Типовые файловые системы и их особенности

В системе FAT файлам всегда выделяется целое число кластеров. На 1,2-Гбайт жестком диске с 32-Кбайт кластерами в каталоге может быть указано, что размер текстового файла, содержащего слова "hello, world", составляет всего 12 байт, но на самом деле этот файл занимает 32 Кбайт дискового пространства. Неиспользованная часть кластера называется потерянным местом (slack). В небольших файлах почти весь кластер может быть потерянным местом, а в среднем потери составляют половину размера кластера.

На 850-Мбайт жестком диске с 16-Кбайт кластерами при среднем размере файлов порядка 50 Кбайт около 16% отведенного под файлы дискового пространства будет потеряно на неиспользуемые, но выделенные файлам области.

Один из способов высвобождения пространства на диске - с помощью программ сжатия диска, например DriveSpace, которая выделяет "потерянные места" для использования другими файлами.

4.2.3. Другие изменения в FAT32

Чтобы обеспечить возможность работы с возросшим числом кластеров, в записи каталога для каждого файла должно выделяться 4 байт для начального кластера файла (вместо 2 байт в системе FAT16). Традиционно каждая запись в каталоге состоит из 32 байт (рис. 1). В середине этой записи 10 байт не используются (байты с 12-го по 21-й), которые Microsoft зарезервировала для своих собственных нужд в будущем. Два из них теперь отводятся как дополнительные байты, необходимые для указания начального кластера в системе FAT32.

Операционная система всегда предусматривала наличие на диске двух экземпляров FAT, но использовался только один из них. С переходом к FAT32 операционная система может работать с любой из этих копий. Еще одно изменение состоит в том, что корневой каталог, раньше имевший фиксированный размер и строго определенное место на диске, теперь можно свободно наращивать по мере необходимости подобно подкаталогу. Теперь не существует ограничений на число записей в корневом каталоге. Это особенно важно, поскольку под каждое длинное имя файла используется несколько записей каталога.

Сочетание перемещаемого корневого каталога и возможности использования обеих копий FAT - неплохие предпосылки для беспрепятственного динамического изменения размеров разделов диска, например уменьшения раздела с целью высвобождения места для другой операционной системы. Этот новый подход менее опасен, чем применявшиеся в программах независимых поставщиков для изменения разделов диска при работе с FAT16.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод :

MS-DOS была чисто 16-разрядной операционной системой и работала в реальном режиме процессора. В версиях Windows 3.1 часть кода была 16-разрядной, а часть — 32-разрядной. Windows 3.0 поддерживала реальный режим работы процессора, при разработке версии 3.1 было решено отказаться от его поддержки.

Windows 95 является 32 -разрядной операционной системой, которая работает только в защищенном режиме процессора. Ядро, включающее управление памятью и диспетчеризацию процессов, содержит только 32-разрядный код. Это уменьшает издержки и ускоряет работу. Только некоторые модули имеют 16-разрядный код для совместимости с режимом MS-DOS. Windows 95 32-разрядный код используется везде, где только возможно, что позволяет обеспечить повышенную надежность и отказоустойчивость системы. Помимо этого, для совместимости с устаревшими приложениями и драйверами используется и 16-разрядный код.

 

 

§ 5 Файловая система операционной системы Windows NT.

 

5.1. Краткое описание  операционной системы Windows NT.

 

На данный момент мировая компьютерная индустрия развивается очень стремительно .Производительность систем возрастает ,а следовательно возрастают возможности обработки больших объёмов данных .

Операционные системы класса MS-DOS уже не справляются с таким потоком данных и не могут целиком использовать ресурсы современных компьютеров. Поэтому в последнее время происходит переход на более мощные и наиболее совершенные операционные системы класса UNIX , примером которых и является Windows NT, выпущенная корпорацией Microsoft

Когда пользователь впервые  видит  операционную  систему  Microsoft

Windows NT, ему в глаза бросается отчётливое  внешнее сходство с  полюбившимся  интерфейсом системы Windows 3.+ .Однако  это видимое  сходство  является  лишь незначительной частью Windows NT .

Windows NT является 32-ух разрядной  операционной  системой с  приоритетной  многозадачностью . В  качестве фундаментальных  компонентов  в состав операционной системы входят  средства обеспечения  безопасности и

развитый сетевой сервис.

Windows NT также обеспечивает совместимость  со многими другими операционными  и файловыми системами , а также с сетями.

Как показано на следующем рисунке ,Windows NT представляет  из себя

модульную (более совершенную ,чем монолитная )операционную систему, которая состоит из отдельных взаимосвязанных относительно простых модулей.

Основными модулями Windows NT являются (перечислены в порядке следования от нижнего уровня архитектуры к  верхнему ) :  уровень  аппаратных  абстракций HAL (Hardware Abstraction Layer ), ядро (Kernel ) , исполняющая  система (Executive), защищенные подсистемы (protected subsystems) и подсистемы среды (environment subsystems ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Модульная структура Windows NT

 

 

 

 

5.2. Файловая система Windows NT.

 

Когда Windows NT впервые вышла в свет, в ней была предусмотрена поддержка трех файловых систем. Это таблица размещения файлов (FAT), обеспечивавшая совместимость с MS-DOS, файловая система повышенной производительности (HPFS), обеспечивавшая совместимость с LAN Manager, и новая файловая система, носившая название Файловой системы новых технологий (NTFS).

NTFS обладала рядом преимуществ в сравнении с использовавшимися на тот момент для большинства файловых серверов файловыми системами. Для обеспечения целостности данных в NTFS имеется журнал транзакций. Подобный подход не исключает вероятности утраты информации, однако, значительно увеличивает вероятность того, что доступ к файловой системе будет возможен даже в том случае, если будет нарушена целостность системы сервера. Это становится возможным при использовании журнала транзакций для отслеживания незавершенных попыток записи на диск при последующей загрузке Windows NT. Журнал транзакций также используется для проверки диска на наличие ошибок вместо проверки каждого файла, в случае использования таблицы размещения файлов.

Одним из основных преимуществ  NTFS является безопасность. NTFS предоставляет возможность вносить записи контроля доступа (Access Control Entries, ACE) в список контроля доступа (Access Control List, ACL). ACE содержит идентификационное имя группы или пользователя и маркер доступа, который может быть использован для ограничения доступа к определенному каталогу или файлу. Этот доступ может предполагать возможность чтения, записи, удаления, выполнения и даже владения файлами.

С другой стороны, ACL представляет собой контейнер, содержащий одну или более записей ACE. Это позволяет ограничить доступ отдельных пользователей или групп пользователей к определенным каталогам или файлам в сети.

Кроме того NTFS поддерживает работу с длинными именами, имеющими длину до 255 символов и содержащими заглавные и строчные буквы в любой последовательности. Одной из главных характеристик NTFS является автоматическое создание эквивалентных имен, совместимых с MS-DOS.

Также NTFS имеет функцию сжатия, впервые появившуюся в NT версии 3.51. Она обеспечивает возможность сжатия любого файла, каталога или диска NTFS. В отличии от программ сжатия MS-DOS, создающих виртуальный диск, имеющий вид скрытого файла и подвергающий сжатию все данные на этом диске, Windows NT использует дополнительный уровень файловой подсистемы для сжатия и разуплотнения требуемых файлов без создания виртуального диска. Это оказывается полезным при сжатии либо определенной части диска (например, пользовательского каталога), либо файлов, имеющих определенный тип (например, графических файлов). Единственным недостатком сжатия NTFS является невысокий, в сравнении со схемами сжатия MS-DOS, уровень компрессии. Зато NTFS отличается более высокой надежностью и производительностью.

Итак, из всего вышесказанного можно сделать вывод :

Чтобы быть совместной с различными операционными системами, Windows NT содержит файловую систему FAT 32. Кроме этого, Windows NT содержит свою собственную файловую систему NTFS, которая не совместима с FAT 16. Данная файловая система имеет ряд преимуществ по сравнению с FAT, а также отличается более высокой надежностью и производительностью.

 

 

 

 

Заключение .

 

MS-DOS - 16-разрядная операционная система, работает в реальном режиме процессора. В версиях Windows 3.1 часть кода - 16-разрядная, а часть — 32-разрядная. Windows 3.0 поддерживала реальный режим работы процессора, при разработке версии 3.1 было решено отказаться от его поддержки.

Windows 95 является 32-разрядной операционной системой, которая работает только в защищенном режиме процессора. Ядро, включающее управление памятью и диспетчеризацию процессов, содержит только 32-разрядный код. Это уменьшает издержки и ускоряет работу. Только некоторые модули имеют 16-разрядный код для совместимости с режимом MS-DOS. В Windows 95 32-разрядный код используется везде, где только возможно, что позволяет обеспечить повышенную надежность и отказоустойчивость системы. Помимо этого, для совместимости с устаревшими приложениями и драйверами используется и 16-разрядный код.

Система Windows NT не является дальнейшим развитием ранее существовавших продуктов . Её архитектура создавалась с нуля с  учётом  предъявляемых к современной операционной системе требований .  Стремясь обеспечить совместимость (compatible) новой операционной системы, разработчики Windows NT сохранили привычный интерфеис Windows и реализовали поддержку существующих файловых систем (таких, как FAT ) и различных приложений (написанных для MS - Dos , Windows 3.x). Разработчики также включили в состав Windows NT средства  работы с различными сетевыми средствами .

Надёжность и отказоустойчивость (reliability and robustness)  обеспечивают архитектурными особенностями, которые защищают  прикладные  программы от повреждения друг другом и операционной системой. Windows NT использует отказоустойчивую структурированную обработку особых ситуаций на всех архитектурных уровнях, которая включает  восстанавливаемую файловую систему NTFS и обеспечивает защиту с помощью встроенной системы безопасности и усовершенствованных методов управления памятью .