Файл: Конспект лекций по курсу Информатика для студентов дневной формы обучения по специальности 220200 Автоматизированные системы обработки информации и управления.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.03.2024
Просмотров: 20
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
66
и внешний вид спроектированного им здания. Для демонстрации мод используют виртуальные модели, которые заимствуют лучшие черты у известных манекенщиц. ВР применяется при тренировке летчиков, космонавтов и спортсменов. Существуют виртуальные музеи, виртуальные банки и магазины.
ВР является одним из захватывающих средств развлечений (например, моделирование полета космического корабля, когда происходят столкновения с астероидами и нападения инопланетян).
Технология ВР формирует трехмерное изображение, стереофонический звук, тактильные ощущения (ощущения прикосновения, осязания), воздействует на чувство равновесия. Все эти эффекты технически реализуются с помощью различных устройств
(шлемы-дисплеи, информационные перчатки, информационный костюм, двухцветные очки – для стереоэффекта, джойстринг).
Традиционные системы ВР позволяют имитировать движение, однако пользователь в это время неподвижно располагается в кресле. Братья Нурахмед и Нурулла Латыповы
(Россия) изобрели устройство для свободного перемещения пользователя по виртуальному миру.
Это устройство авторы назвали «Виртуальная сфера». Оно представляет собой полую сферу размером, позволяющим двигаться взрослому человеку. Сфера может вращаться в любом направлении благодаря специальным колесам-опорам.
Перед тем, как войти пользователь надевает специальный костюм, на спине костюма находится компьютер-ноутбук, к нему подключены датчики, встроенные в костюм. Таким образом все положения и жесты определяются и фиксируются.
С ее помощью пользователь сможет обучаться боевым искусствам, танцам, делать пешеходные прогулки по знаменитым городам мира.
Системы искусственного интеллекта
Данный класс программных продуктов реализует отдельные функции интеллекта человека.
Искусственный интеллект (ИИ)
ИИ – одно из направлений информатики, которое занимается решением интеллектуальных задач и разрабатывает аппаратно-программные средства для общения с
ЭВМ на естественном языке. ИИ можно разделить на нейрокибернетику (искусственный разум) и кибернетику «черного ящика» (машинный интеллект).
Нейрокибернетика
базируется на аппаратном моделировании работы нервных клеток человеческого мозга (около 14 миллиардов связанных и взаимодействующих нейронов). Системы, моделирующие работу мозга, называют нейронными сетями.
Основа кибернетики «черного ящика» в том, что реакция «мыслящего» устройства на заданные входные воздействия должна совпадать с реакцией человеческого мозга.
Конструкция самого устройства при этом не важна.
Примеры искусственного интеллекта это: автоматическая проверка правописания, автоматическое заполнение таблиц, поиск информации в глобальной сети по заданным ключевым словам и т.п. Идеи ИИ используются в теории логических и стратегических
игр
, таких как шахматы, шашки, реверси. С помощью ИИ решают задачу синтеза речи и
распознавания речи, распознавания образов
(идентификация отпечатков пальцев, сравнение лиц). Интеллектуальные роботы – электромеханические устройства, предназначенные для автоматизации человеческого труда.
Яркими представителями ИИ являются
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
электронные переводчики и словари.
Например: Stylus (последние версии получили название PROMT) и Socrat (фирма
Арсеналь) – две наиболее распространенные в России программы перевода; электронные словари МультиЛекс, Лингво (Lingvo).
Экспертные системы (ЭС)
Экспертные системытоже построены на идеях ИИ.
67
ЭС – это интеллектуальная вычислительная система, в которую включены знания экспертов в определённой предметной области (финансы, медицина, право, геология, страхование и т.д.). ЭС позволяет накапливать, систематизировать и сохранять знания и опыт, которые могут быть использованы на практике неограниченное число раз. ЭС имитируют процесс принятия решения экспертами (определение диагноза, рекомендация, совет или предположение).
Основными компонентами систем искусственного интеллекта являются база знаний, интеллектуальный интерфейс с пользователем и программа формирования логических выводов.
Экспертная система MYCIN (Станфордский университет) одна из первых и наиболее известных ЭС, предназначена для диагностики инфекционных заболеваний.
РROSPECTOR
– ЭС, которая помогает геологам в поиске новых полезных ископаемых.
АВТАНТЕСТ
определяет основные свойства личности по по результатам психодиагностического тестирования. Система WILLARD – предсказание погоды.
В качестве примера кратко рассмотрим порядок работы медицинской ЭС
Интернист (INTERNIST), которая диагностирует несколько сотен болезней. Для каждой болезни экспертами (опытными врачами) занесены в базу знаний характерные наборы симптомов. Пользователь (пациент или молодой врач) вводит конкретные симптомы неизвестной болезни, а ЭС по наибольшему числу совпадений определяет диагноз. Также возможно с помощью датчиков портативных ЭС контролировать самочувствие пациента и при необходимости автоматически вызывать ему неотложную помощь.
В группу программных средств ИИ входят и так называемые «оболочки» (shells) –
«пустые» версии ЭС, т.е. готовая ЭС без базы знаний. Например, EMYCIN (Empty MYCIN
– пустой MYCIN), LOTA.
Браузеры
Браузеры
- это программы, которые считывают данные с удаленных компьютеров- серверов, а затем демонстрируют их на компьютерах-клиентах.
Термин «браузер» происходит от английского слова «browse», означающего –
«просматривать книгу». Подобные русские слова – навигатор, исследователь, бредень
(юморист.).
Наиболее распространены Internet Explorer (IE), Netscape Navigator (NN), но существуют и другие. Большинство пользователей (80%) сейчас работают с IE, однако еще в 1996 году 90% фирм использовали NN. Изменение соотношения использования браузеров происходило в условиях жесточайшей конкуренции и даже получило название
«война браузеров». Но принципиальный ход фирмы Microsoft - обязательное включение
IE в состав операционной системы Windows,- заставил многих пользователей автоматически перейти к работе именно с этим браузером.
