37249

Организация файловой системы

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

Файловая система определяет где и каким образом на носителе будут записаны файлы и представляет операционной системе доступ к этим файлам. Любая файловая система предназначена для хранения информации о физическом размещении частей файла. От файловой системы требуется четкое выполнение следующих действий: Определение физического расположения частей файла; Определение наличия свободного места и выделение его для вновь создаваемых файлов.

Русский

2013-09-23

399 KB

143 чел.

Организация файловой системы

Файловая система – это способ организации данных на носителях информации. Файловая система определяет, где и каким образом на носителе будут записаны файлы, и представляет операционной системе доступ к этим файлам.

Любая файловая система предназначена для хранения информации о физическом размещении частей файла.

От файловой системы требуется четкое выполнение следующих действий:

  •  Определение физического расположения частей файла;
  •  Определение наличия свободного места и выделение его для вновь создаваемых файлов.

Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы — табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска. Формат служебных данных определяется конкретной файловой системой. Нарушение целостности служебных сведений приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске. Поэтому к системной области предъявляются особые требования по надежности.

Целостность, непротиворечивость и надежность этих данных регулярно контролируется средствами операционной системы.

Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байт. Теоретически возможна самостоятельная адресация для каждого сектора. Но для дисков большого объема такой подход неэффективен, а для некоторых файловых систем — и просто невозможен. В связи с этим группы секторов объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации при обращении к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, строго не фиксирован. Обычно он зависит от емкости диска. Поскольку используется двоичная система счисления, то размеры кластеров кратны степени двойки.

Пользователь может образно представить себе жесткий диск как блокнот в клеточку. Одина клеточка на странице – это один кластер. Файловая система – это содержание блокнота, а файл – слово.

Для жестких дисков в ПК в данный момент наиболее распространены две файловые системы: FAT и NTFS.

Структура FAT (Таблица размещения файлов) была разработана в 1977 году. Использовалась в качестве основной файловой системы в ОС DOS и  Microsoft Windows (до версии Windows ME).

Существует четыре версии FAT – FAT12, FAT16, FAT32, ехFAT. Они отличаются количеством бит, отведенных для хранения номера кластера.

FAT12 применяется в основном для дискет, FAT16 – для дисков малого объема, FAT32, ехFAT – для флэш-накопителей.

В зависимости от требований, предъявляемых к накопителю данных, может использоваться одна из нескольких файловых систем.  Основное отличие между файловыми системами заключается в максимально допустимом размере файла.

 

В компьютерах используются пять типов файловых систем.

FAT16 (устарела) была разработана в 1983 году и могла корректно работать только с файлами размером до 2Гб. Допускалось использование накопителей данных емкостью не более 4 Гб и хранение не более 65 536 файлов. Индекс 16 в названии показывает, что для номера кластера используется 16 бит.

Преимущества:

  •  Файловая система поддерживается OC MS-Dos, W-95 (98, NT,2000), а также некоторыми ОС UNIX;
  •  Существует большое число программ, позволяющих исправлять ошибки в этой файловой системе и восстанавливать данные;
  •  При возникновении проблем с загрузкой с HDD система может быть загружена с системной дискеты;
  •  Файловая система достаточно эффективна для томов объемом менее 256 Мб.

Недостатки:

  •  Не поддерживается резервная копия загрузочного сектора;
  •  Не поддерживается встроенная защита файлов и их сжатие.

FAT32. В связи с тем, что объемы данных, которые хранились на жестком диске, постоянно росли, в 1997 году была введена файловая система FAT32. Она использует 32-разрядную адресацию кластеров и поддерживает файлы размером не более 4Гб, жесткие диски емкостью приблизительно до 8 Тб и позволяет хранить около 270 млн файлов. Также эта система может поддерживать длинные имена файлов. Помимо Windows 95 и выше данную файловую систему могут использовать также и другие ОС, например Мас OS X от Apple.

В настоящее время средний размер файла значительно увеличился (например объем видеофильма много больше 4Гб), поэтому FAT32 имеет смысл использовать только на сменных накопителях (флешках или внешних жестких дисках).

Преимущества:

  •  Выделение дискового пространства выполняется более эффективно, особенно для дисков большого объема;
  •  Корневой каталог представляет собой обычную цепочку кластеров и может находиться в любом месте диска, благодаря этому не накладываются никакие ограничения на число элементов в корневом каталоге;
  •  За счет использования кластеров меньшего размера занятое дисковое пространство на 10-15 % меньше чем под FAT16.
  •  Является более надежной файловой системой, в частности , она поддерживает возможность перемещения корневого каталога и использование резервной копии FAT.

Недостатки:

  •  Размер тома под Win2000 ограничен 32Гб;
  •  Тома недоступны из других ОС – только из Win95 и Win98;
  •  Не поддерживается резервная копия загрузочного сектора;
  •  Не поддерживается встроенная защита файлов и их сжатие.

NTFS(Файловая система новой технологии) – стандартная файловая система для семейства ОС Windows NT.

Основные особенности: встроенные возможности разграничивать доступ к данным для различных пользователей и групп пользователей, а также назначать квоты (ограничения на максимальный объем дискового пространства, занимаемый теми или иными пользователями), использовать системы журналирования для повышения надежности файловой системы.

Она может управлять файлами с размером в 16Тб и поддерживает жесткие диски емкостью до 256 Тб. Файловая система позволяет хранить практически неограниченное количество файлов – более 4 млрд. На случай если будут использоваться файлы больших размеров и жесткие диски большей емкости, функции NTFS можно расширить. Еще одним преимуществом системы является журналирование. С помощью данной технологии все изменения файлов NTFS записывает вначале в отдельную область на жестком диске. Это позволяет избежать потери данных в процессе их сохранения, например при возникновении перебоя в подаче электроэнергии.

