Вся информация в компьютере хранится на внешних несъемных или сменных носителях. Обычно это накопители на магнитных, оптических и магнитооптических дисках. Как можно найти любого человека по адресу его проживания, так можно найти любую информацию на дисках компьютера, используя для этого специально созданную адресную структуру хранения – файловую систему ОС. Каждая операционная система имеет свою файловую систему.
Внешние накопители на дисках, как и любые устройства компьютера, имеют свои физические номера . Так, активный жесткий магнитный диск, с которого загружается операционная система, всегда имеет номер 80h . На логическом же уровне пользователю удобнее работать с именами, поэтому накопителям на дисках присваиваются имена в виде букв латинского алфавита с двоеточием. Принято дисководы съемных магнитных дисков (дискет ) обозначать именами А: и В: . Жестким несъемным дискам (винчестерам ) присваивают имена, начиная с имени С:. Часто общее физическое пространство винчестера с помощью специальных программ делят на отдельные области – разделы. Это аналогично строительству складов на площади, до того лишь отведенной под них. В зависимости от назначения разделы могут быть основными (primary ) и дополнительными (extended ), а также активными (active ), системными (system ) и загрузочными (boot ). Деление жесткого диска на разделы может быть вызвано одной из следующих причин:
· в настоящее время объемы жестких дисков достигают нескольких десятков Гбайт и не все операционные системы могут работать с дисками большой емкости;
· желанием обеспечить защиту части информации, предоставляемую, например, операционной системой Windows NT . Эту информацию необходимо поместить в один из разделов с файловой структурой NTFS ;
· пользователю удобнее и проще работать, если разместить отдельные группы однотипной информации в разных разделах, чем всю ее хранить вместе.
Каждую такую область физического диска оформляют в виде логического диска (диска физически не существующего, а фиктивно созданного программным путем). Этим логическим дискам присваивают имена в виде букв, следующих за С:, то есть D:, E:, F:, G:,H: и т.д. Чтобы обратиться к тому или иному диску для записи или чтения информации, необходимо указать его имя (как при обращении к человеку). Диск, с которым в данный момент работает пользователь, называется текущим, или активным . Имя диска – высший уровень в системе адресации.
Информация на дисках записывается в файлы . Файл – это выделенная на диске или другом носителе область, имеющая имя. Имя файлу присваивает пользователь произвольно – по своему усмотрению. Как люди общаются между собой по именам, так и программы в компьютере обращаются к тому или иному файлу по имени. В файле может храниться различная однотипная информация. Это может быть графическое изображение или текст какого-либо документа, массив числовых данных или программа в машинных кодах, таблица расчета рентабельности предприятия или музыкальный сюжет. В последнее время появились файлы типа мультимедиа. В таком файле вперемешку хранится разнородная информация, например, видеокадры, музыкальные сюжеты и текст. Файл является еще одним уровнем системы адресации.
Файлы, относящиеся к какой-то проблеме или предназначенные для выполнения какой-то определенной работы, группируются и их имена и характеристики регистрируются в специальных таблицах или других структурах на диске – оглавлениях файлов – каталогах, или директориях . Создаваемые пользователями каталоги являются своеобразными файлами, поэтому им также присваивают имена и регистрируют в других каталогах. Имена им задает пользователь по своему усмотрению, но так, чтобы можно было по имени определить, какие файлы содержит данный каталог. Это будет третий из уровней системы адресации.
Таким образом, чтобы записать какой-то документ или программу на диск, необходимо, как почтовый адрес, указать путь : имя диска – имя каталога – имя файла, в который будет записываться информация. Аналогично и при чтении информации с диска.
Файлы.
Присвоение имен файлам и каталогам хотя и производится пользователем произвольно, однако зависит от используемой операционной системы. В MS-DOS и Windows 3.хх имена можно задавать, используя алфавит только латинского языка, причем длина имени не должна превышать восьми символов. Не разрешается в именах использовать символ пробела и знаки + : > ; “ < =. Строчные и прописные буквы воспринимаются одинаково.
Для того, чтобы подчеркнуть характер хранимой информации, файлу обычно присваивают тип или расширение имени. Присвоение типа осуществляет автоматически программа, в которой создавался файл. Тип или расширение файла может содержать не более трех символов из тех, что используются для имен и записывается вслед за именем через точку. Пробел после точки не допускается. Тип не обязателен и может отсутствовать. По типу файла легко определить его принадлежность. Например, PROG.PAS – легко догадаться, что файл с именем PROG хранит текст программы, написанный на языке программирования Паскаль. Часто имя файла и его расширение объединяют в одно понятие – полное имя файла. Примеры допустимых имен: START.BAT, MYFILE.DOC, GOD1995.TXT, P1.C, 123.BAS, HELP, PLAY_R.WAV. Примеры недопустимых имен файлов: 2>1.TXT (знак >), NINA+K (знак +), FORM 3.TXT (пробел перед цифрой 3), ОТЧЕТ. 98 (русские буквы).
Некоторые сочетания символов нельзя использовать в качестве имен файлов, так как операционная система резервирует их для обозначения системных устройств. К ним относятся:
PRN – имя принтера;
LPT1-LPT4 – устройства, подключаемые к параллельным портам 1-4;
CON – при вводе информации – это клавиатура, а при выводе – экран;
СOM1-COM4 – устройства, подключаемые к последовательным портам;
AUX – синоним порта СОМ1;
NUL – “пустое” устройство. Для него все операции ввода–вывода игнорируются, но программе сообщается, что ввод – вывод произошел успешно.
Файлы с такими именами операционная система просто не зарегистрирует . Иногда бывает очень удобно использовать имена системных устройств. Например, командой COPY легко можно вывести файл на принтер COPY PAP.TXT PRN или на экран COPY PAP.TXT CON , можно создать на диске файл с клавиатуры: COPY CON PAP.TXT . Вместе с тем, эти имена допустимы в качестве расширений файлов, например: TEST.PRN, 1A.CON . При создании файла или изменении его содержимого автоматически регистрируются дата и время по показаниям календаря и часов системы. Имя, тип, размер в байтах, дата и время создания файла фиксируются в каталоге и являются его характеристиками.
Во многих командах (копировать, удалить, распечатать и др.) для указания сразу нескольких файлов из одного каталога используются шаблоны, или обобщающие символы * и ?. Знак * обозначает любые допустимые для имен и расширений файлов символы, а знак ? обозначает любой одиночный символ. Примеры шаблонов:
I*.XLS – все файлы типа XLS , имеющие имена с буквы I;
*.ЕХЕ – все файлы с расширением ЕХЕ ;
*.??? – все файлы;
Р???.* – все файлы, имеющие имена с буквы Р не более 4-х символов.
Группу файлов из разных каталогов выделить нельзя.
Некоторые расширения имен файлов стандартизированы. Все файлы исполняемых программ имеют тип.СОМ или.ЕХЕ , файлы с расширением.ВАК содержат старые копии данных (такие файлы создают многие программы перед изменением их содержимого на случай ошибки, чтобы можно было восстановить хотя бы старую копию), расширение.ВАТ имеют так называемые командные файлы. Все инструментальные системы, а также и многие программы при создании текстов присваивают свои расширения файлам, хранящим эти тексты: .BAS – язык программирования Бейсик, .С – язык программирования Си, .PRG – многие системы управления базами данных, .PAS – язык программирования Паскаль, . DOC – текстовый редактор Word , . XLS – табличный процессор Excel и т.д.
Файлам всегда присваиваются атрибуты (признаки): “только для чтения” (R/O-read only ), “скрытый” (Hid-hidden ), “системный” (Sys-system ), “архивный” (Arc-archive ). Файлу может быть установлен один или несколько атрибутов одновременно. Назначение их таково:
· атрибут R/O запрещает файл корректировать, предохраняя его от случайных или преднамеренных изменений. В такой файл записать что-либо нельзя, удалить его средствами MS-DOS невозможно, а в Norton Commander или в Windows – удалить можно только после дополнительного подтверждения. Тем не менее, такой файл можно копировать и модифицировать его копию;
· атрибуты Hid / Sys используются в системных файлах – файлах, обеспечивающих работу системы. Эти файлы используют все пользователи. Средствами MS-DOS имена таких файлов вывести на экран невозможно, они в каталогах невидимы;
· атрибут Arc устанавливается при создании или изменении файла автоматически и сбрасывается программами резервного копирования (Backup ) для обозначения того, что копия файла уже помещена в архив. Если такой атрибут установлен файлу, это означает, что для него не было сделано резервной копии.
