Файл: Функции операционных систем персональных компьютеров (История операционных систем).pdf

С точки зрения пользователя наиболее важным аспектом файловой системы является её внешнее представление, то есть именование и защита файлов, операции с файлами и т.д. Детали внутреннего устройства файловой системы представляют для пользователя меньший интерес.

Основным компонентом файловой системы является файл. Файлом можно назвать совокупность данных, доступ к которой осуществляется по её имени. Файлы относятся к абстрактному механизму. Они являются способом сохранить данные на диске и считать их позднее, при этом от пользователя скрываются такие детали как способ и место хранения информации, а также детали работы дисков.

Так как устройства памяти чаще всего предоставляют доступ к данным не по их именам, а по адресам, то если система хочет предоставлять доступ по именам, она должна хранить таблицу преобразования имен в адреса – директорию или каталог. В каталоге хранится имя файла и другая информация, такая как его размер и расположение на диске, дату создания файла, дату его последнего изменения, а в многопользовательских системах – идентификатор хозяина файла и права доступа к файлу для других пользователей системы. В большинстве файловый систем эта информация хранится не в самом каталоге, а в специальной структуре данных. в таком случае запись в каталоге содержит только имя и указатель на управляющую конструкцию файла.

Большая часть современных файловых систем позволяет создавать вложенные каталоги – файлы, которые сами являются каталогами. В таком случае файл задается полным именем и состоит из цепочки имен вложенных каталогов и имени файла.

Совокупность каталогов и системных структур данных, которые отслеживают размещение файлов на диске и свободное дисковое пространство, называется файловой системой. Современные ОС позволяют заводить на одном физическом диске несколько файловых систем, предоставляя каждой из них фиксированную и непрерывную часть диска. Эти части диска называются разделами. Так как обычно разбиение диска на части производится на уровне драйвера диска, поэтому общее название частей – логические диски.

Перед тем как ОС сможет использовать файловую систему, ей необходимо выполнить над той системой операцию, называемую монтирование. В общем случае монтирование включает следующие шаги:

1. Проверка типа монтируемой файловой системы.
2. Проверка целостности файловой системы.
3. Считывание системных структур данных и инициализация драйвера файловой системы.
4. Модификация файловой системы для указания того, что она уже смонтирована.
5. Включение новой файловой системы в общее пространство имен.

Файлы позволяют сохранять информацию и получать её позднее. В различных операционных системах имеются различные файловые операции. Но есть ряд операций, которые наиболее часто встречаются во всех операционных системах. К таким операциям относятся:

1. Создание файла. Файл создается без данных. эта операция объявляет о появлении нового файла и позволяет установить некоторые его атрибуты.
2. Удаление файла. Когда необходимость в файле отпадает его удаляют, для освобождения места на диске.
3. Открытие файла. Перед использованием файл программа должна открыть его. Это операция позволяет системе прочитать в оперативную память атрибуты файла и список адресов на диске для быстрого доступа к содержимому файла при последующих вызовах.
4. Закрытие файла. После того как все операции над файлом закончены, атрибуты и дисковые адреса больше не нужны, поэтому файл следует закрыть.
5. Чтение файла. Обычно байты поступают с текущей позиции в файле. Вызывающий процесс должен указать количество требуемых данных и предоставить для них буфер.
6. Запись в файл. Запись данных в файл также производиться в текущую позицию в файле. Если текущая позиция находится в конце, размер файла автоматически увеличится, иначе запись производиться поверх существующих данных.
7. Добавление в файл. Эта операция представляет собой урезанную операцию записи в файл. Она может только добавлять данные к концу файла.
8. Поиск в файле. Данная операция устанавливает файловый указатель в определенную позицию в файле. После выполнения этой операции данные могут читаться или записываться начиная с установленной позиции.
9. Получение атрибутов. Для выполнения процессов часто необходимо получение атрибутов файла.
10. Установка атрибутов. Некоторые атрибуты файла могут устанавливается пользователем после создания файла эта операция предоставляет такую возможность.
11. Переименование файла. Этак операция предоставляет возможность изменения имени файла. Её наличие в операционной системе не является необходимым, так как файл можно копировать с новым именем, а старый удалить.

Чаще всего, для удобства работы пользователя, файлы организуются в каталоги или папки. Простейшая форма системы каталогов состоит в том, что имеется один каталог, в котором содержаться все файлы. Такой каталог называют корневым, но так как он в таких системах один, его название не имеет значения. Недостатком системы с единственным каталогом является то, что у пользователя за частую возникает логически группировать файлы, в особенности, когда приходиться работать с большим их количеством. В этом случае удобны иерархические каталоговые системы. При таком подходе пользователь может сам создавать себе столько каталогов, сколько ему необходимо, группировать свои файлы естественным образом. Возможность создавать произвольное количество подкаталогов является мощным структурирующим инструментом, позволяющим пользователю организовать свою работу.

Операции управления каталогами мнее схожи в различных системах, чем операции для работы с файлами. К наиболее распространенным можно отнести следующие операции:

1. Создание каталога. Только что созданный каталог пуст и не содержит других элементов.
2. Удаление каталога. В некоторых системах может быть удален только пустой каталог, другие же удаляют каталог со всеми содержащимися в нем файлами.
3. Открытие каталога. После операции каталог может быть прочитан для отображения содержащихся в нем файлов и подкаталогов. Перед чтением каталога, он должен быть открыт, по аналогии с открытием и чтением файла.
4. Закрыть каталог. Когда каталог прочитан, его следует закрыть.
5. Прочитать каталог. Операция позволяет прочитать следующих элемент открытого каталога.
6. Переименование каталога. Во многом каталоги аналогичны файлам и могут переименовываться так же, как и файлы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Операционные системы электронных вычислительных машин развиваться совместно с развитием технического и программного обеспечения. Она является базовой программной оболочкой для любой вычислительной машины, без неё ЭВМ практически бесполезна. Развитие компьютеров в течении всего времени приводило к появлению множества операционных систем, далеко не все из которых широко известны. В первую очередь это вызвано назначением ЭВМ и задачами, которые она решает. Для различных машин, которые выполняют различные функции, имеются свои, специализированные операционные системы. К примеру, серверные ОС и ОС для персональных компьютеров будут значительно отличатся по составу входящих в них системных и прикладных программ.

По структуре своей ОС является совокупностью программ, которые управляют ходом работы компьютера и осуществляет связь между аппаратной составляющей машины и пользователем. Операционная система увеличивает производительность вычислительной машины благодаря гибкой организации управления потоками выполняемых задач, равномерному распределению нагрузки на оборудование, оптимальному использованию имеющихся в распоряжении ресурсов, организации хранения в машине данных и наличию разнообразных способов получения к ним доступа.

Основными функциями операционных систем являются загрузка пользовательских программ в оперативную память компьютера, управление оперативной памятью и запоминающими устройствами компьютера, обеспечение стандартизированного доступа к внешним устройствам, предоставление удобного пользовательского интерфейса и организация работы файловой системы.