Файл: Вычислительные системы: состав и свойства.pdf

Самовосстановление NTFS. Файловая система NTFS обладает способностью самовосстанавливаться и может поддерживать свою целостность за счет использования протокола выполняемых действий и ряда других механизмов.

NTFS более сложная файловая система нежели FAT. В большинстве томов FAT расходуется менее 1 Мбайт на размещение информации обо всех томах. Столь низкие дополнительные расходы позволяют форматировать в FAT жесткие диски малого объема. В NTFS служебные файлы занимают больше места, чем в FAT. Система NFTS не может использоваться для форматирования флоппи-дисков.

Файловая система HPFS (High Performance File System) – новое решение, упор на скорость. Данная система создалась как система, которая может использовать преимущества многозадачного режима и обеспечивать более эффективную и надежную работу с файлами на дисках большого объема.

Принципы размещения файлов на диске, положенные в основу HPFS, увеличивают производительность файловой системы, надежность и отказоустойчивость. Для достижения этих целей используются несколько способов.

Размещение каталогов в середине дискового пространства. Использование методов бинарных сбалансированных деревьев для ускорения поиска информации о файле.

Рассредоточение информации о местоположении записей файлов по всему диску, при том, что записи каждого конкретного файла размещаются по возможности в смежных секторах и поблизости от данных об их местоположении.

Файловая система UNIX имеет иерархическую структуру каталогов и файлов, включая корневой каталог. Если диск, где располагается файловая система достаточно велик, он может быть разбит на несколько логических дисков. Тогда на отдельном логическом диске может быть размещена отдельная файловая система. Каждая файловая система имеет четыре основные части.

Загрузочный блок – это первый блок диска (блок 0), зарезервированный для системной загрузочной программы.

Суперблок – это первый блок самой файловой системы (блок 1), содержащий основные данные о файловой системе и ее размещения на диске, в том числе о списках i-узлов и блоков. i-узлы – это последовательность блоков, следующих за суперблоком. I-узел содержит ссылки на блоки. Имеется ровно один i-узел для каждого каталога или файла в файловой системе.

Блоки – это блоки, которые занимают оставшееся пространство диска и содержат либо действительные данные каталогов и файлов (блоки данных), либо ссылки на блоки (косвенные блоки).

Файловая система оптических накопителей CD-ROM.

Файловая система CDFS (Compact Disc File System). При создании данной системы следует иметь в виду следующее: все имена каталогов и файлов должны содержать менее 32 символов и состоять только из символов верхнего регистра. Глубина каталогов не должна превышать 8 уровней от корня. Использование расширений имен файлов не обязательно.

Файловая система UDF (Universal Disk Format) – универсальный дисковый формат – спецификация формата файловой системы, независимой от операционной системы для хранения файлов на оптических носителях. Формат UDF призван заменить CDFS. CDFS имеет некоторые ограничения, которые делают его несовместимым с DVD, CDRW и другими форматами. UDF позволяет дозаписывать файлы на CD-R, CD-RW – дисках один файл одновременно, без существенных потерь дискового пространства, используя метод пакетной записи. Также учитывает возможность выборочного стирания некоторых файлов на перезаписываемых носителях CD-RW, освобождая место на диске. UDF также лучше подходит для DVD, так как имеет лучшую поддержку для дисков большого объема.

Поводя итог информационного обеспечения вычислительных систем хотелось бы отметить, что, в совокупности, данная система обязана создавать наилучшие условия для централизованной интегрированной обработки информации, обеспечить коллективный доступ к общим для многих пользователей данным, повысить надёжность и достоверность получаемой информации. Аппаратные средства должны обеспечивать сохранность информации, а программные – возможность восстанавливать в случае утери, либо ее порчи.

2.2 Математическое обеспечение вычислительных систем

Совокупность программного и информационного обеспечения называют математическим обеспе­чением. В энциклопедическом словаре термин «математическое обеспечение» расшифровывается как комплекс программ, описаний и инструкций, обеспечивающих автоматическое функционирование вычислительных систем (или ЭВМ). Примером математического обеспечения являются специализированные компьютерные системы, такие как бортовые компьютеры автомобилей, судов, ракет, самолётов, космических летательных аппаратов.

Математическое обеспечение бывает двух видов: общее и специальное.

Общее математическое обеспечение используется для подготовки к решению задачи. Специальное математическое обеспечение обеспечивает решение конкретной задачи. Основной частью математического обеспечения является программное обеспечение.

Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь – многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня. Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию (Рис. 2.1):

Рис. 2.1 – Программное обеспечение [^[27]]

Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такое разделение удобно для всех этапов работы с вычислительной системой, начиная с установки программ до практической эксплуатации и технического обслуживания.

Рассмотрим уровни программного обеспечения.