Преимущества:

  •  Возможность восстановления. Эта возможность встроена в файловую систему. NTFS и гарантирует сохранность данных за счет того, что используются протокол и некоторые алгоритмы восстановления информации;
  •  Сжатие информации. Такие сжатые файлы могут использоваться Windows-приложениями без предварительной распаковки, которая происходит автоматически при чтении из файла. При закрытии и сохранении файл снова упаковывается;
  •  Защита файлов и каталогов. Только на томах NTFS возможно задание атрибутов доступа к файлам и папкам;
  •  Файловая система поддерживает резервную копию загрузочного сектора – она располагается в конце тома;
  •  NTFS поддерживает систему шифрования EFS, обеспечивающую защиту от неавторизованного доступа к содержимому файлов.

Недостатки:

  •  NTFS-тома недоступны в MS-Dos, W-95 и W-98;
  •  Для томов небольшого объема, содержащих много файлов небольшого размера, возможно снижение производительности по сравнению с FAT.

exFAT. Была создана для карт памяти, чтобы обеспечить возможность сохранения файлов большого размера.

NSF+. Стандартная файловая система в ОС Мас OS. Как и NTFS, она подходит для работы с очень большими файлами и жесткими дисками. Это журналируемая файловая система.

Операционные системы MS-DOS, OS/2, Windows 95 и другие используют файловую систему на основе таблиц размещения файлов (FAT -таблицы), состоящих из 16-разрядных полей. Такая файловая система называется FAT16. Она позволяет разместить в FAT -таблицах не более 65536 записей (216) о местоположении единиц хранения данных. Для дисков объемом от 1 до 2 Гбайт длина кластера составляет 32 Кбайт (64 сектора). Это не вполне рациональный расход рабочего пространства, поскольку любой файл (даже очень маленький) полностью оккупирует весь кластер, которому соответствует только одна адресная запись в таблице размещения файлов. Даже если файл достаточно велик и располагается в нескольких кластерах, все равно в его конце образуется некий остаток, нерационально расходующий целый кластер.

Для жестких дисков, объем которых приближается к 2 Гбайт, потери, связанные с неэффективностью этой файловой системы, весьма значительны и могут составлять от 25% до 40% полной емкости диска, в зависимости от среднего размера хранящихся файлов. С дисками же размером более 2 Гбайт файловая система FAT16 вообще работать не может.

Начиная с Windows 98 операционные системы семейства Windows (Windows 98, Windows Me, Windows 2000, WindowsХР) поддерживают более совершенную версию файловой системы на основе FAT -таблиц — FAT32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Для дисков размером до 8 Гбайт эта система обеспечивает размер кластера 4 Кбайт (8 секторов).

Операционные системы Windows NT и Windows ХР способны поддерживать совершенно другую файловую систему — NTFS. В ней хранение файлов организовано иначе — служебная информация хранится в Главной таблице файлов (MFT). В системе NTFS размер кластера не зависит от размера диска, и, потенциально, для очень больших дисков эта система должна работать эффективнее, чем FAT32. Однако с учетом типичных характеристик современных компьютеров можно говорить о том, что в настоящее время эффективность FAT32 и NTFS примерно одинакова.

Все файловые системы построены на принципе: один кластер – один файл. Т.е один кластер хранит данные только одного файла. Основное отличие для обычного пользователя между этими системами – размер кластера.

Пример: Файл размером 10Кб. Для FAT32 размер кластера будет 32Кб, а для NTFS – 4Кб. В FAT32 такой файл займет 1 кластер, при этом останется 32-10=22Кб не занятого места. В NTFS такой файл займет 3 кластера, при этом останется 12-10=2Кб незанятого места.

Таким образом, переход от FAT32 к NTFS позволяет более оптимально использовать жесткий диск при наличии большого количества мелких файлов в системе.

Как программы получают доступ к данным. Все программы, которые хотят получить доступ к жесткому диску, вначале посылают Windows запрос, содержащий путь размещения файла. Затем ОС направляет его таблице файловой системы. В этой таблице содержится физический адрес файла, по которому его можно найти на жестком диске. С помощью данного адреса файловая система отыскивает нужный файл и передает операционной системе. Windows соотносит полученный файл с соответствующим запросом и посылает его программе, которая направила запрос. После этого программа открывает файл. При каждом последующем изменении файла, программа инициирует новый запрос.

Обслуживание файловой структуры

Несмотря на то что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической структуры — людям так удобнее, а все необходимые преобразования берет на себя операционная система.

К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной системы:

• создание файлов и присвоение им имен;

• создание каталогов (папок) и присвоение им имен;

• переименование файлов и каталогов (папок);

• копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между каталогами (папками) одного диска;

• удаление файлов и каталогов (папок);

• навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);

• управление атрибутами файлов.

Создание и именование файлов

Файл — это именованная последовательность байтов произвольной длины. Поскольку из этого определения вытекает, что файл может иметь нулевую длину, то фактически создание файла состоит в присвоении ему имени и регистрации его в файловой системе — это одна из функций операционной системы. Даже когда мы создаем файл, работая в какой-то прикладной программе, в общем случае для этой операции привлекаются средства операционной системы.

По способам именования файлов различают «короткое» и «длинное» имя. До появления операционной системы Windows 95 общепринятым способом именования файлов на компьютерах IBM PC было соглашение 83. Согласно этому соглашению, принятому в MS-DOS, имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени. На имя файла отводится 8 символов, а на его расширение — 3 символа. Имя от расширения отделяется точкой. Как имя, так и расширение могут включать только алфавитно-цифровые символы латинского алфавита.

