Что такое специализированное прикладное по
Специализированное прикладное ПО
Специализированное прикладное ПО предназначено для работы с объектами, относящимися к сфере профессиональной деятельности пользователя; например подразделение бухгалтерского типа.
Специализированное прикладное ПО можно разделить на профессиональное и потребительское. Данное деление достаточно условно, так как одна и та же программа может быть использована и в профессиональной, и в бытовой сфере, так игровые программы могут быть использованы в целях тестирования либо как тренажеры.
Специализированное прикладное ПО включает программные средства, поддерживающие различные стороны функционирования организаций, предприятий и учреждений по отдельности, однако явно наметилась тенденция их интеграции. Примером может служить система программ «1С: предприятие» фирмы «1С», которая состоит из следующих компонентов: «Зарплата и кадры», «Бухгалтерия», «Производство и услуги», «Торговля и складской учет».
Пакеты прикладных программ
Пакеты прикладных программ (ППП) – это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией.
Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов.
ППП имеют известную обособленность. Они разрабатываются обычно независимо от других компонентов программного обеспечения. Некоторые ППП могут иметь сложную библиотечную структуру, собственные средства генерации и документацию.
Все ППП могут быть разбиты на три группы:
— пакеты, расширяющие возможности операционных систем;
— пакеты общего назначения;
— пакеты, ориентированные на работу в АСУ.
Пакеты прикладных программ, расширяющие возможности операционных систем, обеспечивают функционирование ЭВМ различных конфигураций. К ним относятся пакеты, обеспечивающие работу многомашинных комплексов типовых конфигураций, диалоговые системы, системы для работы в реальном масштабе времени, удаленную пакетную обработку.
Пакеты прикладных программ общего назначения включают в себя набор программ для широкого круга применений: для алфавитно-цифровых и графических дисплеев, графопостроителей, систем программирования для специальных языков, а также для научно-технических расчетов, математического программирования, обработки матриц, различного вида моделирования, решения задач теории массового обслуживания и т.д.
Пакеты, ориентированные на работу в АСУ, включают в себя набор программ для общецелевых систем обработки банков данных; информационно-поисковых систем общего назначения, систем обработки документов.
Пакеты прикладных программ поставляются отдельно от программного обеспечения вычислительных средств и не входят в состав операционных систем. Чтобы пользователь мог применить ППП для решения конкретной задачи, пакет должен обладать средствами настройки (иногда путём введения некоторых дополнений).
Каждый ППП обладает обычно рядом возможностей по методам обработки данных и формам их представления, полноте диагностики, что дает возможность пользователю выбрать подходящий для конкретных условий вариант. Разработка пакета не должна требовать модификации операционных систем. Если пакет требует внесения изменений в управляющую программу, то это выполняется в процессе загрузки и инициализации пакета.
Каждый пакет в зависимости от ЭВМ и от его назначения реализуется на конкретном языке программирования в соответствии с требованиями, предъявленными к пакету, и возможностями языка.
ППП обеспечивают значительное снижение требований к уровню профессиональной подготовки пользователей в области программирования, вплоть до возможности эксплуатации пакета без программиста.
Существующие ППП охватывают почти все сферы человеческой деятельности, связанной с обработкой информации.
Данный класс программных продуктов весьма динамичен как по составу реализуемых ими функций, так и по используемому для их создания инструментарию разработчика.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Специализированное прикладное ПО
Специализированное прикладное ПО включает программные средства, поддерживающие различные стороны функционирования организаций, предприятий и учреждений по отдельности, однако явно наметилась тенденция их интеграции. Примером может служить система программ «1С: предприятие» фирмы «1С», которая состоит из следующих компонентов: «Зарплата и кадры», «Бухгалтерия», «Производство и услуги», «Торговля и складской учет».
Среди отечественных справочных правовых систем явными лидерами являются две: «Консультант Плюс» и «Гарант». Документальные базы обеих систем комплектуются в зависимости от потребностей пользователей: могут включать не только федеральные, но и региональные законодательные и нормативные документы. Возможности и интерфейс обеих систем достаточно близки. Обе системы позволяют вести поиск по реквизитам документов, тематике, ключевым словам, по тексту. «Гарант» еще снабжает документы комментариями юриста, что полезно на практике.