Браузер Opera 4.0 рекомендуется использовать для скоростной работы с англоязычными сайтами. Ariadna – первый русский браузер, удобен при путешествии в русскоязычной части Internet. Surf Monkey Lite 1.4 разработан специально для детей, имеет красочный интерфейс и фильтр, не пропускающий детей к сайтам для взрослых.
68
Файлы и каталоги
Понятие файловой системы
Файловая система
– часть операционной системы, управляющей размещением и доступом к файлам и каталогам на диске.
ЭВМ, как правило, имеет несколько дисков. Каждому диску присваивается имя, которое задается латинской буквой с двоеточием, например, А:, В:, С:, D: и т.д.
Стандартно принято, что А: и В: - это накопители на ГМД, а С: и D: и т.д. – жесткие диски, накопители на оптических дисках или электронные диски.
Физически существующие магнитные диски могут быть разбиты на несколько
логических
, при этом они получают собственное имя.
Диск, на котором записана операционная система, называется системным (или
загрузочным
) диском. В качестве загрузочного диска чаще всего используется жесткий диск С:. При лечении вирусов, системных сбоях загрузка ОС часто осуществляется с гибкого диска. Выпускаются оптические диски, которые также могут быть загрузочными.
Для того, чтобы записать на новый магнитный диск информацию, надо его отформатировать. Форматирование – это подготовка диска для записи информации.
Во время форматирования на диск записывается служебная информация, т.е. делается разметка.
Запись информации осуществляется по дорожкам, причем каждая дорожка разбивается на сектора, например по 1024 байт. Обычная дискета объемом 1,44 Мб содержит 80 дорожек и 18 секторов. На жестком диске – ориентировочно 2500 дорожек,
63 сектора.
Для жесткого диска характерно еще одно понятие: цилиндр. Цилиндром винчестера называют совокупность дорожек с одинаковыми порядковыми номерами, расположенных на разных дисках винчестера.
В процессе форматирования на диске выделяется системная область, которая состоит из трех частей: загрузочного сектора, таблицы размещения файлов и корневого каталога.
Загрузочный сектор
(Boot Record) содержит данные о формате диска и короткую программу, используемую в процедуре начальной загрузки операционной системы. На жестком диске также имеется область, которая называется главной загрузочной записью
MBR
(Master Boot Record). В MBR указывается, с какого логического диска должна производится загрузка ОС.
Таблица размещения файлов
(FAT – File Allocation Table) располагается после загрузочного сектора и содержит описание порядка расположения всех файлов в секторах данного диска, а также информацию о дефектных участках диска. За FAT-таблицей следует ее точная копия, что повышает надежность.
Корневой каталог
всегда находится за копией FAT. В корневом каталоге содержится перечень фалов и директорий. На каждом логическом диске находится своя файловая система, имеющая один корневой каталог. Непосредственно за корневым каталогом располагаются данные.
Данные и программы хранятся на носителях информации в виде файлов (file – досье, подшивка).
Понятие файла
Файл –
логически связанная совокупность данных или программ, для размещения которой во внешней памяти выделяется именованная область.
Файл хранится на носителе информации в двоичной системе счисления и для ОС он представляется как совокупность связанных байтов. Файл служит учетной единицей информации в операционной системе. Любые действия с информацией осуществляются над файлами: запись на диск, вывод на экран, ввод с клавиатуры, печать и т.д.
69
На диске файл не требует для своего размещения непрерывного пространства.
Сведения о тех участках, где хранится файл, содержатся FAT-таблицах. Минимальная единица пространства на диске, которая может быть выделена файлу называется
кластером. Кластер – группа смежных секторов.Самый маленький файл занимает один кластер, большие файлы – несколько кластеров.
Размер кластера зависит от размера диска и кратен целому числу секторов. Сектор, как правило, для всех дисков одинаков и равен 512 байт. Сектор на диске служит для разметки пространства с целью быстрого нахождения информации.
При многократной перезаписи и удалении файлов происходит фрагментация
(дробление, разделение) дискового пространства. В результате файл может оказаться разорванным и располагаться в кластерах, находящихся на большом расстоянии друг от друга.
В составе ОС есть специальная программа (утилита), которая осуществляет
дефрагментацию
диска. Эта утилита располагает файлы в соседних секторах, тем самым ускоряет считывание информации и уменьшает износ дисковода.
Для характеристики файла используют следующие параметры:
• полное имя файла (о нем будет рассказано дальше);
• объем файла в байтах;
• дата и время создания файла (не во всех ОС);
• дата и время модификации (или открытия файла) – не во всех операционных системах;
• специальные атрибуты файла:
− R (read only) – только для чтения. Наличие такого атрибута предохраняет файл от изменений; для изменения или удаления такого файла требуется предварительно снять такой атрибут. Файлы на компакт-дисках также имеют атрибут “только для чтения”, чтобы показать, что изменить эти файлы нельзя.
− H (hidden) –скрытый. Файлы с этими атрибутами не обрабатываются различными системными командами и программами. Например: команда вывода на экран содержимого некоторого каталога – DIR не показывает скрытых файлов (но это можно отменить).
− S (system) – системный. Объединяет атрибуты “только для чтения” и “скрытый”.
Обычно системный файл нельзя изменить или стереть и, как правило, программы его не видят.
− A (archive) – архивируемый. Это атрибут устанавливается при создании файла и сбрасывается программами резервного копирования для обозначения того, что копия файла помещена в архив. Поэтому наличие атрибута “архивируемый” обычно значит, что для файла не было сделано резервной копии.
Имена файлов
Чтобы операционная система и другие программы могли обращаться к файлам, файлы должны иметь обозначения. Это обозначение и называют именем файла.
Имена файлов в MS-DOS.