Ограничение длины имени файлов не очень удобно. Сокращенное имя, да еще из латинских символов быстро забывается. Пользователю приходится выводить файл на экран, чтобы посмотреть, что он содержит. В современных операционных системах Windows 95 и выше, OS/2 и Windows NT файлам и каталогам, наряду с короткими, разрешается присваивать имена длиной до 254 символов. Кроме допустимых в MS-DOS, можно использовать символы русского алфавита, пробелы, символы + , ; = . . Это позволяет файлам присваивать наглядные и понятные имена. Прописные и строчные буквы в таких именах файлов должны различаться, что обеспечивает удобочитаемость. Однако в одном и том же каталоге файлы с одинаковыми именами, отличающимися только регистром букв, недопустимы – они просто не будут зарегистрированы.. Примеры:
Реферат на тему: Реформы Петра I.doc
1234.5678.97531.dat
Отчет по лабораторной работе № 6 по физике.txt
Не рекомендуется длинные имена задавать более 60 70 символов, так как в них неудобно ориентироваться. Имя файла вместе с указанным путем доступа к нему (спецификацией ) не должно составлять более 260 символов, иначе файл, помещенный в глубоко вложенный каталог, некоторыми программами не будет найден. Наконец, если имя такого файла зарегистрировано в корневом каталоге, то оно резко сокращает его объем. При задании длинного имени файлу автоматически генерируется и записывается короткое имя для того, чтобы обеспечить возможность использования файла и при работе в MS-DOS.
Каталоги.
При интенсивной работе на компьютере число файлов быстро растет, и “следить за порядком” на диске становится все сложнее. Структурировать и упорядочить дисковое пространство позволяют каталоги файлов. Каталоги представляют собой простые таблицы или более сложные структуры в виде деревьев (Windows NT), то есть по-существу это тоже файлы. В MS-DOS каталог представляет таблицу, состоящую из строк по 32 байта каждая. Такая же структура каталогов создается на дискетах, независимо от операционной системы, а также во всех Windows, кроме Windows NT. В одной строке (позиции) может быть зарегистрирован один файл или каталог пользователя, который регистрируется как обыкновенный файл. Каталог напоминает районный паспортный стол, где каждый из нас (файлов) имеет регистрационную карточку (позицию каталога) с данными о проживании. При подготовке диска к работе (форматировании) создается главный, или корневой каталог – основа адресной структуры системы. Имя этого каталога состоит из одного символа \ и присваивается программой форматирования автоматически. Принципиальное отличие корневого каталога от пользовательских состоит в том, что данные о нем нигде не зарегистрированы, как об остальных каталогах (просто нет над ним структуры, где бы он мог зарегистрироваться). А раз нет о нем информации, то изменить имя корневого каталога или удалить каталог с диска невозможно. В отличие от каталога, создаваемого пользователем, который может занимать все дисковое пространство, количество позиций в корневом каталоге ограничено и зависит от объема диска. После форматирования все позиции корневого каталога пустые, так как при форматировании вся информация на диске уничтожается. По мере записи информации на диск, позиции занимаются информацией о файлах или пользовательских каталогах. На рис. 21 приведен фрагмент корневого каталога системного диска в MS-DOS, выведенный на экран в виде, формируемом утилитой Нортона NU.EXE .
· Энергонезависимое хранение информации может осуществляться на различных физических принципах. Раньше всех начали применять магнитный способ хранения, где запись нуля или единицы изменяет направление намагниченности элементарной хранящей ячейки. Устройства хранения на магнитных сердечниках состояли из матрицы ферритовых колец (по кольцу на каждый хранящийся бит), пронизанных обмотками (адреса, записи и считывания).
Считывание выполнялось импульсом тока, пытающимся намагнитить ячейку в определенном направлении. Если ячейка была в противоположном состоянии, то эта попытки наводила импульс в обмотке считывания. Устройства ферритовой памяти были громоздкими, но сугубо статическими - в них не было движущихся частей. В устройствах с подвижным носителем хранящие ячейки движутся относительно головок записи-считывания и в зависимости от направления намагниченности вызывают в головке считывания импульс определенной полярности. На таком принципе строились и магнитные барабаны первых ЭВМ, и магнитные диски, и накопители на магнитной ленте.
матрица ферритовых колец.
· Оптические устройства хранения основаны на изменении отражающей или пропускающей способности участков носителей. Носителями для первых оптических устройств были фотопленка, перфолента, перфокарты. Теперь оптические устройства хранят информацию на дисках с ячейками микроскопических размеров, считываемых лазерным лучом.
Оптические устройства памяти
· Из электронных устройств распространение получила флэш-память, сочетающая довольно высокую плотность хранения с теперь уже приемлемой ценой. Флэш-память является статической и имеет очень высокое быстродействие считывания, но не очень быструю процедуру записи, причем для перезаписи должен предварительно стираться целый блок ячеек (современные микросхемы состоят из набора блоков). В режиме хранения на флэш-память питание можно не подавать - энергопотребление нулевое. В режиме чтения потребление достаточно малое, но стирание и запись требуют энергозатрат.
Каждая ячейка флэш-памяти состоит всего из одного униполярного (полевого) транзистора. Чистые (стертые) ячейки содержат единицу во всех битах; при записи (программировании) нужные ячейки обнуляются. Возможно последующее программирование и уже записанных ячеек, но при этом можно обнулять единичные биты, а не наоборот. В единичное состояние ячейки переводятся только при стирании . Стирание производится для всей матрицы ячеек; стирание одиночной ячейки невозможно.
УЗ – управление затвором. ПЗ – плавающий затвор
Принцип полевого транзистора: если приложить напряжение управления(исток – затвор(Иу)), тогда протекает ток исток-сток, если нет напряжения управления 0. Для записи на 1 менее, для записи подать напряжение на управляющий затвор и вытянуть электрон и ПЗ. Информация остается на ПЗ.
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Тверской государственный технический университет
Кафедра электронных вычислительных машин
Контрольная работа.
Персональный компьютер: принципы хранения информации, основные характеристики носителей информации
Выполнил: студент группы:
Воронков Р. В.
Приняла: Карельская К.А.
Оперативная память - память, предназначенная для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти (плоских пластин с электрическими контактами, по бокам которых размещаются большие интегральные схемы памяти). У модулей оперативной памяти большое количество показателей (тип, вид, тайминги, частота), которые существенно влияют на работу памяти.
При работе память компьютера обращается к одному из двух типов так называемых «хранилищ» информации. Энергозависимая память компьютера - ОЗУ (Оперативное Запоминающее Устройство) - это такое хранилище информации, которое должно быть постоянно обновлено, чтобы в нем хранилась разная информация, необходимая в данный момент для работы компьютера. Она автоматически очищается при отключении компьютера от электропитания.
Статическая память компьютера - ПЗУ (Постоянное Запоминающее Устройство) - это хранилище информации, рассчитанное на неизменное и долговременное хранение файлов, которые должны находиться в памяти компьютера, после того как компьютер будет отключен от электропитания.
Внешняя (долговременная) память - это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (дисковода - устройства, обеспечивающего запись и считывание информации) и устройства хранения - носителя. Устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками.
Гибкие магнитные диски. Съемные магнитные диски (дискеты) вставляют в компьютер через специальную щель системного блока - дисковод. На самом деле это не один диск, а группа дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (измеряется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость.
Жёсткие магнитные диски или НЖМД, винчестер, - основное хранилище информации больших объёмов, основанное на принципе магнитной записи, скрыт внутри корпуса системного блока. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров. Информация в НЖМД записывается на жёсткие пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала. Носитель информации совмещён с накопителем, приводами блоком электроники и обычно установлен внутри системного блока компьютера.
Внешние жесткие диски - динамичные системы хранения данных. Они удобны при ведении бизнеса, предоставляют свободу творчества, взаимодействия в любое время, в любом месте.
Внешний жесткий диск прост в использовании благодаря своей портативности, поддерживают высокоскоростной интерфейс для быстрой передачи данных.
Оптические дисководы и диски. Собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического излучения. Диски обычно плоские, их основа сделана из поликарбоната, на который нанесён специальный слой для хранения информации. Для считывания информации используется обычно луч лазера, который направляется на специальный слой и отражается от него.
