Вопрос 2. Документалистика, как источник информатики.

Вопрос 2. Документалистика, как источник информатики.

Документалистика сформировалась в конце XIX века в связи с бурным развитием производственных отношений. Ее рассвет пришелся на 20-30 гг. XX века, а основным предметом стало изучение рациональных средств и методов повышения документооборота. Еще в начале XX века бельгийский юрист и ученый П.Отле предложил объединить комплекс процессов по сбору, обработке, поиску и распространению научных документов под общим названием “документация”, которое иногда служит синонимом термина “информатика”.

Аудиоадаптер

Аудиоадаптер (Sound Blaster или звуковая плата) - это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.

Аудиоадаптер содержит в себе два преобразователя информации:

· аналого-цифровой, который преобразует непрерывные (то есть, аналоговые) звуковые сигналы (речь, музыку, шум) в цифровой двоичный код и записывает его на магнитный носитель;

· цифро-аналоговый, выполняющий обратное преобразование сохранённого в цифровом виде звука в аналоговый сигнал, который затем воспроизводится с помощью акустической системы, синтезатора звука или наушников.

Профессиональные звуковые платы позволяют выполнять сложную обработку звука, обеспечивают стереозвучание, имеют собственное ПЗУ с хранящимися в нём сотнями тембров звучаний различных музыкальных инструментов.

Звуковые файлы обычно имеют очень большие размеры. Так, трёхминутный звуковой файл со стереозвучанием занимает примерно 30 Мбайт памяти. Поэтому платы Sound Blaster. помимо своих основных функций, обеспечивают автоматическое сжатие файлов.

Область применения звуковых плат — компьютерные игры, обучающие программные системы, рекламные презентации, "голосовая почта" (voice mail) между компьютерами, озвучивание различных процессов, происходящих в компьютерном оборудовании, таких, например, как отсутствие бумаги в принтере и т.п.

Вопрос 39. Логическая структура жесткого диска.

Для работы с жёстким диском его необходимо разбивать на логические участки, т.е. создавать на HDD логическую структуру. HDD представляет собой совокупность вложенных друг в друга концентрических дорожек. Емкость диска = число сторон * число дорожек * число секторов на дорожке * число байт в одном секторе.

Работа HDD основана на принципе намагничивания, информация записана в виде намагниченных доменов - ферромагнетиках.

Головка чтения-записи движется от внешнего края к центру диска, останавливаясь над нужной дорожкой и ждет когда нужный сектор окажется под ней за счёт вращения. Головок может быть несколько, пластины HDD, выполненные из алюминия, покрыты магнитным слоем.

Головки "парят" на так называемой воздушной подушке, а промежуток между головкой и магнитным слоем < 0,0001 мм (для сравнения, человеческий волос в 5 раз больше этого расстояния). Для работы дисковода имеется контроллер. Данные, которые поступают на контроллер, затем в буфер. Контроллер сразу посылает сигнал в ЦП о том, что можно начинать пересылку данных в ОЗУ.

Данные пересылаются в ОЗУ двумя способами:

· ПДП (прямой доступ к памяти - DMA - direct memory access).

· Данные попадают в буфер ОС, их число установлено пользователем.

В каждом буфере располагается 1 дисковый сектор, по мере чтения файла его секторы заполняют буферы в порядке FIFO. На заключительном этапе ОС извлекает данные из буферов и раскладывает их по конкретным адресам ОЗУ, запрошенным конкретной программой.

Запись данных

Когда PC записывает данные, все происходит наоборот. Прикладная программа говорит ОС, где можно найти данные, ОС перемещает их в свои буферы, а затем передает в буферы контроллера дисков. Контроллер определяет сектор, дорожку и сторону для записи, а также позиционирует головку чтения-записи.

Плотность данных

Плотность зависит:

· От количества магнитных доменов - на одной дорожке находится более 100 000 магнитных доменов. HDD пишет 10 000 доменов на 1” дорожки (т.о. за 1 секунду головка проходит не менее 10 млн. доменов при скорости 7200 обор/мин.

