Материал: [2 курс] Вопросы к экзамену Операционные системы

8. Опишите процесс загрузки операционной системы.

Например, на компьютерах архитектуры IBM PC загрузка происходит следующим образом:

· BIOS копирует Master Boot Record из 512 байт первого сектора жёсткого диска в оперативную память и передаёт управление скопированному коду (внесистемному загрузчику);

· внесистемный загрузчик читает и анализирует таблицу разделов жёсткого диска;

· внесистемный загрузчик определяет активный раздел жёсткого диска и передаёт управление системному загрузчику активного раздела;

· системный загрузчик загружает ядро операционной системы в оперативную память.

Простые загрузчики операционных систем самостоятельно выполняют весь процесс загрузки. Существуют комплексы загрузчиков, которые состоят из первичного, вторичного и т.д. загрузчиков возрастающей сложности, которые последовательно запускают друг друга. Такой процесс загрузки называется бутстрапом (bootstrap).

9. Каково содержимое таблиц разделов?

Важнейшей информацией в этих таблицах являются:

· флаг активности раздела;

· номер головки начала раздела;

· номера сектора и цилиндра загрузочного сектора раздела (адрес начала раздела);

· кодовый идентификатор[9] операционной системы (например, 006h для FAT16);

· номер головки конца раздела;

· номера сектора и цилиндра последнего сектора раздела (адрес конца

раздела);

· младшее и старшее двухбайтовые слова относительного номера начального сектора раздела;

· младшее и старшее двухбайтовые слова размера раздела в секторах.

10. Какова процедура создания загрузочных дисков?

Загрузочный диск – машинный носитель (обычно дискета, реже компакт-диск или флешка) с важнейшими файлами операционной системы, который применяется для первого или аварийного запуска компьютера.

Иногда под загрузочным диском понимают компакт-диск с полноценной операционной системой, применяющийся для повседневного запуска компьютера.

Способы создания:

1. В среде приложения «Установка и удаление программ»

2. В среде приложения «Мой компьютер» командой «Файл/Форматировать/Создать загрузочный диск»

3. Копирование образа загрузочного диска на болванку компакт-диска

4. В среде приложения «Командная строка» командами sys и copy (устарел для Windows)

11. Определите понятия "файл", каталог", родительский каталог", "надкаталог", "вложенный каталог", "путь".

Файл – это именованный набор данных, организованный в виде совокупности записей одинаковой структуры. Для пользователя файл – это форма существования документов, наборов данных и программ. Операционные системы поддерживают множество типов файлов: системные файлы, каталоги, обычные файлы, символьные специальные и блочные специальные файлы.

Как известно, информация, которой пользуется человек, должна быть структурирована. С этой целью на дисках и других устройствах долговременного хранения информации организуются каталоги – специальные системные файлы, содержащие списки ссылок на файлы.

Родительский каталог - это тот каталог, в котором находится данный каталог. В иерархической и сетевой структурах предусматривается вхождение в любой каталог множества каталогов. Каталог, содержащий вложенные каталоги называется родительским или надкаталогом. Вложенные каталоги называются подкаталогами.

Путь – (англ. path) — набор символов, показывающий расположение файла в файловой системе, адрес каталога.

12. Какие типы файлов поддерживают операционные системы?

Различают следующие типы файлов:

• Системные: .sys, .com, .exe – файлы .sys и .com чаще упоминаются в файле config.sys

• Каталоги

• Простые

o Исполняемые: .bat, .exe, .com, .ovl (содержат программный код и подгружаются в оперативную память)

o Динамические библиотеки: .dll

o Набор данных: .bas, .pas, .bmp, .jpeg и т.д.

• Символьные специальные

• Блочные специальные

13. Что такое последовательный и прямой доступ к данным файла?

Ещё одним признаком, по которому различаются файлы, является доступ к данным. Файлы прямого доступа – записи файлов прямого доступа имеют одинаковый размер, поэтому позиционировать головку записи-считывания записи можно на основании расчета (номер записи * длина записи + начало файла).

Файлы последовательного доступа – записи файлов последовательного доступа имеют разную длину и заканчивается специальным символом (ВК). Обычно это символы «перевод строки» и «возврат каретки». Поэтому позиционировать головку дисковода приходится с помощью этих символов. Позиционирование на основании расчетов здесь невозможно.

