Понятие и основные виды операционных систем

При установке NTFS, диск разделяется на две неравные части: первая отводиться под MFT (Master File Table - общая таблица файлов), называется MFT - зоной и занимает порядка 12% от общего размера диска, вторую часть занимают собственно ваши данные. Есть еще и третья зона, но о ней позже. MFT лежит в начале диска, каждая запись в MFT соответствует какому-либо файлу и занимает около 1 Kb. По своей сути это каталог всех файлов находящихся на диске. Надо заметить, что любой элемент данных в NTFS рассматривается как файл, даже MFT. [5]

MFT-зона всегда держится пустой - это делается для того, чтобы самый главный, служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте. Остальные 88% диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.

Рис. 1. Файловая система NTFS.

Свободное место диска, однако, включает в себя всё физически свободное место - незаполненные куски MFT-зоны туда тоже включаются. Механизм использования MFT-зоны таков: когда файлы уже нельзя записывать в обычное пространство, MFT-зона просто сокращается (в текущих версиях операционных систем ровно в два раза), освобождая таким образом место для записи файлов. При освобождении места в обычной области MFT зона может снова расширится.

Первые 16 файлов (метафайлы) в MFT - зоне являются особой кастой. В них содержится служебная информация, они имеют фиксированное положение и они недоступны даже операционной системе. Кстати, первым из этих 16 является сам MFT - файл. Существует копия первых трех записей.

Третья зона, в свою очередь, делит диск пополам. Это сделано для надежности, в случае утери информации в MFT - файле, всегда можно восстановить информацию, а там уже дело техники, как говориться. Все остальные файлы в MFT - зоне могут располагаться произвольно. Надо заметить, что в MFT - зоне теоретически кроме служебных файлов ничего не находиться. NTFS практически не имеет ограничения на размеры диска ( во всяком случае при нынешних технологиях производства жестких дисков). Размер кластера может варьироваться от 512 b до 64 Kb, хотя обычный его размер равен 4 Kb. [2]

NTFS - отказоустойчивая система, которая вполне может привести себя в корректное состояние при практически любых реальных сбоях. Любая современная файловая система основана на таком понятии, как транзакция - действие, совершаемое целиком и корректно или не совершаемое вообще. У NTFS просто не бывает промежуточных (ошибочных или некорректных) состояний - квант изменения данных не может быть поделен на до и после сбоя, принося разрушения и путаницу - он либо совершен, либо отменен.

NTFS восстанавливается в полностью корректное состояние даже при сбоях в очень загруженные дисковой активностью моменты. Можно даже оптимизировать диск и в самый разгар этого процесса нажать reset - вероятность потерь данных даже в этом случае будет очень низка.

2.        Характеристика современных операционных систем

2.1.           Операционные системы семейства

Windows 95, 98, ME

Windows 95.

24 августа 1995 года корпорация Microsoft представила пользователям принципиально новую 32-разрядную операционную систему для настольных ПК - Windows 95. Первоначально Windows 95 устанавливалась поверх Windows 3.X в качестве своеобразного "обновления", используя ряд входящих в состав Windows 3.X библиотек, лишь чуть позже на свет появилась "самостоятельная" реализация Windows 95. [9]

Windows 95 имела уже ставший привычным современным пользователям оконный интерфейс с панелью задач, часами, регулятором громкости звука и переключателем раскладки клавиатуры в System Tray, ярлыком "Мой Компьютер" и "Корзиной" на рабочем столе. Окна запущенных приложений сворачивались теперь в панель задач и открывались из нее одним щелчком мыши, а сама панель задач могла перемещаться по рабочей области экрана, либо скрываться за его пределами. Доступ к установленным на дисках программам осуществлялся из меню, вызываемого нажатием кнопки "Пуск", роль файлового менеджера выполнял так называемый "Проводник" (Windows Explorer), являвшийся по совместительству самой оболочкой системы.

В Windows 95 впервые был интегрирован программно-драйверный комплекс DirectX, предоставляющий приложениям Windows прямой доступ к аппаратным устройствам ПК – звуковой карте, видеоплате и так далее. Именно благодаря этому стало возможным создание игр для Windows 95.А другая система – ActiveMovie – обеспечивала поддержку воспроизведения большого количества мультимедийных файлов – от музыки в формате MIDI до видеодисков.

Наконец, Windows 95 могла автоматически распознать большое число комплектующих и обладала значительно совершенным механизмом настройки и конфигурации. Всё это существенно снижало риск критических ошибок.

