Логическая организация файловой системы.

Данные, содержащиеся в файле имеют логическую организацию, которая является базой при разработке программы, предназначенной для обработки этих данных.

ФС может использовать 2 способа доступа к логическим записям:

1) Последовательный – считывание и запись данных последовательно.

2) Прямой доступ – доступ к файлам по номеру.

Файлы, доступ к записям которых осуществляется последовательно, называются последовательными или неиндексированными.

Файлы, доступ к записям которых осуществляется напрямую, называются индексированными.

Иерархическая структура файловой системы.

Большинство ФС имеют иерархическую структуру, в которой уровни создаются за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в каталог более высокого.

Граф, который описывает иерархию каталогов может быть деревом или сетью.

Каталоги образуют дерево,если файлу разрешено входить только в один каталог.

Каталоги образуют сеть, если файл входит сразу в несколько каталогов.

Частным случаем иерархической структуры является одоуровневая организация, когда все файлы содержатся в одном каталоге.

Файловые операции. Имена файлов.

Для начала обозначим правила составления имени файла: имя файла всегда уникально и служит для отличия одного файла от другого. Имя файла образуется не более чем из восьми символов, причем используются только буквы латинского алфавита.

Команда MOVE - перемещение файла.

Команда EDIT - редактирование текстового файла.

Команда TYPE - просмотр текстового файла.

Командой TYPE удобно пользоваться для просмотра содержимого текстового файла на экране дисплея или на принтере. После запуска команды текст (содержимое файла) выводится непрерывным потоком, причем скорость смены кадров с текстом на экране настолько велика, что прочесть его весьма затруднительно. Для приостановки вывода текста нажмите одновременно две клавиши <CTRL><S>. Нажатие любой клавиши возобновит вывод текста.

C:\>TYPE K1S.TXT - Вывод на экран содержимого текстового файла KIS.TXT, хранящегося в главном каталоге активного дисковода.

C:\>TYPE A:\RED\LEX\KNI. TXT - Вывод на экран содержимого текстового файла KNI.TXT

C:\>TYPE \KRAB\BOM.TXT>PRN - Печать содержимого текстового файла ВОМ.ТХТ, хранящегося в подкаталоге первого уровня KRAB текущего дисковода С.

Команда DEL - удаление файлов.

Командой DEL вы воспользуетесь для удаления файлов. Можно удалять как один файл, так и группу файлов, указывая в имени файла * или?.

Параметр /Р служит для вывода на экран запроса на подтверждение удаления. При вводе команды удаления всех файлов (полное имя файла записывается в виде *.*) операционная система задает вопрос Are You sure (Y/N)? Если вы не передумали, нажмите клавишу <Y>, в противном случае - клавишу <N>.

C:\>DEL TOST.ASM - Удаление файла TOST.ASM из главного каталога текущего дисковода C.

C:\>DEL A:\AR\BIM.TXT - Удаление файла BIM.TXT из подкаталога 1-го уровня AR пассивного дисковода A.

C:\>DEL \A1\A2\*. BAS - Удаление всех файлов типа.BAS из подкаталога 2-го уровня A2 текущего дисковода C.

C:\F1>DEL F2\*.* /P - Удаление с подтверждением всех файлов из подчиненного текущему каталогу F1 подкаталога 2-го уровня F2 текущего дисковода C.

Команда REN - переименование файла.

Команда COPY - копирование файлов.

Этой командой вы будете пользоваться для создания копий существующих файлов. Помимо этой основной функции команда COPY будет полезна и для выполнения двух вспомогательных функций:

вывода содержимого файла на внешнее устройство;

объединения содержимого нескольких файлов.

 

Команда COPY допускает выполнение функций над группой файлов, и тогда в именах файлов используются символы * и?. Параметр /V контролирует процесс копирования.

В команде COPY указываются две группы параметров:

названных источником для копируемого файла;

названных приемником для полученного файла.

Монтирование файловой системы.

Монтирование файловой системы — процесс, подготавливающий раздел диска к использованию операционной системой.
Операция монтирования состоит из нескольких этапов:

1 Определение типа монтируемой системы

2 Проверка целостности монтируемой системы

3 Cчитывание системных структур данных и инициализация соответствующего модуля файлового менеджера (драйвера файловой системы)

4 Установка флага, что система смонтирована. При корректном размонтировании этот флаг сбрасывается, если при загрузке система определяет, что он не сброшен, значит работа завершена некорректно и возможно ФС нуждается в починке.

5 Включение новой файловой системы в общее пространство имен.

Отказоустойчивость операционных систем.