Базовый уровень – самый низкий уровень. Представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ – Read Only Memory, ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации. Иногда изменение базовых программных средств со временем является технически целесообразным. Тогда вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ — Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM). В этом случае изменение содержания ПЗУ можно выполнять.

Системный уровень – переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ вычислительной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением.

От этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом. Так, например, при подключении к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая взаимосвязь с этим оборудованием для других программ. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств. Они входят в состав программного обеспечения системного уровня.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы. Если компьютер в вычислительной системе оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и, к взаимодействию с пользователем.

Служебный уровень. Программное обеспечение этого уровня взаимодействует с программами базового и с программами системного уровней. Основное назначение служебных программ состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке вычислительной системы. Служебные программы также называют утилитами.

В разработке и эксплуатации служебных программ существует два направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование. В первом случае служебные программы могут изменять потребительские свойства системных программ, делая их более удобными для практической работы. Во втором случае они слабо связаны с системным программным обеспечением, но предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.

Существует следующая классификация служебных программ:

Диспетчеры файлов или файловые менеджеры. С помощью программ данного класса выполняется большинство операций, связанных с обслуживанием файловой структуры: копирование, перемещение и переименование файлов, создание каталогов (папок), удаление файлов и каталогов, поиск файлов и навигация в файловой структуре. Базовые программные средства, предназначенные для этой цели, обычно входят в состав программ системного уровня и устанавливаются вместе с операционной системой.

Средства сжатия данных или архиваторы. Предназначены для создания архивов. Архивирование данных упрощает их хранение за счет того, что большие группы файлов и каталогов сводятся в один архивный файл. При этом повышается и эффективность использования носителя за счет того, что архивные файлы занимают меньше места на носителе. Архиваторы часто используют для создания резервных копий ценных данных (примеры: WinRar, WinZip).

Средства диагностики. Предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения. Они выполняют необходимые проверки и выдают собранную информацию в удобном и наглядном виде. Их используют не только для устранения неполадок, но и для оптимизации работы вычислительной системы (примеры: Defragment and Optimize Drives).

Средства контроля, мониторинга. Они позволяют следить за процессами, происходящими в компьютерной системе.

Коммуникационные программы. С появлением электронной связи и компьютерных сетей программы этого класса приобрели очень большое значение. Они позволяют устанавливать соединения с удаленными компьютерами, обслуживают передачу сообщений электронной почты, работу с телеконференциями, обеспечивают пересылку факсимильных сообщений и выполняют множество других операций в компьютерных сетях.

Средства обеспечения компьютерной безопасности. К этой весьма широкой категории относятся средства пассивной и активной защиты данных от повреждения, а также средства защиты от несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных (примеры: McAfee, Kaspersky).

Прикладной уровень. В данном уровне программное обеспечение представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр этих заданий необычайно широк – от производственных до творческих и развлекательно обучающих. Огромный функциональный диапазон возможных приложений средств вычислительной техники обусловлен наличием прикладных программ для разных видов деятельности.

Существует следующая классификация прикладного уровня:

Текстовые редакторы. Основные функции этого класса прикладных программ заключаются в вводе и редактировании текстовых данных. Дополнительные функции состоят в автоматизации процессов ввода и редактирования. Для операций ввода, вывода и сохранения данных текстовые редакторы вызывают и используют системное ПО (пример: Notepad).

Текстовые процессоры. Основное отличие текстовых процессоров от текстовых редакторов в том, что они позволяют вводить, редактировать, форматировать текст. К основным средствам текстовых процессоров относятся средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и других объектов, составляющих итоговый документ, а к дополнительным – средства автоматизации процесса форматирования (пример: MS Word).

Графические редакторы. Это класс программ, предназначенных для создания и обработки графических изображений. В данном классе различают следующие категории: растровые редакторы, векторные редакторы и программные средства для создания и обработки трехмерной графики (3D-редакторы).

Растровые редакторы применяют в тех случаях, когда графический объект представлен в виде комбинации точек, образующих растр и обладающих свойствами яркости и цвета. Растровые редакторы широко применяются для обработки изображений, их ретуши, создания фотоэффектов и художественных композиций (пример: Adobe Photoshop).

Векторные редакторы отличаются от растровых способом представления данных об изображении. Элементарным объектом векторного изображения является не точка, а линия. Такой подход характерен для чертежно – графических работ. В векторных редакторах каждая линия рассматривается как математическая кривая третьего порядка и, соответственно, представляется не комбинацией точек, а математической формулой. В компьютере хранятся числовые коэффициенты этой формулы. Такое представление намного компактнее, чем растровое, соответственно данные занимают меньше места, однако построение любого объекта выполняется не простым отображением точек на экране, а сопровождается непрерывным пересчетом параметров кривой в координаты экранного или печатного изображения. Соответственно, работа с векторной графикой требует более производительных вычислительных систем (примеры: Corel Draw, MS Visio).