Лазерные дисководы и диски. Лазерные дисководы (CD-ROM и DVD-ROM) используют оптический принцип чтения информации. На лазерных CD-ROM (CD - CompactDisk, компакт-диск) и DVD-ROM (DVD - Digital Video Disk, цифровой видеодиск) дисках хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий: ROM (ReadOnlyMemory - только чтение). Производятся такие диски путем штамповки и имеют серебристый цвет. На дисках CD-RW и DVD-RW (RW - ReWntable, перезаписываемый), которые имеют «платиновый» оттенок, информация может быть записана многократно.
Первое поколение оптических дисков: лазерный диск, компакт-диск, магнитооптический диск.
Второе поколение оптических дисков: DVD, MiniDisc, Digital Multilayer Disk, DataPlay, Fluorescent Multilayer Disc, GD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory), Universal Media Disc.
Третье поколение оптических дисков: Blu-rayDisc, HDDVD, Forward Versatile Disc, Ultra Density Optical, Professional Disc for DATA, Versatile Multilayer Disc.
Четвертое поколение оптических дисков: HolographicVersatileDisc, SuperRensDisc.
Flash-память. Flash-память - это энергонезависимый тип памяти. Она представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители, встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт. Карты flash-памяти не имеют в своем составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах (портативных компьютерах, цифровых камерах и др.). Их существует огромное множество: SD, MMC, CompactFlashType I и II, MemoryStick, MemoryStickDuo, TransFlash, miniSD, microSD, RS-MMC, SmartMedia, MiniDisk и др.
CompactFlash - пожалуй, самая древняя флеш-память: первый экземпляр был выпущен еще в далеком 1994 году компанией SanDisk. Всего существует два типа карт CompactFlash: CF Type I, CF Type II, причем отличаются они лишь толщиной корпуса.
SD (SecureDigital) - также был создан усилиями компаний SanDisk, Panasonic и Toshiba. В этих картах используются криптограммы (шифрование данных), что обеспечивает защиту данных от несанкционированного копирования или перезаписи.
MMC (MultiMediaCard) - является плодом работы компаний SanDisk и Siemens. В каждой MMC есть собственный контроллер памяти. При этом толщина мультимедийных карт почти на треть меньше, чем у «шпионского» брата, что позволяет использовать MMC-накопители в различных миниатюрных устройствах.
RS-MMС (ReducedSize MMC) - также известны как MMCmobile. Они отличаются от MMC лишь уменьшенными размерами и используются в основном в мобильных телефонах.
Memory Stick Duo - является эволюцией самих Memory Stick. Уменьшились размеры и энергопотребление карт, но вместе с тем уменьшилась и максимальная емкость. В остальном полностью аналогична обычной MS.
SmartMedia - стандарт, который был разработан Toshiba в далеком 1995 году. Особенностями данного стандарта можно считать очень низкое энергопотребление и отсутствие собственного контроллера, скорость работы крайне низка и максимальный объем памяти составляет всего-навсего 256 Мб, что ничтожно мало по сегодняшним меркам, особенно учитывая размеры карты
ХDPicture (ExtremeDigital) - были созданы компаниями FujiFilm и Olympus для замены порядком устаревшего формата SmartMedia. Применяются данные карты преимущественно в цифровых фотоаппаратах этих компаний.
Также в последнее время широкое распространение получили USB флеш-накопители («флешка», USB-драйв, USB-диск), практически вытеснившие дискеты и CD.
Хранение информации в Интернете
Интернет - это объединение компьютеров по всему миру в единую информационную сеть. По-другому Интернет называют мировой компьютерной сетью.
Для соединения компьютеров используют обычные телефонные линии и прибор модем. Модем преобразует информацию к виду, пригодному для передачи по телефону. компьютер диск интернет хранение
Таким образом, информация, хранящаяся по всему миру, становится доступна каждому, кто имеет компьютер, телефон и модем.
Телефонная связь не является единственным способом соединения компьютеров. Гораздо быстрее информация передается по оптическим кабелям и с помощью радиосвязи. Эти каналы постепенно вытесняют в Интернет телефонные соединения.
В Интернете можно найти ответ практически на любой вопрос. Прочитать свежую газету, заглянуть в библиотеку, заказать билеты на самолет, купить товары, завести друзей по переписке.
Мы знаем, что программы и данные в компьютере хранятся на жестком диске в виде файлов.
Файл - это определенное количество информации, имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.
Имя файла - последовательность символов, позволяющая пользователю ориентироваться в файловой системе. Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственное имя файла и расширение, определяющее его тип. Собственное имя файла может содержать от 1 до 255 символов. Кроме латинского допускается применение русского алфавита.
Расширение - это сочетание букв и чисел длиной от одного до трёх символов, который дополняет само имя, но чаще указывает на формат и тип хранящихся в файле данных. От собственно имени файла оно отделяется точкой и является его необязательной частью. Расширения служат для идентификации типа (формата) файла. С их помощью пользователь и программное обеспечение компьютера может определить тип данных, хранящихся в файле.
Расширение принято указывать в виде *.rar, т.е. перед символами расширения добавляют звездочку и точку, где звездочка символизирует любое имя файла.
Расширение может указывать не только на тип информации, которая хранится в файле (изображение, медиа файл, текстовый файл), но и на способ кодирования этой информации. Например, *.gif, *.jpg, *.bmp, *.raw, *.png и др. - это расширения файлов изображений, но способы кодирования изображения в таких файлах разный, и не каждая программа, открывающая один тип, сможет открыть другой.
Существуют файлы, не имеющие расширения, обычно это системные файлы.
Файл открывается той программой, в которой был создан, или универсальной программой.
Примеры расширений файлов разных типов:
*doc, *, xdoc, *.rtf, *.txt, *.pdf - текстовые документы (содержимое таких файлов текст и открываются они в программе для работы с текстом - Письмо.doc, Каталог.xls, текст.txt).
*.jpg, *.gif, *.jpeg, *.bmp, *.raw, *.png, *.emf, *.ico, *tif, *.tiff, *.jp2, *.pcx, *.tga, *.wbmp - графическое изображение (фотографии и картинки - Рисунок.gif, Природа.tif, Фото.jpg, Рисунок.bmp).
*.html, *.htm, *.xhtm - интернет-страница (Книга.htm, Windows.hlp, Книга.html).
*.exe, * - исполняемый файл (содержат программы, готовые к выполнению - ACDSee9.exe, Command).
*.rar, *.zip, *.7z - заархивированный файл (Реферат.zip, Реферат.rar).
*.avi, *.mpeg, *.mpg, *.mkv, *.3gp, *.mp4, *.wmf - расширения видеофайлов (содержимое таких файлов видео и открываются они в проигрывателях - Клип.avi, Фильм.mpeg).
*.mp3, *.mp2, *.wave, *.wav, *.amr, *.wma, *.aac, *.ogg, *.midi, *.mid, *.kar - расширения аудиофайлов (музыкальный файл и открывать его необходимо в программе-проигрывателе - Песня.mp3).
Файлы со схожим содержимым или одинаковым назначением можно складывать в папки (каталоги). Каталоги (папки), в свою очередь также можно объединять в каталоги. Таким образом, на диске формируется упорядоченная структура файлов и каталогов, которая позволяет быстро находить нужную информацию. Такая структура называется файловой системой.
Файловая система - часть операционной системы для хранения файлов и организации каталогов, которая необходима для упорядоченного размещения данных и программ во внешней памяти.
Файловая структура может быть многоуровневой и одноуровневой.
Размещено на Allbest.ru
...Современные достижения в разработке накопителей информации. Принципы работы запоминающих устройств ЭВМ и голографической памяти. Возможности персональных компьютеров и мультимедийных систем. Перспективы развития оптических накопителей и жестких дисков.
презентация , добавлен 27.02.2012
Первая перфорированная лента. "Мамонты" среди носителей информации. Дискета, гибкий магнитный диск, используемый для многократной записи и хранения данных. Облачное хранилище данных. Основное назначение, достоинства жёстких дисков и сменных накопителей.
презентация , добавлен 17.05.2014
Электронные устройства памяти для хранения информации. Постоянные магнитные запоминающие устройства компьютера. Гибкие и жесткие диски, стримеры, лазерные компакт-диски. Файловая система хранения информации в компьютерах. Виды компьютерных преступлений.
контрольная работа , добавлен 12.02.2010
Виды, основные характеристики и тенденции развития накопителей информации. Виды и основные характеристики устройств для хранения данных. Описание расчета инвариантной сметы расходов с помощью электронных таблиц Excel. Построение диаграммы структуры.
