Программные средства реализации информационных процессов

Средства резервного копирования данных. Если на компьютере выполняется практическая работа, объем ценных (а зачастую и уникальных) данных нарастает с каждым днем. Ценность данных, размещенных на компьютере, принято измерять совокупностью затрат, которые может понести владелец в случае их утраты. Важным средством защиты данных является регулярное резервное копирование на внешний носитель. В связи с особой важностью этой задачи операционные системы обычно содержат базовые средства для выполнения резервного копирования.

Прочие функции операционных систем

Кроме основных (базовых) функций операционные системы могут предоставлять различные дополнительные функции. Конкретный выбор операционной системы определяется совокупностью предоставляемых функций и конкретными требованиями к рабочему месту.

Прочие функции операционных систем могут включать следующие:

• возможность поддерживать функционирование локальной компьютерной сети без специального программного обеспечения;

• обеспечение доступа к основным службам Интернета средствами, интегрированными в состав операционной системы;

• возможность создания системными средствами сервера Интернета, его обслуживание и управление, в том числе дистанционное посредством удаленного соединения;

• наличие средств защиты данных от несанкционированного доступа, просмотра и внесения изменений;

• возможность оформления рабочей среды операционной системы, в том числе и средствами, относящимися к категории мультимедиа;

• возможность обеспечения комфортной поочередной работы различных пользователей на одном персональном компьютере с сохранением персональных настроек рабочей среды каждого из них;

• возможность автоматического исполнения операций обслуживания компьютера и операционной системы по заданному расписанию или под управлением удаленного сервера;

• возможность работы с компьютером для лиц, имеющих физические недостатки, связанные с органами зрения, слуха и другими.

Кроме всего вышеперечисленного, современные операционные системы могут включать минимальный набор прикладного программного обеспечения, которое можно использовать для исполнения простейших практических задач:

• чтение, редактирование и печать текстовых документов;

• создание и редактирование простейших рисунков;

• выполнение арифметических и математических расчетов;

• ведение дневников и служебных блокнотов;

• создание, передача и прием сообщений электронной почты;

• создание и редактирование факсимильных сообщений;

• воспроизведение и редактирование звукозаписи;

• воспроизведение видеозаписи;

• разработка и воспроизведение комплексных электронных документов, включающих текст, графику, звукозапись и видеозапись.

Особенности файловых систем

На выбор файловой системы оказывают влияние следующие факторы:

• Цель, для которой предполагается использовать компьютер.

• Аппаратная платформа.

• Количество жестких дисков и их объем.

• Требования к безопасности.

• Используемые в системе приложения

Файловые системы FAT и FAT32

FAT представляет собой  простую файловую систему, разработанную  для небольших дисков и простых  структур каталогов. Ее название  происходит от названия метода, применяемого для организации  файлов — таблица размещения  файлов (File Allocation Table, FAT). Эта таблица размещается в начале тома. В целях защиты тома на нем хранятся две копии FAT. В случае повреждения первой копии FAT дисковые утилиты (например, Scandisk) могут воспользоваться второй копией для восстановления тома. Таблица размещения файлов и корневой каталог должны располагаться по строго фиксированным адресам, чтобы файлы, необходимые для запуска системы, были размещены корректно.

По принципу построения FAT похожа на оглавление книги, т. к. операционная система использует ее для поиска файла и определения кластеров, которые этот файл занимает на жестком диске. Том, отформатированный под FAT12 и FAT16, размечается по кластерам. Стандартный размер кластера, устанавливаемый по умолчанию, определяется размером тома Таблица расположения файлов и ее резервная копия содержат следующую информацию о каждом кластере тома:

• Unused (кластер не используется).

• Cluster in use by a file (кластер используется файлом).

• Bad cluster (плохой кластер).

• Last cluster in a file (последний кластер файла).

Корневая папка содержит записи для каждого файла и каждой папки, расположенных в корневой папке. Единственным отличием корневой папки от остальных является то, что она занимает четко определенное место на диске и имеет фиксированный размер (не более 512 записей для жесткого диска; для дискет этот размер определяется их объемом).

Папки содержат 32-байтные записи для каждого содержащегося в них файла и каждой вложенной папки. Эти записи содержат следующую информацию:

• Имя (в формате 8.3).

• Байт атрибутов (8 бит полезной информации, которая подробно описана ниже).

• Время создания (24 бит).

• Дата создания (16 бит).

• Дата последнего доступа (16 бит).

• Время последней модификации (16 бит).

• Дата последней модификации (16 бит).

• Номер начального кластера файла в таблице расположения файлов (16 бит).

• Размер файла (32 бита).

Структура папки FAT не имеет четкой организации, и файлам присваиваются первые доступные адреса кластеров на томе. Номер начального кластера файла представляет собой адрес первого кластера, занятого файлом, в таблице расположения файлов. Каждый кластер содержит указатель на следующий кластер, использованный файлом, или индикатор (OxFFFF), указывающий, что данный кластер является последним кластером файла.

Файлы на дисках имеют 4 атрибута, которые могут сбрасываться и устанавливаться пользователем — Archive (архивный), System (системный), Hidden (скрытый) и Read-only (только чтение).

