Операционные системы. Понятие, функции и виды ОС

Операционные системы Понятие, функции и виды ОС Понятие Операционная система - это комплекс программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера, исполнения других компьютерных программ и организации диалога между пользователем и компьютером. Вопрос 1. Понятие, функции и виды ОС Функции ОС : • создание операционной среды для функционирования всех программ, и взаимодействия их друг с другом и устройствами ПК; • управление устройствами компьютера и компьютерных сетей и поддержка их надежной и эффективной работы; • проведение диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и сетей; • выполнение вспомогательных технологических операций (копирование, архивирование, восстановление программ и данных и т.д.). Вопрос 1. Понятие, функции и виды ОС Пользовательский интерфейс – совокупность способов и инструментов организации диалога между пользователем и компьютером. Существует 3 вида пользовательских интерфейсов: • текстовый интерфейс (интерфейс командной строки); • графический (GUI – Grafic User Interface); • мультимедийный интерфейс (управление голосом) Вопрос 1. Понятие, функции и виды ОС Текстовый интерфейс командной строки Основные понятия и концепции ОС Системные вызовы • System calls – интерфейс между ОС и прикладной программой (сервис) – Создают, используют и удаляют различные объекты: • Процессы • Файлы •… – Переход задачи в привилегированный режим (kernel mode) – Осуществляется командой программного прерывания (INT) – синхронное событие (связано с выполняемым процессором кодом) Прерывания • Hardware interrupt – событие, генерируемое внешним (по отношению к процессору) устройством – Например, пользователь нажал клавишу – Завершилась асинхронная операция вводавывода – Прерывания таймера • Планирование процессов – Асинхронное событие – возникает независимо от того, какой код выполняется процессором в данный момент Исключительные ситуации • Exception – возникает в результате выполнения программой недопустимой операции, доступа к ресурсу при отсутствии необходимых привилегий, или обращения к отсутствующей странице памяти – синхронные события, возникающие в контексте текущей задачи (как и системные вызовы) • Исправимые (нет нужных данных в памяти) • Неисправимые (ошибка в программе) завершение программы Файлы • Файл (file) – часть пространства на носителе информации, имеющая имя • Файловая система (file system) – скрывает особенности ввода-вывода и дает программисту простую абстрактную модель файлов, независимую от устройств – Системные вызовы для работы с файлами – Понятия каталога, пути,… Процессы и нити • Процесс – наиболее фундаментальная концепция в ОС • Нити (потоки, threads) • Подробнее – в дальнейших лекциях Классификация ОС Классификация ОС • Существует несколько схем классификации • Будем классифицировать с точки зрения пользователя по нескольким критериям Реализация многозадачности • Многозадачные – UNIX – OS/2 – Windows NT • мультипрограммирование • Однозадачные – MS-DOS • Отсутствуют защитные механизмы и коммуникационные возможности (между программами) Поддержка многопользовательского режима • Однопользовательские – MS-DOS – DOS + Windows 3.x • Многопользовательские – Windows NT – UNIX • Механизмы защиты персональных данных каждого пользователя Многопроцессорная обработка • Два или более процессоров, параллельно выполняющих команды – Усложнение всех алгоритмов управления ресурсами – Linux, Solaris, Windows NT – Многопроцессорные ОС: • Симметричные – Обработка полностью децентрализована • Асимметричные – Процессоры неравноправны » Master » Slave Системы реального времени • Многозадачные системы – Пакетные системы – Системы разделения времени – Системы реального времени • Предназначены в первую очередь для управления техническими объектами (АЭС) и технологическими процессами – Характеризуются предельно допустимым временем реакции на внешнее событие • Нет виртуальной памяти – QNX Графический интерфейс пользователя • Неграфические ОС – – – – Интерфейс командной строки (клавиатура) MS-DOS – использовалась более 15 лет! Оболочки Операционные оболочки • Многозадачность • Расширенные средства обмена данными между программами • Графический интерфейс пользователя • Графические ОС – – – – Графический интерфейс пользователя (манипулятор) Windows’9x Windows NT Linux (на самом деле это и не совсем так) Семейства ОС • CP/M • MS-DOS, PC-DOS, DR-DOS, PTS-DOS • OS/2 • Windows’9x • Windows NT, 2k, XP, 2003 Server, Longhorn • UNIX, XENIX, Linux • QNX, WebOS, BeOS – Примитивная операционная среда – – Иерархическая файловая система Большое число внешних команд – Графический интерфейс пользователя – – Псевдомногозадачные ОС 32-х разрядные, но с сохранением 16-ти разрядной подсистемы – – – Многопользовательские Истинно многозадачные Полностью 32-х разрядные – – – – Многопользовательские Истинно многозадачные Полностью 32-х разрядные сверхзащищенные – – – Нестандартные ОС ОС реального времени … Виды ОС фирмы Microsoft • MS Dos (версии 1-7) – 16-разрядная. • Windows 95 – 32(16)-разрядная (треб-я: процессор 386, 16 Мегабайт оперативной памяти (RAM), Монитор VGA, Мышь) • • • • Windows NT 4.0 (Profession и Server) 1996 г Windows 98 - 32-разрядная (486DX /66, 16 Mb RAM, 300 HDD). Windows Millennium (усовершенствованная Win98) 2000 г Windows 2000 (Profession и Server) (усовершенствованная WinNT, треб-я: 233 MHz/64 MB RAM, 2 Gb HDD ). • Windows XP (Profession и Home edition) (eXPerience – опыт, 2001 г) 32 и 64-разрядные (треб-я: 300 MHz/128 MB RAM, 3 Gb HDD) • Windows 2003 Server Edition – серверная ОС 32 и 64-разрядные • Windows Vista (Longhorn) - 32 и 64-разрядные 2006 г. (треб-я: Pentium 4, 512 MB RAM) • …… Windows 7, Windows 10 Вопрос 1. Понятие, функции и виды ОС Классификация ОС • По поддерживаемой разрядности ПК операционные системы подразделяются на 16-ти, 32-х и 64-х разрядные ОС. • По количество одновременно обрабатываемых задач : однозадачные и многозадачные. • По использованию в компьютерной сети : серверные (сетевые) ОС, ОС с поддержкой организации сети и ОС только для ПК. • По количеству одновременно работающих пользователей: однопользовательские и многопользовательские. Вопрос 1. Понятие, функции и виды ОС Классификация ОС По поддерживаемым архитектурным особенностям (платформе или типу) компьютера • IBM-совместимые (MsDos,Window, Linux, Lindows, OS/2,…), • Macintosh (MacOS) • специальные ОС. Вопрос 1. Понятие, функции и виды ОС Структура ЭВМ слои Основные функции – ОС, как виртуальная машина • С помощью простых и ясных абстракций от программиста скрываются физические подробности работы компьютера – ОС, как менеджер ресурсов • Осуществляет упорядоченное и контролируемое распределение процессорного времени, памяти и др. между программами Основные функции – ОС, как постоянно функционирующее ядро • Постоянно работающая на компьютере программа (или ее часть – ядро), взаимодействующая со всеми прикладными программами – ОС, как защитник пользователей и программ • Обеспечивает сохранность данных каждого пользователя и изолирует их выполняющиеся приложения друг от друга Резюме – ОС реализует такие интерфейсы: • Аппаратно-программный • Программно-программный • Интерфейс пользователя Тема лекции: Операционные системы ЭВМ Вопрос 2. Состав операционных систем • базовая система ввода-вывода (BIOS - Basic Input Output System); • загрузчик операционной системы (Boot); • ядро ОС; • драйверы устройств; • командный процессор; • внешние команды (файлы); • GUI. Вопрос 2. Состав операционных систем Базовая система ввода-вывода (BIOS) - это набор микропрограмм, реализующих основные низкоуровневые (элементарные) операции ввода-вывода, хранящихся в ПЗУ. Поэтому, она как бы "встроена" в компьютер и является одновременно аппаратной частью и частью операционной системы. Набор этих программ записывается в постоянную память компьютера при его изготовлении. Вопрос 2. Состав операционных систем Загрузчик операционной системы - это короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты или диска с операционной системой. Функция этой программы заключается в считывании в память основных дисковых файлов ОС и передачи им дальнейшего управления ЭВМ.. Вопрос 2. Состав операционных систем Драйверы требуются в тех случаях, когда обмен информацией с устройствами должен происходить иначе, чем определено в BIOS. Драйверы устройств – это программы, управляющие работой внешних (периферийных) устройств на физическом уровне. Они дополняют систему ввода-вывода ОС и обеспечивают обслуживание новых устройств или нестандартное использование имеющихся. Они передают или принимают данные от внешних устройств ЭВМ и делают программы пользователя независимыми от особенностей аппаратных средств. Вопрос 2. Состав операционных систем Командный процессор – это программа, функции которой заключаются в следующем: • - прием и синтаксический разбор команд, полученных с клавиатуры или из командного файла; • - исполнение внутренних команд операционной системы; • - загрузка и исполнение внешних команд (реализованных в виде самостоятельных программ) операционной системы и прикладных программ пользователя (файлы с расширением COM, EXE или BAT). Внешние команды ОС - это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде прикладных программ (отдельных файлов). Вопрос 2. Состав операционных систем Ядро ОС - реализует основные высокоуровневые услуги, загружается в ОЗУ и остается в ней постоянно. В ядре ОС выделяют несколько подсистем, каждая из которых отвечает за выполнение той или иной задачи: – файловая система (отвечает за размещение информации на устройствах хранения); – система управления памятью (размещает программы в памяти); – система управления программами (осуществляет запуск и выполнение программ); – система связи с драйверами устройств (отвечает за взаимодействие с внешними устройствами); – система обработки ошибок; – службу времени (предоставляет всем программам информацию о системном времени). Вопрос 2. Состав операционных систем Архитектура ОС Монолитное ядро • Monolithic kernel – компоненты ОС – не отдельные модули, а части одной большой программы – Сборка (компиляция) ядра выполняется отдельно для каждого компьютера • Добавление новых компонентов и исключение неиспользуемых • Экономия памяти • Повышение надежности – Быстродействие – Старейший способ организации ОС (UNIX) – Все равно можно выделить некоторую структуру Монолитное ядро - пример Слоеные системы • Layered system – вычислительная система разбивается на ряд более мелких уровней с хорошо определенными связями – Каждый слой может вызывать объекты только из нижнего ближайшего к нему слоя – Система THE (Technishe Hogeschool Eindhoven), Дейкстра и его студенты, 1968г. – Слоеные системы: • • • • • Хорошо реализуются Хорошо тестируются Хорошо модифицируются Тяжелы в разработке (определение слоев) Менее эффективны, чем монолитные (при вводе-выводе надо пройти все слои ) Слоеные системы - пример • Структура ОС THE: Виртуальные машины • Виртуальная машина для каждого пользователя – абсолютно «голая» копия всего hardware – Каждый может запустить свою собственную ОС – CP/CMS, или VM/370 (для семейства IBM/370) – Виртуальные машины менее эффективны, чем реальная – Громоздкость – Но! Можно использовать на одной машине программы, написанные для разных ОС Виртуальные машины - пример • Вариант виртуальной машины: Микроядерная архитектура • Microkernel architecture – большинство составляющих ОС являются самостоятельными программами – Микроядро обеспечивает взаимодействие между ними через передачу сообщений – Работает в привилегированном режиме • • • • • Взаимодействие между программами Планирование использования процессора Первичная обработка