Соглашение 83 не является стандартом, и потому в ряде случаев отклонения от правильной формы записи допускаются как операционной системой, так и ее приложениями.

Так, например, в большинстве случаев система «не возражает» против использования некоторых специальных символов (восклицательный знак, символ подчеркивания, дефис, тильда и т. п.), а некоторые версии MS-DOS даже допускают использование в именах файлов символов русского и других алфавитов. Сегодня имена файлов, записанные в соответствии с соглашением 83, считаются «короткими».

Основным недостатком «коротких» имен является их низкая содержательность. Далеко не всегда удается выразить несколькими символами характеристику файла, поэтому с появлением операционной системы Windows 95 было введено понятие «длинного» имени. Такое имя может содержать до 256 символов. Этого вполне достаточно для создания содержательных имен файлов. «Длинное» имя может содержать любые символы, кроме девяти специальных: \ / : * ? « < > | . . В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Расширением имени считаются все символы, идущие после последней точки, их может быть и больше трех.

Введение длинных имен потребовало внесения изменений в организацию файловых систем на основе FAT. Появился термин VFAT, обозначающий файловую систему на основе FAT с поддержкой длинных имен. Файловая система NTFS поддерживает длинные имена с самого начала.

Наряду с «длинным» именем операционные системы семейства Windows создают также и короткое имя файла — оно необходимо для возможности работы с данным файлом на рабочих местах с устаревшими операционными системами.

Особенности использования длинных имен. Использование «длинных» имен файлов в операционных системах семейства Windows имеет ряд особенностей.

1. Если «длинное» имя файла включает пробелы, то в служебных операциях его надо заключать в кавычки. Рекомендуется не использовать пробелы, а заменять их символами подчеркивания.

2. В корневой папке диска (на верхнем уровне иерархической файловой структуры) нежелательно хранить файлы с длинными именами. В файловых системах на основе FAT количество единиц хранения в этой папке ограничено. Чем длиннее имена, тем меньше файлов можно разместить в корневой папке.

3. Кроме ограничения на длину имени файла (256 символов) существует гораздо более жесткое ограничение на длину полного имени файла (в него входит путь доступа к файлу, начиная от вершины иерархической структуры). Полное имя не может быть длиннее 260 символов.

4. В длинных именах файлов разрешается использовать символы любых алфавитов, в том числе и русского, но если документ готовится для передачи, с заказчиком (потребителем документа) необходимо согласовать возможность воспроизведения файлов с такими именами на его оборудовании.

5. Прописные и строчные буквы в именах не различаются операционной системой. Для нее имена Письмо.txt и письмо.txt соответствуют одному и тому же файлу. Однако отображаются символы разных регистров операционной системой исправно. Если для наглядности желательно использовать прописные буквы, это можно делать.

6. Программисты давно научились использовать расширение имени файла для передачи операционной системе, исполняющей программе или пользователю информации о том, к какому типу относятся данные, содержащиеся в файле, и о формате, в котором они записаны. В ранних операционных системах этот факт использовался мало. По существу, операционные системы MS-DOS анализировали только расширения .ВАТ (пакетные файлы с командами MS-DOS), .EXE, .COM (исполнимые файлы программ) и .SYS (системные файлы конфигурации).

В современных операционных системах любое расширение имени файла может нести информацию для операционной системы. Операционные системы семейства Windows имеют средства для регистрации свойств типов файлов по расширению их имени, поэтому во многих случаях выбор расширения имени файла не является частным делом пользователя. Приложения этих систем предлагают выбрать только основную часть имени и указать тип файла, а соответствующее расширение имени приписывают автоматически.

Создание каталогов (папок)

Каталоги (папки) — важные элементы иерархической структуры, необходимые для обеспечения удобного доступа к файлам, если файлов на носителе слишком много.

Файлы объединяются в каталоги по любому общему признаку, заданному их создателем (по типу, по принадлежности, по назначению, по времени создания и т. п.).

Каталоги низких уровней вкладываются в каталоги более высоких уровней и являются для них вложенными. Верхним уровнем вложенности иерархической структуры является корневой каталог диска.

Все современные операционные системы позволяют создавать каталоги. Правила присвоения имени каталогу ничем не отличаются от правил присвоения имени файлу, хотя негласно для каталогов не принято задавать расширения имен.

Мы знаем, что в иерархических структурах данных адрес объекта задается маршрутом (путем доступа), ведущим от вершины структуры к объекту. При записи пути доступа к файлу, проходящего через систему вложенных каталогов, все промежуточные каталоги разделяются между собой определенным символом. Во многих операционных системах в качестве такого символа используется «\» (обратная косая черта), например:

Каталоги и папки. До появления операционной системы Windows 95 при описании иерархической файловой структуры использовался введенный выше термин каталог. С появлением этой системы был введен новый термин — папка. В том, что касается обслуживания файловой структуры носителя данных, эти термины равнозначны: каждому каталогу файлов на диске соответствует одноименная папка операционной системы. Основное отличие понятий папка и каталог проявляется не в организации хранения файлов, а в организации хранения объектов иной природы.

Так, например, в операционных системах семейства Windows существуют специальные папки, представляющие собой удобные логические структуры, которым не соответствует ни один каталог диска.

Копирование и перемещение файлов

В неграфических операционных системах операции копирования и перемещения файлов выполняются вводом прямой команды в поле командной строки. При этом указывается имя команды, путь доступа к каталогу-источнику и путь доступа к каталогу-приемнику. В графических операционных системах существуют приемы работы с устройством позиционирования, позволяющие выполнять эти команды наглядными методами.

