Файловые системы и структуры

Эволюция операционных систем

Предшественником ОС следует считать служебные программы такие, как загрузчики.

В 1950-60-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС:

- пакетный режим,

- разделение времени и многозадачность,

- разделение полномочий,

- реальный масштаб времени,

- файловые структуры и системы.

Пакетный режим.

Пакетный режим предполагает наличие очереди программ на исполнение, причём ОС может обеспечивать загрузку программы с внешних носителей данных в оперативную память, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей программы, что позволяет избежать простоя процессора.

Разделение времени и многозадачность.

Уже пакетный режим в своём развитом варианте требует разделения процессорного времени между выполнением нескольких программ.

Таким образом, необходимость в разделении времени привело к появлению многозадачности, мультипрограммированию.

Разделение времени позволило создать «многопользовательские» системы, в которых один (как правило) центральный процессор, и блок оперативной памяти соединялся с многочисленными терминалами.

Разделение полномочий.

Распространение многопользовательских систем потребовало решения задачи разделения полномочий, позволяющей избежать возможности модификации исполняемой программы или данных одной программы в памяти компьютера другой

Реализация разделения полномочий в ОС была поддержана разработчиками процессоров, предложивших архитектуры с двумя режимами работы процессора:

- «реальным» (в котором исполняемой программе доступно всё адресное пространство компьютера);

- «защищённым» (в котором доступность адресного пространства ограничена диапазоном, выделенном при запуске программы на исполнение).

Реальный масштаб времени.

Применение универсальных компьютеров для управления производственными процессами потребовало реализации «реального масштаба времени» («реального времени») - синхронизации исполнения программ с внешними физическими процессами.

Включение функции реального масштаба времени в ОС позволило создавать системы, одновременно обслуживающие производственные процессы и решающие другие задачи (в пакетном режиме и (или) в режиме разделения времени).

Эта задача была решена (и решается в подавляющем большинстве ОС сегодня) путём реализации файловой структуры (способа однозначной адресации определенной совокупности данных (файла) в ОС) и файловой системы (физической организации дискового пространства, соответствующей файловой структуре или её части).

Файл - логически связанная совокупность данных или программ, для размещения которой во внешней памяти компьютера выделяется поименованная область.

Логический диск. С понятием файла тесно связано понятие логического диска. Логический диск соответствует одному из накопителей – физических дисков и CD ROM.

Имена файлов. Чтобы обратиться к файлу, необходимо знать его имя и спецификации. Каждый файл имеет свое имя.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой. Слева от точки указывается уникальное название файла, справа – его тип или расширение.

Имена каталогов задаются аналогично имени файла, только без расширения.

Атрибуты файлов. Кроме имени и расширения (типа) имени операционная система хранит для каждого файла время и дату его создания, размер и дополнительные параметры – атрибуты.

Файловая система подразумевает всю совокупность каталогов и файлов, хранимых на внешних носителях. На диске каталоги и файлы организуют иерархическую структуру.

При создании файловой системы допускается иметь файлы с одинаковыми именами в разных каталогах, на порядок следования файлов в каталоге и на количество вложенных подкаталогов ограничений не накладывается. При сложной, древовидной структуре файлов на диске уже недостаточно задать имя файлов. Для точной идентификации файла необходимо кроме имени указать его местоположение – цепочку подчиненных каталогов. Такая цепочка называется маршрутом.

2.4. «Юникс», стандартизация ОС и открытые ОС

Задуманная и реализованная в 1969 году группой ученых под руководством Кена Томсона, ОС «Юникс» вобрала в себя многие черты более ранних ОС, но обладала целым рядом свойств, отличающих её от большинства предшественниц.

«Юникс», благодаря своему удобству, прежде всего в качестве инструментальной среды (среды разработки), была тепло принята сначала в университетах, а затем и в отрасли, получившей прототип единой ОС. Эта ОС могла использоваться на самых разных вычислительных системах и, более того, могла быть быстро и с минимальными усилиями перенесена на любую вновь разработанную аппаратную архитектуру.

Благодаря конкурентности реализаций архитектура ОС «Юникс» стала вначале фактическим отраслевым стандартом, а затем обрела статус и стандарта юридического - ISO/IEC 9945.

ОС, следующие стандарту или опирающиеся на него, называют «открытыми ОС».

Примеры открытых ОС:

«System V», «FreeBSD», «OpenBSD», «NetBSD», «Linux».

Стандартизация ОС гарантирует возможность безболезненной замены самой ОС и/или оборудования при развитии вычислительной системы или сети и дешёвого переноса прикладного программного обеспечения. Строгое следование стандарту предполагает полную совместимость программ на уровне исходного текста. Из-за профилирования стандарта и его развития некоторые изменения бывают всё же необходимы. Однако перенос программы между открытыми системами обходится на порядки дешевле, чем между альтернативными системами. Самым заметным результатом существования этого стандарта стало эффективное разворачивание Интернета в 90-х годах.

Дата добавления: 2014-01-15