Управление данными. Файловая система

Управление основными ресурсами

Основными ресурсами, используемыми программами во время выполнения, являются оперативная память и время процессора.

Мультипрограммные (многозадачные) операционные системы отличаются друг от друга способом распределения ресурсов между выполняющимися программами и задачами. Основным ресурсом ВС является время процессора, которое должно быть выделено всем программам, запущенным на выполнение.

Порядок выделения времени процессора определяется приоритетами программ. Приоритет – это числовая величина, характеризующая степень важности программы, срочность получения ответа от нее. Приоритеты программ зависят от режима их выполнения. Можно выделить четыре основных приоритетных класса, которые назначаются программам при их выполнении:

- программы реального времени имеют наивысший приоритет, они получают время процессора в первую очередь (например, коммуникационные программы);

- программы с высоким уровнем приоритета (такой приоритетный класс задается, например, для Диспетчера задач – компонента самой ОС, чтобы он мог перехватить время процессора в любой момент, «отобрав» его у задач с более низким приоритетом для выполнения важных функций);

- программы с нормальным уровнем приоритета (в этот класс по умолчанию входят все прикладные программы, запускаемые пользователем);

- программы с низким уровнем приоритета (в этот класс входят скринсэйверы – программы сохранения экрана, заставки, которые запускаются на выполнение только тогда, когда нет активных программ с более высоким уровнем приоритета, когда пользователь не «проявляет» себя, некоторые служебные программы).

Вторым основным ресурсом является оперативная память, в которой во время выполнения размещается как код программы, так и обрабатываемые ею данные.

Так как потребности программ в этом ресурсе могут быть весьма велики, а объем физической памяти ограничен, во всех современных ОС реализована виртуальная память.

Виртуальная память – это ресурс, моделирующий оперативную память большого объема, созданный на базе реальной оперативной памяти и памяти на внешних запоминающих устройствах (жестких дисках) с помощью программ ОС.

Вся информация, записываемая во внешнюю память (на жесткие диски, дискеты, компакт-диски, ленты и т.п.), хранится в файлах.

Для упорядочения информации, хранящейся в файлах на внешних устройствах, создаются папки (каталоги, директории).

Файл – это поименованная совокупность данных, объединенных общим назначением, определенным образом организованных (структурированных, содержащих данные в определенном формате), хранящихся на внешних запоминающих устройствах. Чаще всего используются дисковые файлы, размещаемые на дисковых накопителях различных типов.

Именование файлов обеспечивает для пользователей и программистов доступ к данным, не зависящий от внешних устройств, их характеристик (пользователь, зная имя файла, может найти его и поработать с ним независимо от того, находится ли этот файл на локальном жестком диске компьютера или на сетевом диске).

Тип файла (текстовый, графический и.п.) определяет его организацию (структуру), формат представления информации в нем.

Информация о типе файла, его формате (организации) обозначается расширением имени файла, которое присоединяется к имени файла справа, отделяясь от него при записи точкой.

Далее перечислены часто используемые расширения имен файлов:

- SYS – System – системный файл (например, драйвер);

- EXE – Executable – «исполнимый» программный файл;

- TXT – Text – текстовые файлы;

- RAR – архивный файл, созданный с помощью программы архивации RAR (WinRAR);

- ZIP – архивный файл ZIP (WinZip);

- DOC – Document – файлы документов текстовых процессоров;

- RTF – Rich Text Format – стандартный формат для обмена текстовыми документами, поддерживается практически всеми продуктами фирмы Microsoft и текстовым редактором Word для Macintosh;

- XLS, XLA, XLT – файлы электронных таблиц Excel;

- GIF – Graphics Interchange Format – формат обмена графическими файлами с помощью электронной почты; используется сжатие (уплотнение данных); этот графический формат не зависит от аппаратуры; в одном файле может храниться несколько сжатых изображений;

- TIF (TIFF – Tag Image File Format) – основной формат графических файлов для издательских систем;

- BMP – Bitmap-формат для хранения растровых (точечных) графических изображений; не зависит от типа устройства отображения;

- CDR, CDT, CDT – файлы графического редактора CorelDraw;

- PSD, PDD – файлы Adobe PhotoShop;

- JPG, JPG – графические файлы в формате JPEG (Joint Photographic Experts Group – комитет, разработавший стандарт сжатия графических изображений);

- ICO – Icon-формат – формат для хранения пиктограмм в виде битовых карт с различным расширением;

- WMF – Windows Metafile – формат метафайлов, используемый для хранения векторных рисунков;

- PPT, PPS, POT – файлы Microsoft PowerPoint (презентации, демонстрации, шаблона).

Файловая структура практически во всех современных ОС имеет иерархическую (древовидную) организацию. Для того чтобы начать работу с файлом, нужно найти его, раскрыв всю цепочку папок, в которую он вложен. На каждом внешнем устройстве (диске) при его разметке (форматировании) создается собственная файловая структура.

Файловая система – еще один важный компонент ОС.

Функция файловой системы – управление данными, организация их размещения на внешних устройствах и хранения, доступа к ним из программ, защита данных от разрушения и несанкционированного доступа и т.д. Информация различных типов при записи ее на хранение в файл структурируется (организуется) различным образом.

Файловая система ОС отвечает за выполнение следующих операций над файлами:

- создание и уничтожение,

- копирование и перемещение на новое место,

- переименование,

- поиск файлов по различным признакам,

- открытие файлов для последующего чтения или записи данных (при открытии файла система готовится к выполнению операций над ним, файл нельзя просматривать или модифицировать, пока он не открыт),

- закрытие файлов после выполнения операций над ними.

Для выполнения этих операций ОС создает специальные структуры данных для хранения служебной информации. Файловая система записывает важнейшие сведения о характеристиках файлов, их состоянии в справочники, или директории (каталоги).

Для удобства поиска информации файлы объединяются в структуры, складываются в папки в соответствии со своим назначением или принадлежностью. Причем папки также могут вкладываться друг в друга. Для того чтобы начать работу с файлом, нужно найти его, раскрыв всю цепочку папок, в которую он вложен, как это показано на рисунке.

«Папки» в ОС называются каталогами (или справочниками, директориями).

Справочники (директории, каталоги, папки) содержат информацию обо всех размещенных в них папках и файлах. Каталог представляет собой служебный файл, содержащий справочную информацию, поэтому для именования каталогов используются те же правила, что и для именования файлов. Файловая структура практически во всех современных ОС имеет иерархическую (древовидную) организацию.

На каждом логическом диске при его разметке (форматировании) создается собственная файловая система (этот термин используют не только для обозначения программ ОС, осуществляющих управление данными, но и для обозначения всей структуры системных справочников, каталогов).

Каталог, который служит «корнем» дерева файловой структуры на диске (каталог, который не вложен ни в какой другой каталог), называется корневым каталогом диска. Он не имеет собственного имени. Для его обозначения используется имя соответствующего устройства (диска), за которым следует символ «\» (например, корневой каталог диска A: обозначается как A: \).

Каждый каталог содержит список записей, каждая запись соответствует одному вложенному в каталог объекту (папке или файлу). В записи содержится имя вложенной папки или файла, его тип (расширение имени файла), размер, дата создания или последней модификации, а также атрибуты (набор атрибутов зависит от конкретной ОС).

Каталог содержит для каждого вложенного в него объекта информацию о его размещении (местоположении на диске).

Таким образом, чтобы найти файл, следует пройти по всей цепочке папок. Имена каталогов, образующие «маршрут» от корневого каталога диска до нужного файла называются путем (элементы пути обычно отделяются друг от друга обратными слешами (символами ‘\’)). Чтобы локализовать файл нужно указать его полное имя, составленное из пути и имени файла с расширением. Таким образом, для файла Word «Годовой отчет» из приведенного примера (см. рис. выше) полное имя будет выглядеть так:

Дата добавления: 2014-01-05