Удаление файлов и каталогов (папок)

Средства удаления данных не менее важны для операционной системы, чем средства их создания, поскольку ни один носитель данных не обладает бесконечной емкостью. Существует как минимум три режима удаления данных: удаление, уничтожение и стирание, хотя операционные системы обеспечивают только два первых режима (режим надежного стирания данных можно обеспечить лишь специальными программными средствами).

Удаление файлов является временным. В операционных системах семейства Windows оно организовано с помощью специальной папки, которая называется Корзина. При удалении файлов и папок они перемещаются в Корзину. Эта операция происходит на уровне файловой структуры операционной системы (изменяется только путь доступа к файлам). На уровне файловой системы жесткого диска ничего не происходит — файлы остаются в тех же секторах, где и были записаны.

Уничтожение файлов происходит при их удалении в операционной системе MS-DOS или при очистке Корзины в операционных системах семейства Windows. В этом случае файл полностью удаляется из файловой структуры операционной системы, но на уровне файловой системы диска с ним происходят лишь незначительные изменения. В таблице размещения файлов он помечается как удаленный, хотя физически остается там же, где и был. Это сделано для минимизации времени операции.  При этом открывается возможность записи новых файлов в кластеры, помеченные как «свободные».

Для справки укажем, что операция стирания файлов, выполняемая специальными служебными программами, состоит именно в том, чтобы заполнить якобы свободные кластеры, оставшиеся после уничтоженного файла, случайными данными.

Поскольку даже после перезаписи данных их еще можно восстановить специальными аппаратными средствами (путем анализа остаточного магнитного гистерезиса), для надежного стирания файлов требуется провести не менее пяти актов случайной перезаписи в одни и те же сектора. Эта операция весьма продолжительна, и, поскольку массовому потребителю она не нужна, ее не включают в стандартные функции операционных систем.

Навигация по файловой структуре

Навигация по файловой структуре является одной из наиболее используемых функций операционной системы. Удобство этой операции часто воспринимают как удобство работы с операционной системой. В операционных системах, имеющих интерфейс командной строки, навигацию осуществляют путем ввода команд перехода с диска на диск или из каталога в каталог. В связи с крайним неудобством такой навигации широкое применение нашли специальные служебные программы, называемые файловыми оболочками.

Как и операционные системы, файловые оболочки бывают неграфическими и графическими.

Наиболее известная неграфическая файловая оболочка для MS-DOS — диспетчер файлов Norton Commander. Роль графической файловой оболочки для MS-DOS в свое время исполняли программы Windows 1.0 и Windows 2.0, которые постепенно развились до понятия операционной среды (в версиях Windows 3.x) и далее до самостоятельной операционной системы (начиная с Windows 95).

С приемами навигации в современных графических операционных системах мы познакомимся при их изучении.

Управление атрибутами файлов

Кроме имени и расширения имени файла операционная система хранит для каждого файла дату его создания (изменения) и несколько флаговых величин, называемых атрибутами файла. Атрибуты — это дополнительные параметры, определяющие свойства файлов. Операционная система позволяет их контролировать и изменять; состояние атрибутов учитывается при проведении автоматических операций с файлами.

Основных атрибутов четыре:

• Только для чтения (Readonly);

• Скрытый (Hidden);

• Системный (System);

• Архивный (Archive).

Атрибут Только для чтения ограничивает возможности работы с файлом. Его установка означает, что файл не предназначен для внесения изменений.

Атрибут Скрытый сигнализирует операционной системе о том, что данный файл не следует отображать на экране при проведении файловых операций. Это мера защиты против случайного (умышленного или неумышленного) повреждения файла.

Атрибутом Системный помечаются файлы, обладающие важными функциями для работы самой операционной системы. Его отличительная особенность в том, что средствами операционной системы его изменить нельзя. Как правило, большинство файлов, имеющих установленный атрибут Системный, имеют также и установленный атрибут Скрытый.

Атрибут Архивный в прошлом использовался для работы программ резервного копирования. Предполагалось, что любая программа, изменяющая файл, должна автоматически устанавливать этот атрибут, а средство резервного копирования должно его сбрасывать. Таким образом, очередному резервному копированию подлежали только те файлы, у которых этот атрибут был установлен. Современные программы резервного копирования используют другие средства для установления факта изменения файла, и данный атрибут во внимание не принимается, а его изменение вручную средствами операционной системы не имеет практического значения.

Семейство ОС Windows

Общая характеристика

ОС Windows является высокопроизводительной, универсальной, надежной, многозадачной и многопотоковой интегрированной 32-разрядной операционной системой нового поколения с расширенными сетевыми возможностями, работающей в защищенном режиме (integrated 32-bit protected-mode operating system) и обеспечивающей графический интерфейс с пользователем. ОС Windows представляет собой интегрированную среду, обеспечивающую эффективный обмен информацией между отдельными программами и предоставляющую пользователю широкие возможности по обработке текстовой, графической, звуковой и видеоинформации.

Понятие интегрированное подразумевает также совместное использование ресурсов компьютера всеми программами.

Windows обеспечивает работу пользователя в сети, с электронной почтой, с факсом и со средствами мультимедиа, поддерживает большинство приложений DOS и предыдущих версий Windows.

После загрузки Windows на экране появляется изображение, напоминающее рабочий стол (desktop). Так же, как на рабочем столе, на его модели (на экране) размещены значки папок с документами и значки быстрого доступа.

Значительное внимание уделено документо-ориентированной работе с тем, чтобы пользователь в первую очередь уделял внимание документам, а не прикладным программам (документом называется любой файл, обрабатываемый с помощью прикладной программы).

Windows позволяет давать файлам имена, содержащие до 255 символов и включать пробелы, знак плюс, знак равенства, квадратные скобки, точку с запятой и другие знаки препинания. Пробелы, находящиеся в начале и в конце имени, не учитываются. Имя файла можно писать на русском языке. Любые символы, стоящие после последней точки, рассматриваются как расширение. Расширение имени зависит от приложения, в котором создавался файл. Имя для папки задается так же, как для файла. Однако для папки не задается расширение.