курсовая работа , добавлен 09.11.2008
Структурная схема компьютера. Основные характеристики процессора - устройства, предназначенного для обработки информации и управления процессом обработки. Способы хранения информации. Описание, назначение и принципы работы устройств ввода и вывода данных.
презентация , добавлен 20.07.2011
История развития носителей информации. Эпоха магнитных лент, оптические носители. Виды и характеристики современных сменных носителей данных, их сравнительный анализ и перспективы развития. Компакт-диск, флеш-память. Голографический многоцелевой диск.
контрольная работа , добавлен 13.05.2014
Человек и компьютер, особенности взаимодействия. Свобода массовой информации в Российской Федерации. Объективность и субъективность, полнота, достоверность информации. Общее понятие про информационные технологии. Основные примеры носителей информации.
презентация , добавлен 02.06.2012
Программные и аппаратные продукты для защиты информации в персональных компьютерах. TrueCrypt - программа для шифрования, ее возможности и преимущества. Создание виртуального шифрованного диска, хранение его содержимого в файле на физическом диске.
курсовая работа , добавлен 13.01.2013
Изучение основных структурных элементов компьютера - электронного устройства, которое выполняет операции ввода информации, хранения и ее обработки по определенной программе. Функции центрального процессора, запоминающего устройства, носителей информации.
реферат , добавлен 18.01.2012
Компьютер как электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных. Общая характеристика основных составных частей персонального компьютера: процессор, память. Анализ схемы обработки информации.
Лекция №6
Системы управления файлами.
Файловая система HPFS
Вопросы:
1. Файловая система HPFS
· Основные особенности HPFS
· Структура раздела HPFS
· Принцип размещения файлов
· Принципы хранения информации о расположении файлов
· Структура и размещение каталогов
· Надежность хранения данных в HPFS
2. Система управления файлами HPFS.IFS
3. Система управления файлами HPFS386.1FS
4. Файловая система JFS
HPFS (High Performance File System ) - высокопроизводительная файловая система.
HPFS впервые появилась в OS/2 1.2 и LAN Manager. (Кстати, HPFS была первой файловой системой, поддерживающей длинные имена.)
Перечислим основные особенности HPFS.
· Главное отличие - базовые принципы размещения файлов на диске и принципы хранения информации о местоположении файлов. Благодаря этим принципам HPFS имеет высокую производительность и отказоустойчивость, является надежной файловой системой.
· Дисковое пространство в HPFS выделяется не кластерами (как в FAT ) , а блоками. В современной реализации размер блока взят равным одному сектору, но в принципе он мог бы быть и иного размера. (По сути дела, блок - это и есть кластер, только кластер всегда равен одному сектору). Размещениефайлов в таких небольших блоках позволяет более эффективно использовать пространство диска , так как непроизводительные потери свободного места составляют в среднем всего (полсектора) 256 байт на каждый файл. Вспомним, что чем больше размер кластера, тем больше места на диске расходуется напрасно.
· Система HPFS стремится расположить файл в смежных блоках, или, если такой возможности нет, разместить его на диске таким образом, чтобы экстенты (фрагменты) файла физически были как можно ближе друг к другу. Такой подход существенно уменьшает время позиционирования головок записи/чтения жесткого диска и время ожидания (задержка между установкой головки чтения/записи на нужную дорожку). Напомним, что в FAT файлу просто выделяется первый свободный кластер.
Экстенты (extent) - фрагменты файла, располагающиеся в смежных секторах диска. Файл имеет по крайней мере один экстент, если он не фрагментирован, а в противномслучае - несколько экстентов.
· Используется метод сбалансированных двоичных деревьев для хранения и поиска информации о местонахождении файлов (каталоги хранятся в центре диска, кроме того, предусмотрена автоматическая сортировка каталогов), что существенно повышает производительность HPFS (в сравнении с FAT ).
· В HPFS предусмотрены специальные расширенные атрибуты файлов, позволяющие управлять доступом к файлам и каталогам .
Расширенные атрибуты (extended attributes, EAs) позволяют хранить дополнительную информацию о файле. Например, каждому файлу может быть сопоставлено его уникальное графическое изображение (значок), описание файла, комментарий, сведения о владельце файла и т. д.
C труктура раздела HPFS
В начале раздела с установленной HPFS расположено три управляющих блока:
· загрузочный блок (boot block),
· дополнительный блок (super block) и
· запасной (резервный) блок (spare block).
Они занимают 18 секторов.
Все остальное дисковое пространство в HPFS разбито на части из смежных секторов - полосы (band - полоса, лента ). Каждая полоса занимает на диске 8 Мбайт.
Каждая полоса и имеет свою собственную битовую карту распределения секторов .Битовая карта показывает, какие секторы данной полосы заняты, а какие - свободны. Каждому сектору полосы данных соответствует один бит в ее битовой карте. Если бит = 1, то сектор занят, если 0 - свободен.
Битовые карты двух полос располагаются на диске рядом, так же располагаются и сами полосы. То есть последовательность полос и карт выглядит как на рис.
Сравним с FAT . Там на весь диск только одна “битовая карта” (таблица FAT) . И для работы с ней приходится перемещать головки чтения/записи в среднем через половину диска.
Именно для того, чтобы сократить время позиционирования головок чтения/записи жесткого диска в HPFS диск разбит на полосы.
Рассмотрим управляющие блоки .
Загрузочный блок (boot block )
Содержит имя тома, его серийный номер, блок параметров BIOS и программу начальной загрузки.
Программа начальной загрузки находит файл OS2LDR, считывает его в память и передает управление этой программе загрузки ОС, которая, в свою очередь, загружает с диска в память ядро OS/2 - OS2KRNL. И уже OS2KRIML с помощью сведений из файла CONFIG.SYS загружает в память все остальные необходимые программные модули и блоки данных.
Загрузочный блок располагается в секторах с 0 по 15.
Супер Блок (super block )
Содержит
· указатель на список битовых карт (bitmap block list). В этом списке перечислены все блоки на диске, в которых расположены битовые карты, используемые для обнаружения свободных секторов;
· указатель на список дефектных блоков (bad block list). Когда система обнаруживает поврежденный блок, он вносится в этот список и для хранения информации больше не используется;
· указатель на группу каталогов (directory band),
· указатель на файловый узел (F-node) корневого каталога,
· дату последней проверки раздела программой CHKDSK;
· информацию о размере полосы (в текущей реализации HPFS - 8 Мбайт).
Super block размещается в 16 секторе.
Резервный блок (spare block)
Содержит
· указатель на карту аварийного замещения (hotfix map или hotfix-areas);
· указатель на список свободных запасных блоков (directory emergency free block list);
· ряд системных флагов и дескрипторов.
Этот блок размещается в 17 секторе диска.
Резервный блок обеспечивает высокую отказоустойчивость файловой системы HPFS и позволяет восстанавливать поврежденные данные на диске.
Принцип размещения файлов
Экстенты (extent) - фрагменты файла, располагающиеся в смежных секторах диска. Файл имеет по крайней мере один экстент, если он не фрагментирован, а в противномслучае - несколько экстентов.
Для сокращения времени позиционирования головок чтения/записи жесткого диска система HPFS стремится
1) расположить файл в смежных блоках;
2) если такой возможности нет, то разместить экстенты фрагментированного файла как можно ближе друг к другу,
Для этого HPFS использует статистику, а также старается условно резервировать хотя бы 4 килобайта места в конце файлов, которые растут.
Когда данные дописываются в существующий файл, HPFS сразу же резервирует как минимум 4 Кбайт непрерывного пространства на диске. Если же часть этого пространства не потребовалась, то после закрытия файла она высвобождается для дальнейшего использования. Если же файл не может быть увеличен без нарушения его непрерывности, HPFS опять-таки резервирует 4 Кбайт смежных блоков как можно ближе к основной части файла.
Очевидно, что степень фрагментации файлов на диске зависит как от числа файлов, расположенных на нем, их размеров и размеров самого диска, так и от характера и интенсивности самих дисковых операций. Незначительная фрагментация файлов практически не сказывается на быстродействии операций с файлами. Файлы, состоящие из двух-трех экстентов, практически не снижают производительность HPFS, так как эта файловая система следит за тем, чтобы области данных, принадлежащие одному и тому же файлу, располагались как можно ближе друг к другу.
Программы (утилиты) дефрагментации , имеющиеся для этой файловой системы, по умолчанию считают наличие двух-трех экстентов у файла нормой.