32-разрядная файловая  система FAT32 была введена с выпуском Windows 95 OSR2 и поддерживается в Windows 98 и Windows 2000. Она обеспечивает оптимальный доступ к жестким дискам, CD-ROM и сетевым ресурсам, повышая скорость и производительность всех операций ввода/вывода. FAT32 представляет собой усовершенствованную версию FAT, предназначенную для использования на томах, объем которых превышает 2 Гбайт.

Том, отформатированный для использования FAT32, как и том FAT16, размечается по кластерам. Размер кластера по умолчанию определяется размером тома. В табл. 1 приведено сравнение размеров кластеров для FAT16 и FAT32 в зависимости от размера диска.

Таблица 1. Размеры кластеров по умолчанию для FAT 16 и FAT32

Размер диска	Размер кластера FAT16	Размер кластера FAT32
До 32 Мбайт	512 байт	Не поддерживается
32-63 Мбайт	1 Кбайт	Не поддерживается
64-127 Мбайт	2 Кбайт	Не поддерживается
128-255 Мбайт	4 Кбайт	Не поддерживается
256-511 Мбайт	8 Кбайт	Не поддерживается
512-1023 Мбайт	16 Кбайт	4 Кбайт
1024-2047 Мбайт (2 Гбайт)	32 Кбайт	4 Кбайт
2048-8191 Мбайт (8 Гбайт)	Не поддерживается	4 Кбайт
8192-16383 Мбайт (16 Гбайт)	Не поддерживается	8 Кбайт
16384-32767 Мбайт (32 Гбайт)	Не поддерживается	16 Кбайт
От 32 Гбайт	Не поддерживается	32 Кбайт

 

 

FAT32 обеспечивает следующие  преимущества по сравнению с  прежними реализациями FAT:

• Поддержка дисков размером до 2 Тбайт.

• Более эффективное расходование дискового пространства. FAT32 использует более мелкие кластеры, что позволяет повысить эффективность использования дискового пространства на 10-15% по сравнению с FAT.

• Повышенная надежность и более быстрая загрузка программ. В отличие от FAT12 и FAT16, FAT32 обладает возможностью перемещать корневой каталог и использовать резервную копию FAT, если первая копия получила повреждения. Кроме того, загрузочный сектор FAT32 был расширен по сравнению с FAT16 и содержит резервные копии жизненно важных структур данных. Повышенная устойчивость FAT32 обусловлена именно этими факторами.

Файловая система NTFS

Файловая система NTFS обеспечивает такое сочетание производительности, надежности и эффективности, которое невозможно предоставить с помощью любой из реализаций FAT. Основными целями разработки NTFS являлись обеспечение скоростного выполнения стандартных операций над файлами (включая чтение, запись, поиск) и предоставления дополнительных возможностей, включая восстановление поврежденной файловой системы на чрезвычайно больших дисках.

NTFS обладает характеристиками  защищенности, поддерживая контроль  доступа к данным и привилегии  владельца, играющие исключительно  важную роль в обеспечении  целостности жизненно важных  конфиденциальных данных. Папки  и файлы NTFS могут иметь назначенные  им права доступа вне зависимости  от того, являются они общими  или нет. NTFS —файловая система, которая  позволяет назначать права доступа  к отдельным файлам.

Файловая система NTFS, как и FAT, в качестве фундаментальной единицы дискового пространства использует кластеры. В NTFS размер кластера по умолчанию зависит от размера тома, но нужный размер кластера можно указать в качестве параметра команды FORMAT

Таблица 3. Зависимость размера кластера по умолчанию от размера раздела для NTFS

Размер раздела	Количество секторов в кластере	Размер кластера
До 512 Мбайт включительно	1	512 байт
513-1024 Мбайт (1 Гбайт)	2	1Кбайт
1025-2048 Мбайт (2 Гбайт)	4	2Кбайт
2049-4096 Мбайт (4 Гбайт)	8	4Кбайт
4097-8192 Мбайт (8 Гбайт)	16	8Кбайт
8193-16384 Мбайт (16 Гбайт)	32	16Кбайт
16385-2768 Мбайт (32 Гбайт)	64	32Кбайт
От 32 678 Мбайт	128	64Кбайт

 

Основную информацию о томе NTFS содержит загрузочный сектор раздела (Partition Boot Sector), который начинается с сектора 0 и может иметь длину до 16 секторов. Он состоит из двух структур:

• Блок параметров BIOS. Эта структура содержит информацию о строении тома и структурах файловой системы.

• Код, описывающий, как найти и загрузить файлы для любой из установленных на компьютере операционных систем.

Форматирование тома для NTFS приводит к созданию нескольких системных файлов и главной таблицы файлов (Master File Table, MFT). MFT содержит информацию обо всех файлах и папках, имеющихся на томе NTFS.

NTFS — это объектно-ориентированная  файловая система, которая обрабатывает  все файлы как объекты с  атрибутами. Практически все объекты, существующие на томе, представляют  собой файлы, а все что имеется  в файле, представляет собой атрибуты  — включая атрибуты данных, атрибуты  системы безопасности, атрибуты  имени файла. Каждый занятый сектор  на томе NTFS принадлежит какому-нибудь  файлу. Частью файла являются  даже метаданные файловой системы (информация, которая представляет  собой описание самой файловой  системы).