Однако Windows 95, обладавшая достаточно простым, дружественным и легким в изучении интерфейсом, была крайне ненадежной платформой, при создании которой программистами было допущено множество существенных и весьма неприятных ошибок. Нестабильность работы Windows 95 стала буквально притчей во языцех, значительно "подмочив" репутацию Microsoft.

Windows 98.

К работе над новой версией Windows Microsoft приступила сразу же после выхода Windows 95.

25 июня 1998г. новая ОС поступила в магазины. А примерно через месяц вышла в свет русскоязычная версия Windows 98.

Основные изменения коснулись интерфейса – теперь «рабочий стол» Windows 98 стал ещё красивее, а главное – он полностью интегрирован со средой Интернет. В новой ОС окончательно стёрта разница между файлами и папками на вашем компьютере и объектами Всемирной Информационной Паутины. Основным средством работы с файлами и папками в обоих случаях служит программа Internet Explorer.

Другое важное отличие Windows 98 от Windows 95заключается в расширенных возможностях управления интерфейсом. Проще говоря, с помощью особых встроенных в Windows 98 средств вы можете сделать её гораздо красивее, подобрав оформление на свой вкус.

Впрочем, все приятные новшества интерфейса Windows 98 могли преспокойно получить пользователи предыдущей версии – Windows 95: для этого требовалось всего лишь установить поверх ОС программу Internet Explorer версии 4.0, а также программный пакет Microsoft Plus.

Так что если бы все достоинства новой версии Windows 98 заключались только в визуальных улучшениях, то этот продукт вряд ли стоило вообще выпускать. Но есть и более важные изменения – во внутреннем устройстве ОС. Хотя основная начинка ОС осталась прежней, Windows 98 выигрывала у своей предшественницы за счёт корректной работой с новыми комплектующими – процессором Pentium 2, графическим портом AGP, шиной USB, новыми моделями видеокарт, материнских плат, модемов и так далее. Windows 98 содержала массу новых программ и утилит – в первую очередь полный комплект программного обеспечивания для работы в Интернете и утилиту конвертации файловой системы FAT16 в более новую версию FAT32.

Windows ME (Millennium Edition).

Windows ME первоначально рассматривалась аналитиками лишь как очередное, чуть подлатанное издание знакомой операционной системы. И в самом деле – основным нововведением в Windows ME считалась новая версия пакета Microsoft Internet Explorer версии 5.5, обновлённый пакет драйверов DirectX 7.1 да несколько новых дополнительных программ (Movie Maker, Windows Media Player).Кроме того, в систему была введена поддержка мощных цифровых устройств ввода (фото- и видеокамер, сканеров).

И лишь после официального представления МЕ, состоявшегося 15 сентября 2000 года, стало ясно, что на самом деле Microsoft ухитрилась внести в новую ОС довольно кардинальные изменения.

В частности, Windows МЕ стала первой «домашней» ОС, отказавшейся от поддержки «режима MS-DOS» и ряда программ для него. Конечно, ядро DOS никуда не делось – оно по-прежнему входило в комплект Windows ME. Однако загрузка в режиме «командной строки» больше не поддерживалась, а большинство параметров из конфигурационных файлов загрузки, оставшихся в наследство от DOS (autoexec.bat, config.sys), перекочевало непосредственно в реестр Windows. [1]

Таким образом, Microsoft всё-таки выполнила своё обещание «умертвить» DOS ещё до начала третьего тысячелетия – а заодно и попыталась приучить пользователей к необходимости перехода на Windows 2000, с которой новую ОС роднило не только ненависть к DOS, но и солидные размеры.

Полный комплект Windows ME занимает на винчестере от 300 до 500 Мб – примерно втрое больше, чем Windows 98. В частности, это объясняется тем, что в процессе установки Windows ME сохраняет в собственной папке свой установочный комплект (около 150 Мб). Благодаря этому пользователи могут удалять и добавлять любые компоненты ОС, не обращаясь к установочному компакт-диску Windows. Немало места занимает и новая папка RESTORE, в которой сохраняются важные системные файлы Windows после установки каждой новой программы. Это даёт возможность пользователю в любой момент «откатиться» назад, восстановив на своём компьютере стабильную и надёжную конфигурацию без переустановки Windows и прикладных программ.

Как и следовало ожидать, скорость работы Windows ME, вопреки обещанию разработчиков, несколько снизилась. И если раньше объём оперативной памяти в 64 Мб был для работы в Windows 98 весьма комфортным, то для Windows ME знатоки настоятельно рекомендуют 96 Мб и более.