Например, программа HPFSOPT из набора утилит GammaTech по умолчанию не дефрагментирует файлы, состоящие из трех и менее экстентов, а файлы, которые имеют большее количестве экстентов, приводятся к 2 или 3 экстентам, если это возможно.
Практика показывает, что в среднем на диске имеется не более 2% файлов, имеющих три и более экстентов. Даже общее количество фрагментированных файлов, как правило, не превышает 3%. Такая ничтожная фрагментация оказывает пренебрежимо малое влияние на общую производительность системы.
Еще один способ уменьшения фрагментирования файлов - это расположение файлов, растущих навстречу друг другу, или файлов, открытых разными тредами или процессами, в разных полосах диска.
Принципы хранения информации о расположении файлов
Каждый файл и каталог диска имеет свой файловый узел F-Node . Это структура, в которой содержится информация о расположении файла и о его расширенных атрибутах.
Замечание. Файловая система FAT аналога файлового узла не имеет.
Каждый F-Node занимает один сектор и всегда располагается поблизости от своего файла или каталога (обычно - непосредственно перед файлом или каталогом). Объект F-Node содержит
· длину,
· первые 15 символов имени файла,
· специальную служебную информацию,
· статистику по доступу к файлу,
· расширенные атрибуты файла,
· список прав доступа (или только часть этого списка, если он очень большой); если расширенные атрибуты слишком велики для файлового узла, то в него записывается указатель на них.
· ассоциативную информацию о расположении и подчинении файла и т. д.
Если файл непрерывен, то его размещение на диске описывается двумя 32-битными числами. Первое число представляет собой указатель на первый блок файла, а второе - длину экстента (число следующих друг за другом блоков, принадлежащих файлу).
Замечание. Из этого следует, что максимальный объем диска может составлять (2 32 -1)*512 = 2 Тбайта.
Если файл фрагментирован, то размещение его экстентов описывается в файловом узле дополнительными парами 32-битных чисел.
В файловом узле можно разместить информацию максимум о восьми экстентах файла. Если файл имеет больше экстентов, то в его файловый узел записывается указатель на блок размещения (allocation block), который может содержать до 40 указателей на экстенты или, по аналогии с блоком дерева каталогов, на другие блоки размещения.
Таким образом, двухуровневая структура блоков размещения может хранить информацию о 480 секторах, что позволяет работать с файлами размером до 7,68 Гбайт. На практике размер файла не может превышать 2 Гбайт, но это обусловлено текущей реализацией интерфейса прикладного программирования.
Структура и размещение каталогов
Для хранения каталогов используется полоса, находящаяся в центре диска .
Эта полоса называется directory band .
Если она полностью заполнена, HPFS начинает располагать каталоги файлов в других полосах.
Расположение этой информационной структуры в середине диска значительно сокращает среднее время позиционирования головок чтения/записи. Действительно, для перемещения головок чтения/записи из произвольного места диска в его центр требуется в два раза меньше времени, чем для перемещения к краю диска, где находится корневой каталог в случае файловой системы FAT. Уже только одно это обеспечивает более высокую производительность файловой системы HPFS по сравнению с FAT. Аналогичное замечание справедливо и для NTFS, которая тоже располагает свой master file table в начале дискового пространства, а не в его середине.
Однако существенно больший (по сравнению с размещением Directory Band в середине логического диска) вклад в производительность HPFS дает использование метода сбалансированных двоичных деревьев для хранения и поиска информации о местонахождении файлов.
Вспомним, что в файловой системе FAT каталог имеет линейную структуру, специальным образом не упорядоченную, поэтому при поиске файла требуется последовательно просматривать его с самого начала.
В HPFS структура каталога представляет собой сбалансированное дерево с записями, расположенными в алфавитном порядке.
Каждая запись, входящая в состав дерева, содержит
· атрибуты файла,
· указатель на соответствующий файловый узел,
· информацию о времени и дате создания файла, времени и дате последнего обновления и обращения,
· длине данных, содержащих расширенные атрибуты,
· счетчик обращений к файлу,
· длине имени файла
· само имя,
· и другую информацию.
Файловая система HPFS при поиске файла в каталоге просматривает только необходимые ветви двоичного дерева (В-Тгее). Такой метод во много раз эффективнее, чем последовательное чтение всех записей в каталоге, что имеет место в системе FAT.
Размер каждого из блоков, в терминах которых выделяются каталоги в текущей реализации HPFS, равен 2 Кбайт. Размер записи, описывающей файл, зависит от размера имени файла. Если имя занимает 13 байтов (для формата 8.3), то блок из 2 Кбайт вмещает до 40 описателей файлов. Блоки связаны друг с другом посредством списка.
Проблемы
При переименовании файлов может возникнуть так называемая перебалансировка дерева. Создание файла, переименование или стирание может приводить к каскадированию блоков каталогов . Фактически, переименование может потерпеть неудачу из-за недостатка дискового пространства, даже если файл непосредственно в размерах не увеличился. Во избежание этого “бедствия” HPFS поддерживает небольшой пул свободных блоков, которые могут использоваться при “аварии”. Эта операция может потребовать выделения дополнительных блоков на заполненном диске. Указатель на этот пул свободных блоков сохраняется в SpareBlock,
РЕЗЮМЕ
Принципы размещения файлов и каталогов на диске в HPFS :
· информация о местоположении файлов рассредоточена по всему диску, при этом записи каждого конкретного файла размещаются (по возможности) в смежных секторах и поблизости от данных об их местоположении;
· каталоги размещаются в середине дискового пространства;
· каталоги хранятся в виде бинарного сбалансированного дерева с записями, расположенными в алфавитном порядке.
Надежность хранения данных в HPFS
Любая файловая система должна обладать средствами исправления ошибок, возникающих при записи информации на диск. Система HPFS для этого использует механизм аварийного замещения (hotfix).
Если файловая система HPFS сталкивается с проблемой в процессе записи данных на диск, она выводит на экран соответствующее сообщение об ошибке. Затем HPFS сохраняет информацию, которая должна была быть записана в дефектный сектор, в одном из запасных секторов, заранее зарезервированных на этот случай. Список свободных запасных блоков хранится в резервном блоке HPFS. При обнаружении ошибки во время записи данных в нормальный блок HPFS выбирает один из свободных запасных блоков и сохраняет эти данные в нем. Затем файловая система обновляет карту аварийного замещения в резервном блоке.
Эта карта представляет собой просто пары двойных слов, каждое из которых является 32-битным номером сектора.
Первый номер указывает на дефектный сектор, а второй - на тот сектор среди имеющихся запасных секторов, который был выбран для его замены.
После замены дефектного сектора запасным карта аварийного замещения записывается на диск, и на экране появляется всплывающее окно, информирующее пользователя о произошедшей ошибке записи на диск. Каждый раз, когда система выполняет запись или чтение сектора диска, она просматривает карту аварийного замещения и подменяет все номера дефектных секторов номерами запасных секторов с соответствующими данными.
Следует заметить, что это преобразование номеров существенно не влияет на производительность системы, так как оно выполняется только при физическом обращении к диску, но не при чтении данных из дискового кэша.
Очистка карты аварийного замещения автоматически выполняется программой CHKDSK при проверке диска HPFS. Для каждого замещенного блока (сектора) программа CHKDSK выделяет новый сектор в наиболее подходящем для файла (которому принадлежат данные) месте жесткого диска. Затем программа перемещает данные из запасного блока в этот сектор и обновляет информацию о положении файла, что может потребовать новой балансировки дерева блоков размещения. После этого CHKDSK вносит поврежденный сектор в список дефектных блоков, который хранится в дополнительном блоке HPFS, и возвращает освобожденный сектор в список свободных запасных секторов резервного блока. Затем удаляет запись из карты аварийного замещения и записывает отредактированную карту на диск.
Все основные файловые объекты в HPFS, в том числе файловые узлы, блоки размещения и блоки каталогов, имеют уникальные 32-битные идентификаторы и указатели на свои родительские и дочерние блоки. Файловые узлы, кроме того, содержат сокращенное имя своего файла или каталога. Избыточность и взаимосвязь файловых структур HPFS позволяют программе CHKDSK полностью восстанавливать файловую структуру диска, последовательно анализируя все файловые узлы, блоки размещения и блоки каталогов. Руководствуясь собранной информацией, CHKDSK реконструирует файлы и каталоги, а затем заново создает битовые карты свободных секторов диска. Запуск программы CHKDSK следует осуществлять с соответствующими ключами. Так, например, один из вариантов работы этой программы позволяет найти и восстановить удаленные файлы.
Система управления файлами HPFS.IFS
HPFS относится к так называемым монтируемым файловым системам -IFS (installable file system - устанавливаемая, монтируемая система управления файлами ) . Это означает, что она не встроена в операционную систему, а добавляется к ней при необходимости.
Устанавливаемые файловые системы представляют собой специальные “драйверы” для доступа к разделам, отформатированным под другую файловую систему. Это очень удобный и мощный механизм добавления в ОС новых файловых систем и замены одной системы управления файлами на другую.
Сегодня, например, для OS/2 уже реально существуют IFS-модули для файловой системы VFAT , FAT32, Ext2FS (файловая система Linux), NTFS (правда, пока только для чтения). Для работы с данными на CD-ROM имеется CDFS.IFS. Есть и FTP.IFS, позволяющая монтировать ftp-архивы как локальные диски.
Файловая система HPFS устанавливается оператором IFS в файле CONFIG.SYS.
Этот оператор всегда помещается в первой строке данного конфигурационного файла. Пример.
IFS-E:\OS2\HPFS.IFS /САСНЕ:2048 /CRECL:4/AUTOCHECK : CD
Здесь оператор IFS устанавливает файловую систему HPFS с кэшем в 2 Мбайт, длиной записи кэша в 8 Кбайт и автоматической процедурой проверки дисков С и D:
Замечание . Подробности установки параметров и возможные значения ключей имеются в HELP-файлах, устанавливаемых вместе с операционной системой OS/2 Warp (или см. в книге Гордеева, Молчанова “Системное программное обеспечение” на стр. 175.
C истема управления файлами HPFS386.1FS
Это реализации HPFS для работы на серверах, функционирующих под управлением OS/2.
Ее принципиальное отличие от системы HPFS.IFS
· HPFS386.1FS позволяет (посредством более полного использования технологии расширенных атрибутов) организовать ограничения на доступ к файлам и каталогам с помощью соответствующих списков доступа - ACL (access control list). (Эта же технология используется в файловой системе NTFS ) .
· в системе HPFS386.1FS нет ограничений на объем памяти, выделяемой для кэширования файловых записей. Иными словами, при наличии достаточного объема оперативной памяти объем файлового кэша может быть в несколько десятков мегабайт, в то время как для обычной HPFS.IFS этот объем не может превышать 2 Мбайт, что по сегодняшним меркам безусловно мало.
· При установке режимов работы файлового кэша HPFS386.1PS есть возможность явным образом указать алгоритм кэширования.
Наиболее эффективным алгоритмом можно считать так называемый “элеваторный”, когда при записи данных из кэша на диск они предварительно упорядочиваются таким образом, чтобы минимизировать время, отводимое на позиционирование головок чтения/ записи. Головки чтения/записи при этом перемещаются от внешних цилиндров к внутренним и по ходу своего движения осуществляют запись и чтение данных в соответствии со специальным образом упорядочиваемым списком запросов на дисковые операции.
Пример записи строк в конфигурационном файле CONFIG.SYS, которые устанавливают систему HPFS386.1FS и определяют параметры работы ее подсистемы кэширования можно посмотреть в книге Гордеева, Молчанова “Системное программное обеспечение” на стр. 176-178
Файловая система JFS
Для серверной операционной системы OS/2 Warp 4.5 была создана новая журнализирующая файловая система JFS (Journaling file system) .
Новая серверная ОС компании IBM под названием OS/2 WarpServer for e-Business вышла в 1999 г.
JFS имеет большую безопасность в структурах данных благодаря технике, разработанной для СУБД.
Работа с файловой системой происходит в режиме транзакций с ведением журнала транзакций. В случае системных сбоев есть возможность обработать журнал транзакций с целью внести или сбросить какие-либо изменения, произведенные во время системного сбоя.
В этой системе увеличена скорость восстановления файловой системы после сбоя.
Но, сохраняя целостность файловой системы, система управления файлами не гарантирует восстановление данных пользователя.
Файловая система JFS обеспечивает самую высокую скорость работы с файлами из всех известных систем, созданных для ПК (это очень важно для серверной ОС).
Ключевой задачей файлового сервера является хранение больших объемов информации. Эффективность и возможности системы хранения данных сервера определяются совокупностью и согласованностью аппаратных средств хранения данных и возможностями операционной системы.
К аппаратным средствам системы хранения данных относятся собственно накопители с носителями информации и контроллеры их интерфейсов. Устройства хранения классифицируются по различным признакам:
Метод доступа:
Тип доступа:
Сменяемость носителя:
Данные на сервере хранятся в виде файлов, для которых характерен большой разброс частоты использования, размеров и требований по ограничениям на время ожидания доступа. По совокупности этих признаков можно выделить три основные категории устройств хранения файлов:
Хорошая сетевая операционная система должна иметь возможности для обеспечения автоматической миграции данных (Data Migration) с устройств On-line на Off-line или Near-line и обратно с учетом их объема и частоты использования.
Novell публикует следующие стандарты на хранение и миграцию файлов:
Real Time Data Migration (RTDM): — автоматическая миграция данных с жестких дисков On-line на системы Near-line.
High-Capacity Storage System (HCSS): — поддержка оптических Jukeboxes.
Mass Storage Services (MSS): — координация распределенных иерархических систем хранения.
Противоречащие друг другу требования к объему хранимой информации, скорости доступа, надежности и цене могут удовлетворяться сочетанием различных классов устройств.
SCSI
SCSI (Small Computer System Interface, произносится "скази") — стандартный интерфейс шины системного уровня. Он используется для подключения различных периферийных устройств — винчестеров, CD-ROM, стримеров, магнитооптических и других, внутреннего и внешнего исполнения — к компьютерам с различной архитектурой. Первоначальная 8-битная версия SCSI сменилась более эффективным интерфейсом SCSI-2, включающем 16/32-битные расширения (WIDE SCSI-2), скоростные (в FAST SCSI-2 пропускная способность шины поднята с 4 до 10 Мбайт/с, менее популярный ULTRA — 20 Мбайт/с) и их комбинации (FAST-WIDE SCSI-2 с максимальной пропускной способностью 20/40 Мбайт/с и ULTRA-WIDE — 40/80 Мбайт/с). Внедряется и SCSI-3 с параллельным, последовательным и оптоволоконным интерфейсами, обеспечивающий высокие скорости обмена и широкие функциональные возможности. В настоящее время наиболее популярны контроллеры и устройства 8- и 16-битного SCSI-2, и в дальнейшем речь пойдет именно о них. В принципе, эти устройства совместимы и со старым SCSI-1, но их совместное использование на одной шине неэффективно.
Дисковая подсистема с интерфейсом SCSI состоит из хост-адаптера, связывающего шину SCSI с системной или локальной шиной компьютера, и SCSI-устройств, соединенных с хост-адаптером кабельным шлейфом. В сервере может быть установлено до четырех хост-адаптеров. На каждой шине SCSI может присутствовать до 8 устройств, считая и хост-адаптер. Каждое устройство имеет уникальный идентификатор (SCSI ID 0-7): хост-адаптер обычно имеет ID7, первый (загрузочный) жесткий диск — ID0. Сложные устройства могут иметь до восьми подустройств со своими номерами LUN (Logical Unit Number).
SCSI-устройства выпускаются как внутреннего, так и внешнего исполнения. Внутренние устройства соединяются с хост-адаптером 50-проводным (Wide SCSI — 68-проводным) плоским кабелем, внешние — экранированным кабелем с 50-контактным разъемом "CENTRONICS" для 8-битного или 68-контактным миниатюрным разъемом для 8/16-битного SCSI-2. Существует две версии SCSI, различающиеся по типу электрических сигналов: линейные (Single ended) — обычные для PC-техники — и дифференциальные (Differential) — малораспространенные, допускающие большую суммарную длину шлейфа. Их кабели и разъемы внешне одинаковы, но взаимной совместимости устройств нет.
Обычно внутренний и внешний шлейфы адаптера являются двумя частями одной SCSI-шины.На крайних устройствах шины (и только на них) должны быть установлены и включены терминаторы (внутренние или внешние), в противном случае работа устройств будет неустойчивой. На хост-адаптере терминаторы должны включаться при использовании только одного (внутреннего или внешнего) шлейфа, современные адаптеры обычно имеют автоматическое управление терминаторами.
SCSI-2 предусматривает возможность самостоятельной работы устройств: полученные цепочки команд они могу выполнять в предварительно оптимизированном порядке, отключившись от шины, используя собственные внутренние буферы. Два устройства на одной SCSI-шине могут обмениваться массивами данных без загрузки системной шины и процессора.
Все SCSI-устройства должны предварительно конфигурироваться. Параметры конфигурирования включают:
IDE (Integrated Device Electronics) — интерфейс устройств со встроенным контроллером, используется для подключения устройств внутреннего исполнения: дисковых накопителей и CD-ROM. Наибольшее распространение получила 16-битная версия, называемая также ATA (AT Attachment) или AT-Bus. Новые версии — EIDE (Enhanced IDE), Fast ATA , Fast ATA-2 допускают более высокие скорости обмена (свыше 10 Мбайт.с) и отодвигают ограничение на максимальный объем диска с 504 Мбайт до 7.88 Гбайт.
Малораспространные варианты: XT-IDE — 8-битный интерфейс с 40-проводным шлейфом, с ATA несовместим; MCA IDE — 72-проводной интерфейс для 16-битной шины MCA.
К одной шине IDE может подключаться не более двух устройств, одно из которых с помощью переключателей (джамперов) назначается ведущим (Master), другое — ведомым (Slave). В отличие от SCSI, устройства на одной шине могут работать только поочередно. В системе может быть до двух шин IDE, доступных для подключения жестких дисков. Дополнительный IDE-интерфейс, имеющийся на звуковых картах, обычно может использоваться только для подключения CD-ROM (жесткие диски BIOS на нем искать не будет, хотя возможно настроить драйвер NetWare и на его использование; целесообразность установки звуковой карты на выделенном сервере весьма сомнительна).
Скорость передачи данных по шине может ограничиваться как накопителем, так и контроллером. Для обмена обычно используется PIO (Programming Input/Output). PIO Mode 3 допускает скорость до 11.1 Мбайт/с, PIO Mode 4 — 16.6 Мбайт/с. Для сервера желательна поддержка высокоскоростных режимов.
Контроллер IDE в современных платформах обычно встраивается в системную плату и подключается к высокопроизводительной локальной шине. Существуют также и контроллеры для шин ISA, EISA, VLB, PCI, некоторые модели имеют аппаратный кэш и средства дублирования (отражения) дисков. Применение ISA-адаптеров для сервера нежелательно по причине их низкой пропускной способности.
Делая выбор между интерфейсами дисковой системы SCSI и IDE, следует принимать во внимание следующие факторы:
Накопители на жестких магнитных дисках (Hard Disk Drive, HDD) являются основными устройствами оперативного хранения информации. Для современных одиночных накопителей характерны объемы от сотен мегабайт до нескольких гигабайт при времени доступа 5-15 мс и скорости передачи данных 1-10 Мбайт/с.
Относительно корпуса сервера различают внутренние и внешние накопители.
Внутренние накопители существенно дешевле, но их максимальное количество ограничивается числом свободных отсеков корпуса, мощностью и количеством соответствующих разъемов блока питания сервера. Установка и замена обычных внутренних накопителей требует выключения сервера, что в некоторых случаях недопустимо.
Внутренние накопители с возможностью "горячей" замены (Hot Swap) представляют собой обычные винчестеры, установленные в специальные кассеты с разъемами. Кассеты обычно вставляются в специальные отсеки со стороны лицевой панели корпуса, конструкция позволяет вынимать и вставлять дисководы при включенном питании сервера. Для стандартных корпусов существуют недорогие приспособления (Mobile Rack), обеспечивающие оперативную съемность стандартных винчестеров.
Внешние накопители имеют собственные корпуса и блоки питания, их максимальное количество определяется возможностями интерфейса. Обслуживание внешних накопителей может производиться и при работающем сервере, хотя может требовать прекращения доступа к части дисков сервера.
Для больших объемов хранимых данных применяются блоки внешних накопителей — дисковые массивы и стойки, представляющие собой сложные устройства с собственными интеллектуальными контроллерами, обеспечивающими, кроме обычных режимов работы, диагностику и тестирование своих накопителей.
Более сложными и надежными устройствами хранения являются RAID-массивы (Redundant Array of Inexpensive Disks — избыточный массив недорогих дисков). Для пользователя RAID представляет собой один (обычно SCSI) диск, в котором производится одновременная распределенная избыточная запись (считывание) данных на несколько физических накопителей (типично 4-5) по правилам, определяемым уровнем реализации (0-10). Например, RAID Level 5 позволяет при считывании исправлять ошибки и осуществлять замену любого диска без остановки обращения к данным.
CD-ROM
Устройства считывания компакт-дисков CD-ROM расширяют возможности системы хранения данных NetWare. Существующие накопители обеспечивают скорость считывания от 150 кбайт/с до 300/600/900/1500 Кбайт/c для 2-,4-,6- и 10-скоростных моделей при времени доступа 200-500 мс. NetWare позволяет монтировать компакт-диск как сетевой том, доступный пользователям для чтения. Объем тома может достигать 682 Мбайт (780 Мбайт для Mode 2).
Устройства CD-ROM выпускаются с различными интерфейсами, как специфическими (Sony, Panasonic, Mitsumi), так и общего применения: IDE и SCSI. Сервер NetWare обслуживает только CD-ROM с интерфейсами SCSI, новые драйверы существуют и для IDE; устройства со специфическими интерфейсами могут использоваться только в DOS для инсталляции системы. С точки зрения повышения производительности предпочтительнее использование CD-ROM SCSI, однако они существенно дороже аналогичных IDE-устройств. В сервере с дисками SCSI применение CD-ROM с интерфейсом IDE может оказаться невозможным из-за конфликтов адаптеров.
Во избежание зависания процесса инсталляции сервера с CD, его привод нежелательно подключать к тому же контроллеру, который будет обслуживать диск с системным томом SYS:. CD-ROM внутреннего исполнения не рекомендуется устанавливать непосредственно над жестким диском из-за сильного магнитного поля, способного разрушить данные на винчестере, которое возникает при считывании CD.
Стримеры
Устройства хранения данных на магнитной ленте (Tape Drive) — стримеры — являются распространенными средствами архивации данных. Они относятся к категории устройств хранения Off-Line, для них характерно очень большое время доступа, обусловленное последовательным методом доступа, средняя скорость обмена и большая емкость носителя — от сотен мегабайт до нескольких гигабайт. Носителем информации обычно являются картриджи с лентой шириной 1/4 дюйма (6.25 мм) — Quarter-Inch Cartridge, QIC. Широко распространены стандарты QIC 40 и QIC 80, имеющие продольную плотность записи 10000 бит/дюйм на 20 дорожках и 14700 бит/дюм на 28 дорожках соответственно, позволяющие хранить сотни Мбайт на одной ленте. Большие объемы обеспечивают стандарты QIC 1350 и QIC 2100 — 1.35 и 2.1 Гбайт соответственно. Девятидорожечные ленты шириной 1/2 дюйма (12,7 мм) типичны для накопителей мини- и больших (Mainframe) компьютеров.
Стримеры могут иметь специфические интерфейсы, требующие специальных адаптеров; некоторые дешевые модели подключаются к стандартному контроллеру накопителей на гибких дисках вместе с дисководами; существуют устройства, подключаемые к паралельному порту. NetWare поддерживает только стримеры с интерфейсом SCSI, что объясняется его преимуществом в производительности системы в целом. Использование стримеров с другими интерфейсами может оказаться невозможным из-за отсутствия соответствующих драйверов.
NetWare поддерживает ленточные устройства как средства архивирования и востановления данных, на их использование ориентирована серверная утилита SBACKUP.
Ленточные устройства имеют существенный недостаток — большие затраты времени на обслуживание:
Магнитооптические устройства
Магнитооптические устройства — Magneto-Optical Drives, MOD, — используют лазерный луч для записи информации на сменный магнитный носитель, весьма устойчивый к воздействию внешних магнитных полей и некритичный к температуре и влажности. Емкость одного носителя составляет от сотен мегабайт до нескольких гигабайт. Устройства обеспечивают скорость считывания и время доступа, приближающиеся к параметрам винчестера, но существенно более длительный процесс записи. Магнитооптические устройства могут монтироваться как сменяемый том или использоваться в качестве устройств архивации (альтернатива стримерам) или миграции данных (HCSS). Приводы с автоматической сменой носителя (Jukebox) являются примером устройств хранения класса Near-Line и могут с успехом использоваться для создания массивов данных с объемом, достигающим терабайта, а также для автоматизированного резервного архивирования сетевых дисков. Общепринятым интерфейсом MOD для серверов является SCSI, применение устройств, подключаемых к параллельным портам для сервера нежелательно из-за большой загрузки процессора при обмене с ними и может оказаться невозможным из-за отсутствия драйверов NetWare.
NetWare использует собственные методы организации дисков, создавая на них разделы, отличающиеся от разделов DOS. ОС имеет специальные средства для повышения надежности хранения и суммарной эффективности параллельного обслуживания множества запросов клиентов, приложений и внутренних процессов системы.
fname[.ext]
где server_name и vol_name — имена сервера и тома, dir_n — имена каталогов и подкаталогов, fname и ext — имя и расширение файла. В качестве разделителя элементов имени обычно допускается равноправное использование символов / и \ (в файлах процедур регистрации символ \ используется как управляющий).
По умолчанию том поддерживает только имена файлов, удовлетворяющие соглашениям DOS. Для поддержки пространства имен других систем (Macintosh, OS/2, UNIX и FTAM) предусмотрена загрузка дополнительных модулей MAC.NAM, OS2.NAM, NFS.NAM и FTAM.NAM соответственно.
Информация о размещении данных на томе хранится в таблицах каталогов (DET) и размещения файлов (FAT), которые всегда дублируются на разных участках диска. В случае разрушения основной копии таблицы восстанавливаются с резервной. Проверка обеих копий производится каждый раз во время монтирования тома при загрузке, "легкие" ошибки исправляются автоматически.
Для устранения более серьезных проблем монтирования используется утилита VREPAIR.NLM, позволяющая проверять и восстанавливать предварительно размонтированные тома, а также удалять дополнительное пространство имен. Копию VREPAIR.NLM полезно иметь в загрузочном каталоге диска DOS (если возникнут проблемы с томом SYS:).
В корневом каталоге каждого тома система создает ASCII-файл VOL$LOG.ERR, в который записывается диагностическая информация о работе тома. При нормальной работе системы в нем присутствуют только сообщения о монтировании и размонтировании.
| Право | Обозначение | Действие для каталогов и файлов |
| Read | R | Право открытия и чтения файла (запуск программ). |
| Write | W | Право открытия и изменения содержимого существующего файла. |
| Create | C | Для каталога — право создания (но не чтения) файлов и подкаталогов. Для файла — право восстановления удаленного (неочищенного). |
| Erase | E | Право удаления файла или каталога и очистки удаленного файла. |
| Modify | M | Право модификации атрибутов и имени (но не содержимого) |
| File Scan | F | Право сканирования (обеспечивает видимость имен файлов и подкаталогов) |
| Access Control | A | Право управления доступом — позволяет изменять маску и предоставлять (модифицировать) все права (кроме прав супервизора) любым пользователям. |
| Supervisory | S | Право супервизора — автоматически включает все вышеперечисленные права, а также позволяет предоставлять право супервизора в этом каталоге или файле другим пользователям. Применительно к каталогу распространяется на все файлы и нижестоящие подкаталоги и не может отменяться на нижестоящих уровнях каталогов или файлов (игнорирует фильтры и опекунские назначения). |
Эффективные права пользователя складываются из всех прав, доверенных ему лично и как члену групп, а также из прав пользователей и групп, которым он имеет эквивалентность по защите. Если права доверены только в вышестоящем каталоге, то по пути к данному каталогу они проходят через фильтры наследуемых прав доверенного и промежуточных каталогов, а для файла — еще и через его IRF. При наследовании, естественно, права могут только ограничиваться (за исключением права супервизора). Непосредственное опекунское назначение отменяет наследование прав.
При просмотре каталогов пользователь увидит дерево каталогов от самого корня тома, но только те ветви, которые ведут в доверенные ему каталоги и только те файлы, в которых он имеет эффективное право сканирования (F).
Установкой опекунских назначений можно предоставить любой набор прав (или, наоборот, ограничить доступ) в любом фрагменте дерева каталогов и файлов.
Атрибуты каталогов и файлов предназначены для ограничения действий пользователей, разрешенных их эффективными правами, а также задания некоторых свойств, учитываемых системой при обслуживании. Изменение атрибутов разрешается пользователям, обладающим правом модификации.
| Атрибут файла (F) каталога (D) | Net Ware 2.x-3.x | Net Ware 4.x | Назначение атрибута |
| Archive needed (F) | A | A | Необходимость архивации файла (модифицирован со времени последней архивации) |
| Copy inhibit (F) | C | Ci | Запрет копирования файлов для Macintosh |
| Delete inhibit (F,D) | D | Di | Запрет удаления файла или каталога |
| Hidden (F,D) | H | H | Невидимый командой DOS DIR (NDIR этот атрибут игнорирует) |
| Indexed (F) | I | I | Индексируемый файл (активизирует построение Turbo-FAT для ускорения доступа) |
| Purge (F,D) | P | P | Немедленно очищаемый при удалении (невосстанавливаемый утилитой SALVAGE) |
| Read Only (F) | Ro | Ro | Только чтение: запрет записи, переименования и удаления (автоматически устанавливает атрибуты Ri и Di и снимает Rw) |
| Read Write (F) | Rw | Rw | Чтение и запись (при установке снимает Ro) |
| Rename inhibit (F,D) | R | Ri | Запрет переименования |
| Shareable (F) | S | S | Разделяемый файл (допускает одновременное обращение от нескольких пользователей) |
| System (F,D) | Sy | Sy | Системный: скрытый с запретом удаления (комбинация H и Ro) |
| Transactional (F) | T | T | Транзактируемый файл, защищаемый TTS (также запрещает удаление и переименование) |
| eXecute only (F) | X | X | Файл только для исполнения (.COM или.EXE). Запрет модификации, удаления, переименования и копирования. Однажды установленный атрибут невозможно снять; не все программы могут с ним работать |
| (Normal) | N | N | Фиктивный "атрибут" для установки атрибутов по умолчанию (Rw) |
| Can"t Compress (F) | - | Cc | Невозможна существенная компрессия (устанавливается системой после неэффективной попытки сжатия) |
| Don"t Compress (F,D) | - | Dc | Запрет компрессии |
| Immediate Compress (F,D) | - | Ic | Немедленная компрессия (сразу после записи) |
| Don"t Migrate (F,D) | - | Dm | Запрет миграции на HCSS |
| Migrated (F) | - | M | Файл мигрировал на HCSS |
| Don"t Suballocate (F) | - | Ds | Запрет подразделения блоков |
Атрибуты I, Cc, M устанавливаются операционной системой.
При копирование файлов сетевыми утилитами (NCOPY) между сетевыми каталогами файл сохраняет все атрибуты, кроме P (немедленно очищаемый). Копирование файла на локальный диск, а также любое копирование средствами DOS, сохраняет только атрибуты S и Ro.
При разделяемом доступе к файлам целостность данных при одновременном доступе с нескольких станций обеспечивается механизмом захвата файлов и физических записей. Множественный доступ разрешается только к файлам, имеющим атрибут разделяемости (S). Прикладная программа может потребовать захвата файла или физической записи — области файла. При попытке другого клиента обратиться к захваченному файлу или записи система блокирует эту операцию.
ОС имеет средства восстановления удаленных файлов: при удалении файла сначала делается только пометка в его описателе, содержимое файла и занимаемое пространство на томе сохраняется до его необратимой очистки (Purge), выполняемой системой автоматически через некоторое время, или пользователем, имеющем в удаленных файлах право удаления D, с помощью утилиты PURGE. Файлы с атрибутом P очищаются немедленно.
Система позволяет сохранять удаленные файлы даже с совпадающими именами. Неочищенный (восстановимый) файл из удаленного каталога переносится в скрытый каталог DELETED.SAV, автоматически создающийся в корневом каталоге каждого тома. Для обслуживания восстановимых файлов служит утилита SALVAGE.EXE, которая имеет средства для поиска и выбора восстановимых файлов, в том числе и из удаленных каталогов.
Система отслеживания транзакций TTS защищает файлы баз данных с установленным атрибутом транзакционности (T). Система следит за тем, чтобы каждая транзакция — цепочка захвата, модификации и освобождения записи — выполнялась до конца.
Если по внешним причинам, связанным с сервером, сетью или станцией, транзакция прервалась, то TTS произведет откат транзакции — вернет файл в состояние, в котором он был до ее начала. В корневом каталоге тома SYS: система создает текстовый файл TTS$LOG.ERR, в котором накапливается отчет о работе TTS. Подключение сервера к системе бесперебойного питания позволяет повысить надежность TTS.