Имена состоят из двух частей: имени и расширения. В имени файла может быть от 1 до 8 символов. Расширение отделяется от имени точкой и может содержать от 1 до 3 символов. Например: command.com paper.doc autoexec.bat
<имя >.< расширение>
Имя и расширение могут содержать прописные и строчные латинские буквы, цифры и символы: - _ $ # & @ ! % ( ) { } ‘ ^
В имени и расширении имени файла прописные и строчные латинские буквы являются эквивалентными, т.к. DOS переводит все строчные буквы в соответствующие прописные буквы. На диске имя файла хранится в версии, записанной прописными (т.е. большими) буквами.
70
Некоторые “русифицированные” версии DOS позволяют употреблять в именах файлов русские буквы. Однако эту возможность следует использовать с осторожностью: многие программы не “понимают“ имен с русскими буквами.
Имя файла может быть любым, но рекомендуется образовывать его так, чтобы оно характеризовало содержащиеся в нем данные.
Расширение имени файла является необязательным. Оно, как правило, описывает содержимое файла, и по нему можно определить, какая программа создала файл (т.к. многие приложения присваивают расширения имен файлам автоматически). Кроме того, многие операционные оболочки (например, Norton Commander, Windows 95) позволяют по расширению имени файла вызвать соответствующую программу и загрузить в нее данный файл - это весьма полезно, т.к. экономит время.
Таблица 5.1. Соглашения по типу файла
Тип
Назначение
.ARJ Архивный файл
.ASM Программа на Ассемблере
.BAK Копия файла, создаваемая при перезаписи файла оригинала
.BAS Программа на языке Бейсик
.BAT Командный файл
.C
Программа на языке Си
.COM
Командный системный файл, исполняемый файл
.DAT Файл данных
.DOC Файл документов (текстовый)
.EXE Исполняемый файл
.HLP Файл для справочной информации
.LIB Библиотека программ
.OBJ Скомпилированный объектный код
.PAS Программа на Паскале
.PRN Листинг (распечатка программы)
.SYS Системные файлы (например, драйверы)
.TMP Временный файл
.TXT Текстовый файл
Как видно из табл. 5.1, исполняемыми являются файлы с расширениями: .COM,
.EXE. Исполняемый файл - это головной файл программы, запускающий ее на выполнение.
В качестве имени файла можно использовать символьное имя устройства:
PRN или
LPT(2,3) принтер или любое устройство, подключенное к параллельному порту;
CON консоль (клавиатура при вводе и дисплей при выводе)
COM(2,3.4) внешнее устройство, подключенное к параллельному порту
NUL фиктивное устройство, вывод в файл NUL никуда не направляется, а просто уничтожается (используется в отладочных целях)
Длинные имена файлов в Windows 95 и других операционных системах.
Ограничение на длину имени файла восемью символами весьма неудобно, особенно для файлов документов: для них приходится придумывать некоторые имена, которые не мнемоничны и быстро забываются.
71
В отличие от MS-DOS в более современных операционных системах Windows 95,
Windows NT файлам и каталогам можно присваивать имена длиной до 254 символов.
Обычно эти имена называют длинными, а DOS-имена - короткими.
В длинных именах файлов можно использовать следующие символы:
1. Все символы, допустимые в коротких именах, причем имя файла может содержать более одной точки.
2. Пробелы.
3. Символы: + , ; = [ ].
4. Все символы с кодами более 127, в частности, русские буквы.
Таким образом, в длинных именах можно использовать практически все символы, кроме так называемых управляющих (с кодами до 31) и символов: / \ : * ? “ < > |. Это позволяет присваивать файлам и каталогам наглядные и понятные имена. Например:
Письмо в Омск о ценах на продукцию.doc. Как правило, при употреблении этих имен их необходимо заключать в двойные кавычки.
В длинных именах файлов регистр символов (т.е. разница между строчными и прописными буквами) сохраняется. Однако в одном каталоге (см. далее) файлы с именами, отличающимися только регистром недопустимы.
У пользователей современных операционных систем, как правило, всегда имеется несколько необходимых им программ, рассчитанных на DOS. Эти программы понимают только короткие имена файлов (формат 8.3). Чтобы эти программы могли работать со всеми файлами современная ОС (Windows 95, Windows NT) автоматически генерирует для каждого длинного имени также и короткое имя. В различных ОС эта генерация осуществляется по-разному.
Рекомендация: если Вы используете как длинные, так и короткие имена файлов, то целесообразно при присвоении имени файлу сначала записать наиболее значимую часть имени - тогда эта часть с большой вероятностью попадет в короткое имя.
Способы обращения к группе файлов.
Часто возникает ситуация, когда надо работать не с одним файлом, а с группой файлов.
Пример операций с группой файлов:
• копирование группы файлов с одного диска на другой;
• удаление группы файлов;
• перемещение группы файлов на другой диск;
• поиск группы файлов определенного типа.
Эти операции достаточно легко выполнить, пользуясь при формировании имен и типов файлов шаблоном.
Шаблон имени файла -
специальная форма, в которой в полях имени и типа файла используются символы * и ?.
Символ * служит для замены любой последовательности символов. В шаблоне может быть использовано в поле имени и типа по одному символу *.
Пример 5.1.
Задав имя *.TXT, вы обратитесь ко всем текстовым файлам.
Задав имя SD*.*, вы обратитесь ко всем файлам, имя которых начинается на SD.
Символ ? служит для замены одного символа. В шаблоне может быть использовано несколько таких символов.
Пример 5.2.
Имя RT??.BAS позволит обратиться ко всем файлам с расширением BAS, имя которых состоит из четырех символов, причем первые два символа обязательно RT, третий и четвертый - любые.
Каталоги и папки
Имена файлов регистрируются на дисках в каталогах (этот термин используется в DOS). В Windows они называются папками.
72
Каталог -
это справочник файлов с указанием месторасположения на диске.
В операционной системе MS-DOS принята иерархическая структура организации каталогов. Каждый диск имеет каталог, называемый корневым. В ОС MS-DOS корневой каталог имеет имя “\“ (обратная косая черта).
Корневой каталог имеет ограничение на число элементов. На диске (особенно жестком) требуется большое число элементов, поэтому определена возможность создания
подкаталогов.
Дерево каталогов
Пользователь может зарегистрировать в каталоге не только файл, но и другой каталог. Такой зарегистрированный каталог аналогичен некоторой папке, вложенной в другую папку, он и называется подкаталогом (иногда такие вложенные каталоги еще называются дочерними). Каталог, имеющий подкаталоги называется родительским
для этих подкаталогов.Например, если каталог X зарегистрирован в каталоге Y, то говорят, что X – подкаталог Y, а Y – родительский каталог для X.
Подкаталог может иметь свои подкаталоги, которые в свою очередь, также могут иметь подкаталоги. Уровень такой вложенности неограничен. В подкаталог обычно группируются файлы каким-то образом, связанные друг с другом. Например, целесообразно создать на жестком диске подкаталоги для всех основных программ: подкаталог с системными программами DOS, подкаталог с файлами текстового редактора, подкаталог для работы с табличным процессором и т.д. В каталоге с файлами текстового редактора можно создать подкаталоги для файлов корреспонденции, форм бланков, глав отчета и т.д.
Вся структура дерева каталогов диска в MS-DOS выглядит как растущее вниз дерево с корневым каталогом вверху; от него отходят подкаталоги верхнего уровня, которые ветвятся в подкаталоги второго уровня и т.д. Пример структуры каталогов диска показан на рис.5.1. Вверху корневой каталог с именем \, это имя присваивает сама DOS, и изменить его нельзя. Подкаталоги имеют такие же имена, как и файлы, но обычно расширения в именах файлов не применяется.
При просмотре каталога его каталоги отмечаются символами в столбце размера. Дата и время показывают, когда каталог был создан, а не время последнего изменения.
Приведем пример содержимого некоторого каталога MS-DOS:
. 12.04.99 12:10
.. 12.04.99 12:10
SYSTEM 12.04.99 12:10
COMMAND 12.04.99 12:10
HELP 12.04.99 12:10
NETDET INI 7 885 12.11.96 12:12
ISLV INI 111 16.04.99 13:10
\
ANIMAT
DOS
SCRIPTS
LETTER
PICTUR
SOUND
TEXT
WRITE
Рис.5.1. Пример дерева каталогов
73
SMARTDRV EXE 44 867 12.11.96 12:12
HIMEM SYS 33 239 12.11.96 12:12
Этот список содержит 4 файла и 5 каталогов. Подкаталоги SYSTEM, COMMAND,
HELP являются дочерними. Два находящихся вверху элемента каталога имеются в каждом каталоге MS-DOS и помогают ей следить за структурой дерева каталогов. Первый элемент, представленный одной точкой, всегда относится к самому каталогу. Второй элемент, показанный двумя точками, всегда относится к родительскому каталогу данного каталога. Имя его не выведено, но видно, что он создан 12 апреля 1999 года в 12 часов 10 минут.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
67
ЭС – это интеллектуальная вычислительная система, в которую включены знания экспертов в определённой предметной области (финансы, медицина, право, геология, страхование и т.д.). ЭС позволяет накапливать, систематизировать и сохранять знания и опыт, которые могут быть использованы на практике неограниченное число раз. ЭС имитируют процесс принятия решения экспертами (определение диагноза, рекомендация, совет или предположение).
Основными компонентами систем искусственного интеллекта являются база знаний, интеллектуальный интерфейс с пользователем и программа формирования логических выводов.
Экспертная система MYCIN (Станфордский университет) одна из первых и наиболее известных ЭС, предназначена для диагностики инфекционных заболеваний.
РROSPECTOR
– ЭС, которая помогает геологам в поиске новых полезных ископаемых.
АВТАНТЕСТ
определяет основные свойства личности по по результатам психодиагностического тестирования. Система WILLARD – предсказание погоды.
В качестве примера кратко рассмотрим порядок работы медицинской ЭС
Интернист (INTERNIST), которая диагностирует несколько сотен болезней. Для каждой болезни экспертами (опытными врачами) занесены в базу знаний характерные наборы симптомов. Пользователь (пациент или молодой врач) вводит конкретные симптомы неизвестной болезни, а ЭС по наибольшему числу совпадений определяет диагноз. Также возможно с помощью датчиков портативных ЭС контролировать самочувствие пациента и при необходимости автоматически вызывать ему неотложную помощь.
В группу программных средств ИИ входят и так называемые «оболочки» (shells) –
«пустые» версии ЭС, т.е. готовая ЭС без базы знаний. Например, EMYCIN (Empty MYCIN
– пустой MYCIN), LOTA.
Браузеры
Браузеры
- это программы, которые считывают данные с удаленных компьютеров- серверов, а затем демонстрируют их на компьютерах-клиентах.
Термин «браузер» происходит от английского слова «browse», означающего –
«просматривать книгу». Подобные русские слова – навигатор, исследователь, бредень
(юморист.).
Наиболее распространены Internet Explorer (IE), Netscape Navigator (NN), но существуют и другие. Большинство пользователей (80%) сейчас работают с IE, однако еще в 1996 году 90% фирм использовали NN. Изменение соотношения использования браузеров происходило в условиях жесточайшей конкуренции и даже получило название
«война браузеров». Но принципиальный ход фирмы Microsoft - обязательное включение
IE в состав операционной системы Windows,- заставил многих пользователей автоматически перейти к работе именно с этим браузером.
Браузер Opera 4.0 рекомендуется использовать для скоростной работы с англоязычными сайтами. Ariadna – первый русский браузер, удобен при путешествии в русскоязычной части Internet. Surf Monkey Lite 1.4 разработан специально для детей, имеет красочный интерфейс и фильтр, не пропускающий детей к сайтам для взрослых.
68
Файлы и каталоги
Понятие файловой системы
Файловая система
– часть операционной системы, управляющей размещением и доступом к файлам и каталогам на диске.
ЭВМ, как правило, имеет несколько дисков. Каждому диску присваивается имя, которое задается латинской буквой с двоеточием, например, А:, В:, С:, D: и т.д.
Стандартно принято, что А: и В: - это накопители на ГМД, а С: и D: и т.д. – жесткие диски, накопители на оптических дисках или электронные диски.
Физически существующие магнитные диски могут быть разбиты на несколько
логических
, при этом они получают собственное имя.
Диск, на котором записана операционная система, называется системным (или
загрузочным
) диском. В качестве загрузочного диска чаще всего используется жесткий диск С:. При лечении вирусов, системных сбоях загрузка ОС часто осуществляется с гибкого диска. Выпускаются оптические диски, которые также могут быть загрузочными.
Для того, чтобы записать на новый магнитный диск информацию, надо его отформатировать. Форматирование – это подготовка диска для записи информации.
Во время форматирования на диск записывается служебная информация, т.е. делается разметка.
Запись информации осуществляется по дорожкам, причем каждая дорожка разбивается на сектора, например по 1024 байт. Обычная дискета объемом 1,44 Мб содержит 80 дорожек и 18 секторов. На жестком диске – ориентировочно 2500 дорожек,
63 сектора.
Для жесткого диска характерно еще одно понятие: цилиндр. Цилиндром винчестера называют совокупность дорожек с одинаковыми порядковыми номерами, расположенных на разных дисках винчестера.
В процессе форматирования на диске выделяется системная область, которая состоит из трех частей: загрузочного сектора, таблицы размещения файлов и корневого каталога.
Загрузочный сектор
(Boot Record) содержит данные о формате диска и короткую программу, используемую в процедуре начальной загрузки операционной системы. На жестком диске также имеется область, которая называется главной загрузочной записью
MBR
(Master Boot Record). В MBR указывается, с какого логического диска должна производится загрузка ОС.
Таблица размещения файлов
(FAT – File Allocation Table) располагается после загрузочного сектора и содержит описание порядка расположения всех файлов в секторах данного диска, а также информацию о дефектных участках диска. За FAT-таблицей следует ее точная копия, что повышает надежность.
Корневой каталог
всегда находится за копией FAT. В корневом каталоге содержится перечень фалов и директорий. На каждом логическом диске находится своя файловая система, имеющая один корневой каталог. Непосредственно за корневым каталогом располагаются данные.
Данные и программы хранятся на носителях информации в виде файлов (file – досье, подшивка).
Понятие файла
Файл –
логически связанная совокупность данных или программ, для размещения которой во внешней памяти выделяется именованная область.
Файл хранится на носителе информации в двоичной системе счисления и для ОС он представляется как совокупность связанных байтов. Файл служит учетной единицей информации в операционной системе. Любые действия с информацией осуществляются над файлами: запись на диск, вывод на экран, ввод с клавиатуры, печать и т.д.
69
На диске файл не требует для своего размещения непрерывного пространства.
Сведения о тех участках, где хранится файл, содержатся FAT-таблицах. Минимальная единица пространства на диске, которая может быть выделена файлу называется
кластером. Кластер – группа смежных секторов.Самый маленький файл занимает один кластер, большие файлы – несколько кластеров.
Размер кластера зависит от размера диска и кратен целому числу секторов. Сектор, как правило, для всех дисков одинаков и равен 512 байт. Сектор на диске служит для разметки пространства с целью быстрого нахождения информации.
При многократной перезаписи и удалении файлов происходит фрагментация
(дробление, разделение) дискового пространства. В результате файл может оказаться разорванным и располагаться в кластерах, находящихся на большом расстоянии друг от друга.
В составе ОС есть специальная программа (утилита), которая осуществляет
дефрагментацию
диска. Эта утилита располагает файлы в соседних секторах, тем самым ускоряет считывание информации и уменьшает износ дисковода.
Для характеристики файла используют следующие параметры:
• полное имя файла (о нем будет рассказано дальше);
• объем файла в байтах;
• дата и время создания файла (не во всех ОС);
• дата и время модификации (или открытия файла) – не во всех операционных системах;
• специальные атрибуты файла:
− R (read only) – только для чтения. Наличие такого атрибута предохраняет файл от изменений; для изменения или удаления такого файла требуется предварительно снять такой атрибут. Файлы на компакт-дисках также имеют атрибут “только для чтения”, чтобы показать, что изменить эти файлы нельзя.
− H (hidden) –скрытый. Файлы с этими атрибутами не обрабатываются различными системными командами и программами. Например: команда вывода на экран содержимого некоторого каталога – DIR не показывает скрытых файлов (но это можно отменить).
− S (system) – системный. Объединяет атрибуты “только для чтения” и “скрытый”.
Обычно системный файл нельзя изменить или стереть и, как правило, программы его не видят.
− A (archive) – архивируемый. Это атрибут устанавливается при создании файла и сбрасывается программами резервного копирования для обозначения того, что копия файла помещена в архив. Поэтому наличие атрибута “архивируемый” обычно значит, что для файла не было сделано резервной копии.
Имена файлов
Чтобы операционная система и другие программы могли обращаться к файлам, файлы должны иметь обозначения. Это обозначение и называют именем файла.
Имена файлов в MS-DOS.
Имена состоят из двух частей: имени и расширения. В имени файла может быть от 1 до 8 символов. Расширение отделяется от имени точкой и может содержать от 1 до 3 символов. Например: command.com paper.doc autoexec.bat
<имя >.< расширение>
Имя и расширение могут содержать прописные и строчные латинские буквы, цифры и символы: - _ $ # & @ ! % ( ) { } ‘ ^
В имени и расширении имени файла прописные и строчные латинские буквы являются эквивалентными, т.к. DOS переводит все строчные буквы в соответствующие прописные буквы. На диске имя файла хранится в версии, записанной прописными (т.е. большими) буквами.
70
Некоторые “русифицированные” версии DOS позволяют употреблять в именах файлов русские буквы. Однако эту возможность следует использовать с осторожностью: многие программы не “понимают“ имен с русскими буквами.
Имя файла может быть любым, но рекомендуется образовывать его так, чтобы оно характеризовало содержащиеся в нем данные.
Расширение имени файла является необязательным. Оно, как правило, описывает содержимое файла, и по нему можно определить, какая программа создала файл (т.к. многие приложения присваивают расширения имен файлам автоматически). Кроме того, многие операционные оболочки (например, Norton Commander, Windows 95) позволяют по расширению имени файла вызвать соответствующую программу и загрузить в нее данный файл - это весьма полезно, т.к. экономит время.
Таблица 5.1. Соглашения по типу файла
Тип
Назначение
.ARJ Архивный файл
.ASM Программа на Ассемблере
.BAK Копия файла, создаваемая при перезаписи файла оригинала
.BAS Программа на языке Бейсик
.BAT Командный файл
.C
Программа на языке Си
.COM
Командный системный файл, исполняемый файл
.DAT Файл данных
.DOC Файл документов (текстовый)
.EXE Исполняемый файл
.HLP Файл для справочной информации
.LIB Библиотека программ
.OBJ Скомпилированный объектный код
.PAS Программа на Паскале
.PRN Листинг (распечатка программы)
.SYS Системные файлы (например, драйверы)
.TMP Временный файл
.TXT Текстовый файл
Как видно из табл. 5.1, исполняемыми являются файлы с расширениями: .COM,
.EXE. Исполняемый файл - это головной файл программы, запускающий ее на выполнение.
В качестве имени файла можно использовать символьное имя устройства:
PRN или
LPT(2,3) принтер или любое устройство, подключенное к параллельному порту;
CON консоль (клавиатура при вводе и дисплей при выводе)
COM(2,3.4) внешнее устройство, подключенное к параллельному порту
NUL фиктивное устройство, вывод в файл NUL никуда не направляется, а просто уничтожается (используется в отладочных целях)
Длинные имена файлов в Windows 95 и других операционных системах.
Ограничение на длину имени файла восемью символами весьма неудобно, особенно для файлов документов: для них приходится придумывать некоторые имена, которые не мнемоничны и быстро забываются.
71
В отличие от MS-DOS в более современных операционных системах Windows 95,
Windows NT файлам и каталогам можно присваивать имена длиной до 254 символов.
Обычно эти имена называют длинными, а DOS-имена - короткими.
В длинных именах файлов можно использовать следующие символы:
1. Все символы, допустимые в коротких именах, причем имя файла может содержать более одной точки.
2. Пробелы.
3. Символы: + , ; = [ ].
4. Все символы с кодами более 127, в частности, русские буквы.
Таким образом, в длинных именах можно использовать практически все символы, кроме так называемых управляющих (с кодами до 31) и символов: / \ : * ? “ < > |. Это позволяет присваивать файлам и каталогам наглядные и понятные имена. Например:
Письмо в Омск о ценах на продукцию.doc. Как правило, при употреблении этих имен их необходимо заключать в двойные кавычки.
В длинных именах файлов регистр символов (т.е. разница между строчными и прописными буквами) сохраняется. Однако в одном каталоге (см. далее) файлы с именами, отличающимися только регистром недопустимы.
У пользователей современных операционных систем, как правило, всегда имеется несколько необходимых им программ, рассчитанных на DOS. Эти программы понимают только короткие имена файлов (формат 8.3). Чтобы эти программы могли работать со всеми файлами современная ОС (Windows 95, Windows NT) автоматически генерирует для каждого длинного имени также и короткое имя. В различных ОС эта генерация осуществляется по-разному.
Рекомендация: если Вы используете как длинные, так и короткие имена файлов, то целесообразно при присвоении имени файлу сначала записать наиболее значимую часть имени - тогда эта часть с большой вероятностью попадет в короткое имя.
Способы обращения к группе файлов.
Часто возникает ситуация, когда надо работать не с одним файлом, а с группой файлов.
Пример операций с группой файлов:
• копирование группы файлов с одного диска на другой;
• удаление группы файлов;
• перемещение группы файлов на другой диск;
• поиск группы файлов определенного типа.
Эти операции достаточно легко выполнить, пользуясь при формировании имен и типов файлов шаблоном.
Шаблон имени файла -
специальная форма, в которой в полях имени и типа файла используются символы * и ?.
Символ * служит для замены любой последовательности символов. В шаблоне может быть использовано в поле имени и типа по одному символу *.
Пример 5.1.
Задав имя *.TXT, вы обратитесь ко всем текстовым файлам.
Задав имя SD*.*, вы обратитесь ко всем файлам, имя которых начинается на SD.
Символ ? служит для замены одного символа. В шаблоне может быть использовано несколько таких символов.
Пример 5.2.
Имя RT??.BAS позволит обратиться ко всем файлам с расширением BAS, имя которых состоит из четырех символов, причем первые два символа обязательно RT, третий и четвертый - любые.
Каталоги и папки
Имена файлов регистрируются на дисках в каталогах (этот термин используется в DOS). В Windows они называются папками.
72
Каталог -
это справочник файлов с указанием месторасположения на диске.
В операционной системе MS-DOS принята иерархическая структура организации каталогов. Каждый диск имеет каталог, называемый корневым. В ОС MS-DOS корневой каталог имеет имя “\“ (обратная косая черта).
Корневой каталог имеет ограничение на число элементов. На диске (особенно жестком) требуется большое число элементов, поэтому определена возможность создания
подкаталогов.
Дерево каталогов
Пользователь может зарегистрировать в каталоге не только файл, но и другой каталог. Такой зарегистрированный каталог аналогичен некоторой папке, вложенной в другую папку, он и называется подкаталогом (иногда такие вложенные каталоги еще называются дочерними). Каталог, имеющий подкаталоги называется родительским
для этих подкаталогов.Например, если каталог X зарегистрирован в каталоге Y, то говорят, что X – подкаталог Y, а Y – родительский каталог для X.
Подкаталог может иметь свои подкаталоги, которые в свою очередь, также могут иметь подкаталоги. Уровень такой вложенности неограничен. В подкаталог обычно группируются файлы каким-то образом, связанные друг с другом. Например, целесообразно создать на жестком диске подкаталоги для всех основных программ: подкаталог с системными программами DOS, подкаталог с файлами текстового редактора, подкаталог для работы с табличным процессором и т.д. В каталоге с файлами текстового редактора можно создать подкаталоги для файлов корреспонденции, форм бланков, глав отчета и т.д.
Вся структура дерева каталогов диска в MS-DOS выглядит как растущее вниз дерево с корневым каталогом вверху; от него отходят подкаталоги верхнего уровня, которые ветвятся в подкаталоги второго уровня и т.д. Пример структуры каталогов диска показан на рис.5.1. Вверху корневой каталог с именем \, это имя присваивает сама DOS, и изменить его нельзя. Подкаталоги имеют такие же имена, как и файлы, но обычно расширения в именах файлов не применяется.
При просмотре каталога его каталоги отмечаются символами
Приведем пример содержимого некоторого каталога MS-DOS:
.
..
SYSTEM
COMMAND
HELP
NETDET INI 7 885 12.11.96 12:12
ISLV INI 111 16.04.99 13:10
\
ANIMAT
DOS
SCRIPTS
LETTER
PICTUR
SOUND
TEXT
WRITE
Рис.5.1. Пример дерева каталогов
73
SMARTDRV EXE 44 867 12.11.96 12:12
HIMEM SYS 33 239 12.11.96 12:12
Этот список содержит 4 файла и 5 каталогов. Подкаталоги SYSTEM, COMMAND,
HELP являются дочерними. Два находящихся вверху элемента каталога имеются в каждом каталоге MS-DOS и помогают ей следить за структурой дерева каталогов. Первый элемент, представленный одной точкой, всегда относится к самому каталогу. Второй элемент, показанный двумя точками, всегда относится к родительскому каталогу данного каталога. Имя его не выведено, но видно, что он создан 12 апреля 1999 года в 12 часов 10 минут.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Текущий каталог.
Каталог, с которым работает в данный момент пользователь, называется текущим. Если указать при работе только имя файла, он будет создаваться или отыскиваться в текущем каталоге.
В MS-DOS для вывода содержимого текущего каталога нужно ввести команду DIR, а для смены текущего каталога имеется команда CD.
Указание пути к файлу
Когда вы используете файл не из текущего каталога, необходимо указать, в каком каталоге этот файл находится. Это можно сделать с помощью указания пути к файлу.
Путь к файлу –
это цепочка соподчиненных каталогов, которую необходимо пройти по иерархической структуре к каталогу, где зарегистрирован искомый файл. При задании пути имена каталогов записываются в порядке следования и отделяются друг от друга символами “\”.
Путь задает маршрут от текущего каталога или от корневого каталога диска. Если путь начинается с символа “\”, то маршрут вычисляется от корневого каталога диска, иначе – от текущего каталога.
Пример 5.3. Пусть текущий каталог ANIMATE (см. рис.5.1). Тогда
• \WRITE (..\WRITE) – путь к файлам в каталоге 1-го уровня WRITE;
• \ANIMATE\PICTURE (PICTURE) – путь к файлам в подкаталоге PICTURE каталога
ANIMATE.
Первым показан путь от корневого каталога, в скобках – путь от текущего каталога.
Существует также понятие текущего дисковода.
Текущий дисковод -
это тот дисковод, с которым производится работа в данный момент времени. При работе в среде MS-DOS по умолчанию предполагается, что все задаваемые пользователем файлы находятся на текущем дисководе.
Говоря, что обозначения A:, B:, C: и т.д. соответствуют дисководам, мы были не совсем точны. На самом деле эти обозначения соответствуют не дисководам, а
логическим дискам.
Полное имя файла
Полное имя файла имеет следующий вид (скобками { и } обозначаются необязательные элементы):
{логический_диск:}{путь\}имя_файла т.е. состоит из пути к каталогу, в котором находится файл, и имени файла, разделенных символом “\”, перед которым может стоять имя логического диска (или дисковода в случае гибких магнитных дисков).
Если логический диск не указан, то подразумевается текущий диск. Если не указан путь к файлу, то файл ищется в текущем каталоге.
Полное имя файла полностью специфицирует, с каким файлом вы хотите работать
Пример 5.4. Пусть на рис.5.1 изображена файловая система на диске накопителя A:.
Текущий каталог на этом накопителе - A:\ANIMATE. Тогда:
A:pict.doc - файл pict.doc в текущем каталоге диска на дисководе A:.
A:\pict.doc - файл pict.doc в корневом каталоге диска на дисководе A:.
TEXT\pict.doc - файл pict.doc в подкаталоге TEXT текущего каталога.
74
75
Структура операционной системы Ms-Dos
OC MS DOS
- это однопользовательская, однозадачная, не сетевая 16-разрядная операционная система.
Модули операционной системы MS-DOS
Понятие модуля широко используется применительно как к аппаратной, так и программной части компьютера.
Модуль
- унифицированная самостоятельная функциональная часть системы, имеющая законченное оформление и средства сопряжения с другими функциональными узлами и модулями.
Структуру операционной системы MS-DOS образуют модули:
• BIOS (Basic Input/Output System) - базовая система ввода/вывода;
• модуль расширения BIOS - EM BIOS (Extension BIOS) - в виде файла с именем IO.SYS;
• базовый модуль (BM - Basic Module) DOS в виде файла с именем MSDOS.SYS;
• командный процессор, или интерпретатор команд (CI - Command Interpreter), в виде файла с именем COMMAND.COM;
• внешние команды и драйверы, утилиты - файлы с расширением .COM, .EXE,.SYS;
• системный загрузчик (SB - System Bootstrap);
• оболочка MS-DOS Shell (необязательно);
• инструментальные средства DOS: система программирования MS-DOS QBASIC; текстовый редактор MS-DOS EDITOR, обеспечивающий подготовку текстовых документов и тестов исходных программ; отладчик DEBUG для тестирования и отладки исполняемых файлов.
BIOS, модуль расширения EM BIOS, загружаемые (внешние) драйверы, системный загрузчик составляют машинозависимую часть ОС.
Базовый модуль DOS, командный процессор, внешние команды, инструментальные средства составляют машинонезависимую часть ОС.
Функции и назначение модулей системы
Базовая система ввода-вывода (BIOS)- самый близкий к аппаратуре компонент DOS. BIOS находится в постоянной памяти, которая входит в комплект поставки персонального компьютера. Тип ОС может измениться, а BIOS остается постоянным, поэтому, BIOS являясь неизменной частью персонального компьютера, с одной стороны, может рассматриваться как компонент аппаратной части, а с другой стороны, как компонент любой операционной системы, в том числе и MS-DOS. BIOS условно считают частью MS-DOS.
Основная функция BIOS реализуется в процессе нормальной работы персонального компьютера. Это - управление стандартными внешними (периферийными) устройствами, входящими в состав комплекта персонального компьютера конкретной модели, а именно: дисплеем, клавиатурой, дисководами, таймером. Выделение BIOS в отдельный аппаратно- программный модуль позволяет обеспечить независимость программного обеспечения от специфики конкретной модели персонального компьютера.
BIOS содержит:
• специальные программы (драйверы) по управлению работой стандартными внешними устройствами;
• тестовые программы для контроля работоспособности аппаратуры;
• программу начальной загрузки операционной системы.
Модуль расширения BIOS (EM BIOS) в процессе функционирования DOS является надстройкой над BIOS, модифицируя и/или дополняя ее возможности. Он хранится на диске в виде файла IO.SYS, который зарегистрирован в первой позиции корневого каталога.
76
При загрузке DOS данным модулем обеспечивается возможность как логической замены драйверов, хранящихся в BIOS, так и подключения новых драйверов.
Необходимость в этом возникает при изменении конфигурации внешних устройств (BIOS гораздо консервативнее самой DOS) и при потребности в использовании имеющихся стандартных внешних устройств нестандартным образом.
Драйверы могут находиться как внутри EM BIOS, так и вне его, т.е. храниться в отдельных файлах. В первом случае они называются внутренними (основными), а во втором - внешними (устанавливаемыми). Наряду с внутренними драйверами EM BIOS содержит ряд управляющих блоков и таблиц.
Внутренние драйверы подключаются к системе при загрузке DOS автоматически, а внешние - по указанию в файле конфигурации системы CONFIG.SYS.
Базовый модуль DOS (BM DOS) располагается в виде файла MSDOS.SYS на системном диске в специально отведенном для него месте и зарегистрирован во второй позиции корневого каталога. Базовый модуль DOS не имеет жесткой привязки к аппаратной части и при необходимости может быть заменен другим файлом.
BM DOS реализует основные функции операционной системы - управление ресурсами ПК и выполняемыми программами. Управление внешними устройствами осуществляется на более высоком уровне, чем управление посредством драйверов, на основе организации обращения к драйверам. Именно здесь находится вершина айсберга, называемого файловой системой и обеспечивающего выполнение операций над файлами.
Основание же этого айсберга - драйверы. Одной из функций базового модуля на этапе загрузки является считывание в память и запуск командного процессора.
Командный процессор (интерпретатор команд) предназначен для поддержки пользовательского интерфейса DOS. Он представляет собой обычный файл
COMMAND.COM и располагается на системном диске в любом месте пространства, выделенного под файлы.
Взаимодействие с командным процессором осуществляется при помощи команд. Он, как уже говорилось, отвечает за выполнение внутренних команд.
Основные функции командного процессора в процессе нормальной работы:
• прием и анализ команд, введенных с клавиатуры;
• выполнение внутренних команд;
• загрузка программ в память для выполнения;
• обработка завершения задач.
Основная функция командного процессора на этапе загрузки - это выполнение файла автонастройки AUTOEXEC.BAT.
Системный загрузчик всегда размещается на диске в нулевом секторе и занимает всего 512 байт. Основное назначение этой программы состоит в поиске и перезаписи
(загрузке) с диска в оперативную память двух системных файлов - IO.SYS и MSDOS.SYS.
Утилиты, внешние команды и драйверы представляют собой программы, хранящиеся во многих случаях в каталоге системного диска в виде файлов типа .COM,
.EXE, .SYS. Внешнее различие между ними весьма условное, и связывают его с интерфейсом взаимодействия с пользователем.
Внешней командой принято считать программу, выдающую пользователю ряд простых запросов или выполняющуюся автоматически без специально организованного интерфейса.
Внешние драйверы, как правило, выполняются без диалога и поставляются отдельно от MS-DOS либо совместно с внешним устройством, либо самостоятельно.
Утилиты - обслуживающие программы, которые представляют пользователю сервисные услуги. Они, как правило, имеют полноэкранный, организованный в виде меню интерфейс взаимодействия с пользователем. Реже интерфейс организован в виде запросов.