Информация о длинных именах файлов в новой операционной системе хранится в виртуальной таблице размещения файлов (Virtual File Allocation Table — VFAT).

Перед тем как выключать питание компьютера, необходимо закрыть все открытые документы и приложения. Выключение питания без закрытия документа может привести к потере данных, повреждению открытых файлов и к трудностям с их открытием при последующих сеансах работы.

После выключения компьютера без правильного выхода из системы возможны нарушения в логической структуре диска. Их исправить можно с помощью программы ScanDisk, расположенной в группе Служебные программы (Accessories).

Для корректного выхода из Windows надо щелкнуть кнопку Пуск и команду Завершить работу (Shut Down) в появившемся меню. Появится диалоговое окно Завершение работы (Shut Down Windows).

Окно содержит четыре кнопки-переключателя: Выключить компьютер, Перезагрузить компьютер, Перезагрузить компьютер в режиме эмуляции MS DOS, Войти в систему под другим именем. Все кнопки закрывают все программы. В нижней части окна Shut Down Windows расположены три кнопки Да, Нет, Справка. Через небольшой промежуток времени после щелчка мышью кнопки Да компьютер будет подготовлен к выключению: будут очищены внутренние буферы и кэши дисков, обеспечено сохранение данных. Не следует выключать электропитание до тех пор, пока не появится сообщение: «Теперь питание компьютера можно выключить

Основные объекты и приемы управления Windows

Windows ХР является графической операционной системой для компьютеров платформы IBM PC. Ее основные средства управления — графический манипулятор (мышь или иной аналогичный) и клавиатура. Система предназначена для управления автономным компьютером, но также содержит все необходимое для создания небольшой локальной компьютерной сети (одноранговой сети) и имеет средства для интеграции компьютера во всемирную сеть (Интернет).

Служебные приложения Windows

Служебные приложения предназначены для обслуживания персонального компьютера и самой операционной системы. Они позволяют находить и устранять дефекты файловой системы, оптимизировать настройки программного и аппаратного обеспечения, а также автоматизировать некоторые рутинные операции, связанные с обслуживанием компьютера.

В Главном меню служебные приложения Windows ХР сосредоточены в категории Пуск • Программы • Стандартные • Служебные. Они поставляются в составе операционной системы и устанавливаются вместе с ней (полностью или выборочно).

Ниже приведена краткая характеристика основных служебных приложений.

Обслуживание дисков. Для обслуживания дисков используют системные программы или специализированный пакет Norton Utilities for Windows. К операциям обслуживания дисков относятся:

  1.  форматирование диска;
  2.  создание логических разделов (дисков) на винчестере в пределах определенной файловой системы;

3) изменение файловой системы, например, переход от FAT32 к NTFS;

  1.  очистка диска от ненужных файлов;
  2.  сканирование диска с целью поиска логических ошибок;
  3.  дефрагментация диска;
  4.  сканирование диска с целью поиска физических дефектов;
  5.  назначение задач для обслуживания по расписанию;
  6.  лечение диска с целью блокировки испорченных кластеров;
  7.  восстановление системы (создание спасательных копий системных областей дисков и т.п.);
  8.  антивирусное сканирование дисков и лечение файлов.

При форматировании теряется вся информация на диске.

Команда Форматировать доступна в контекстном меню дисков. На учебных компьютерах ею пользоваться нельзя, в домашних условиях ее следует применять для форматирования дискет.

Обычно логические разделы на винчестере создают во время покупки компьютера, их меняют редко. Файловую систему NTFS используют для работы с файлами больших размеров, например видео файлами.

Операции 4-10 выполняют с помощью программ из папки Служебные, находящейся в папке Стандартные главного меню Windows.

Программа сканирования дисков с целью поиска логических ошибок в файловой структуре часто запускается автоматически во время включения компьютера, в частности, если перед этим компьютер был выключен не по правилам или вследствие исчезновения питания. Рекомендуют дождаться ее завершения. Часто (но не всегда) этой программой можно восстановить старую дискету, с которой не считываются данные. Программу можно быстро запустить (для диска а: или другого) с помощью команды главного меню Выполнить так: chkdisk а: (или scandisk а: в ранних версиях ОС Windows).

Дефрагментацию диска (команда defrag.exe) рекомендуют выполнять, если уровень фрагментации (разброс кластеров файла по поверхности диска) превышает 7% .

Буфер обмена

Приложение Буфер обмена предназначено для просмотра текущего содержания буфера обмена Windows. С его помощью можно выполнить сохранение содержимого буфера обмена в виде файла специального формата (.CLP) или его загрузку.

Соответствующие команды — Файл • Сохранить как и Файл • Открыть

Дефрагментация диска

Дефрагментация диска — служебное приложение, предназначенное для повышения эффективности работы жесткого диска путем устранения фрагментированности файловой структуры.

Наименьшей единицей хранения данных на диске является кластер. Если свободного места на диске достаточно, то файлы записываются так, что кластеры, в которые происходит запись, располагаются последовательно. В этом случае обращения к файлу происходят достаточно быстро, поскольку затраты времени на поиск очередных кластеров минимальны.

Если диск заполнен до отказа, запись на него возможна только после освобождения некоторого количества кластеров путем удаления файлов. При этом свободные области, образующиеся на диске, в общем случае не образуют одну большую непрерывную область. При попытке записать длинный файл на диск, имеющий прерывистую структуру свободных областей, файл делится на фрагменты, которые записываются туда, где для них нашлось место. Длительная работа с заполненным жестким диском приводит к постепенному увеличению фрагментированности файлов и значительному замедлению работы.

