Лекция 10.

Системные утилиты

Системные утилиты предоставляют пользователю средства для обслуживания компьютера и его ПО. Они обеспечивают выполнение следующих действий:

1. обслуживание магнитных дисков;

2. обслуживание файлов и каталогов;

3. архивация файлов;

4. защита от компьютерных вирусов.

Обслуживание МД

Основными операциями по обслуживанию дисков являются следующие:

- устранение дефектов на дисках;

- оптимизация размещения информации на дисках с целью ускорения доступа к данным;

- чистка М.Д. от ненужной информации для высвобождения дискового пространства, а, следовательно, ускорения доступа к информации.

Проверка целостности дисков

В процессе эксплуатации магнитных дисков неизбежны разного рода повреждения, которые ведут к появлению разного рода дефектов. Дефекты подразделяются на логические и физические.

Логические дефекты связаны с повреждением системных файлов или файловой системы. Ошибки в файловой системе включают

• пересечение файлов, когда двум файлам распределен один и тот же кластер, в результате чего оба файла становятся испорченными.

• порча имен файлов, в результате чего имена файлов становятся недостоверными, а это делает невозможным открытие таких файлов.

• потерянные кластеры, которые отмечены в каталоге как занятые, но не относятся ни к одному файлу на диске. Обычно это фрагменты временных удаленных файлов или сегменты файлов, которые были случайно повреждены. В последнем случае такие файлы целесообразно восстановить, чтобы не потерять содержавшуюся в них информацию.

Физические повреждения возникают из-за механического повреждения или старения диска, что ведет к появлению дефектных секторов. Кластер, который содержит дефектные сектора, также считается дефектным. Физические дефекты могут привести к невозможности доступа к элементам файловой системы или ко всему диску.

Для поиска и исправления ошибок на дисках используется специальная утилита, которая называется сканер-корректор (ScanDisk). Она выполняет следующие функции:

1. Сканирование дисков для обнаружения логических и физических дефектов. При сканировании утилита пытается прочитать каждый кластер на диске, а потом выполнить запись информации в тот же кластер. Если это не удается, то кластер будет отмечен как неисправный (bad), и, если это возможно, то информация из этого кластер будет записана в другой кластер.

2. Устранение логических и физических дефектов. Для устранения физических дефектов информация из плохих кластеров переписывается в другое место. Логические дефекты:

• - пересечение файлов: файлы переразмещаются, при этом общий кластер копируется в оба файла;

• - потерянные кластеры: могут преобразовываться в файлы или объявляться свободными.

Дефрагментация файлов.

Первоначально каждый файл система старается сохранить в последовательных кластерах, что позволяет головкам диска считывать весь файл за один проход. Но через некоторое время файлы могут быть отредактированы, удалены, добавлены новые файлы. Когда на диск должен быть записан новый файл, система просматривает дисковод в поисках первого свободного кластера, затем следующего и т. д. В итоге кластеры одного файла могут оказаться разбросанными по всему пространству диска в случайном порядке. Чтобы прочесть каждый файл головки дисковода должны выполнять все больше и больше проходов, на что требуется все больше времени. Это называется фрагментацией файлов. Она приводит к следующим негативным последствиям:

1. повышается вероятность разрушения целостности файла (например, при искажении ссылки на кластер);

2. затрудняется восстановление файла после случайного удаления;

3. Снижается производительность ПК;

4. Ускоряется износ дисковода.

Дополнительный эффект дефрагментации проявляется еще и повышении безопасности хранения данных, т. к. нефрагментированные файлы легче восстанавливать.

Архивация файлов

Несмотря на то, что объем внешней памяти ПК все время увеличивается, необходимость в архивации файлов не уменьшается. Причины этого следующие :

1. Современные документы включают в себя рисунки, диаграммы, форматированный текст и не помещаются на 1-2 дискеты.

2. При передаче информации файлы также необходимо сжимать, т. к. передача по модемным линиям связи дорогая.

3. Необходимо делать резервные копии информации. При этом возникает проблема, что нужно хранить в резервных копиях. Проще всего сохранять все, но при этом быстро исчерпывается свободное место.

Алгоритмы сжатия

Несмотря на изобилие алгоритмов сжатия данных, теоретически есть только три способа уменьшения их избыточности. Это либо изменение содержания данных, либо изменение их структуры, либо и то и другое вместе.

Если при сжатии данных происходит изменение их содержания, метод сжатия необра­тим и при восстановлении данных из сжатого файла не происходит полного вос­становления исходной последовательности.

Сжатие с потерей информации означает, что после распаковки архива будет получен документ, который отличается от исходного. Чем больше степень сжатия, тем больше величина потери и наоборот.

Такие методы применимы только для тех типов данных, для которых формальная утрата части содержания не при­водит к значительному снижению потребительских свойств. В первую очередь, это относится к мультимедийным данным: видеорядам, музыкальным записям, звуко­записям и рисункам. Методы сжатия с потерей информации обычно обеспечивают гораздо более высокую степень сжатия, чем обратимые методы, но их нельзя при­менять к текстовым документам, базам данных и, тем более, к программному коду. Характерными форматами сжатия с потерей информации являются:

• JPG для графических данных;

• MPG для видеоданных;

• М РЗ для звуковых данных.

Потеря информации при сжатии таких файлов воспринимается как некоторый шум (в мультимедийных файлах). Выигрыш получается значительный: в музыке в 10-15 раз, в фото и видеоматериалах – в 20-30 раз.

Если при сжатии данных происходит только изменение их структуры, то метод сжатия обратим. Из результирующего кода можно восстановить исходный массив I путем применения обратного метода. Обратимые методы применяют для сжатия любых типов данных. Характерными форматами сжатия без потери информации являются:

• .GIF, .TIF, .PCX и многие другие для графических данных;

• .AVI для видеоданных;

• .ZIP, .ARJ, .RAR, .LZH, .LH, .CAB и многие другие для любых типов данных.

Сжатие без потери информации применяют при передаче текстовых документов и программ. Эти методы основаны на устранении избыточности информации. Существует достаточно много обратимых методов сжатия данных, однако в их основе лежит сравнительно небольшое количество теоретических алгоритмов.

1. Примером избыточности является наличие повторяющихся фрагментов. В текстах это встречается достаточно редко, но в таблицах и графике – это обычное дело. Если, например, число 0 повторяется 20 раз, то нет смысла тратить на это число 20 байтов. Вместо этого можно записать 20,0. Алгоритмы, основанные на выявлении повторов называют методами RLE (Run Length Encoding ).