Файл: Вопросы для подготовки к экзамену по дисциплине " Операционные системы ".docx

Магнитные и оптические диски. Файловые системы

1. 
   Определите понятия: дорожка, цилиндр, сектор, кластер.
   

• 
  Дорожка – намагниченный участок рабочей поверхности носителя информации, имеющий форму окружности с центром на оси шпинделя
  
• 
  Сектор – фрагмент дорожки, отделенный от других секторов магнитными метками
  
• 
  Цилиндр – совокупность дорожек одинакового радиуса всех рабочих поверхностей носителей информации
  
• 
  Кластер – несколько секторов на дорожке идущих подряд.
  

2. 
   Поясните способы CHS и LBA адресации секторов на магнитном диске.
   

Для обращения к кластерам, секторам и блокам данных имеется две системы физических адресов элементов дискового пространства: CHS и LBA. В системе CHS координатами сектора являются: номер цилиндра (Cylinder), номер рабочей поверхности носителей (Нead), он же номер дорожки в цилиндре, номер сектора на дорожке (Sector).

В системе LBA (Logical Block Addressing) используется линейная адресацию секторов, начиная с сектора 1, головки 0, цилиндра 0 и заканчивая последним физическим сектором диска. Адрес начального сектора диска обозначается как LBA 0. Номер сектора в системе LBA определяется выражением:

LBA = (СхHmax + H)xSmax + S – 1

где С, H, S – координаты сектора в системе CHS,

Hmax – общее количество рабочих поверхностей дисков,

Smax – число секторов на дорожке.

3. 
   Поясните логическую структуру диска.
   

Дисковое пространство с помощью специальной программы (например, F Disk) делится на разделы. Каждому разделу присваивается буквенное имя (т.н. имя логического диска). Один раздел называется первичным, на нем по умолчанию образуется диск «С:» и помещается главный загрузчик операционной системы (Master Boot Record). Загрузочный сектор имеет главную таблицу разделов (т.е. таблица с адресом первичного раздела, адресом расширенного раздела, внесистемный загрузчик и системный загрузчик). В расширенном разделе можно создать несколько логических дисков, каждый из них имеет свой загрузочный сектор и загрузчик (Secondary Master Boot Record). Часть памяти может быть не распределена.

4. 
   Каково содержимое Master Boot Record'а?
   

Главная загрузочная запись (англ. master boot record, MBR) — код и данные, необходимые для последующей загрузки операционной системы и расположенные в первых физических секторах (чаще всего в самом первом) на жёстком диске или другом устройстве хранения информации.

---

MBR содержит небольшой фрагмент исполняемого кода, таблицу разделов (partition table) и специальную сигнатуру.

Функция MBR — «переход» в тот раздел жёсткого диска, с которого следует исполнять «дальнейший код» (обычно — загружать ОС). На «стадии MBR» происходит выбор раздела диска, загрузка кода ОС происходит на более поздних этапах алгоритма.

В процессе запуска компьютера, после окончания начального теста (Power-on self-test — POST), Базовая система ввода-вывода (BIOS) загружает «код MBR» в оперативную память (в IBM PC обычно с адреса 0000:7c00) и передаёт управление находящемуся в MBR загрузочному коду.

5. 
   Каково содержимое Secondary Master Boot Record'а?
   

У расширенных разделов может быть несколько логических дисков, которые описываются структурами Secondary MBR (SMBR). По своей сути SMBR похожа на MBR, но загрузочная запись у SMBR заполнена нулями, и из четырех описаний раздела используются только два. В первом элементе лежит указатель на логический диск, второй элемент указывает на следующую SMBR, у последней SMBR второй элемент содержит нули.

6. 
   В чём проблема четырёх первичных разделов? Почему её желательно решить? Каковы способы решения этой проблемы?
   

