- •Информатика Учебно-методическое пособие
- •Часть 1
- •Режим доступа к электронному аналогу печатного издания: http://www.Libdb.Sssu.Ru
- •Содержание
- •Предисловие
- •11. Основные требования фгос впо и структура дисциплины
- •2Основные понятия информатики
- •2.1. Понятие информации
- •2.2. Свойства информации
- •Понятие количества информации
- •2.4. Предмет и задачи информатики
- •2.5. Представление (кодирование) данных
- •3. Системы счисления и представление информации в эвм
- •3.1. Понятие об основных системах счисления
- •3.2. Перевод чисел из одной системы счисления в другую
- •Представление чисел в различных системах счисления
- •3.3. Двоичная арифметика
- •3.4. Представление чисел в эвм
- •Примеры представления целых чисел в шестнадцатиразрядных двоичных кодах
- •Представление десятичных чисел в четырёхразрядном коде Грея
- •3.5. Кодирование информации в эвм
- •Базовая таблица кодировки ascii
- •4. Логические основы построения эвм
- •4.1. Основы алгебры логики
- •4.2. Операции сравнения
- •4.3. Логические операции
- •Основные логические операторы
- •4.4. Основы элементной базы эвм
- •4.5. Элементы теории множеств
- •4.6. Элементы теории графов
- •3Технические средства реализации информационных процессов
- •5.1. История развития эвм
- •5.2. Классификация эвм
- •5.3. Архитектура эвм
- •5.4. Состав персонального компьютера
- •5.5. Внешние устройства
- •6. Программное обеспечение эвм
- •6.1. Базовые понятия ос
- •6.2. Классификация операционных систем
- •6.3. Файловая структура эвм
- •6.4. Файловые системы Microsoft Windows
- •6.5. Драйверы устройств
- •6.6. Служебные программы
- •6.7. Обзор операционных систем unix и Linux
- •6.8. Обзор операционных систем Windows
- •Команды ms-dos и их описание
- •7. Прикладное и инструментальное программное обеспечение
- •7.1. Прикладное программное обеспечение общего назначения
- •7.2. Прикладное программное обеспечение специального назначения
- •7.3. Инструментальное по 1
- •7.4. Нумерация версий программ
- •7.5. Правовой статус программ
- •7.6. Текстовые редакторы и процессоры
- •8. Модели решения функциональных и вычислительных задач
- •8.1. Моделирование как метод познания
- •8.2. Классификация моделей
- •8.3. Компьютерное моделирование
- •8.4. Информационные модели
- •8.5. Примеры информационных моделей
- •8.6. Базы данных
- •8.7. Искусственный интеллект
- •9. Основы алгоритмизации
- •9.1. Понятие алгоритма
- •9.2. Свойства алгоритма
- •9.3. Исполнители алгоритмов
- •9.4. Способы описания алгоритмов 1
- •Обозначения, название и функциональное назначение
- •9.5. Основные алгоритмические конструкции
- •9.6. Структурный подход к разработке алгоритмов
- •10. Тематика практических занятий
- •11. Темы, выносимые на зачёт, и примеры тестовых заданий
- •Библиографический список
- •Часть 1
- •3 46500, Г. Шахты, Ростовская обл., ул. Шевченко, 147
6.4. Файловые системы Microsoft Windows
Рассмотрим основные файловые системы, поддерживаемые в ОС семейства Windows – FAT16, FAT32, NTFS, а также системы CDFS и UDF. Каждая файловая система имеет свои особенности.
Система FAT16 существовала ещё до МS-DOS. Её название – таблица расположения файлов (File Allocation Table) – отлично отражает физическую организацию файловой системы. FAT16 использует 16-битную адресацию и, соответственно, количество кластеров фиксировано и составляет 216. Размер кластера зависит от размера тома (логического диска) и колеблется от 512 байт до 64 Кбайт. Максимальный размер поддерживаемого дискового пространства не превышает 4 Гбайт. Отличием корневого каталога от всех прочих является фиксированное число вхождений (512 файлов и каталогов).
Система FAT32 обладает расширенными возможностями, использует 32-битную адресацию. Максимальный размер тома составляет 2 Тбайта а соответствующий размер кластера – 32 Кбайт. Ограничение на число вхождений для корневого каталога составляет 65535. Основное преимущество FAT32 по сравнению с FAT16 заключается в более эффективном использовании пространства больших дисков из-за уменьшения размера кластеров.
Начиная с версии Windows NT 4 поддерживается новая файловая система NTFS (New Technology File System), основанная на использовании специального файла MFT (Master File Table). Часть пространства диска (12 %) отводится под записи MFT. В одной записи MFT обычно содержится информация о размещении и атрибутах одного файла. Но если у файла большой набор атрибутов или он становится слишком фрагментированным, то для хранения информации о нём могут создаваться дополнительные записи. Данные о файлах и каталогах небольшого размера (до 1500 байт) полностью содержатся в одной записи.
Ключевые преимущества NTFS:
гарантируется сохранность данных за счёт использования протокола и алгоритмов восстановления информации;
возможность сжатия отдельных файлов. Такие сжатые файлы при чтении автоматически распаковываются, а при закрытии и сохранении снова упаковываются;
защита файлов и каталогов путём задания атрибутов доступа;
поддержка резервной копии загрузочного сектора, располагаемой в конце тома;
поддержка системы шифрования содержимого файлов Encrypted File System (EFS), обеспечивающей защиту от неавторизованного доступа.
Файловая система CDFS (Compact Disk File System) соответствует стандарту ISO 9660, описывающему расположение информации на CD-ROM. Поддерживаются длинные имена файлов.
Файловая система UDF (Universal Disk Format) соответствует стандарту ISO 13346 и используется для обмена данными с накопителями CD-ROM и DVD.
6.5. Драйверы устройств
Программа управления устройством ввода-вывода, подключённым к компьютеру, называется драйвером устройства. Обычно драйвер пишется производителем и распространяется вместе с устройством. Каждый драйвер устройства поддерживает один тип устройства или, максимум, класс близких устройств. Например, драйвер дисков может поддерживать различные диски, отличающиеся размерами и скоростями. Поскольку для каждой ОС требуются специальные драйверы, производители устройств обычно поставляют драйверы для нескольких наиболее популярных операционных систем. Производители ОС также стараются включить в поставку ОС драйвера наиболее распространённых (стандартных) устройств.
Чтобы получить доступ к аппаратной части устройства, т.е. к регистрам контроллера, драйвер устройства должен быть частью ядра операционной системы. Хотя возможно создать и драйвер, работающий в пространстве пользователя, современные операционные системы предполагают работу драйверов в ядре (рис. 11).
Рис. 11. Программно-аппаратное взаимодействие
при управлении устройствами ввода-вывода
Операционная система обычно классифицирует драйверы по нескольким категориям в соответствии с типами обслуживаемых ими устройств. В большинстве операционных систем определены два стандартных интерфейса, один из которых должен поддерживать все блочные драйверы (например, диски, содержащие блоки данных, к которым возможна независимая адресация), а второй – все символьные драйверы (клавиатуры и принтеры, формирующие или принимающие поток символов).
Некоторые ОС представляют собой двоичную программу, содержащую в себе все необходимые драйверы. Такая схема в течение многих лет была нормой для ОС UNIX, так как они предназначались для работы в компьютерных центрах, где устройства ввода-вывода менялись редко. При добавлении нового устройства системный администратор просто перекомпилировал ядро с новым драйвером, получая новый двоичный модуль.
С появлением персональных компьютеров с их огромным разнообразием устройств ввода-вывода такая модель неэффективна. Далеко не все пользователи могут самостоятельно перекомпилировать и собрать ядро. Поэтому операционные системы, начиная с MS-DOS, перешли к модели динамической подгрузки драйверов.
Драйвер устройства выполняет следующие функции:
инициализирует устройство;
управляет энергопотреблением устройства;
обрабатывает запросы программного обеспечения (чтение/запись), возвращает вызывающей программе информацию о завершении операции;
проверяет входные параметры (если они не удовлетворяют определённым критериям, драйвер возвращает ошибку. Безошибочные абстрактные параметры преобразуются в конкретные. Например, дисковый драйвер может преобразовывать линейный номер блока в номера головки, дорожки и секторы);
проверяет использование устройства в данный момент. (Если устройство занято, запрос может быть поставлен в очередь. Если устройство свободно, проверяется его состояние. Возможно, требуется подготовить устройство, прежде чем начнётся перенос данных. Как только устройство готово, может начинаться собственно управление устройством.)
Управление устройством подразумевает выдачу ему серии команд. После того как драйвер передал все команды контроллеру, ситуация может развиваться по двум сценариям. В одних случаях драйвер устройства должен ждать, пока контроллер не выполнит для него определённую работу, поэтому он блокируется до тех пор, пока прерывание от устройства его не разблокирует. В других случаях операция завершается без задержек и драйверу не нужно блокироваться.