Для того чтобы обратиться к какой-то записи этого файла необходимо обработать все предшествующие записи.

14. Что такое атрибуты файла?

Атрибуты файлов – это специальные характеристики файлов

Флаг – логические данные, которые отключают или включают какую-то возможность или функцию.

15. Что такое файловая система? Каково её назначение?

Файловая система – это понятие, имеющее два смысла в зависимости от контекста использования:

• принципы доступа к данным, организованным в файлы;

• организация (способ размещения) файлов на том или ином носителе.

• Задачи файловой системы:

• Перевод общения с файлами на логический уровень: физические адреса заменяются их символьными эквивалентами;

• Определение способа организации данных и программ на носителе.

16. Что такое система управления файлами? Каковы функции файловой системы?

Система управления файлами – это комплекс программных модулей, обеспечивающих работу с файлами в конкретной операционной системе по принятым спецификациям (описаниям объектов) файловой системы.

Задачи системы управления файлами:

• Обеспечение работы с файлами в соответствии с принятыми спецификациями (описаниями) объектов файловой системы;

• Предоставление пользователю интерфейсов для работы с файлами.

Функции системы управления файлами:

• Создание, удаление, переименование и другие операции командами операционной системы, программами пользователя и специальными программными средствами;

• Организация работы с не дисковыми устройствами как с файлами;

• Организация обмена данными между устройствами, файлами и устройствами, между файлами;

• Работа с файлами посредством обращения к программным модулям системы управления файлами;

• Защита файлов от несанкционированного доступа.

17. Что такое монтируемые файловые системы? Поясните структуры файловых систем (одноуровневую, иерархическую, сетевую).

Изначально операционная система имеет основную систему управления файлами, она размещается в корневом каталоге и позволяет создать вложенные каталоги для поддержки других файловых систем (точнее, систем управления файлами). В эти вложенные каталоги монтируются новые системы управления файлами, они называются монтируемыми системами управления файлами.

Одноуровневая система каталогов предусматривает существование только корневого каталога, а все файлы числятся в этом каталоге.

В иерархической и сетевой структурах предусматривается вхождение в любой каталог множества каталогов. В иерархической структуре файл может входить (числиться) только в одном каталоге и иметь только одно полное имя файла. Иерархическая структура файловой системы имеет и другое название – древовидная. В сетевой структуре файл может входить в два и более каталогов и иметь несколько полных символьных имён, но только одно уникальное цифровое имя.

18. Поясните структуры файловых объектов в файловых системах FAT16, FAT32, VFAT.

Во всех трёх файловых системах пространство логического диска делится на системную область и на область данных. Обязательным элементом всех трёх систем является загрузочная запись, расположенная в начале диска

Она состоит из блока параметров диска (BDP) и системного загрузчика (SB). Во всех трёх файловых системах присутствуют каталоги и файлы, которые описываются как файловый объект.

19. Поясните структуру логического диска с файловой системой FAT16.

В этой файловой системе системная область создаётся при форматировании диска и включает в себя:

· загрузочную запись BR (Boot Record), структура которой приведена в табл. 6.2;

· зарезервированных секторов Rsec (Reserved Sectors);

· двух копий (основной и резервной) таблицы размещения файлов FAT1 и FAT2;

· корневого каталога диск Rdir (Root Directory).

Область данных содержит обычные файлы и файлы-каталоги. В отличие от системной области область данных доступна через элементы пользовательского интерфейса операционной системы. Она разбита на кластеры, включающие в себя от 4 до 64 секторов и имеющие размеры в пределах 2 – 4 Кб. Размеры кластеров зависят от ёмкости раздела физического диска, отведённого под логический диск.

20. Поясните структуру логического диска с файловой системой VFAT.

21. Опишите размещение файлов на диске с таблицей FAT.

Таблицы размещения файлов содержат в себе:

· перечень непосредственно адресуемых участков логического диска, отведённых для размещения на них файлов или их фрагментов;

· перечень адресов свободных областей дискового пространства;

· перечень адресов дефектных областей диска.

22. Дайте характеристику файловых систем FAT16, FAT32, VFAT.

Предполагает деление физических дисков на логические, деление логических дисков на секторы, объединение нескольких секторов, идущих подряд в кластеры. Обязательным элементом файловой системы является таблица размещения файлов FAT (Files Allocation Table), содержащая сведения о начальных кластерах файлов, адресах свободных кластеров.