· От плотности цилиндра - число секторов, содержащихся на одной дорожке, т.е. оно равно числу секторов на одной дорожке * число сторон на пластине.

Использования дисков с высокой плотностью обусловлено тем что они могут разместить большие файлы на меньшем количестве цилиндров, следовательно будет меньше перемещений головки.

Самые сложные функции управления дисководом возлагаются на BIOS, той части ОС, которая находятся в ПЗУ.

Интерфейс IDE

Управляющая электроника расположена не в контроллере, а в HDD. Преимущества проявляются прежде всего при приеме и передаче информации. В таком типе интерфейсов сейчас оптимально согласованы операции приема и передачи данных.

HDD IDE обрабатывает данные совместно с системной шиной. Оптимально это возможно только тогда, когда частота тактового сигнала системной шины не превышает скорости обмена данных HDD. HDD IDE работает с тактовой частотой от 10 Мгц и выше. Эта частота не совпадает с тактовой частотой ЦП и всегда составляет ее часть. Преимущества: позволяет обеспечить работу HDD с большой емкостью.

Интерфейс SCSI

Все функции платы контроллера включены непосредственно в дисковод, он обеспечивает интерфейс системного уровня, который может одновременно обслуживать до семи устройств, одним из которых может быть интерфейс SCSI. Каждое ПУ имеет свой номер в этом устройстве.

Преимущества:

· SCSI HDD, как и другие устройства имеют самую высокую скорость обмена данными.

· Много ПУ может обслуживаться без занятия разъемов системного блока.

Имена файлов

Файлы – абстрактные объекты. Они предоставляют пользователям возможность сохранять информацию, скрывая от него детали того, как и где она хранится и то, как диски в действительности работают. Вероятно, одна из наиболее важных характеристик любого абстрактного механизма – способ именования объектов, которыми он управляет. Когда процесс создает файл, он дает файлу имя. После завершения процесса файл продолжает существовать и через свое имя может быть доступен другим процессам.

Многие ОС поддерживают имена из двух частей (имя+расширение), например progr.c(файл, содержащий текст программы на языке Си) или autoexec.bat (файл, содержащий команды интерпретатора командного языка). Тип расширения файла позволяет ОС организовать работу с ним различных прикладных программ в соответствии с заранее оговоренными соглашениями.

Обычно ОС накладывают некоторые ограничения, как на используемые в имени символы, так и на длину имени. Например, в ОС Unix учитывается регистр при вводе имени файла (case sensitive), а в MS-DOS – нет. В популярной файловой системе FAT длина имен ограничивается известной схемой 8.3 (8 символов - собственно имя, 3 символа - расширение имени). Современные файловые системы, как правило, поддерживают более удобные для пользователя длинные символьные имена файлов. Так, в соответствии со стандартом POSIX, в ОС UNIX допускаются имена длиной до 255 символов, та же самая длина устанавливается для имен файлов и в ОС Windows NT для файловой системы NTFS.

Структура файлов

Как уже говорилось, программист воспринимает файл в виде набора логических записей. Логическая запись - это наименьший элемент данных, которым может оперировать программа при обмене с внешним устройством. Даже если физический обмен с устройством осуществляется большими единицами (обычно блоками), операционная система обеспечивает программисту доступ к отдельной логической записи.

ОС поддерживают несколько вариантов структуризации файлов.

Первый из них, файл, как неструктурированная последовательность байтов. Например, в файловых системах ОС UNIX и MS-DOS файл имеет простейшую логическую структуру - последовательность однобайтовых записей.

ОС не осуществляет никакой интерпретации этих байтов. Тем не менее, ОС с файловыми системами данного типа должны поддерживать, по крайней мере, одну структуру - выполняемый файл - для запуска программ. Этой схеме присущи максимальная гибкость и универсальность. Используя базовые системные вызовы (или функции библиотеки ввода/вывода), пользователи могут, как угодно структурировать файлы. В частности, многие СУБД хранят свои базы данных в обычных файлах.