Отказоустойчивость (fault tolerance), способность системы выполнять свои функции при отказе отдельных элементов аппаратуры и неполной доступности данных, (скрыть от пользователя отказ отдельных ее элементов). В отказоустойчивой системе отказ одного из ее элементов приводит к некоторому снижению качества ее работы (деградации), а не к полному останову. Так, при отказе одного из файловых серверов в предыдущем примере увеличивается только время доступа к базе данных из-за уменьшения степени распараллеливания запросов, но в целом система будет продолжать выполнять свои функции.

25. Загрузка операционной системы. Принципы и основные понятия.

Загрузка операционной системы. После проведения самотестирования специальная программа, содержащаяся в BIOS, начинает поиск загрузчика операционной системы. Происходит поочередное обращение к имеющимся в компьютере дискам (гибким, жестким, CD-ROM) и поиск на определенном месте (в первом, так называемом загрузочном секторе диска) наличия специальной программы Master Boot (программы-загрузчика операционной системы).
Если диск системный и программа-загрузчик оказывается на месте, то она загружается в оперативную память и ей передается управление работой компьютера. Программа ищет файлы операционной системы на системном диске и загружает их в оперативную память в качестве программных модулей.

Если системные диски в компьютере отсутствуют, на экране монитора появляется сообщение "Non system disk", и компьютер "зависает", то есть загрузка операционной системы прекращается и компьютер остается неработоспособным.
После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору. В случае использования интерфейса командной строки на экране появляется приглашение системы к вводу команд. Приглашение представляет собой последовательность символов, сообщающих о текущем диске и каталоге. Например, если загрузка операционной системы была произведена с диска С:, а операционная система была установлена в каталог WINDOWS, то появится приглашение:

C:\WINDOWS>
В случае загрузки графического интерфейса операционной системы команды могут вводиться с помощью мыши.

Разнообразные современные ОС

MS

Windows

Microsoft все еще поставляет свою сетевую ОС LAN Manager. Большое количество независимых поставщиков имеют лицензии на эту ОС и поддерживают свои собственные версии LAN Manager как часть своих сетевых продуктов. В число этих компаний входят такие известные фирмы как AT&T и Hewlett-Packard. LAN Manager требует установки на файл-сервере операционной системы OS/2, рабочие станции могут работать под DOS, Windows или OS/2. OS/2 - это операционная система, реализующая истинную многозадачность, работающая в защищенном режиме микропроцессоров x86 и выше. LAN Manager использует 32-х битную версию файловой системы OS/2, называемую HPFS, которая оптимизирована для работы на файл-сервере за счет кэширования каталогов и данных. LAN Manager - это первая сетевая ОС, разработанная для поддержки среды клиент-сервер. Ключевыми компонентами LAN Manager являются редиректор и сервер. Особенно эффективно LAN Manager поддерживает архитектуру клиент-сервер для систем управления базами данных. LAN Manager разрешает рабочим станциям под OS/2 поддерживать сетевой сервис по технологии "равный-с-равным". Это означает, что рабочая станция может выполнять функции сервера баз данных, принт-сервера или коммуникационного сервера. Ограничением является то, что только один пользователь, кроме владельца этой рабочей станции, имеет доступ к такому одноранговому сервису.

 

Для работы в небольшой сети фирма Microsoft предлагает компактную, не требующую значительных аппаратных или программных затрат операционную систему Windows for Workgroups. Эта операционная система позволяет организовать сеть по схеме "равный-с-равным", при этом нет необходимости приобретать специальный компьютер для работы в качестве сетевого сервера. Эта операционная система особенно подходит для решения сетевых задач в коллективах, члены которого ранее широко использовали Windows 3.1. В Windows for Workgroups достигнута высокая производительность сетевой обработки за счет того, что все сетевые драйверы являются 32-х разрядными виртуальными драйверами.

Mac

OS

Компьютеры с изображением семицветного яблочка уже давно перестали быть диковинкой. Их теперь можно встретить практически везде – в издательствах, рекламных агентствах, дизайн - студиях. Высокую популярность компьютеров Apple среди верстальщиков и дизайнеров можно объяснить множеством причин, но высокое качество, удобный интерфейс и надежность работы техники этой марки отмечают все. К новому тысячелетию компания подходит уверенно занимающей достойное место среди крупнейших производителей компьютеров. Новые разработки на базе процессоров PowerPC 750 (G3) уже завоевали заслуженную популярность, и Apple готовит к выпуску еще более мощные модели компьютеров, оснащенные надежной и удобной операционной системой MacOS. Одна из последних моделей – iMac – стала просто хитом сезона, побив все рекорды по продажам. Отличительные особенности этого компьютера – высокая вычислительная мощность, простота установки и настройки, элегантный дизайн при невысокой стоимости.