прерываний Операции ввода-вывода Базовое управление памятью – Высокая степень модульности • Упрощается добавление новых компонент • Упрощается отладка – Снижение производительности из-за передачи сообщений • Следует аккуратно проектировать, чтобы минимизировать взаимодействие компонентов Микроядерная архитектура пример Смешанные системы • Большинство современных ОС комбинируют вышеперечисленные варианты архитектуры – Linux – монолитная система с элементами микроядерной архитектуры • Модули ядра – Запуск ОС с монолитным ядром под управлением микроядра – 4.4 BSD, MkLinux (микроядро Mach) – Windows NT – тесное сплетение элементов микроядерной архитектуры и монолитного ядра • Сложное и большое ядро (более 1 Мб) • Передача сообщений между компонентами ОС • Но! Одно адресное пространство и общие структуры данных (как в монолитных ОС) • Режим ядра и режим пользователя (как в монолитных ОС) • Windows NT – гибридная ОС Структура ОС. Пример • • Даже в монолитных ОС можно выделить структуру MS-DOS: – – – – – – – BIOS – базовая система ввода-вывода. Встроена в ПЗУ машины. Выполняет наиболее простые и универсальные услуги ОС по вводувыводу (Windows NT не использует BIOS) Загрузчик – в 1-м секторе нулевой дорожки системного диска (для HDD это не так). Считывает в память еще два модуля ОС Резидентная часть – файлы IO.SYS и MSDOS.SYS – остаются в памяти постоянно. IO.SYS – дополнение к BIOS, MSDOS.SYS – реализует основные высокоуровневые услуги ОС Командный процессор (интерпретатор) – файл COMMAND.COM). Обрабатывает команды, вводимые пользователем Команды • • Внутренние – их командный процессор выполняет сам Внешние – поставляются с ОС в виде отдельных программ Драйверы устройств – расширяют возможности ОС по управлению устройствами, позволяют подключить новые устройства или нестандартным образом использовать имеющиеся + оболочки (DOS Navigator, Norton Commander,…) и операционные оболочки (Windows, SEAL, Polit,…) Выводы • • ОС обеспечивает интерфейсы (связь) между пользователем, программами и аппаратурой Вычислительные системы прошли в своей эволюции четыре этапа ОС оперируют такими понятиями и концепциями, как • ОС может быть построена на основе: • Существует несколько классификаций ОС • – – – – – Системные вызовы Прерывания Исключения Файлы Процессы и нити – – – – – Монолитного ядра Слоеной архитектуры Виртуальных машин Микроядерной архитектуры Смешанной архитектуры Контрольные вопросы • Из каких слоев состоит вычислительная система? • Какие виды ПО Вы знаете? • Каковы основные точки зрения на то, что такое ОС? • Какие этапы (и сколько) прошли вычислительные системы своей эволюции? • Перечислите основные концепции и понятия ОС? • Какие архитектуры ОС Вы знаете? • По каким критериям можно классифицировать ОС? • Какие семейства ОС Вы знаете? Использованные материалы • В.Е. Карпов, К.А. Коньков. Курс «Введение в операционные системы» // Общая редакция член-корр. РАН В.П. Иванников. Курс создан при поддержке корпорации Intel.. • Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Изд. 5-е, исправл. и доп. – М.: Финансы и статистика, НПО «Информатика и компьютеры» Тема лекции: Операционные системы ЭВМ Вопрос 4. Файловая система ОС Информация в компьютере хранится на компьютерных носителях информации (магнитных и лазерных дисках, флэшках и др. устройствах) в виде файлов. За организацию хранения информации (файлов) на каких-либо носителях отвечает файловая система (ФС), которая является составной частью любой операционной системы. Вопрос 2. Файловая система ОС Файловая система (ФС) включает в себя: • наборы служебных структур данных, используемых для управления файлами (атрибуты файлов, каталоги, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске и т.д.) • набор функций по управлению файлами (создание, удаление, чтение, запись, установка атрибутов и уровней доступа, поиску и т.