Серьёзные изменения претерпела система безопасности самой ОС – в состав Windows ME вошёл ряд новых инструментов обеспечения сохранности конфигурации и системных файлов. В наборе стандартных программ появился комплекс Windows Restore, предоставляющий пользователю возможность «отката» на предыдущие конфигурации Windows в случае неудачной установки каких-либо программ.

Небольшие, но важные изменения произошли и в структуре интерфейса. Так, папки «Принтеры» и «Удалённый доступ к сети» переместились из папки «Мой компьютер» на общую Панель управления – где они и должны были находиться с самого начала.

Век Windows ME был не долог – уже в 2001 году в свет вышла новая операционная система Windows XP, окончательно похоронившая «линейку» ОС, ведущих своё происхождение от Windows 3.х.

2.2.           Операционные системы семейства Windows NT, 2000, XP

Windows NT 4.0 появилась осенью 1996 г. Целью компании Microsoft было завоевание не только рынка операционных систем для конечных пользователей, но и части рынка серверных операционных систем, на котором доминировали Novell, Sun и производители коммерческих версий UNIX. Windows NT, как первая полностью 32-разрядная операци­онная система семейства Windows, стала первым шагом в этом направле­нии. Она существовала в двух редакциях - Server и Workstation.

Широкую популярность она завоевала при построении корпоративных систем, для которых требовалась высокая надежность и средства защиты данных. При использовании традиционного для небольших корпоратив­ных сетей набора деловых приложений (офисные приложения, корпо­ративная информационная система и др.) в условиях, когда обновление аппаратной части и подключение новых устройств производится редко, Windows NT Workstation была наилучшим выбором.

Данная ОС использует приоритетную многозадачность, поддержи­вает файловые системы РАТ16 и МТР8, имеет удобный графический интерфейс.[8]

Следом за NT 4.0 предполагалось выпустить версию NT 5.0. но в 1999 г. Microsoft изменила ее название на Windows 2000. Это было сделано для того, чтобы найти нейтральное имя как для пользователей Windows 98, так и для пользователей NT. При этом Microsoft рассчитывала иметь единую ОС, построенную на основе надежной 32-разрядной технологии, но использующую интерфейс системы Windows 98.[12]

ОС Windows 2000, ОС Windows ХР и Windows 2003, Windows 2007 предназначен­ные для работы в локальных сетях и на мощных рабочих станциях. Перечислим их основные особенности:

•      стандартизация интерфейса пользователя;

•      возможность подключать внешние устройства различных видов;

•      интеграция функций программ, т.е. возможность исполь­зовать в конкретной программе объекты, созданные сред­ствами другой программы;

•      многозадачность;

•      переход к преобладающему использованию графических средств изображения.

Графический пользовательский интерфейс предназначен для создания пользователю комфортных условий в работе с операци­онной системой: с его помощью удобно запускать программы, от­крывать и сохранять файлы, работать с файлами, дисками и сете­выми серверами. Графический многооконный пользовательский интерфейс основан на реализации объектно-ориентированного подхода, при котором работа пользователя ориентирована, в пер­вую очередь, на документы, а не на программы. Загрузку любого имеющегося документа можно осуществить путем открытия фай­ла, содержащего этот документ, при этом одновременно автома­тически загрузится программа, с помощью которой был создан открываемый файл.

Начиная с версии Windows 2000, ОС поддерживает полноцен­ную организацию локальной сети с выделенным сервером. В Windows 2000 и более поздних версиях реализованы следующие функциональные и архитектурные решения:

•      многозадачность — использование одного процессора для работы множества приложений;

•      масштабируемость — возможность автоматического под­ключения и использования дополнительных процессоров;

•      объектная ориентация. Такими объектами являются: объ­екты каталога, процесса и нитей управления, объекты сег­ментов памяти, портов и т.д.;

•      расширяемость, обеспечена открытой модульной архитек­турой, позволяющей добавлять новые модули на все уровни операционной системы;

•      доменная архитектура сетей, которая позволяет поддержи­вать соединения с другими сетевыми продуктами и взаимо­действовать с серверами и клиентами других операционных систем;

•      система безопасности. Для обеспечения безопасности опе­рационной системы, приложений, информации (от разру­шения и несанкционированного доступа) и неквалифици­рованных действий пользователя в Windows разработана многоуровневая система безопасности — на уровне пользо­вателя, доменов, объектов, ресурсов, сетевой передачи ин­формации, приложений и т.д.[10]

Windows 2000 — это современная операционная система, рабо­тающая на настольных ПК старших моделей и серверах. Она унас­ледовала множество свойств системы NT 4.0 и является полностью 32-разрядной (планируется переход на 64-разрядную) многозадачной системой с индивидуально защищенными процессами.