Программа Дефрагментация диска выполняет перекомпоновку файлов таким образом, что длинные файлы собираются из коротких фрагментов. В результате доступ к файлам заметно упрощается и эффективность работы компьютера возрастает.

Восстановление системы

Операционная система Windows ХР имеет в своем составе средства, позволяющие восстановить ее безошибочную работу в случае повреждения каких-либо системных файлов. Механизм такого восстановления основан на создании так называемых контрольных точек, содержащих сведения о состоянии системы и копии важных системных файлов. При возникновении каких-либо неполадок можно воспользоваться существующей контрольной точкой и вернуть систему в прежнее работоспособное состояние.

Созданием контрольных точек и восстановлением системы руководит специальная программа — Восстановление системы. Операционная система автоматически создает контрольные точки, когда выполняются «опасные», на ее взгляд, операции. Кроме того, контрольную точку можно создать в любой момент по инициативе пользователя. Восстановление системы выполняется только по явной команде пользователя.

Недостатком механизма восстановления являются значительные затраты дискового пространства на хранение контрольных точек. Если аппаратная или программная конфигурация компьютера подвержена регулярным изменениям, то объем дискового пространства, используемый для хранения данных контрольных точек, может выйти за любые разумные пределы. В этом случае средство Восстановление системы можно отключить, отдавая себе отчет, что надежность работы компьютера в этом случае может снизиться. Снова активировать это средство можно в любой момент.

Средства командной строки

Ряд средств специфической настройки компьютера недоступны в системе Windows ХР через Главное меню. Как правило, такие ограничения наложены на потенциально опасные и редко используемые средства. Предполагается, что этими средствами в случае необходимости воспользуется специалист по обслуживанию компьютера. Запуск подобных средств осуществляется с командной строки. Команда и параметры вводятся либо в диалоговом окне Запуск программы (Пуск • Выполнить) либо в специальном окне Командная строка (Пуск • Программы • Стандартные • Командная строка). Вот некоторые из полезных программ, запускаемых таким образом.

• regedit.exe ~ программа для ручного редактирования Реестра Windows, служебной базы данных, содержащей сведения об аппаратно-программной конфигурации компьютера.

• convert.exe — программа для преобразования файловой системы диска к более совершенному формату без уничтожения данных. Поддерживает преобразование от FAT16 или FAT32 к NTFS. Обратное преобразование невозможно.

• msconfig.exe — программа, задающая настройки, управляющие процессом начальной загрузки операционной системы. Позволяет редактировать системные файлы конфигурации и на временной основе отключать и подключать драйверы и команды, используемые в ходе начальной загрузки системы.

Компьютерные вирусы

Компьютерный вирус — это программный код, встроенный в другую программу, или в документ, или в определенные области носителя данных и предназначенный для выполнения несанкционированных действий на несущем компьютере.

Основными типами компьютерных вирусов являются:

• программные вирусы;

• загрузочные вирусы;

• макровирусы.

К компьютерным вирусам примыкают и так называемые троянские кони (троянские программы, троянцы).

Программные вирусы. Программные вирусы — это блоки программного кода, целенаправленно внедренные внутрь других прикладных программ. При запуске программы, несущей вирус, происходит запуск имплантированного в нее вирусного кода. Работа этого кода вызывает скрытые от пользователя изменения в файловой системе жестких дисков и/или в содержании других программ. Так, например, вирусный код может воспроизводить себя в теле других программ — этот процесс называется размножением. По прошествии определенного времени, создав достаточное количество копий, программный вирус может перейти к разрушительным действиям — нарушению работы программ и операционной системы, удалению информации, хранящейся на жестком диске. Этот процесс называется вирусной атакой.

Самые разрушительные вирусы могут инициировать форматирование жестких дисков. Поскольку форматирование диска — достаточно продолжительный процесс, который не должен пройти незамеченным со стороны пользователя, во многих случаях программные вирусы ограничиваются уничтожением данных только в системных секторах жесткого диска, что эквивалентно потере таблиц файловой структуры. В этом случае данные на жестком диске остаются нетронутыми, но воспользоваться ими без применения специальных средств нельзя, поскольку неизвестно, какие сектора диска каким файлам принадлежит. Теоретически восстановить данные в этом случае можно, но трудоемкость этих работ исключительно высока.

Считается, что никакой вирус не в состоянии вывести из строя аппаратное обеспечение компьютера. Однако бывают случаи, когда аппаратное и программное обеспечение настолько взаимосвязаны, что программные повреждения приходится устранять заменой аппаратных средств. Так, например, в большинстве современных материнских плат базовая система ввода-вывода (BIOS) хранится в перезаписываемых постоянных запоминающих устройствах (так называемая флэш-память).

Возможность перезаписи информации в микросхеме флэш-памяти используют некоторые программные вирусы для уничтожения данных BIOS. В этом случае для восстановления работоспособности компьютера требуется либо замена микросхемы, хранящей BIOS, либо ее перепрограммирование на специальных устройствах, называемых программаторами.

Программные вирусы поступают на компьютер при запуске непроверенных программ, полученных на внешнем носителе (гибкий диск, компакт-диск и т. п.) или принятых из Интернета. Особое внимание следует обратить на слова при запуске. При обычном копировании зараженных файлов заражение компьютера произойти не может. В связи с этим все данные, принятые из Интернета, должны проходить обязательную проверку на безопасность, а если получены незатребованные данные из незнакомого источника, их следует уничтожать, не рассматривая. Обычный прием распространения «троянских» программ — приложение к электронному письму с «рекомендацией» извлечь и запустить якобы полезную программу.

