Раздел 5 Установка программного обеспечения ПК, серверов, периферийных устройств и оборудования
Файл — это именованное место на диске для хранения данных определенного типа.
Файлов может быть очень много, и они могут находиться в разных местах жесткого диски. Для того чтобы упорядочить и систематизировать файлы, существует особый тип файла — каталог, который представляет собой список ссылок на файлы с данными или другие каталоги.
Если в операционной системе (ОС) открыть каталог, то можно увидеть файлы и другие каталоги, которые как бы в нем хранятся. На самом деле эти вложенные файлы могут находиться в разных местах жесткого диска, но ОС покажет их вместе.
Тема 5.1 Основные понятия и виды программного обеспечения
Таким образом, каталог — это, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы архивации, или файлы, составляющие один программный пакет), а с другой стороны — это файл, содержащий системную информацию о группе файлов, его составляющих.
Работа с файлами на компьютере производится с помощью файловой системы. Файловая система — это часть ОС, назначение которой состоит в том, чтобы предоставить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.
Файловая система функционирует в виде многоуровневого процесса, где каждый уровень предоставляет набор функций предшествующему уровню и обращается к последующему с соответствующим запросом.
Общая модель процесса функционирования файловой системы приведена на рисунке.
К процессам первого уровня можно отнести процессы, связанные с определением по символьному имени файла его уникального имени (символьный уровень).
Процессы второго уровня связаны с определением характеристик файла по его уникальному имени (базовый уровень).
Третьего уровня — с проверкой допустимости заданной операции к искомому файлу (уровень проверки прав доступа).
Четвертого уровня — с определением координат логической записи в файле (логический уровень).
Пятого уровня — с определением номера физического блока, содержащего логическую запись (физический уровень).
Тема 5.1.1 Виды файловых систем
Файловые системы можно классифицировать на следующие категории:
FAT. Файловая система FAT (File Allocation Table) представляет собой простую файловую систему, разработанную для небольших дисков и простых структур каталогов. Название этой файловой системы происходит от метода, применяемого для организации файлов, — таблица размещения файлов (File Allocation Table — FAT), которая располагается в начале тома. Файловая система FAT использовалась во всех версиях ОС MSDOS и в первых версиях ОС Windows. Минимальной единицей информации в файловой системе FAT является кластер (объединение нескольких однородных элементов, которое может рассматриваться как самостоятельная единица), который может включать в себя несколько секторов. Размер кластера по умолчанию определяется размером тома. При использовании файловой системы FAT номер кластера должен иметь длину не более 16 бит и представлять собой одну из степеней числа 2.
FAT16. Изначально FAT16 разрабатывалась, чтобы обрабатывать файлы на дискетах. Одним из основных преимуществ FAT16 является то, что данная файловая система совместима с широким кругом ОС, включая Windows 95/98/Ме, OS/2, Linux и некоторые версии UNIX. Цифра 16 в названии файловой системы указывает на число битов (двоичных разрядов), необходимых для хранения информации о номерах кластеров, используемых файлом (рис. 1.5). Чем больше размер кластера, тем больше становятся потери дискового пространства. Это связано с тем, что последний кластер, занимаемый файлом, заполнен лишь частично.
Если файл размером 17 Кбайт записывается в раздел с размером кластера 16 Кбайт, то этот файл займет два кластера, причем первый кластер будет заполнен полностью, а во втором кластере будет записан только 1 Кбайт данных, а остальные 15 Кбайт пространства второго кластера останутся не заполненными и будут недоступными для записи других файлов. Если на больших дисках записывается большое количество маленьких файлов, то потери дискового пространства будут значительны.
FAT32. Файловая система FAT32 является расширенной версией файловой системы FAT16. Данная файловая система поддерживается ОС Windows 98, Windows 2000 и Windows ХР. FAT32 использует 32-разрядные идентификаторы кластеров, но при этом резервирует старшие 4 бит, так что эффективный размер идентификатора кластера составляет 28 бит. В этой файловой системе используются кластеры меньшего размера для накопителей, емкость которых не превышает 8 Гбайт (размер кластеров при этом составляет 4 Кбайт), что позволяет на 10— 15 % повысить эффективность использования дискового пространства накопителя по сравнению с накопителем в файловой системе FAT16.
Можно выделить основные преимущества FAT32:
NTFS. Файловая система NTFS (New Technology File System) обеспечивает более высокий уровень быстродействия и безопасности, а также дополнительные возможности, недоступные в других версиях файловой системы FAT. Файловая система NTFS предназначена только для ОС, созданных на основе ОС Windows NT, т. е. может использоваться ОС Windows 2000, Windows ХР, Windows Vista, Windows 7, 8, 10.
