Файловая система. В результате изучения темы студент должен

План.

Тема 3.1. Общие сведения о WINDOWS.

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление:

- об операционной системе Windows;

знать:

- принципы работы Windows;

- работу файловой системы.

1. Принципы WINDOWS.

2. Файловая система.

Существует новая OC от Microsoft, начиная с которой сделана попытка объединить две, ранее существовавшие независимо, линейки W9x и NT. Первоначально этот проект назывался Whisler, но сейчас он разделился на две линии, WindowsXP, позиционирующуюся на замену W9x и W2kPro, и Windows.NET, позиционирующуюся на замену NT Server всех сортов. Вне зависимости от названия, все они являются прямыми наследниками Windows2000, и продолжателями линейки WindowsNT. Этот факт и определяет основные особенности WindowsXP. Это полностью 32 разрядная ОС с приоритетной многозадачностью. В её основе лежат те же принципы, на которых базировались все NT. Это:

1. Совместимость (Compatibility). Система может иметь привычный интерфейс ОС семейства Windows, с некоторыми добавлениями и расширениями, поддержку файловых систем NTFS5, NTFS4, FAT16 и FAT32. Большинство приложений, написанных под MSDOS, W9x, NT4, а также некоторые программы под OS/2 и POSIX запускаются и функционируют без проблем. При проектировании NT учитывалась возможность работы системы в различных сетевых средах, поэтому в поставку входят средства для работы в Unix- и Novell-сетях.

2. Переносимость (Portability). Система работает на различных процессорах семейства x86 производства Intel и AMD. Уже существует 64 битная версия WindowsXP и Windows.NET, предназначенная для работы на Intel Itanium. Реализация поддержки процессоров других архитектур возможна, но потребует некоторых усилий.

3. Масштабируемость (Scalability). В WindowsXP реализована поддержка технологии SMP. В Windows.NET Advanced Server и Datacenter Server кроме этого есть поддержка COW (Cluster Of Workstations).

4. Система безопасности (Security). Реализована привычная для NT система безопасности на уровне пользователей.

5. Распределённая обработка (Distributed processing). WindowsXP имеет встроенные в систему сетевые возможности, что обеспечивает возможность связи с различными типами компьютеров-хостов благодаря наличию разнообразных транспортных протоколов и технологии "клиент-сервер".

6. Надёжность и отказоустойчивость (Reliability and robustness). Архитектура ОС защищает приложения от повреждения друг другом и самой операционной системой. При этом используется отказоустойчивая структурированная обработка 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.

7. Локализация (Localization). Система предоставляет возможности для работы во многих странах мира на национальных языках, что достигается применением стандарта ISO Unicode.

8. Расширяемость (Extensibility). Благодаря модульному построению системы становится возможно добавление новых модулей на различные архитектурные уровни ОС.

В самом начале утверждалось, что NTFS не подвержена фрагментации файлов. Это оказалось не совсем так, и утверждение сменили - NTFS препятствует фрагментации. Оказалось, что и это не совсем так. То есть она, конечно, препятствует, но толк от этого близок к нулю... Сейчас уже понятно, что NTFS - система, которая как никакая другая предрасположена к фрагментации, чтобы не утверждалось официально. Единственное что - логически она не очень от этого страдает. Все внутренние структуры построены таким образом, что фрагментация не мешает быстро находить фрагменты данных. Но от физического последствия фрагментации - лишних движений головок - она, конечно, не спасает. И поэтому - вперед и с песней...

NTFS - очень экономная система. Размер кластеров в ней разумно минимален - обычно это 4 кб (на стандартных сейчас дисках в десяток-другой гигабайт). Как известно, система сильнее всего фрагментирует файлы, когда свободное место кончается, когда приходится использовать мелкие дырки, оставшиеся от других файлов. Тут возникает первое свойство NTFS, которое прямо способствует серьезной фрагментации. Диск NTFS поделен на две зоны. В начала диска идет MFT зона - зона, куда растет MFT, Master File Table. Зона занимает минимум 12% диска, и запись данных в эту зону невозможна. Это сделано для того, чтобы не фрагментировался хотя бы MFT. Но когда весь остальной диск заполняется - зона сокращается ровно в два раза:). И так далее. Таким образом мы имеем не один заход окончания диска, а несколько. В результате если NTFS работает при диске, заполненном на около 90% - фрагментация растет как бешенная. Попутное следствие - диск, заполненный более чем на 88%, дефрагментировать почти невозможно - даже API дефрагментации не может перемещать данные в MFT зону. Может оказаться так, что у нас не будет свободного места для маневра. Далее. NTFS работает себе и работает, и всё таки фрагментируется. Этому способствует странный алгоритм нахождения свободного места - второе серьезное упущение. Если файл пишется большими кусками - всё нормально. Но если файл медленно растет - алгоритм такой: берется какой-то определенный объем диска и заполняется файлом до упора. Причем по очень интересному алгоритму: сначала заполняются большие дырки, потом маленькие. Т.е. типичное распределение фрагментов файла по размеру на фрагментированной NTFS выглядит так (размеры фрагментов): 16 - 16 - 16 - 16 - 16 - [скачек назад] - 15 - 15 - 15 - [назад] - 14 - 14 - 14.... 1 - 1 - 1 -1 - 1... Так процесс идет до самых мелких дырок в 1 кластер, несмотря на то, что на диске наверняка есть и гораздо более большие куски свободного места. Может быть я забыл написать что-то еще... Смысл в том, что никак нельзя сказать, что NTFS препятствует фрагментации файлов. Наоборот, она с радостью их фрагментирует. Фрагментация NTFS через пол года работы доведет до искреннего удивления любого человека, знакомого с работой файловой системой. Поэтому приходится запускать дефрагментатор. Но на этом все наши проблемы не заканчиваются, а, увы, только начинаются...