Распределение дискового пространства накопителя на жёстком диске между логическими дисками описывается в главной загрузочной записи (MBR). MBR содержит ссылки на начала первичных разделов. Вследствие ограниченного размера MBR на диске допускаются только четыре первичных раздела, хотя разделов можно создать и больше. Возникает проблема, как разбить таблицу на большее число разделов, обеспечить их представление как логических дисков и обеспечить возможность запуска операционных систем со всех логических дисков.

Решение проблемы: применение нестандартного загрузчика.

7. 
   Что такое внесистемный и системный загрузчики? Каковы их функции?
   

На первом секторе логического диска С: располагается также специальная программа, которая называется внесистемным загрузчиком Non-System Bootstrap (NSB).

Процедура начальной загрузки (bootstrap loader) вызывается как программное прерывание (BIOS INT 19h). Эта процедура определяет первое готовое устройство из списка разрешенных и доступных (гибкий или жесткий диск, а в современных компьютерах это могут быть еще и компакт-диск, привод ZIP-drive компании Iomega, сетевой адаптер или еще какое-нибудь устройство) и пытается загрузить с него в оперативную память короткую главную программу-загрузчик. Для накопителей на жестких магнитных дисках — это уже известный нам главный, или внесистемный, загрузчик (NSB) из MBR, и ему передается управление. Главный загрузчик определяет на диске активный раздел, загружает его собственный системный загрузчик и передает управление ему. И наконец, этот загрузчик находит и загружает необходимые файлы операционной системы и передает ей управление. Далее операционная система выполняет инициализацию подведомственных ей программных и аппаратных средств. Она добавляет новые сервисы, вызываемые, как правило, тоже через механизм программных прерываний, и расширяет (или заменяет) некоторые сервисы BIOS. Необходимо отметить, что в современных мультипрограммных операционных системах большинство сервисов BIOS,

---

изначально расположенных в ПЗУ, как правило, заменяются собственными драйверами ОС, поскольку они должны работать в режиме прерываний, а не в режиме сканирования готовности.

8. 
   Опишите процесс загрузки операционной системы.
   

Например, на компьютерах архитектуры IBM PC загрузка происходит следующим образом:

· BIOS копирует Master Boot Record из 512 байт первого сектора жёсткого диска в оперативную память и передаёт управление скопированному коду (внесистемному загрузчику);

· внесистемный загрузчик читает и анализирует таблицу разделов жёсткого диска;

· внесистемный загрузчик определяет активный раздел жёсткого диска и передаёт управление системному загрузчику активного раздела;

· системный загрузчик загружает ядро операционной системы в оперативную память.

Простые загрузчики операционных систем самостоятельно выполняют весь процесс загрузки. Существуют комплексы загрузчиков, которые состоят из первичного, вторичного и т.д. загрузчиков возрастающей сложности, которые последовательно запускают друг друга. Такой процесс загрузки называется бутстрапом (bootstrap).

9. 
   Каково содержимое таблиц разделов?
   

Важнейшей информацией в этих таблицах являются:

· флаг активности раздела;

· номер головки начала раздела;

· номера сектора и цилиндра загрузочного сектора раздела (адрес начала раздела);

· кодовый идентификатор[9] операционной системы (например, 006h для FAT16);

· номер головки конца раздела;

· номера сектора и цилиндра последнего сектора раздела (адрес конца

раздела);

· младшее и старшее двухбайтовые слова относительного номера начального сектора раздела;

· младшее и старшее двухбайтовые слова размера раздела в секторах.

10. 
    Какова процедура создания загрузочных дисков?
    

Загрузочный диск – машинный носитель (обычно дискета, реже компакт-диск или флешка) с важнейшими файлами операционной системы, который применяется для первого или аварийного запуска компьютера.

Иногда под загрузочным диском понимают компакт-диск с полноценной операционной системой, применяющийся для повседневного запуска компьютера.

Способы создания:

1. В среде приложения «Установка и удаление программ»

2. В среде приложения «Мой компьютер» командой «Файл/Форматировать/Создать загрузочный диск»

3. Копирование образа загрузочного диска на болванку компакт-диска

---

4. В среде приложения «Командная строка» командами sys и copy (устарел для Windows)

11. 
    Определите понятия "файл", каталог", родительский каталог", "надкаталог", "вложенный каталог", "путь".
    