Загрузочные вирусы. От программных вирусов загрузочные вирусы отличаются методом распространения. Они поражают не программные файлы, а определенные системные области магнитных носителей (гибких и жестких дисков). Кроме того, на включенном компьютере они могут временно располагаться в оперативной памяти.

Обычно заражение происходит при попытке загрузки компьютера с магнитного носителя, системная область которого содержит загрузочный вирус. Так, например, при попытке загрузить компьютер с гибкого диска происходит сначала проникновение вируса в оперативную память, а затем в загрузочный сектор жестких дисков. Далее этот компьютер сам становится источником распространения загрузочного вируса.

Макровирусы. Эта особая разновидность вирусов поражает документы, выполненные в некоторых прикладных программах, имеющих средства для исполнения так называемых макрокоманд. В частности, к таким документам относятся документы текстового процессора Microsoft Word (они имеют расширение .DOC). Заражение происходит при открытии файла документа в окне программы, если в ней не отключена возможность исполнения макрокоманд. Как и для других типов вирусов, результат атаки может быть как относительно безобидным, так и разрушительным.

Методы защиты от компьютерных вирусов

Существуют три рубежа защиты от компьютерных вирусов:

• предотвращение поступления вирусов;

• предотвращение вирусной атаки, если вирус все-таки поступил на компьютер;

• предотвращение разрушительных последствий, если атака все-таки произошла.

Существуют три метода реализации защиты:

• программные методы защиты;

• аппаратные методы защиты;

• организационные методы защиты.

В вопросе защиты ценных данных часто используют бытовой подход: «болезнь лучше предотвратить, чем лечить». К сожалению, именно он и вызывает наиболее разрушительные последствия. Создав бастионы на пути проникновения вирусов в компьютер, нельзя положиться на их прочность и остаться неготовым к действиям после разрушительной атаки. К тому же вирусная атака — далеко не единственная и даже не самая распространенная причина утраты важных данных. Существуют программные сбои, которые могут вывести из строя операционную систему, а также аппаратные сбои, способные сделать жесткий диск неработоспособным. Всегда существует вероятность утраты компьютера вместе с ценными данными в результате кражи, пожара или иного стихийного бедствия.

Поэтому создавать систему безопасности следует в первую очередь «с конца» — с предотвращения разрушительных последствий любого воздействия, будь то вирусная атака, кража в помещении или физический выход жесткого диска из строя. Надежная и безопасная работа с данными достигается только тогда, когда любое неожиданное событие, в том числе и полное физическое уничтожение компьютера, не приведет к катастрофическим последствиям.

Средства антивирусной защиты

Основным средством защиты информации является резервное копирование наиболее ценных данных. В случае утраты информации по любой из вышеперечисленных причин жесткие диски переформатируют и подготавливают к новой эксплуатации.

На «чистый» отформатированный диск устанавливают операционную систему с дистрибутивного компакт-диска, затем под ее управлением устанавливают все необходимое программное обеспечение, которое тоже берут с дистрибутивных носителей. Восстановление компьютера завершается восстановлением данных, которые берут с резервных носителей.

При резервировании данных следует также иметь в виду и то, что надо отдельно сохранять все регистрационные и парольные данные для доступа к сетевым службам Интернета. Их не следует хранить на компьютере. Обычное место хранения — служебный дневник в сейфе руководителя подразделения. Создавая план мероприятий по резервному копированию информации, необходимо учитывать, что резервные копии должны храниться отдельно от компьютера. То есть, например, резервирование информации на отдельном жестком диске того же компьютера только создает иллюзию безопасности. Относительно новым и достаточно надежным приемом хранения ценных, но не конфиденциальных данных является их хранение в Web-папках на удаленных серверах в Интернете. Есть службы, бесплатно предоставляющие пространство (до нескольких Мбайт) для хранения данных пользователя.

Резервные копии конфиденциальных данных сохраняют на внешних носителях, которые хранят в сейфах, желательно в отдельных помещениях. При разработке организационного плана резервного копирования учитывают необходимость создания не менее двух резервных копий, сохраняемых в разных местах. Между копиями осуществляют ротацию. Например, в течение недели ежедневно копируют данные на носители резервного комплекта «А», а через неделю их заменяют комплектом «Б» и т. д.

Вспомогательными средствами защиты информации являются антивирусные программы и средства аппаратной защиты. Так, например, простое отключение перемычки на материнской плате не позволит осуществить стирание перепрограммируемой микросхемы ПЗУ (флэш-BIOS), независимо от того, кто будет пытаться это сделать: компьютерный вирус, злоумышленник или неаккуратный пользователь.

Существует достаточно много программных средств антивирусной защиты. Они предоставляют следующие возможности.

1. Создание образа жесткого диска на внешних носителях (например, на гибких дисках). В случае выхода из строя данных в системных областях жесткого диска сохраненный «образ диска» может позволить восстановить если не все данные, то по крайней мере их большую часть. Это же средство может защитить от утраты данных при аппаратных сбоях и при неаккуратном форматировании жесткого диска.

2. Регулярное сканирование жестких дисков в поисках компьютерных вирусов.

Сканирование обычно выполняется автоматически при каждом включении компьютера и при размещении внешнего диска в считывающем устройстве. При сканировании следует иметь в виду, что антивирусная программа ищет вирус путем сравнения кода программ с кодами известных ей вирусов, хранящимися в базе данных. Если база данных устарела, а вирус является новым, сканирующая программа его не обнаружит. Для надежной работы следует регулярно обновлять антивирусную программу. Желательная периодичность обновления — один раз в две недели; допустимая — один раз в три месяца. Для примера укажем, что разрушительные последствия атаки вируса W95.CIH. 1075 («Чернобыль»), вызвавшего уничтожение информации на сотнях тысяч компьютеров 26 апреля 1999 года, были связаны не с отсутствием средств защиты от него, а с длительной задержкой (более года) в обновлении этих средств.