Файловая система FAT16 использовала формат имени файла 8.3: 8 символов отводилось для имения и 3 символа для расширения имени файла. Это достаточно жёсткое ограничение усугублялось ограниченным набором символов, допускавшихся для образования имени файла и его расширения.

Поэтому в операционных системах Windows 95 и NT, а затем и в исходных версиях Windows 2000 и XP появились файловые системы VFAT (виртуальная FAT) и FAT32. Файловая система VFAT поддерживает длинные имена файлов и совместима со стандартной системой FAT16. Совместимость обеспечивается наличием специальных утилит. Недостатком VFAT являются большие потери на кластеризацию и ограничения на размер логического диска. FAT32 является самостоятельной 32-разрядной файловой системой, наиболее совершенной из описываемых трёх систем.

23. Дайте характеристику файловой системы ntfs.

Файловая система NTFS оперирует с общим понятием "ТОМ", частным случаем которого является логический диск. Возможно также создание отказоустойчивого тома, занимающего несколько разделов, с использованием RAID-технологии. Применение RAID-технологии позволяет повысить или быстродействие диска, или его надёжность, или то и другое вместе. Следует иметь в виду, что при установке операционной системы для использования RAID-технологии требуются так называемые динамические диски, представляющие стандарт распределения дискового пространства фирмы Microsoft. Они несовместимы с промышленным стандартом. Поэтому если диски будут преобразованы в динамические, то на этот жёсткий диск не дастся установить ни одну операционную систему, а ранее установленные операционные системы не смогут даже запуститься. Обратное преобразование динамических дисков в стандартные диски без полной потери данных невозможно.

24. Поясните структуру тома файловой системы NTFS.

Том состоит из следующих частей:

• зона главной таблицы файлов MFT (12% ёмкости тома)

• обычная зона файлов и каталогов (88% ёмкости тома), которая делится на две области;

• копии первых 16 записей таблицы MFT, занимающие часть обычной зоны.

Всё пространство тома делится на кластеры. Поддерживаются кластеры размером от 512 байт до 64 Кбайт. Увеличение размера кластера более чем до 4К исключает сжатие файлов и каталогов.

25. Каковы средства самовосстановления файловой системы NTFS?

В числе особенностей файловой системы NTFS упоминается наличие средств самовосстановления, в частности поддержка журналов транзакций и изменений. Журналы транзакций являются специальными файлами, которые позволяют воспроизвести операции записи на диск. Журналы изменений также являются системными файлами, в которых ведётся протокол изменения файловой структуры. Каждой такой операции соответствует одна запись в журнале изменений, которая помечается как незавершённая. Если операция успешно выполнена, то пометка снимается. В случае сбоя или прерывания операции любым способом пометка сохраняется. При последующей перезагрузке процедура внутренней проверки целостности файловой системы обнаруживает пометки незавершённых операций и восстанавливает первоначальное состояние системы, т.е. задействует механизм отката.

26. Что такое объектная модель безопасности файловой системы NTFS?

NTFS поддерживает объектную модель безопасности, разработанную для Windows NT. В соответствии ней файловая система рассматривает файлы и каталоги как объекты. Для пользователей введены учётные записи. Пользователи могут объединяться в группы, для которых задаются права доступа к различным каталогам и файлам. Права доступа файлам и каталогам хранятся в списках управления доступом (ACL) каждого каталога и файла.

27. Поясните стандарт ISO 9660 и его расширения.

Стандарт ISO 9660 имеет три уровня:

• первый уровень накладывает на файлы и каталоги жёсткие ограничения:

  • файлы не могут быть фрагментированы;

  • имена файлов могут быть записаны только в формате 8.3, поддерживающимся MS DOS, и содержать только символы A – Z, 1 – 9 и подчеркивание;

  • имя каталога не может содержать более 8 символов и не должно иметь расширение;

  • максимальный уровень вложенности каталогов не более восьми;

• второй уровень разрешает имена файлов и каталогов длиной до 30 символов (включая расширение для файлов);

• третий уровень разрешает длину имён файлов и каталогов до 30 символов и фрагментацию файлов.

Диск в стандарте ISO 9660 (рис. 6.6) имеет следующие элементы: