только монохромные (двухцветные), в зависимости от цвета красящей ленты.

Струйные принтеры обладают лучшим качеством печати и бесшумны. В этих принтерах из пишущих головок (картриджей) распыляются чернила через специальные форсунки. Такие принтеры могут быть монохромные и цветные.

На лазерном принтере лазер рисует изображение документа, которое должно быть напечатано, на специальном барабане. В тех местах, где лазер облучает барабан, создается электростатический заряд. Затем на барабан напыляется красящий порошок, при этом частицы прилипают к заряженным участкам барабана. На следующем этапе барабан прокатывает лист бумаги, и частицы порошка переносятся на бумагу. Для закрепления изображения лист бумаги проходит через печку, где частицы порошка спекаются, образуя четкое несмываемое изображение.

К основным параметрам лазерных принтеров относятся:

• разрешающая способность, измеряемая количеством точек на дюйм;

• производительность (количество страниц в минуту);

• формат используемой бумаги;

• объем собственной оперативной памяти.

Сканер – устройство для ввода графической информации в компьютер. Он создает в компьютере электронную копию изображения, считываемого с бумаги. Изображение может быть текстом, рисунком, фотографией, диаграммой, проекцией трехмерного предмета на плоскость или чем-нибудь другим. Оно считывается многоэлементными фотоприемными линейками с использованием протяженного осветителя и объектива. Число фотоприемников в линейке может составлять 2000 и выше.

Самые простые сканеры – ручные. Пользователь должен сам перемещать сканер по изображению. С их помощью нельзя за один проход ввести полностраничное изображение, поскольку их стандартная ширина – 105 мм. Значительно удобнее планшетный сканер. На него можно положить лист бумаги, который будет автоматически считан.

Для работы со сканером нужно специальное программное обеспечение. Текст, введенный с помощью сканера, представляется в памяти компьютера в виде графического изображения. Для преобразования его в текст используются специальные программные средства распознавания символов.

6.Операционные системы. Назначение и основные функции ОС. Многопользовательские и многозадачные ОС. Ресурсы ЭВМ.Механизмы управления ресурсами(прерывание,многозадачность).Основные компоненты операционной системы(на примере MS DOS). Процесс загрузки ОС. Зависания ОС. Загрузочный диск.

Назначение и основные функции операционных систем

Операционная система (ОС) — это комплекс программ, обеспечивающих

1. управление ресурсами ПК;

2. управление процессами (т. е. загрузку и выполнение программ, и организацию их взаимодействия с устройствами ЭВМ и между собой);

3. пользовательский интерфейс. Таким образом, ОС управляет как программным (software), так и аппаратным (hardware) обеспечением компьютера. Последняя связь говорит о машинной зависимости ОС.

Вычислительные процессы. Ресурсы ПК Ресурсы ПК — это все физические и виртуальные системы ПК, предназначенные для хранения, обработки, передачи и выдачи информации. В первую очередь к ним можно отнести процессорное время, оперативную и внешнюю память, а также программные модули. Ресурсы могут быть делимые и неделимые. Первые подразделяются на используемые одновременно и используемые параллельно. Физические ресурсы — реальные, материальные: жёсткий диск, монитор, микросхемы памяти, процессор и т. п. Виртуальные ресурсы — это модели каких-то физических ресурсов, то, что существует на логическом уровне; как будто есть на самом деле: виртуальная память, логические диски и т. п. Понятие «ресурс» имеет смысл определять по отношению к какому-либо виду деятельности, требующему наличие этого ресурса. Такой деятельностью в операционных системах заняты вычислительные процессы (задачи) — то есть программы (вместе со своими данными), выполняющиеся совместно на последовательном процессоре. Процессы могут быть активными или пассивными. Активные процессы, в отличие от пассивных, участвуют в конкуренции за ресурсы системы. Они могут находиться в одном из следующих состояний:

1. выполнение — все ресурсы, затребованные процессом, ему выделены. В этом состоянии в однопроцессорной системе в любой момент времени может находиться только один процесс;

2. готовность к выполнению — процесс ожидает предоставления необходимых ресурсов, после чего перейдёт в состояние выполнения;

3. блокирование (ожидание) — затребованные ресурсы не могут быть предоставлены (например, ещё не завершена операция ввода/вывода).

Многопользовательские и многозадачные ОС

По количеству пользователей, которые могут одновременно работать с данной ОС, а также по количеству задач, которые могут одновременно в ней выполняться, операционные системы можно разделить на

однопользовательские однозадачные ОС — нерациональное использование процессорного времени и других ресурсов ЭВМ;

однопользовательские многозадачные ОС — разделение ресурсов ЭВМ между задачами;

многопользовательские многозадачные ОС — то же, что и в предыдущем пункте, но плюс разделение ресурсов между задачами пользователей и защита их данных от НСД (несанкционированный доступ со стороны других пользователей или третьих лиц). Реализован механизм разделения времени. Сегодня также широко используются ОС реального времени (например, QNX).

Механизмы управления ресурсами: прерывания

Для обеспечения согласованной работы всех программных и аппаратных средств ЭВМ, их асинхронной работы, обычно используются два механизма. Прерывание — это подпрограмма (чаще системная), которая выполняется при наступлении некоторого события, связанного с этим прерыванием. Такой термин принят из-за того, что при наступлении прерывания текущая работа процессора по выполнению программы прекращается и он «отвлекается» на обработку возникшего прерывания. Прерыванием также называют сигнал, оповещающий о возникновении события. Практически каждое прерывание представляет собой небольшую подпрограмму, хранящуюся в BIOS или в ядре ОС и выполняющую некоторое элементарное действие. Прерывания можно разделить на

1. внешние — возникают вне выполняющегося процесса; обычно связаны с запросами от устройств: нажатие клавиши, таймер, нарушение питания и т. п.;

2. внутренние — возникают вследствие неверной работы процесса (программы): деление на ноль, нарушение адресации и другие опасные операции;

3. программные — инициируются самим процессом с целью вызова системных подпрограмм

. При обработке каждого прерывания выполняется следующая последовательность действий:

1. приём запроса на прерывание;

2. запоминание состояния (контекста) прерванного процесса;

3. вызов прерывания (подпрограммы);

4. обработка прерывания (выполнение подпрограммы);

5. восстановление прерванного процесса. В оперативной памяти имеется область, где хранятся адреса прерываний (адреса начал процедур). Эта область называется таблицей векторов прерываний. Изменение векторов прерываний часто используется резидентными программами и вирусами (про вирусы см. п. 4.2.2). Резидентные программы (TSR, Terminate and Stay Resident) — программы, которые остаются в ОП после того, как пользователь завершил работу с ней. К ним относятся драйверы мыши, переключатели раскладок клавиатуры и пр. Резидентные программы, постоянно находясь в ОЗУ, следят за возникновением «своего» прерывания, и в случае обнаружения такового активизируются и выполняют некоторые действия. Достоинства: (1) их не надо каждый раз запускать и (2) они вызываются практически мгновенно. Недостаток: отнимают ресурс (ОЗУ). В новейших многозадачных ОС понятие резидентной программы практически не используется: здесь любая программа может быть оставлена в памяти и вызвана при возникновении определённого системного события.

Компоненты ОС Структура различных операционных систем, по большому счёту, одинакова. Любая ОС состоит из следующих компонентов:

1. ядро (kernel) — это центральная часть ОС, которая содержит в себе код наиболее важных функций ОС;

2. командный процессор, который производит: а) приём и разбор команд, полученных с клавиатуры или из командного файла; б) выполнение внутренних команд ОС; в) загрузку и выполнение внешних команд ОС и исполняемых файлов;

3.оболочка (текстовая или графическая), поддерживающая интерфейс пользователя;

4. набор драйверов устройств — программы (резидентные), предназначенные для работы ОС с конкретным оборудованием. В некоторых ОС (например, Linux) посредством драйверов реализован доступ к данным (файловая система);

5. внешние команды — программы, поставляемые с ОС в виде отдельных файлов и дополняющие функциональность ядра;

6. файлы конфигурации, которые осуществляют настройку ОС под нужды конкретного пользователя: загрузки драйверов, установки переменных окружения и запуска программ после загрузки ОС.

7. системный загрузчик (system bootstrap) — программа, которая размещается в блоке начальной загрузки (boot record); выполняет считывание в ОП ядра ОС. Часто к ОС относят и следующий компонент, который, вообще говоря, в большей степени привязан к аппаратной части ПК:

8. базовую систему ввода/вывода (BIOS): находится в ПЗУ; представляет собой набор наиболее универсальных и стандартизированных подпрограмм, связанных с вводом и выводом. Также содержит программу (POST — power on self test), тестирующую оборудование ЭВМ при включении питания. Имеется также специальная энергонезависимая память (CMOS — complementary metal-oxide-semiconductor), в которой хранится информация о текущей конфигурации ПК; эту информацию можно изменить при загрузке с помощью программы BIOS Setup. Например, в состав ОС MS DOS входят следующие файлы: 1. системный загрузчик, который настроен на загрузку ядра ОС; 2. модуль расширения BIOS (io.sys) — частично перекрывает и дополняет прерывания BIOS в ПЗУ. Обеспечивает возможность подключения дополнительных драйверов; 3. модуль обработки прерываний (msdos.sys) — образует верхний уровень ОС, с которым взаимодействует большинство прикладных программ. Обеспечивает работу файловой системы, устройств ввода/вывода и др.; Файлы io.sys и msdos.sys образуют ядро MS DOS. 4. командный процессор (command.com) — является одновременно и текстовой оболочкой MS DOS; 5. внешние команды MS DOS (такие, например, как format, sys и др.);

6. драйверы устройств попадают в ОП при загрузке ОС, если их имена указываются в файле конфигурации системы MS DOS config.sys. 7. файлы конфигурации — config.sys и autoexec.bat.

Загрузка ОС Рассмотрим процесс загрузки ОС MS DOS в простейшем случае: при загрузке с дискеты Итак, загрузка с дискеты происходит в несколько этапов.

1. При включении питания управление передаётся BIOS, которая (1) производит тестирование имеющейся аппаратуры и инициализацию устройств (при этом параметры берутся из CMOS) и (2) вызывает системный загрузчик. 2. Необязательный этап: BIOS Setup, на котором происходит конфигурирование BIOS. 3. Системный загрузчик загружает в ОП основные файлы ОС. 4. Конфигурирование ОС

Сбои в работе ОС При выполнении каких-либо некорректных действий, которые обычно совершаются программой или пользователем, может произойти сбой системы, который в просторечии называют «зависанием». Оно проявляется в том, что ПК перестаёт реагировать на «внешние раздражители» (такие, например, как нажатия клавиш). Последовательность действий при «зависании» может быть следующей. 1. Убедиться, что произошёл действительно сбой системы, а не просто «сильное увлечение» сложной или ресурсоёмкой задачей. 2. Нажать комбинацию клавиш Ctrl+Break (или Ctrl+C) 3. Нажать комбинацию клавиш Ctrl+Alt+Delete («горячая» перезагрузка). 4. Нажать кнопку Reset на системном блоке. 5. Выключить питание (Power OFF); повторное включение приблизительно через минуту.

Загрузочная дискета В некоторых случаях приходится производить загрузку ПК не с жёсткого диска, а с дискеты. Такая специальным образом подготовленная дискета называется загрузочной или системной. Чтобы подготовить системную дискету DOS нужно перенести на неё системные файлы командой ОС: sys <имя логического диска>. Заметим, что простого копирования системных файлов будет недостаточно: они должны занимать на диске заранее определённое место, координаты которого известны системному загрузчику. На системной дискете DOS желательно также иметь файлы format.com, fdisk.exe и sys.com. Иногда для загрузки с дискеты требуется изменить параметр Boot Sequence с помощью BIOS Setup. В ОС Windows (см. главу V. ) системную дискету можно создать из контекстного меню диска a:. Для этого нужно выбрать пункт «Форматировать…», а затем установить переключатель «Создание загрузочного диска MS-DOS». Следует отметить, что загрузочные дискеты, созданные в DOS и в Windows отличаются. В частности, можно заметить, что файл msdos.sys уже не хранит часть ядра ОС, а оставлен лишь для совместимости с MS DOS. В Windows XP установочный CD является загрузочным. В ОС Linux загрузочную дискету можно создать с помощью команды dd. Например, если образ ядра системы хранится в файле /boot/vmlinuz, то можно скопировать его на дискету, используя блок размером 8192 байта, следующей командой [14]: dd if=/boot/vmlinuz of=/dev/fd0 bs=8192

7.Файловая система.Файл. Структура диска(сектор и кластер,форматирование). Последовательный и произвольный доступ к файлам.(таблица занятых кластеров,динамический список, fat). Имена и маски файлов. Каталоги. Адрес файла и путь к файлу.

Файловая система (ФС) — это система управления данными ЭВМ. На логическом уровне ФС организует структуру диска и размещение данных на нём. На программном уровне ФС — часть ОС, которая управляет доступом к данным по стандартным правилам (интерфейс). Часто организуется (как, например, в ОС Linux) посредством набора драйверов. При выборе конкретного способа хранения данных следует учитывать [13]: быстроту доступа, лёгкость обновления, экономность хранения, простоту обслуживания, надёжность. Все данные в ПК хранятся в виде файлов.

Файл — это поименованная совокупность однотипных записей на внешнем носителе.

Перед началом использования диска для хранения на нём данных в виде файлов, диск нужно специальным образом подготовить: отформатировать.

Форматирование — это процесс разбиения пространства диска на участки (секторы). Сектор имеет стандартную длину 512 байт. Для записи файлов на диск секторы обычно объединяют в более крупные блоки: кластеры. Кластер — это минимальная адресуемая часть файла. Другими словами, файл занимает на диске целое число кластеров. Сам кластер состоит из N 2 секторов, где N изменяется обычно от 0 до 5. Таким образом, при N=0 кластер совпадает с сектором, при N=2 кластер состоит из 4-х секторов (512*4=2048 байт = 2 КБ) и т. д. Размер кластера зависит от размера диска: чем больше диск — тем больше кластер. Причины этого станут ясны чуть позже. Каждый сектор диска имеет физический и логический адрес (номер). Физический адрес определяет положение сектора на магнитном носителе и включает в себя такие параметры, как номер стороны диска (либо магнитной головки, head), номер дорожки (или цилиндра, cylinder) и номер сектора («настоящего» сектора диска в геометрическом смысле, sector). Такой формат адреса называется, по первым буквам английских слов, HCS. Сектор Магнитная головка

Логический адрес получается в результате последовательной нумерации всех секторов диска, так, будто они выстроены в одну цепочку. Логический адрес — это одно число, тогда как физический — три. Кластеры, являясь элементами логической структуры, имеют только логические адреса. Заметим, что при размере кластера, например, 4 КБ запись на диск файла размером 9 КБ приведёт к тому, что файл займёт три кластера, причём первые два — целиком, а в последнем — только 1 КБ; остальные 3 КБ останутся свободными, но недоступными для других файлов. Такая ситуация носит название внутренней фрагментации (или «хвост», slack). Чтобы избавиться от описанного недостатка, нужно уменьшить объём кластера. Но это, в свою очередь, приведёт к необходимости хранения большего количества служебной информации. На практике ищут какое-то среднее значение размера кластера. Форматирование диска производится единожды. В процессе форматирования все данные на диске уничтожаются. Физически форматирование происходит путём промагничивания радиальных дорожек и записи в начало каждого сектора служебной информации: байты синхронизации (указывают на начало сектора; это и есть «радиальная разметка»), идентификационные заголовки (номера головки, сектора и цилиндра), а также байты циклического контроля чётности (CRC) для обнаружения ошибок. Всё это делается для того, чтобы дисковод мог определить, в каком именно месте расположена магнитная головка, и аутентифицировать информацию в секторе. Концентрические окружности не промагничиваются; вместо этого дисковод снабжён механической системой шагового смещения магнитной головки. Приведём в качестве примера параметры дискеты 3,5” DS/HD на 1,44 МБ:

число дорожек — 80

секторов на дорожку — 18

сторон — 2

плотность записи — 135 tpi или 17500 bpi

ёмкость (КБ) — 1440

Последовательный и произвольный доступ к файлам Различные файловые системы могут по-разному организовывать доступ к хранящейся в них информации. Наибольшее распространение получили следующие способы. Последовательная запись файла: все кластеры идут подряд. Значит, доступ к файлу происходит быстрее. Кроме того, координаты файла задаются всего двумя числами (например, номером первого кластера и количеством занимаемых кластеров). Недостаток: внешняя фрагментация, необходимость периодической «упаковки» данных. Произвольная запись файла: кластеры, занимаемые файлом, располагаются в любом месте на диске и в любой последовательности. Это приводит к двум негативным последствиям: (1) увеличивается время доступа к файлу и (2) нужно место для хранения координат каждого кластера. Преимущество: внешняя фрагментация не является столь критичным параметром, как в первом случае, зато остаётся внутренняя. Произвольная запись может реализовываться несколькими способами: динамический список, список с индексами (FAT) и таблица занятых кластеров.

FAT (File Allocation Table — таблица размещения файлов) — это таблица, которая имеет столько же элементов, сколько кластеров на диске отведено для хранения файлов. Кластеры можно представить себе выстроенными в цепочку, поэтому FAT часто изображается в виде одномерного массива. Важность информации, хранимой в FAT, столь велика, что в DOS всегда хранится две копии этой таблицы. Устройство FAT разберём на примере. Пусть ОС нужно считать в память файл Mydoc.txt. Для этого мы находим стартовый кластер файла, т. е. кластер, в котором находится начало файла. Пусть это будет кластер № 12. ОС считывает информацию из этого кластера. Как же узнать, где расположено продолжения файла? Для этого нужна информация, хранящаяся в FAT: в ячейке № 12 FAT находится номер следующего по порядку кластера нашего файла. Пуст это будет № 16. ОС считывает информацию из этого (уже второго) кластера. В ячейке № 16 FAT лежит номер следующего кластера — и так далее. Сигнатурами FFF и FF7 помечены, соответственно, последний кластер файла и дефектный кластер, который не используется ОС при хранении файлов.

Имена и маски файлов В MS DOS имя файла состоит из двух частей: собственно имени (1–8 символов) и расширения (0–3 символа). При записи имени файла имя отделяется от расширения точкой. В именах файлов используют английские буквы, цифры и некоторые специальные символы: символ подчёркивания, ^, $, ~, !, #, %, &, -, {}, (), @, ‘, `. Все другие символы недопустимы. Нельзя давать файлам имена, совпадающие со стандартными именами, используемыми DOS: CLOCK$, CON, AUX, NUL, PRN, COMn (n=1–4), LPTn (n=1–3).

Расширение файла служит для определения его принадлежности к какому-либо типу (см. табл.). Особо следует выделить файлы с расширениями COM, EXE, и BAT. Это так называемые исполняемые файлы, т. е. файлы, которые могут быть запущены на выполнение (см. п. 1.3.1). Для обращения к группе файлов используются маски файлов (wildcards). При составлении маски, кроме описанных выше символов, используются два спецсимвола: «*» и «?». Символ «*» обозначает любую последовательность (в том числе пустую) любых символов, а «?» — любой символ (в том числе пустой) на конкретном месте. Примеры: *.* a*.* *.txt ?a*.* (вторая буква «a») ???.* (имя не более 3 символов). Кроме указания на группу файлов маски используют для задания соответствия между группами. Например, для изменения расширений всех txt-файлов на «doc» можно выполнить команду (ren — переименовать) ren *.txt *.doc которую следует понимать так: переименовать каждый (*) файл с расширением «txt» в файл с тем же (*) именем и расширением «doc».

Адрес файла и путь к файлу Для точного определения места расположения файла используют адрес файла. Адрес файла — это имя логического диска, плюс последовательность каталогов, которую нужно пройти, начиная с корневого, чтобы добраться до этого файла, плюс имя файла. Названия каталогов в списке разделяют символом «обратный слэш» (\). Например: C:\games\tetris\tet.exe В одной компьютерной системе не может быть двух файлов с одинаковым адресом. Путь к файлу — это адрес файла без имени файла. Путь к тому каталогу, с которым ОС работает по умолчанию, называется текущим путём, а логический диск, с которым происходит работа по умолчанию — текущим диском.

8.логическая структура диска. Корневой каталог. Иерархическая структура каталогов. Загрузочный сектор(BS).Главная загрузочная запись(MBR).Таблица разделов(РТ).Вторичная главная загрузочная запись.(SMBR)

Логическая структура диска. Рассмотрим, как организован доступ к файлам с произвольной записью в MS DOS. Отметим заранее, что между такими устройствами, как дискета и жёсткий диск имеются серьёзные отличия, если говорить о способах организации хранения информации на них.

Здесь же отметим, что приводимый вариант не является единственным.

Физические и логические диски .Будем разделять такие понятия, как физический диск и логический диск. Физический диск — это реальное электромеханическое устройство, которое вставляется в корпус ПК и служит для записи информации. Непосредственно с жёстким диском работает ОС посредством программы-драйвера. Жёсткий диск ещё называют «винчестером», т. к. (по одной из версий) маркировка первого жёсткого диска фирмы IBM — 30/30 (1973 г., 30 дорожек по 30 секторов) — совпала с маркировкой популярной автоматической винтовки XIX в. фирмы Winchester. Логический диск — виртуальное устройство, с которым непосредственно работает пользователь. Физический диск может быть специальными средствами поделен на несколько логических дисков. В MS DOS логический диск обозначается латинской буквой со следующим за ней двоеточием: A:, B:, C:, … Z: . Вначале разберёмся с тем, как в ОС MS DOS организуется доступ к файлам на логическом уровне. Для этого рассмотрим устройство двух важнейших элементов файловой системы: FAT и корневого каталога.

FAT (File Allocation Table — таблица размещения файлов) — это таблица, которая имеет столько же элементов, сколько кластеров на диске отведено для хранения файлов. Кластеры можно представить себе выстроенными в цепочку, поэтому FAT часто изображается в виде одномерного массива. Важность информации, хранимой в FAT, столь велика, что в DOS всегда хранится две копии этой таблицы. Устройство FAT разберём на примере. Пусть ОС нужно считать в память файл Mydoc.txt. Для этого мы находим стартовый кластер файла, т. е. кластер, в котором находится начало файла. Пусть это будет кластер № 12. ОС считывает информацию из этого кластера. Как же узнать, где расположено продолжения файла? Для этого нужна информация, хранящаяся в FAT: в ячейке № 12 FAT находится номер следующего по порядку кластера нашего файла. Пуст это будет № 16. ОС считывает информацию из этого (уже второго) кластера. В ячейке № 16 FAT лежит номер следующего кластера — и так далее. Сигнатурами FFF и FF7 помечены, соответственно, последний кластер файла и дефектный кластер, который не используется ОС при хранении файлов.

Корневой каталог — это база данных обо всех объектах наивысшего иерархического, хранящихся на диске. Каждый элемент каталога имеет следующую структуру:

Имя файла или каталога	Расши- рение	Атрибуты	Резерв	Код времени изменения	Код даты изменения	№1-го кластера	Размер в байтах
8 байт	3 байта	1 байт	10 байт	2 байта	2 байта	2 байта	4байта

Если поле имени (расширения) содержит менее 8 (3) символов, то справа оно дополняется пробелами. Если в его первом байте записан код 00h, то это значит, что этот элемент каталога ранее не использовался, а значит, все элементы ниже него тоже не использовались: это помогает избежать лишних проверок при поиске в каталоге. При стирании файла в первом байте имени записывается код E5h.

Атрибуты файла — это набор из 8 битов, каждый из которых отвечает за какое-то одно свойство файла (см. табл.) Поле времени содержит целое число без знака, полученное по следующей формуле: часы*2048 + минуты*32 + секунды/2 Вопрос: как из этого числа получить часы, минуты и секунды? Поле даты содержит целое число без знака, полученное по следующей формуле: (год – 1980)*512 + месяц*32 + день По этой формуле можно закодировать дату с 1980 по 2108 год. Поле Номер первого кластера одновременно служит указателем к первому кластеру файла и к первому элементу в цепочке FAT.

№ бита атрибута Назначение 0 Защищённый

1 Скрытый

2 Системный

3 Метка тома

4 Каталог

5 Архивный

6 Не используется

7 Не используется

Иерархическая структура каталогов До сих пор мы рассматривали корневой каталог, в котором располагаются файлы. Однако, при расположении всех файлов в одном месте обращаться с ними неудобно. Поэтому были созданы специальные объекты файловой системы, которые могут содержать в себе другие подобные объекты. Их, по аналогии с корневым каталогом, называют вложенными каталогами или просто каталогами. Вложенная структура каталогов образует иерархию, которую удобно представлять себе в виде дерева с корнем в корневом каталоге (отсюда и название). Каталог, в котором содержатся другие каталоги, является для них родительским. При этом вложенные каталоги являются для родительского дочерними. Таким образом, логически каталог — это средство упорядочения данных. Физически же — это файл, содержащий внутри себя структуру, подобную корневому каталогу. Отличие от последнего состоит в том, что вложенные каталоги обязательно содержат ещё два элемента: «.» — элемент содержит указатель (номер первого кластера) на сам каталог, и «..» — содержит указатель на родительский каталог. ОС отличает каталог от обычного файла по четвёртому биту атрибута.

Загрузочный сектор (boot sector, BS) Загрузочный сектор присутствует на каждом логическом диске. Он занимает (по определению) один сектор: логический сектор 0. BS содержит некоторую информацию о диске (количество секторов на кластер, количество FAT, общее количество секторов, количество головок и пр.) и небольшую программу system bootstrap (SB). Заканчивается сектор стандартной сигнатурой AA55h.

Главная загрузочная запись В самом начале каждого жёсткого диска (физический сектор 1: s1h0с0) располагается специальная область: главная загрузочная запись (Master Boot Record, MBR). MBR отвечает за загрузку ОС с винчестера и хранит важнейшую информацию о разбиении винчестера на разделы. В MS DOS жёсткий диск может быть разбит не более чем на 4 раздела. Причём DOS умеет работать только с двумя из них. Ещё два предназначены для установки других ОС. Первый раздел DOS, который обязательно должен быть установлен, называется Primary (первичный, хотя правильнее, по-видимому, было бы перевести это как простейший, элементарный). На этом разделе расположены файлы DOS и только с него DOS может быть загружена. Второй раздел (необязательный) называется Extended (расширенный). Первичный раздел отождествляется с логическим диском (C:). Расширенный раздел сам по себе не является логическим устройством: это просто контейнер для логических дисков. Значит, между понятиями «раздел» и «логический диск» существует разница: например, один расширенный раздел может содержать несколько логических дисков. Таким образом, в MS DOS возможно создание первичного и расширенного разделов. Последний можно разбить на несколько логических дисков. Два оставшихся раздела, предназначенные для других ОС, нельзя создать средствами DOS, а только средствами этих ОС. MBR состоит из двух частей: программы Non- system bootstrap (NSB) и таблицы разделов (Partition table, PT) и завершается уже знакомой нам сигнатурой AA55h. PT состоит из четырёх 16-байтовых элементов, разбитых на поля. Каждый элемент содержит информацию об одном из четырёх возможных разделов диска: Признак загрузки показывает, какой из разделов содержит загружаемую ОС. Активным может быть либо первичный раздел DOS, либо разделы других ОС, но не расширенный раздел DOS. Начало раздела диска хранит адрес загрузочного сектора этого раздела. А в поле конец раздела диска — адрес последнего сектора раздела.

Таблица 2

Структура MBR

M B R

NSB

Partition table