3. Контроль изменения размера и других атрибутов файлов. Поскольку некоторые компьютерные вирусы на этапе размножения изменяют параметры зараженных файлов, контролирующая программа может обнаружить их деятельность и предупредить пользователя.

4. Контроль обращений к жесткому диску. Поскольку наиболее опасные операции, связанные с работой компьютерных вирусов, так или иначе обращены на модификацию данных, записанных на жестком диске, антивирусные программы могут контролировать обращения к нему и предупреждать пользователя о подозрительной активности.

Файловые менеджеры

Программа Total Commander. Total Commander (TC) — это программа для выполнения действий над объектами с помощью окон двух папок (в частности, дисков), одно из которых является активным (датчиком, сервером), а другое — пассивным (приемником, клиентом). Раньше эта программа называлась Windows Commander.

Для ТС сохранены главные принципы работы, характерные для программ с двухоконным интерфейсом (Norton Commander, FAR и т.п., рис. 2).

Рис. 2. Окно программы Total Commander (Windows Commander).

Рассмотрим окно программы ТС. Оно содержит меню, панель инструментов, два рабочих окна (называемых панелями) со строками заголовков, средства для активизации дисков, вертикальные полосы прокрутки, строку состояния, командную строку, строку функциональных клавиш.

Одно из рабочих окон является активным, другое -- пассивным. Характерные особенности активного окна: 1) наличие едва заметной пунктирной рамки для выделения объектов; 2) отображение активного пути перед командным рядком; 3) выделенная цветом строка заголовка.

С помощью ТС особенно удобно:

  •  визуально отыскивать папки и файлы;
  •  упорядочивать имена файлов и папок;
  •  просматривать текстовые файлы (F3);
  •  создавать (Shift+F4) и редактировать (F4) документы;
  •  копировать (F5);
  •  перемещать или переименовывать объекты (F6);
  •  создавать папку (F7);
  •  удалять объекты (F8);
  •  архивировать, разархивировать файлы;
  •  запускать программы на выполнение и т.п.

Чтобы открыть папку, следует щелкнуть на ней дважды, а чтобы закрыть (подняться на уровень вверх), следует щелкнуть на значке, что имеет вид двух горизонтальных точек.

Программа имеет многоязычный интерфейс, удобную панель инструментов, дублирующую команды меню. Это дает возможность быстро запускать часто употребляемые программы, а также обычную для опытных пользователей строку функциональных клавиш F3-F8. С помощью команд главного меню файлы можно архивировать, разделять на части, шифровать и расшифровывать, группировать, предоставлять на них права доступа и т.п.

Total Commander имеет особенно удобные средства организации FTP-связи, предназначенной для пересылки файлов с компьютера пользователя на другой компьютер в Интернете.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

545. Блок-секция торцевая, правая 9 – этажная 27 квартирная 77.5 KB
  По функциональному признаку жилые здания делятся на дома квартирного типа, общежития, интернаты. Они составляют более 85% общего объема строительства общественных зданий. Секционное многоэтажное здание, предназначенное для длительного проживания.
546. Исследование работы метода наименьших квадратов в математическом пакете MathLab 101.5 KB
  Познакомиться с средствами MathLab и смоделировать работу метода наименьших квадратов для полиномиальной модели для объекта с высоким уровнем помехи. Метод наименьших квадратов обеспечивает быстрый и точный подбор коэффициентов модели на базе выборки входов и выходов объекта.
547. Переваги та недоліки енергозберігаючих ламп 80.5 KB
  Сформувати в учнів поняття про енергозбереження та енергоефективність. Заборона на виробництво найпопулярніших в усьому світі ламп розжарювання потужністю від 100 Вт і більше набула чинності.
548. Циркові династії України. Сенсація на манежі 94.5 KB
  Створений подружжям Шевченко атракціон з дресированими хижаками викликає незмінний інтерес глядачів і у нас в країні і за кордоном, за творчі успіхи і величезний внесок у розвиток циркового мистецтва артисти були удостоєні почесних звань народних артистів.
549. Резидуально-органические поражения ЦНС 111 KB
  Последствия раннего резидуально-органического поражения ЦНС с церебрастеническим, неврозоподобным, психопатоподобным синдромами. Органический психический инфантилизм. Синдром детской гиперактивности с дефицитом внимания. Механизмы социальной и школьной дизадаптации, профилактика и коррекция при остаточных явлениях резидуально-органической церебральной недостаточности и при синдроме детской гиперактивности.
550. Административная ответственность в области предпринимательской деятельности 107.21 KB
  Административное правонарушение как основание административной ответственности. Производство по делам об административных правонарушениях в сфере предпринимательской деятельности. Материально-правовые и процессуальные особенности производства по делам об административных правонарушениях в сфере предпринимательской деятельности.
551. Различай ж–з. Антонимы 81.5 KB
  Конспект логопедического занятия с группой учащихся 3 класса, имеющих диагноз: нарушение чтения и письма, обусловленные ОНР (3 уровня).
552. Линейная алгебра. Нахождение собственного значения и вектора матрицы 84 KB
  Нахождение собственного значения и вектора матрицы. Поиск вектора между углами, вычисление обратных и решение матричных уравнений.
553. Истечение жидкости через отверстия и насадки 58 KB
  Произвести визуальное наблюдение за особенностями истечения жидкости через круглое отверстие с острой кромкой, квадратное отверстие и внешний цилиндрический насадок. Определить опытные значения коэффициентов скорости, расхода и гидравлического сопротивления для отверстия и насадка.