Существуют также такие правовые информационные системы, как «Кодекс», ЮСИС, «Система», «Референт».
Все правовые системы регулярно обновляются, стараются включать новые сервисные возможности, различные электронные справочники, толковые и двуязычные словари, типовые формы документов.
Для организации управления проектами предназначен Microsoft Project-2002. Он позволяет составлять сетевые и календарные графики выполнения работ, осуществлять планирование и анализ деятельности организации.
Программную поддержку в области математики осуществляют такие программные системы, как MATLAB и Mathcad. MATLAB содержит большое количество эффективных и точных алгоритмов для математических расчетов, численных и символьных вычислений, имитационного моделирования и графической визуализации. Интерфейс Mathcad более прост и удобен. Он предлагает пользователю обширный набор инструментов для реализации аналитических, численных и графических методов решения математических задач, может быть подключен к распространенным офисным и конструкторским программам, а также к Интернету.
Для статистического анализа данных используют Statistica и SPSS.
Statistica реализует комплексный подход к анализу данных: здесь представлены проверка данных, визуальный анализ, разведочный анализ, классификация, прогнозирование. «Статистический советник» помогает пользователю выбрать адекватный метод решения задачи. Программная система снабжена полной документацией на русском языке с примерами, хорошо разработана справочная система.
SPSS — программная система, первые версии которой были разработаны в 60-х гг. XX в., предназначена для анализа данных в области социальных наук. Она также имеет модульную структуру, можно приобретать только те модули, которые действительно нужны для работы. Система позволяет описать структуру анализируемых данных (например, воссоздать макет анкеты), организовать ввод данных, выполнить различные преобразования исходных файлов и данных, использовать для анализа различные статистические методы, формировать таблицы разнообразных видов.
Существуют профессиональные средства для создания, редактирования и анализа картографической и пространственной информации. Примером может служить MapInfo.
Широко распространены системы автоматизированного проектирования. Так, AutoCAD — это базовая система проектирования, на основе которой создано целое семейство программных продуктов для различных областей инженерной деятельности. Он позволяет создавать трехмерные модели систем и отдельных деталей, обеспечивает коллективную работу над проектом, оформление конструкторской документации. Другая программная система — TechnologiCS — предназначена для конструкторско-технологической подготовки производства, автоматизации проектирования технологических процессов, трудового и материального нормирования, выпуска конструкторской, технологической и сводной документации, производственного планирования и оперативного управления.
QuarkXPress — многогранная настольная издательская система, отвечающая самым высоким требованиям к качеству и графическому оформлению публикуемых материалов.
Для создания и подготовки иллюстраций помимо приложений, входящих в офисные системы и имеющие ограниченные возможности, существуют такие профессиональные системы, как Adobe Illustrator и Photoshop.
Широкий набор средств для создания иллюстраций и макетирования страниц, новые визуальные эффекты, расширенные возможности управления текстом, функции высококачественного вывода готовых материалов предлагает также CorelDraw.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Прикладное ПО: виды, назначение, примеры. Классификация прикладного программного обеспечения
Каждый учащийся школы или взрослый человек, так или иначе использующий компьютер в повседневной жизни, сталкивается с таким понятием, как «прикладное ПО». Некоторые пользователи наивно относят к этой категории абсолютно все программы, установленные на компьютере. Это явное заблуждение, поскольку в состав прикладного программного обеспечения входят только строго определенные приложения, соответствующие некоторым основным признакам. Попытаемся дать краткую характеристику программного обеспечения данного типа.
Информатика: прикладное программное обеспечение
Современный софт принято разделять на несколько типов, одним из которых и является ПО этой категории. Как отличить прикладные программы от приложений другого типа? Очень просто.