Операционная система Microsoft Windows XP, в бета версиях известная как Microsoft Codename Whistler, является продолжением линейки Windows NT. Это полностью 32 разрядная операционная система с приоритетной многозадачностью. В ее основе лежат те же принципы, на которых базировались все NT. Это совместимость - поддержка файловых систем FAT 16, FAT32 и NTFS, поддержка приложений написанных под DOS, Windows 9x, Windows NT, а также некоторых приложений под OS/2 и POSIX; переносимость - реализация поддержки процессоров разных архитектур; реализация системы безопасности на уровне пользователей.

Первоначально Microsoft планировала разработку двух независимых операционных систем - Neptun (эта система должна была стать продолжением Windows 9x) и Odyssey (должна была стать продолжением линейки Windows NT). Однако впоследствии планы корпорации изменились и обе разработки были объединены в один проект, в результате чего пользователи получили Windows XP - операционную систему с полностью переработанным интерфейсом, новыми возможностями и более высоким уровнем обеспечения безопасности.

На разработку и тестирование Windows XP компания Microsoft потратила более 1 млрд долларов. На предварительной презентации бета версии Билл Гейтс сообщил прессе, что Windows XP - это важнейшая разработка Microsoft с момента выпуска на рынок Windows 95.

Официальные продажи Microsoft Windows XP начались в октябре 2001 года.

Windows XP выпускается в двух основных вариантах: Home Edition для домашних пользователей и Professional, ориентированную на корпоративный сектор.

... Windows XP Home Edition включают следующее: получение (со сканеров или цифровых камер) цифровых фотографий, их организация и обеспечение доступа к ним других пользователей; средства для загрузки из Сети, хранения и воспроизведения цифровой музыки с высочайшим качеством звука; средства для создания, обработки и просмотра цифровых видеозаписей; персональная развлекательная система для игр и просмотра высококачественного DVD-видео; средства мгновенного обмена сообщениями, голосовой и видеосвязи с друзьями и членами семьи; простые в использовании средства соединения компьютеров и других устройств в единую домашнюю систему; возможность обеспечить знакомых или специалистов по технической поддержке подключением к Вашему персональному компьютеру через Интернет. Windows XP Professional обладает всеми средствами и преимуществами Windows XP Home Edition, но предоставляет дополнительные средства удаленного доступа и многоязыковой поддержки, а также обеспечивает защиту, производительность и управляемость, что делает эту систему идеальным выбором для любых предприятий и людей, желающих максимально полно использовать возможности своих вычислительных систем.... /Из пресс-релиза Microsoft/

Windows XP Home Edition в отличие от Windows XP Professional не поддерживает многопроцессорных систем, не поддерживает шифрование файлов средствами операционной системы, не поддерживает установку ограничений на установку и доступ к программам и файлам, а также многие сетевые сервисы.

Подробный список отличий Windows XP Professional и Windows XP Home Edition можно найти на сайте Microsoft.

Минимальные требования к оборудованию для установки Windows XP, определенные Microsoft следующие: объем памяти 64 МБ, процессор Pentium 233 МГц (или совместимый с ним), 1,5 Гбайт свободного места на жестком диске. Однако система, установленная на компьютер с такими характеристиками, будет работать крайне медленно, а также придется отключить все визуальные эффекты и часть служб, но тем не менее будет довольно сложно работать с ресурсоемкими приложениями - Windows XP по сравнению с предыдущими версиями, крайне требовательна к памяти и частоте процессора. Поэтому желательно иметь процессор с тактовой частотой не ниже 700 МГц, объем оперативной памяти 256 Мбайт, и хотя бы 2-2,5 Гбайт свободного дискового пространства.

Контрольные вопросы:

1. На какие две линии разделилась новая ОС от Windows?

2. Перечислить основные принципы работы Windows.

3. Опишите структуру системы NTFS.

Литература: [10] – с. 475-486.