Unix

-

Linux

Исходная философия для разработки Unix состоит в распределении функциональности по нескольким маленьким частям, программам.

Изначально это было требованием, исходящим из аппаратуры, на которой Unix изначально работал. По какой-то странной причине, получившаяся операционная система оказалось весьма полезной на другой аппаратуре. Вы можете относительно просто достичь новой функциональности и новых возможностей, объединяя маленькие части (программы) новым способом. Если появляются новые утилиты (так и происходит), Вы можете встроить его в Ваш старый инструментарий. К сожалению, в наше время программы для Unix становятся все большими, и включают в себя все больше возможностей, но некоторая гибкость и возможность взаимодействия по-прежнему остается. К примеру, когда я писал этот документ, я активно использовал эти программы; fvwm – для управления "окнами", emacs для редактирования текста, LaTeX - для форматирования его, xdvi для просмотра отформатированного текста, dvips - для подготовки его к печати, и, наконец, lpr для печати. Если я завтра найду новую лучшую программу просмотра dvi, я смогу использовать ее вместо старой, не изменяя остальных установок.

Сетевые ОС.

Сетевая ОС – предназначенная для обработки, хранения и передачи данных в информационной сети.

Задачи:

Разделение ресурсов;

Администрирование сети.

Делятся на:

Сетевые ОС для серверов;

Сетевые ОС для пользователей.

Сетевая ОС составляет основу любой вычислительной сети.

Под сетевой ОС:

В широком смысле: понимается совокупность ОС отдельных компьютеров, взаимосвязанных с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам – протоколам. Эти протоколы обеспечивают основные функции сети: адресацию объектов; функционирование служб; обеспечение безопасности данных; управление сетью.

В узком смысле: сетевая ОС – это ОС отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.

Делятся на классы:

-Одноранговые (ставится одна и та же ОС);

-Двухранговые (которые чаще называют сетями с выделенными серверами).

Тупиковые ситуации.

Тупик (клинч, дедлок) - ситуация, которая никогда не разрешится, т.е. процесс ждет ресурса, но он ему не будет выделен.

ОС в состоянии тупика ("зависание") - когда несколько процессов находятся в состоянии тупика.

Простая тупиковая ситуация в ОС:

 

Пусть имеются 2 процесса A и B, которым перед началом работы предоставлены ресурсы P1 и P2 соответственно. В какой-то момент времени процессу A понадобился P2, а процессу B - P1, но они их не получат, т.к. они удерживаются предыдущими процессами => наступила простая тупиковая ситуация в ОС.

 

Правила предотвращения тупиков в ОС:

Прежде чем процесс начнет свою работу, ему должны быть предоставлены все требуемые ресурсы.

В том случае, если во время работы ему понадобился дополнительный ресурс, ему необходимо возвратить все ранее выделенные ресурсы ОС и затем запросить все требуемые ресурсы с этим дополнительным ресурсом.

Бесконечное откладывание процесса.

В системе, где процессам приходится ждать пока она выделит ему требуемый ресурс может возникнуть ситуация, что будут приходить процессы с более высоким приоритетом, требующие тот же самый ресурс - ситуация бесконечного откладывания процесса.

В некоторых ОС данная ситуация предотвращается благодаря увеличению приоритетности ("старению" процесса) для того, чтобы ему был предоставлен требуемый ресурс, после чего приоритет понижается до прежнего уровня.

Управление ресурсами.

Идея о том, что ОС прежде всего система, обеспечивающая удобный интерфейс пользователям, соответствует рассмотрению сверху вниз. Другой взгляд, снизу вверх, дает представление об ОС как о некотором механизме, управляющем всеми частями сложной системы. Современные вычислительные системы состоят из процессоров, памяти, таймеров, дисков, накопителей на магнитных лентах, сетевых коммуникационной аппаратуры, принтеров и других устройств. В соответствии со вторым подходом функцией ОС является распределение процессоров, памяти, устройств и данных между процессами, конкурирующими за эти ресурсы. ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Критерием эффективности может быть, например, пропускная способность или реактивность системы. Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:

планирование ресурса - то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов и в каком количестве, необходимо выделить данный ресурс;

отслеживание состояния ресурса - то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов - какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно.

 

Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что в конечном счете и определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. Так, например, алгоритм управления процессором в значительной степени определяет, является ли ОС системой разделения времени, системой пакетной обработки или системой реального времени.