Первый шаг в структурировании - хранение файла в виде последовательности записей фиксированной длины, каждая из которых имеет внутреннюю структуру. Центральная идея этой схемы - операция чтения проводится над записью и операция записи - переписывает или добавляет запись целиком. Ранее были записи по 80 байт (соответствовало числу позиций в перфокарте) или по 132 символа (ширина принтера). В ОС CP/M файлы были последовательностями 128-символьных записей. С введением CRT терминалов эта идея утратила популярность.

Третий способ представления файлов - последовательность записей переменной длины, каждая из которых содержит ключевое поле в фиксированной позиции внутри записи. Базисная операция в данном случае - считать запись с каким-либо значением ключа. Записи могут раполагаться в файле последовательно (например, будучи отсортированы по значению ключевого поля) или в более сложном порядке.

Рис. 1 Файл, как последовательность записей переменной длины

 

Использование индексов файлов, хранящих адреса записей, позволяет обеспечить быстрый доступ к отдельной записи (индексно-последовательная организация). При добавлении новой записи в файл, место, куда ее поместить будет определено не пользователем, а операционной системой. Такой способ применяется в больших мэйнфреймах для коммерческих процессов обработки данных.

Вопрос 48. Защита файлов.

Контроль доступа к файлам

Наличие в системе многих пользователей предполагает организацию контролируемого доступа к файлам. Выполнение любой операции над файлом должно быть разрешено только в случае наличия у пользователя соответствующих привилегий. Обычно контролируются следующие операции: Read, Write, Execute, Append, Delete, List

Другие операции, например, копирование файлов или их переименование также могут контролироваться. Однако они чаще реализуются через перечисленные. Так, операцию копирования файлов можно представить как операцию чтения и последующую операцию записи.

Списки прав доступа

Наиболее общий подход к защите файлов от несанкционированного использования - сделать доступ зависящим от идентификатора пользователя, то есть связать с каждым файлом или директорией список прав доступа (access control list), где перечислены имена пользователей и типы разрешенных для них способов доступа к файлу. Любой запрос на выполнение операции сверяется с таким списком. Основная проблема реализации такого способа - список может быть длинным. Чтобы разрешить всем пользователям читать файл, необходимо всех их внести в список. У этой техники есть два нежелательных следствия:

Конструирование такого списка может быть сложной задачей, особенно если мы не знаем заранее список пользователей системы.

Запись в директории должна теперь иметь переменный размер (включать список потенциальных пользователей).

Для решения этих проблем создают классификации пользователей, например, в ОС Unix все пользователи разделены на три группы:

- Владелец (Owner).

- Группа (Group). Набор пользователей, разделяющих файл и нуждающихся в типовом способе доступа к нему.

- Остальные (Univers), что позволяет реализовать конденсированную версию списка прав доступа. В рамках этой ограниченной классификации задаются только три поля (по одному для каждой группы) для каждой контролируемой операции. В итоге, в Unix операции чтения, записи и исполнения контролируются при помощи 9 бит (rwxrwxrwx).

Резюме

Итак, файловая система, есть набор файлов и директорий и операций над ними. Имена, структуры, файлов, способы доступа к ним и их атрибуты – важные аспекты дизайна файловой системы. Большинство современных ОС поддерживает иерархическую систему каталогов или директорий с возможным вложением директорий. Безопасность файловой системы – одна из важнейших концепций ОС.

Вопрос 2. Документалистика, как источник информатики.

Документалистика сформировалась в конце XIX века в связи с бурным развитием производственных отношений. Ее рассвет пришелся на 20-30 гг. XX века, а основным предметом стало изучение рациональных средств и методов повышения документооборота. Еще в начале XX века бельгийский юрист и ученый П.Отле предложил объединить комплекс процессов по сбору, обработке, поиску и распространению научных документов под общим названием “документация”, которое иногда служит синонимом термина “информатика”.