д.) ФС конкретного компьютера включает еще • совокупность всех файлов на диске. Вопрос 2. Файловая система ОС Виды файловых систем: по видам носителей для гибких дисков и флэшек (FAT) для лазерных дисков (CDFS и UDF ) для жестких дисков по разрядности (16, 32, 64) по видам используемых ОС (для жестких дисков) • FAT (16) (MSDOS) • VFAT (Win95 (первой редакции)) • FAT32 (Windows, Mac OS, Linux) • NTFS (Win NT, 2000, XP, 2003) • exFAT (Win, Linux, MacOS) • HPFS (OS/2) • HFS (MacOS) • Ext2fs, ReiserFS, Ext3fs, XFS, Ext4 (Linux (Unix)) и др. Вопрос 2. Файловая система ОС Характеристики файловых систем Характеристика FAT VFAT FAT32 NTFS exFAT Максимальный размер тома 2 Гбайт 4 Гбайт 8 Тбайт 16 Эбайт 64 Зеттабайт Максимальный размер файла 2 Гбайт 4 Гбайт 4 Гбайт 16 Тбайт 16 Эбайт Неограничен о Неограничен о Максимальное количество файлов в корневом каталоге Максимальное количество файлов в некорневом каталоге 512 512 Неограничен о 65535 Неограничен о Неограничен о Неограничен о Неограничен о Безопасность на уровне файлов Нет Нет Нет Да Да Поддержка длинных имен файлов Нет Да Да Да Да Самовосстановление Нет Нет Да* Да Нет Ведение журналов транзакций Нет Нет Нет Да Да Сжатие на уровне файлов Нет Нет Нет Да Нет Поддержка файловых ветвлений (Macintosh) Нет Нет Нет Да Нет Соответствие стандарту POSIX Нет Нет Нет Да Нет 1 Терабайт = 1024 Гигабайта = 240 байт 1 Петабайт = 1024 =Терабайта 250 байт 1 Эксобайт = 1024 Петабайта = 260 байт 1 Зеттабайт = 1024 Эксобайта = 270 байт Файловая система имеет два уровня организации: логический и физический. На логическом уровне описывается логическое расположение файлов на диске. Логическое расположение файлов записывается в каталог, место на диске, содержащее служебную информацию (справочник дескрипторов) о зарегистрированных в нем файлах и других каталогов со ссылками на их расположение. Дескриптор файла обычно содержит информацию об имени файла, дате и времени создания или последнего обращения к файлу, размере файла, атрибутах и адрес физического размещения на диске. Вопрос 2. Файловая система ОС Файл – поименованная область на носителе (диске), хранящая информацию (данные, программу или часть программы). Файл – логически связанная совокупность данных или программа, записанная в виде поименованной области на устройстве хранения (определение из Учебника). Каждый файл имеет имя, расширение имени и служебные характеристики. Расширение указывает на тип файла (тип содержащейся в нем информации, а так же на программу, в которой его можно открыть). Имя файла говорит об особенностях содержащейся в нем информации и отличает его от однотипных файлов. Служебные характеристики ФС используются ОС при выполнении операций с файлами: дата и время создания и изменения, размер файла, атрибуты файла (архивный; только для чтения; системный; скрытый), права доступа к файлу. Вопрос 2. Файловая система ОС • • • • • • • • • • • • • • • • • • Значение основных типов файлов .com, .exe (command, execution) - готовые к выполнению программы; .bat (batch) - пакетные командные файлы; .sys (system) – системные файлы, драйверы устройств; .dll (dynamic link library) файлы динамически подгружаемых библиотек; .inf (information) - информационный файл; .doc - документ текстового редактора, чаще всего MS Word; .rtf (rich text format) - текстовый документ, содержащий только текст и основные элементы форматирования (без макросов и вирусов); .txt - текстовый документ без элементов форматирования (.asc - файл в кодировке ASCII, readme.txt или read.me – прочти меня); .xls - файл электронных таблиц MS Excel; .mdb (Microsoft data base) - файлы базы данных MS Access. .ppt, .pps - файлы пакета презентаций PowerPoint .cdr - файл векторной графики программы Сorel Draw .wmf (Windows meta file) векторный графический файл; .bmp, .jpg, .tif, .gif - файл растрового рисунка; .bas - программа на Бейсике; .mp3, .wav, .wma – файлы с цифровым звуком (.cda – файлы с аналоговым звуком компакт-дисков); .mpg, .mp4, .avi – файлы с цифровым видео. .mp2, .vob - DVD-видео файлы Вопрос 2. Файловая система ОС Имя файла в 32-разрядной файловой системе может иметь до 256 символов, включая расширение, которое обычно состоит из 3-х символов. Расширение отделяется от имени точкой. Например: Договор аренды.doc • В имени и расширении файла нельзя использовать следующие символы:  ? \ / | : < > " Вопрос 2. Файловая система ОС Для рациональной организации хранения информации и удобства поиска файлов на диске Файловая система большинства ОС имеет иерархическую структуру хранения файлов, в которой уровни создаются за счет каталогов (папок), содержащих информацию о зарегистрированных в них файлах и других каталогах (папках) (более низкого уровня). Папка (каталог, директория) – это логическое имя в файловой системе, объединяющее группу файлов и других папок. Имя папки может иметь до 255 символов. Главная папка - папка самого высокого уровня на диске - называется корневой папкой диска (корневая папка диска С: обозначается C:\). Каждая папка может включать в себя файлы и папки более низкого уровня (вложенные папки подпапки). Совокупность папок образует древовидную структуру диска (корневой папки). Вопрос 2. Файловая система ОС Вопрос 2. Файловая система ОС Шаблоны имен файлов (папок) Для поиска файлов, когда пользователь не помнит точное название и местоположение файла, или выполнения команд над группой файлов можно использовать шаблоны имен файлов, написанные с помощью символов  и ?. Символ  заменяет любую последовательность символов в имени или расширении файла. a - соответствуют имена a, ab, abc, и любые другие, начинающиеся с буквы a. a будет соответствовать любому имени, независимо от количества символов с буквой «a» в конце имени. .bak - все файлы с расширением bak. g.d - все файлы с именем, начинающимся с буквы g, и с расширением, начинающимся с буквы d.  или . - все файлы (файлы с любым именем и расширением). Символ ? заменяет один символ и необходим для ограничения количества букв в имени. Шаблон a? - соответствует именам a, ab, ac и т.д. ???? - соответствует любому имени из 4 букв. Вопрос 2. Файловая система ОС Физический уровень На физическом уровне определяется непосредственное размещение информации на устройстве хранения, задаваемое файловой системой. • Все пространство магнитного диска разбито на дорожки, которые в свою очередь разделены на сектора. Для создания дорожек и секторов используется специальная процедура, которая называется форматированием и выполняется, обычно, с помощью программы "FORMAT". • Процесс форматирования является сложной процедурой, состоящей из 2 раздельных операций, называемых форматированием низкого и высокого уровней. Низкий уровень форматирования (физический) состоит в нанесении на диск электронных меток для указания физических мест дорожек и секторов. Затем на высоком уровне форматирования, называемом также логическим, происходит выделение служебных областей на диске. Вопрос 2. Файловая система ОС Разметка магнитных носителей Вопрос 2. Файловая система ОС Файловая система. Кластеры Жесткий диск состоит из дорожек, каждая из которых делится на секторы. Кластер – это минимальный адресуемый блок дисковой памяти для записи/чтения данных на дисковом накопителе (жёстком диске). Кластер может занимать один или несколько секторов. Номера занятых кластеров определяют «координаты» файла для ОС. Все файлы на диске вне зависимости от своего объема имеют размер, кратный размеру кластера. Любой самый маленький файл не может занимать размер на диске меньше кластера. Файловая система. Кластеры Размер кластера зависит от типа используемой файловой системы – 512 байт - 64 Кбайта. Кластеры нумеруются в линейной последовательности – от первого кластера нулевой дорожки до последнего кластера последней дорожки. Файловая система организует кластеры в файлы и каталоги (каталог – файл содержащий список файлов в данном каталоге). Файловая система отслеживает состояние кластеров:  кластер свободен;  bad-кластер, который по каким-то причинам использовать уже нельзя;  кластер занят каким-либо файлом;  последний кластер файла;  «зарезервированный» кластер. На незаполненом диске файлы записываются последовательно в свободные кластеры. После удаления файлов кластеры освобождаются. В дальнейшем файлы записываются в произвольные свободные кластеры, что часто приводит к фрагментации файлов и замедлению их чтения (части файла хранятся в удалённых друг от друга кластерах). Файловая система. Кластеры Пример фрагментации файлов. Так как на диске могут хранится сотни тысяч файлов в миллионах кластеров, то фрагментированность файлов, возникающая при активной работе (запись-удаление файлов), будет существенно замедлять доступ к файлам и приводить к износу жёсткого диска – магнитным головкам придётся постоянно перемещаться с дорожки на дорожку. Для устранения данной проблемы рекомендуется периодически производить дефрагментацию диска. Файловая система. FAT-16, FAT-32. Файловая система FAT (File Allocation Table – «таблица размещения файлов»). БД «Корневой каталог» – это база данных, в которой хранится информация о файлах и папках, находящихся на диске. Упрощенно структуру БД «Корневой каталог» можно представить в виде таблицы: Файловая система. FAT-16, FAT-32. Файловая система FAT (File Allocation Table – «таблица размещения файлов»). БД «Элементы FAT» содержит информацию о кластерах диска. Упрощенно структуру этой базы данных можно Файловая система. FAT-32. В файловой системе FAT-32 выделяется 32 бита для хранения адреса кластера. 232 = 4 294 967 296 кластеров. Объём кластера по умолчанию – 4 Кбайта. 4 Кбайта × 4 294 967 296 кластеров = 16 384 Гбайта = 16 Тбайт, поэтому FAT-32 можно использоваться для носителей информации до 16 Тб! Недостатки файловой системы FAT32: В файловой системе FAT32 были сняты ограничения на длину имени и размер корневого каталога, но остальные ограничения, присущие FAT, остаются в силе  ограничения на размер файла;  фрагментация файлов, приводящая к снижению быстродействия и износу оборудования;  потери памяти диска, вызванные большими размерами кластера. Файловая система. NTFS. Файловая система NTFS (New Technology File System – «файловая система по новой технологии») поддерживает любые размеры кластеров от 512 байт до 64 Кбайт, но по умолчанию используется кластер размером 4 Кбайта. По сравнению с FAT-32 файловая система NTFS увеличивает надёжность и эффективность использования дискового пространства. В NTFS для повышения надёжности используется система журналирования – перед фактическими изменениями в файловой системе сохраняется список этих изменений в специальной части файловой системы, называемой «журналом» или «логом». Система восстановления позволяет восстановить работу ОС после критических ошибок. В файловой системе NTFS все файлы подразделяются по размеру на следующие категории: Файловая система. Подготовка жёсткого диска к работе. Новый жёсткий диск не может быть сразу использован для хранения информации и установки программ. Вначале на диске необходимо создать разделы (тома) и произвести процесс форматирования (разметки) диска. На одном физическом носителе информации можно создать один или несколько разделов (логических дисков). Логическим дискам ставятся в соответствие заглавные буквы латинского алфавита (С:, D:, E: и т.д.). Форматирование – создание логической структуры диска в соответствии с определённой файловой системой. Разделы на одном физическом носителе могут быть отформатированы в различных файловых системах, соответственно на один физический носитель могут быть установлены различные операционные системы. При установке операционной системы на новый диск процедура создания разделов и форматирование диска выполняется средствами установочного (инсталляционного) диска. При установке дополнительного диска, создание разделов и форматирование диска выполняется средствами операционной Файловая система. Иерархическая. В иерархической файловой системе в процессе форматирования создаётся корневой каталог. В нем могут храниться не только файлы, но и другие каталоги более низкого уровня, называемые подкаталогами, или поддиректориями. В операционной системе Windows подкаталоги принято называть папками. Каталоги, организованные в многоуровневую иерархическую структуру, называют также «деревом каталогов». Каждый каталог, кроме корневого имеет один единственный «родительский» каталог, внутри которого он находится. Диск С: Файловая система. Иерархическая. Чтобы найти нужный файл в указанной иерархической структуре, необходимо указать путь к этому файлу. Для этого нужно указать логическое имя диска, на котором хранится файл, а потом через знак «\» указать последовательно все подкаталоги, вложенные друг в друга, где последним будет тот подкаталог, в котором расположен файл. Например, в показанной выше иерархии путь к файлу 1.txt записывается как D:\Doc\, а путь к файлу tetris.exe – как D:\Games\Tetris\. Если Если указаны и путь к файлу, и его имя, то такая конструкция называется полным именем файла. Так, полное имя файла tetris.exe – это D:\Games\Tetris\tetris.exe. Файловая система. Иерархическая. Для ОС Windows корневым каталогом можно считать папку «Рабочий стол», в которой располагаются подкаталоги «Мой компьютер», «Корзина» и «Сетевое окружение». Эти подкаталоги носят стандартные названия и служат для заранее определенных целей. Папка «Мой компьютер» в качестве подкаталогов содержит все диски, имеющиеся в данном компьютере. Папка «Сетевое окружение» содержит папки всех компьютеров, которые подключены в этот момент к локальной сети и к которым можно обратиться с данного компьютера. Папка «Корзина» временно хранит все удаленные на данном компьютере папки и файлы. Характеристики основных ФС • Файловая система FAT32 • К преимуществам в данном случае можно отнести тот факт, что FAT32 стала своеобразным стандартом и используется до сих пор во всех сменных носителях по умолчанию. Если вы сегодня купите флешку или SDкарту - "с завода" на ней будет установлена файловая система FAT32. Сделано это в первую очередь для того, что бы ваш сменный носитель могли поддерживать не только современные компьютера и гаджета, но и старые устройства и игровые консоли, которые имеют USB порт и умеют работать только с файловой системой FAT32. • FAT32 • недостатки: основным из которых является ограничение по размеру файла и всего тома. Каждый отдельный файл в этой файловой системе не может иметь размер больше 4 гигабайт, а весь раздел с файловой системой FAT32 не может быть более 8 терабайт. NTFS • New Technology File system. Разработано компанией Microsoft. • Преимущества: поддержка прав доступа к файлам (для повышения безопасности данных), журналирование изменений (для восстановления файловой структуры в случае сбоя), шифрование, дисковые квоты, жёсткие ссылки, и другие современные функции, которые делают NTFS идеальной для системного диска. Недостатки NTFS • имеет ограничения на запись в Mac OS и Linux ExFAT • exFAT была создана и оптимизирована для использования на внешних накопителях флешках, SD-картах и внешних жестких дисках, и призвана заменить собой устаревшую систему FAT32. Она является самой легкой и простой файловой системой благодаря отсутствию различных специализированных особенностей, присущих NTFS, равно как и практически полному отсутствию ограничений на размер файла и раздела, которые имеет FAT32. Выводы • NTFS отлично подходит для системного жесткого диска с ОС Windows, exFAT лучше использовать на съемных носителях информации, а FAT32 стоит использовать лишь в том случае, если вы хотите добиться максимальной совместимости со всем разнообразием ваших устройств.