5.3 Роль операционной системы

Создает и поддерживает файловые структуры, определяет максимальный уровень вложенности каталогов, а также производит все операции с файлами и каталогами часть ОС – файловая система.

На дисковых носителях имена файлов хранятся отдельно от физических записей. В определенном месте диска при его форматировании создается специальная область, в которой располагается таблица размещения файлов – FAT (File Allocation Table).

В эту таблицу заносятся имена и атрибуты файлов (дата и время создания, размер, атрибуты доступа), а также номер кластера, с которого начинается размещение файла.

Обращение к файлу происходит в 2 этапа: сначала с помощью файловой таблицы по имени файла находится номер кластера, а затем считывающая/записывающая головка ВЗУ устанавливается над ним и производит операции (рисунок 5.3)

FAT
Имена	Атрибуты	Адреса
… book.doc	12.03.2007	420135
		свободн. адрес

Для выполнения всех условий доступа к файлам операционная система должна хранить информацию о файле, к которому идет обращение. Например, она должна знать, на каком устройстве записан файл, имя файла, расположение буфера, через который передаются данные, и будет ли файл сохранен после того, как приложение завершит работу.

Подобная информация содержится в таблице, которая называется дескриптором файла (file descriptor) или блоком управления файлом, хранящейся в оперативной памяти. Дескриптор файла создается, когда приложение уведомляет операционную систему, что ей потребуется доступ к файлу, и удаляется, когда приложение сообщает, что файл больше не требуется.

Процесс создания дескриптора называется открытием файла, а процесс удаления дескриптора – закрытием файла.

В DOS, UNIX операции над файлами и папками выполняются подачей из командной строки специальных команд. В семействе ОС Windows для этих целей служит специальная служебная программа Проводник (Explorer). Графический интерфейс позволяет осуществить эти же операции и другими способами, например, с использованием контекстного меню.

Значительная часть пользователей всех ОС предпочитают применять при работе с файлами специальные программы-оболочки. Наибольшей популярностью пользуются программы Norton Commander, Windows Commander.

Таким образом, именно файловая система определяет общую структуру именования, хранения и организации файлов на компьютере.

Контрольные вопросы

1. Какие возможные принципы доступа к информации реализуют ВЗУ?

2. Для чего предназначена процедура форматирования?

3. Перечислите основные единицы хранения информации на ВЗУ.

4. Дайте определение понятиям «файл» и «папка».

5. Что такое дескриптор файла?

6 Основы алгоритмизации

6.1 Понятие алгоритма. Свойства алгоритма

Считается, что термин «алгоритм» произошел от фамилии узбекского математика IX века Мухаммада ибн-Муса аль–Хорезми (в европейской фонетике – алхоризм, алгорифм, алгоритм), который впервые сформулировал правила четырех основных арифметических действий в десятичной системе счисления.

Поначалу именно правила выполнения арифметических операций и назывались алгоритмами, но затем термин получил дальнейшее развитие в первую очередь в математике – алгоритмом стал называться любой способ вычисления, единый для некоторого класса исходных данных (например, нахождение производной функции, алгоритм Евклида).

Алгоритм – это точно определенная, однозначная последовательность простых (элементарных) шагов, обеспечивающих решение любой задачи из некоторого класса.

Это нестрогое определение, поскольку в нем использованы другие неопределенные понятия – однозначность, элементарность и пр.

Это понятие можно уточнить, указав перечень общих свойств, которые характерны для алгоритмов. К ним относятся:

• дискретность – означает, что алгоритм разделен на отдельные шаги, причем выполнение очередного шага возможно только после завершения всех операций на предыдущем шаге;

• детерминированность – в процессе выполнения алгоритма должно быть достаточно информации для однозначного и полного определения действий на каждом шаге. (Другими словами, для выполнения каждого шага должно требоваться не наличие творческих способностей, а только способность следовать указаниям);

• результативность – алгоритм всегда приводит к конечному результату после конечного числа шагов;

• массовость – алгоритм применяется для решения некоторого класса (то есть многих) задач.

В 20-е гг. XX века уточнение определения алгоритма стало одной из центральных математических проблем. Попытки формулировки такого понятия привели к появлению в 30-х гг. теории алгоритмов как самостоятельной науки.

Когда же в 40-е 50-е гг. началось бурное развитие вычислительной техники, и наук, связанных с ее функционированием и использованием, то выяснилось, что в основе этих наук должна также лежать теория алгоритмов, так как компьютер может реализовывать только такие процедуры, которые представлены в виде алгоритмов.

Как может быть описан алгоритм, предназначенный для решения практической задачи с помощью некоторого технического устройства?

Для записи входных, промежуточных и выходных данных используется некоторый алфавит – набор знаков. Каким-то образом должны быть описаны и правила преобразования. Очевидно, что для этого требуется некоторый язык.

Пригоден ли для описания алгоритма обычный разговорный язык?

Любой естественный язык появился как средство общения людей. Именно поэтому ему присущи такие особенности как:

- изменчивость (непостоянство словарного запаса);

- неоднозначность трактовки фраз различными людьми;

- избыточность.

Перечисленные особенности не позволяют применить естественный язык для записи алгоритма, поскольку одним из свойств алгоритма является его детерминированность – то есть однозначность выполнения шагов любым исполнителем.

Наиболее простой путь преодоления нежелательных свойств естественных языков – построение языков искусственных со строгим синтаксисом и полной смысловой определенностью – такие языки получили название формальных.

Однако степень формализации определяется тем, кто(что) предполагается в качестве его исполнителя.

В информатике сложились вполне определенные традиции в представлении алгоритмов, рассчитанных на различных исполнителей.

Если алгоритм предназначен для исполнителя «человек», то его запись может быть не полностью формализована; существенным в представлении оказывается понятность и наглядность – по этим причинам для записи алгоритма может быть использован естественный язык или язык графический.

В представлении алгоритма, предназначенном для исполнителя «техническое устройство» важнейшими качествами оказываются однозначность понимания и исполнения, а также ограниченность допустимых грамматических конструкций, что требует использования строгого строго формализованных языков.

Итак, в представлении алгоритма можно выделить две основные формы – символьную и графическую.