Файл – это именованный набор данных, организованный в виде совокупности записей одинаковой структуры. Для пользователя файл – это форма существования документов, наборов данных и программ. Операционные системы поддерживают множество типов файлов: системные файлы, каталоги, обычные файлы, символьные специальные и блочные специальные файлы.

Как известно, информация, которой пользуется человек, должна быть структурирована. С этой целью на дисках и других устройствах долговременного хранения информации организуются каталоги – специальные системные файлы, содержащие списки ссылок на файлы.

Родительский каталог - это тот каталог, в котором находится данный каталог. В иерархической и сетевой структурах предусматривается вхождение в любой каталог множества каталогов. Каталог, содержащий вложенные каталоги называется родительским или надкаталогом. Вложенные каталоги называются подкаталогами.

Путь – (англ. path) — набор символов, показывающий расположение файла в файловой системе, адрес каталога.

12. 
    Какие типы файлов поддерживают операционные системы?
    

Различают следующие типы файлов:

• Системные: .sys, .com, .exe – файлы .sys и .com чаще упоминаются в файле config.sys

• Каталоги

• Простые

o Исполняемые: .bat, .exe, .com, .ovl (содержат программный код и подгружаются в оперативную память)

o Динамические библиотеки: .dll

o Набор данных: .bas, .pas, .bmp, .jpeg и т.д.

• Символьные специальные

• Блочные специальные

13. 
    Что такое последовательный и прямой доступ к данным файла?
    

Ещё одним признаком, по которому различаются файлы, является доступ к данным. Файлы_прямого_доступа'>Файлы прямого доступа – записи файлов прямого доступа имеют одинаковый размер, поэтому позиционировать головку записи-считывания записи можно на основании расчета (номер записи * длина записи + начало файла).

Файлы последовательного доступа – записи файлов последовательного доступа имеют разную длину и заканчивается специальным символом (ВК). Обычно это символы «перевод строки» и «возврат каретки». Поэтому позиционировать головку дисковода приходится с помощью этих символов. Позиционирование на основании расчетов здесь невозможно.

---

Для того чтобы обратиться к какой-то записи этого файла необходимо обработать все предшествующие записи.

14. 
    Что такое атрибуты файла?
    

Атрибуты файлов – это специальные характеристики файлов

Атрибут	Значение
Защита	Кто и каким образом может получить доступ к файлу
Пароль	Пароль для получения доступа к файлу
Создатель	Идентификатор создателя файла
Владелец	Текущий владелец файла
Флаг «только для чтения»	0 – чтение и запись, 1 – только для чтения
Флаг «системный»	0 – обычный, 1 – системный
Флаг «скрытый»	0 – обычный, 1 – скрытый
Флаг «архивный»	0 – прошедший резервное копирование, 1 – нуждается в резервном копировании
Флаг «ASCII – двоичный»	0 – использован код ASCII, 1 – двоичный файл
Флаг «произвольного доступа»	0 – только последовательный доступ, 1 – произвольный доступ

Флаг – логические данные, которые отключают или включают какую-то возможность или функцию.

15. 
    Что такое файловая система? Каково её назначение?
    

Файловая система – это понятие, имеющее два смысла в зависимости от контекста использования:

• 
  принципы доступа к данным, организованным в файлы;
  
• 
  организация (способ размещения) файлов на том или ином носителе.
  
• 
  Задачи файловой системы:
  
• 
  Перевод общения с файлами на логический уровень: физические адреса заменяются их символьными эквивалентами;
  
• 
  Определение способа организации данных и программ на носителе.
  

16. 
    Что такое система управления файлами? Каковы функции файловой системы?
    

Система управления файлами – это комплекс программных модулей, обеспечивающих работу с файлами в конкретной операционной системе по принятым спецификациям (описаниям объектов) файловой системы.

---