NTFS разрабатывалась в целях обеспечения более скоростного выполнения стандартных операций над файлами. В отличие от других файловых систем FAT файловая система NTFS поддерживает разделы большего информационного объема, до 16 Тбайт. Кроме того, в NTFS используются кластеры меньшего, чем, например, в FAT32, объема, что позволяет более эффективно использовать дисковое пространство.
Основные недостатки файловой системы NTFS состоят в следующем:
Тема 5.1.2 Пользовательский интерфейс
Потребительские качества любой программы во многом определяются удобством ее взаимодействия с пользователем. В общем случае под интерфейсом понимают систему правил и средств, регламентирующую и обеспечивающую взаимодействие нескольких процессов или объектов.
Пользовательский интерфейс — это совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие пользователя с компьютером. Основу такого взаимодействия составляют диалоги. Под диалогом в этом случае понимают регламентированный обмен информацией между человеком и компьютером, осуществляемый в масштабе реального времени и направленный на совместное решение конкретной задачи. Каждый диалог состоит из отдельных процессов ввода-вывода, которые физически обеспечивают связь пользователя и компьютера.
Современными видами интерфейсов являются: командный, графический и SILK-интерфейс:
3. SILK-интерфейс (speech — речь, image — образ, language — язык, knowlege — знание). Этот вид интерфейса наиболее приближен к обычной, человеческой форме общения. В рамках этого интерфейса идет обычный «разговор» пользователя и компьютера. При этом компьютер находит для себя команды, анализируя человеческую речь и распознавая в ней ключевые фразы. Этот вид интерфейса наиболее требователен к аппаратным ресурсам компьютера, и поэтому его применяют в основном для военных целей.
Тема 5.1.3 Классификация программного обеспечения
Программа — это последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных.
Командой называется описание операции, которую выполняет компьютер.
Программное обеспечение в современном понимании включает в себя совокупность собственно программных средств, связанных с ними данных и программной документации, предназначенных для многократного использования и применения разными пользователями.
Программное обеспечение принято по назначению подразделять на системное, прикладное и инструментальное, а по способу распространения и использования — на несвободное (закрытое), открытое и свободное.
Системное программное обеспечение. Системное программное обеспечение — это совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ. Данный класс программных средств тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. Эти программные средства ориентированы в основном на квалифицированных пользователей.
Различают базовое, служебное (сервисное) системное программное обеспечение и операционные системы. Базовое программное обеспечение — это минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. Служебное программное обеспечение — это программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя. Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.
Прикладное программное обеспечение. Комплекс программ, предназначенных для решения определенного класса задач, называют прикладными программами.
Основное назначение — дать пользователю средство обработки информации, которое не требует знаний языков программирования. Прикладное программное обеспечение предназначено для решения следующих задач обработки информации:
Примеры:
Инструментальное программное обеспечение. Это программное обеспечение, используемое в ходе разработки, корректировки или развития других программ: редакторы, компиляторы, отладчики, вспомогательные системные программы, графические пакеты и др.
Системы программирования — это набор специализированных программных средств, которые являются инструментальными средствами разработчика. Множество различных приложений на компьютере создается с помощью языков и систем программирования. Язык программирования — это формализованный язык описания алгоритмов, используемых для решения различных задач на компьютере.
При программировании используются: машинно-ориентированный язык Assembler, процедурно-ориентированные языки высокого уровня (Basic, Pascal, Delphi, Си, Java), проблемноориентированные языки (Dbase, Prolog, Algol).
Трансляторы языка программирования — это программа, предназначенная для преобразования программ, написанных на языках программирования, в машинный код. Трансляторы делятся на два класса: компиляторы и интерпретаторы.
Компилятор преобразует (транслирует) всю программу в модуль на машинном языке, после этого программа записывается в память компьютера, а затем исполняется. Интерпретатор — это транслятор, производящий покомандную обработку и выполнение исходной программы. Интерпретатор в отличие от транслятора не выдает результирующую программу или код.
Тема 5.1.4 Программная конфигурация компьютера
Между программами, как и между физическими узлами и блоками, существует взаимосвязь — многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня.
Совокупность программ, установленных на компьютере, называется его программной конфигурацией.
Совокупность оборудования, подключенного к компьютеру, называется его аппаратной конфигурацией.
Конечная цель любой компьютерной программы — управление аппаратными средствами. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работает в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии.
Уровни программного обеспечения подразделяются на базовый, системный, служебный и прикладной.
Базовый уровень — самый низкий уровень программного обеспечения, представляющий собой базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, программные средства входят непосредственно в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Программы и данные записываются в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.
Системный уровень — переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, т. е. выполняют «посреднические» функции. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств. Они входят в состав программного обеспечения системного уровня.
Служебный уровень — это служебные программы, обеспечивающие взаимодействие с программами базового и системного уровней. Служебные программы (утилиты) предназначены для автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы.
Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых выполняются конкретные задачи (производственные, творческие, развлекательные и учебные).