В большинстве своем задачи прикладного программного обеспечения строго определены некими рамками. Иными словами, весь софт условно ориентирован на выполнение только какой-то одной или нескольких похожих задач. Вот только нужно делать разницу между прикладным ПО и прикладными программами. Прикладное ПО – это группа, объединяющая абсолютно все приложения (либо в общем смысле, либо в какой-то одной выбранной области), в то время как прикладные программы – это определенные приложения, ориентированные на то или иное направление в использовании или созданные для выполнения какого-то одного или нескольких действий для достижения поставленной цели.
Можно рассмотреть самую простую ситуацию. Возьмем пакет Microsoft Office. Это – прикладное программное обеспечение (примеры можно приводить и на других аналогичных подборках, но «Офис» знают все, поэтому это выглядит более удобным). Все же приложения, входящие в состав «Офиса» (Word, Excel, Power Point, Access и т. д.), являются уже прикладными программами.
Назначение прикладного программного обеспечения
Поскольку этот тип программного обеспечения ориентирован на выполнение строго определенных задач, в некотором смысле его (весьма условно) можно разделить на программы, предназначенные исключительно для одной общей задачи и целые программные комплексы, совмещающие в себе возможности по выполнению и основной, и сопутствующих задач.
В этом ракурсе и можно рассмотреть прикладное программное обеспечение. Примеры лучше всего приводить на основе приложений для работы с текстом. Так, например, очень многие пользователи постоянно путают термины «текстовый редактор» и «текстовый процессор».
Хотя в таких приложениях очень много общего, тем не менее разница между ними существенная.
Текстовый редактор предназначен для просмотра и редактирования текста с минимальным набором инструментов (WordPad), а текстовый процессор (MS Word), помимо выполнения основных задач, позволяет производить и множество дополнительных действий. Опять же, разделение здесь весьма условное.
А вот стандартный «Блокнот», имеющийся в любой системе Windows, относится скорее к гибридным приложениям. Наравне с редактированием текста он может использоваться как инструмент программирования, поскольку поддерживает синтаксис большинства известных на сегодняшний день языков программирования.
Общая классификация прикладного программного обеспечения
Разновидности прикладного программного обеспечения относить к какой-то категории становится все труднее, поскольку новые программы появляются относительно быстро, а сфера их применения постоянно расширяется. Неудивительно, что на сегодняшний день единой принятой системы разделения программ попросту не существует.
Тем не менее, как один из вариантов, можно привести наиболее общее разделение приложений по типу и по сфере использования. Обе категории достаточно объемны, поэтому некоторые виды прикладного ПО следует рассмотреть по отдельности. Только это может дать полное понимание общей картины.
Разделение по типу
Классификация программ по типу в первую очередь ориентируется на тип исполняемой задачи.
Так для простоты понимания практически все приложения можно объединить в несколько больших групп:
ПО общего назначения
В состав этой категории включены приложения и программные пакеты, о которых знает любой пользователь современного компьютера. Сюда можно отнести следующие компоненты:
Естественно, дополнять этот список можно сколько угодно долго. Приведена только краткая классификация, так сказать, для общего понимания сути вопроса.
Развлекательное ПО
Эта категория, как уже понятно из названия, включает в себя все то, что обеспечивает наш досуг. Развлекательная индустрия имеет очень много направлений, но применительно к компьютерной технике выделим только основные составляющие.
В этой категории в состав прикладного программного обеспечения входят следующие приложения и программные пакеты:
Как видим, абсолютно все аспекты, связанные с досугом, перечислить просто невозможно.
ПО специального назначения
Что касается программного обеспечения этого типа, нетрудно догадаться, что в прикладное ПО этой категории включены программы, имеющие очень узкую направленность.
Среди всего многообразия программных пакетов и приложений отдельно можно выделить следующие компоненты:
Профессиональное ПО
С разделом профессионального программного обеспечения дело обстоит несколько сложнее. Эта категория является очень большой, а программы, в нее входящие, рядовые пользователи практически никогда не используют.
Тем не менее в этой группе можно выделить следующие пакеты:
Опять же, абсолютно все категории программ профессионального назначения перечислить весьма проблематично, а данный список приводится исключительно в целях понимания входящих в него программных продуктов.
Пользовательские прикладные программы
С этой группой все просто. В большинстве своем это приложения, создаваемые самим пользователем с использованием набора инструментов, имеющегося в его распоряжении, в какой-то определенной вычислительной среде в соответствии с возможностями самой среды и операционной системы, в которой она функционирует.
Разделение по сфере использования
Классификация прикладного программного обеспечения по этому признаку тоже содержит весьма обширные сведения. Среди самых приоритетных направлений отметим наиболее часто встречающиеся:
Заключение
Как уже можно было заметить их всего вышесказанного, прикладное ПО является одной из самых больших групп в разделении программ и приложений. Понятно, что упомянуть абсолютно все типы программ, направления в решении поставленных задач или области применения таких программных продуктов невозможно просто физически. Тем не менее даже приведенная для примера классификация позволяет сразу же понять отличия, скажем, от системного программного обеспечения и управляющих или обслуживающих утилит.
Напоследок остается выделить самое главное свойство прикладного ПО. Сами программы этого типа не могут взаимодействовать с пользователем напрямую, а также не имеют непосредственной возможности обращения к ресурсам компьютера. Такое взаимодействие возможно только через средства установленной операционной системы, которая в данном случае исполняет роль некой прослойки между программой, некоторыми компонентами компьютера и конечным пользователем.
Что же касается разделения программного обеспечения по некоторым характерными признакам, сегодня можно найти достаточно много вариантов классификации, и приведенный пример не является единственным и априори правильным. Если следовать некоторым специфичным стандартам, принятым и действующим в разных странах, можно найти и другие формы разделения приложений и программных пакетов на классы. Например, можно было сюда включить разделение на платные, бесплатные и условно-бесплатные программы. Однако такой критерий может соответствовать не только прикладному ПО, но и другим видам программных продуктов. Если хорошенько изучить стандарты некоторых государств, можно найти еще немало критериев, которым может соответствовать программное обеспечение этого типа. И именно поэтому на сегодняшний день нет единой принятой системы, которая бы могла с полной уверенностью отнести какой-то программный продукт только к одной категории. Тем более что даже в самом прикладном ПО можно встретить немало, так сказать, гибридных приложений, которые в равной степени могли бы относиться к разным классам программного обеспечения. Но, если посмотреть на вопрос несколько шире, даже по приведенным характеристиками можно с большой долей вероятности утверждать, что определенная программа относится именно к прикладному типу, а не к какой-то другой категории.
Что такое специализированное прикладное по
Различают следующую классификацию прикладного программного обеспечения.
Прикладное ПО общего назначения— совокупность программ для решения общих универсальных задач. Эти программы используются большинством пользователей компьютера.
Виды прикладного ПО общего назначения:
Назначение: просмотр и печать pdf-файлов.
Примеры программ: Adobe Reader.
Системное управление базами данных(СУБД)- совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.
Назначение:для управления созданием и работой с базами данных.
Примеры программ: MS Access, Paradox.
Компьютерные игры— компьютерная программа, служащая для организации игрового процесса (геймплея), связи с партнёрами по игре, или сама выступающая в качестве партнёра.
Назначение: развлечение или обучение.
Примеры программ: 3D-шутер, «Кот Леопольд. Учим английский язык».
Переводчики
Примеры программ: ABBYY Lingvo, МультиЛекс.
переводчики текстов
Назначение: перевод текста.
Примеры программ: ПРОМТ.
Виды прикладного ПО специального(профессионального) назначения:
Назначение: перевод профессиональных текстов с использованием баз знаний предметных областей.
Пользователи: профессиональные переводчики.
Примеры программ: Trados, Deja Vu, Star Transit.
Серверные СУБД (клиент-серверные)- совокупность программных лингвистических средств общего или специального назначения,обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.
Назначение:для управления созданием и работой с базами данных информационных систем.
Пользователи:администраторы баз данных.
Примеры программ: mySQL, MS SQL Server, Sybase Adaptive Server Enteprise, Oracle Database.
Редакторы трехмерной (3D) графики
Назначение: создание и редактирование трехмерной графики.
Пользователи: художники 3D
Примеры программ: Autodesk 3ds Max (ранее 3D Studio MAX), Autodesk Maya, Blender, Cinema 4D, ZBrush.
Видеоредакторы- компьютерные программы,включающие в себя набор инструментов,которые позволяют осуществлять нелинейные монтаж видео-и звуковых файлов на компьютере.
Назначение: обработка видеоматериала
Профессиональные
Назначение: монтаж фильмов, телепередач.
Пользователи:работники кинематографа и телевидения.
Примеры программ: Adobe Premiere Pro, Grass Valley Ediu, Sony Vegas Pro.
Примеры программ: CyberPower Audio Editing Lab, Akram Audio Editor.
Нотные редакторы-компьютерная программа,предназначенная для набора нотного текста.
Назначение:для создания и редактирования нотного текста с оформлением, а также для проигрывания набранного текста.
Пользователи:работники музыкальных издательств, музыкальных учебных заведений, музыкальных театров, филармоний; композиторы, аранжировщики, дирижеры.
Примеры программ: Finale, Encore, Cakewalk Overture, Sibelius,MuseScore.
Экспертные системы-компьютерная система,способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации.
Назначение:решение задач некоторых предметных областей (заменяет специалиста-эксперта).
Пользователи:работники, занимающиеся диагностикой, конструированием, планированием, управлением.
Примеры программ: Медицина:MYCIN;
Системы автоматизированного проектирования (САПР, CAD/CAM/CAE)- автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования.
Назначение:разработка на компьютере чертежей, схем, 3D-моделей, конструкторской и технологической документации.
Пользователи:инженеры-конструкторы, архитекторы.
Примеры программ: Компас, AutoCAD, ZwCAD, nanoCAD Электро, BtoCAD, Стройэкспертиза BASE.
Видео YouTube
Специализированное прикладное ПО
Специализированное прикладное ПО предназначено для работы с объектами, относящимися к сфере профессиональной деятельности пользователя; например подразделение бухгалтерского типа.
Специализированное прикладное ПО можно разделить на профессиональное и потребительское. Данное деление достаточно условно, так как одна и та же программа может быть использована и в профессиональной, и в бытовой сфере, так игровые программы могут быть использованы в целях тестирования либо как тренажеры.
Специализированное прикладное ПО включает программные средства, поддерживающие различные стороны функционирования организаций, предприятий и учреждений по отдельности, однако явно наметилась тенденция их интеграции. Примером может служить система программ «1С: предприятие» фирмы «1С», которая состоит из следующих компонентов: «Зарплата и кадры», «Бухгалтерия», «Производство и услуги», «Торговля и складской учет».
Лекция 21 Операционные системы
21.1 Назначение и основные функции операционных систем
21.2 Понятие файловой системы
21.3 Взаимодействие с аппаратными средствами
Назначение и основные функции операционных систем
Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами вычислительного устройства и организации взаимодействия с пользователем.
Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера ядро ОС считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ – этот процесс называется загрузкой ОС. Все операционные системы обеспечивают свой автоматический запуск.
Основная функция всех операционных систем — посредническая и заключаются в обеспечении трех видов интерфейса:
— интерфейс пользователя – интерфейс между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера;
— аппаратно – программный интерфейс – интерфейс между программным и аппаратным обеспечением;
— программный интерфейс – интерфейса между разными видами программного обеспечения.
Все операционные системы способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем.
В пакетном режиме ОС автоматически исполняет заданную последовательность команд.
В диалоговом режиме ОС находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а, исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды.
Для дисковых ОС в специальной (системной) области диска создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в базовой системе ввода-вывода (BIOS). Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области диска.
Недисковые ОС характерны для специализированных вычислительных систем, в частности для компьютеризированных устройств автоматического управления. Математическое обеспечение, содержащееся в микросхемах ПЗУ таких компьютеров, можно условно рассматривать как аналог операционной системы. Ее автоматический запуск осуществляется аппаратно.
Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения именованных данных на дисках и обеспечения доступа к ним.
По реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические операционные системы.
Неграфические ОС реализуют интерфейс командной строки.
Графические ОС реализуют более сложный тип интерфейса, в котором в качестве органа управления кроме клавиатуры может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования. Работа с графической операционной системой основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления.
Операционные системы для персональных компьютеров делятся на:
— одно– и многозадачные;
— одно– и многопользовательские;
— несетевые и сетевые, обеспечивающие работу в локальной вычислительной сети ЭВМ;
— непереносимые и переносимые на другие типы компьютеров.
Даже для одной аппаратной платформы существует несколько операционных систем. Различия между ними рассматривают в двух категориях: внутренние и внешние.
Внутренние – характеризуются методами реализации основных функций.
Внешние – определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.
Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия.
В базовый состав ОС включены служебные приложения.
Средства проверки дисков
Надежность работы дисков (особенно жесткого диска) определяет не только надежность работы компьютера в целом, но и безопасность хранения данных, ценность которых может намного превышать стоимость самого компьютера. Поэтому наличие средств для проверки дисков является обязательным требованием к любой операционной системе.
Логические ошибки, при проверке целостности файловой структуры, как правило, устраняются средствами самой операционной системы. Физические дефекты поверхности только локализуются.
Логические ошибки файловой структуры имеют два характерных проявления: это потерянные кластеры или общие кластеры.
Потерянные кластеры образуются в результате неправильного (или аварийного) завершения работы с компьютером.
Общие кластеры – ошибка, характеризуется тем, что, согласно данным FAT-таблиц, два или более файлов претендуют на то, что их данные находятся в одном и том же месте диска. Причиной появления общих кластеров может стать самопроизвольное изменение данных в FAT–таблицах или некорректное восстановление ранее удаленных данных с помощью внесистемных средств.
Средства управления виртуальной памятью
Виртуальная память – расширение адресного пространства задачи, полученное за счёт использования части внешней памяти.
Программы циркулируют между диском и оперативной памятью. Используемая для этой цели, часть внешней памяти называется файлом подкачки, а процесс подкачки известен под названием свопинг. Объем файла подкачки может в несколько раз превышать объем оперативной памяти.
Средства кэширования дисков
Взаимодействие процессора с дисками компьютера происходит намного медленнее операций обмена с оперативной памятью, и операционная система принимает специальные меры по сохранению части прочитанных с диска данных в специальной области ОЗУ, называемой дисковым кэшем. Эту функцию включают в ядро системы, и она работает автоматически, без участия пользователя, хотя определенная возможность настройки размера кэша за ним сохраняется.
Средства резервного копирования данных
Ценность данных, размещенных на компьютере, принято измерять совокупностью затрат, которые может понести владелец в случае их утраты. В связи с особой важностью этой задачи операционные системы обычно содержат базовые средства для выполнения резервного копирования.
Понятие файловой системы
Файл (от англ. file — папка) — это именованная совокупность любых данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое.
Файловая система – это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.
Файловая система определяет формат содержимого и способ физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имен файлов и (каталогов), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.
В широком смысле понятие «файловая система» включает:
— совокупность всех файлов на диске,
— наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске,
— комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.
Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске).
С точки зрения операционной системы (ОС), весь диск представляет собой набор кластеров (как правило, размером 512 байт и больше). Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.
Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач:
— программный интерфейс работы с файлами для приложений;
— отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
— организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;
— содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.).
В многопользовательских системах появляется ещё одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру, при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».
21.2.1 Обзор файловой системы FAT
Данные о месте записи файла на диске хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах). Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора.
Цилиндр – это совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения.
Сектор – наименьшая физическая единица хранения данных. Размер сектора для DOS был равен 512 байт. Другие операционные системы устанавливают свои объемы секторов.
Поскольку размер FAT–таблицы ограничен, то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным. В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры (блоки).
Кластер – наименьшая единица адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.
Секторы, не содержащие пользовательских данных (файлов), не отражены в FAT. К таким секторам относятся загрузочные секторы, таблицы размещения файлов и секторы корневого каталога.
Поскольку нарушение FAT–таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, она существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами операционной системы.
При записи файла на диск, информация о нем записывается в корневой каталог. Этот раздел несет информацию о типе файлов, их названиях, размерах, дате создания. Кроме этого, для каждого файла в корневом каталоге есть номер кластера, с которого начинается файл. По этому номеру, система обращается в ячейку таблицы, в ней записывается адрес следующего кластера. И так далее, до тех пор, пока не будет описано расположение всего файла на диске. Запись закончится командой «стоп», то есть на этом кластере файл заканчивается.
Считывание происходит так же. Сначала считывается информация о файле, затем по указателю система переходит в таблицу и там, считывает остальные номера кластеров, которые занимает файл.
Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска. Файловая система ОС, реализующих 16-разрядные поля в таблицах размещения файлов, называется FAT 16. Она позволяет разместить в FAT–таблицах не более 216 записей о местоположении единиц хранения данных и, соответственно, 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. С дисками же размером более 2 Гбайт файловая система FAT 16 вообще работать не может.
Файловая система ОС, реализующих 32-разрядные поля в таблицах размещения файлов, называется FAT 32
Каталог FAT не имеет определенной структуры, и файлы записываются в первом обнаруженном свободном месте на диске. Кроме того, файловая система FAT поддерживает только четыре файловых атрибута: «Системный», «Скрытый», «Только чтение» и «Архивный».
Для современных жестких дисков потери, связанные с неэффективностью файловой системы, весьма значительны и могут составлять от 25% до 40% полной емкости диска, в зависимости от среднего размера хранящихся файлов.
21.2.2 Обзор файловой системы NTFS
Файловая система NTFS (New Technology File Sistem) была выпущена вместе с Windows NT 3.5 в 1993 году. По сравнению с FAT, NTFS обладает достоинствами: эффективность, надежность и совместимость. Файловая система NTFS применяется в операционной системе Windows NT/2000/XP/6/7.
Как и любая другая система, NTFS делит все полезное место на кластеры. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров – от 512 байт до 64 Кбайт, неким стандартом же считается кластер размером 4 Кбайт.
При установке NTFS, диск разделяется на три неравные части: первая отводиться под MFT (Master File Table – общая таблица файлов), называется MFT –зоной и занимает порядка 12% от общего размера диска. MFT лежит в начале диска и занимает около 1 Кбайт, каждая запись в MFT соответствует какому-либо файлу. По своей сути это каталог всех файлов находящихся на диске. Любой элемент данных в NTFS рассматривается как файл, даже MFT.
MFT–зона всегда держится пустой – это делается для того, чтобы самый главный, служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте.
Вторую часть диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.
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 ОС в два раза), освобождая, таким образом, место для записи файлов. При освобождении места в обычной области MFT зона 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.
Третья зона, в свою очередь, делит диск пополам. Существует копия первых трех записей в третьей зоне. Это сделано для надежности, в случае утери информации в MFT – файле, всегда можно восстановить информацию. Все остальные файлы в MFT – зоне могут располагаться произвольно.
Главный каталог диска на NTFS – корневой – ничем не отличается от обычных каталогов, кроме специальной ссылки на него из начала метафайла MFT. Он представляет собой специфический файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги, создавая иерархическое строение данных на диске. Файл каталога поделен на блоки, каждый из которых содержит имя файла, базовые атрибуты и ссылку на элемент MFT, который уже предоставляет полную информацию об элементе каталога.
Каталог представляет собой бинарное дерево, т.е. в каталоге информация о данных на диске расположена таким образом, что при поиске какого-либо файла каталог разбивался на две части и ответ заключался в том, в какой именно части находиться искомое. Затем та же самая операция повторяется в выбранной половине. И так до тех пор, пока не будет найден нужный файл.
В NTFS используется шифрование данных. Таким образом, если пришлось по каким – либо причинам переустановить систему заново, то зашифрованные файлы без соответствующей санкции прочитать невозможно.
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 – действие либо совершено, либо отменено.
Система восстановления NTFS гарантирует корректность файловой системы, а не данных.