OPERATIVSYSTEM WINDOWS

OPERATIVSYSTEM WINDOWS Lärare: haidar al attar E-post: haidar@hakimdata.se Lektion (2) Datalagring och filsystem Operativsystemets arbetssätt

Kapitel (3) • Detta kapitel beskriver hur det går till att rent fysisk lagra data på en hårddisk (man lagrar data i form av filer) samt systemet för att organisera och hålla reda på data på olika typer av lagringsmedia

Minne och datalagring • Minne = en elektronisk tillhållsort för olika typer av data • När man arbetar med olika program i en dator använder processorn arbetsminnet – RAM (Random Access Memory) • RAM = arbetsminne = närminne • RAM är ett flyktigt minne. Det betyder att innehållet i minnet töms varje gång man startar eller startar om datorn

Minne och datalagring RAM (Random Access Memory)

Minne och datalagring • Sekundärminne = lagringsminne = arkivminne = externminne = permanent datalagring • Exempel: • Hårddisk • Diskett • Skrivbar cd • Skrivbar dvd

Ettor och nollor • Ord, siffror, bild, färg, ljud – allting behandlas av datorn som elektriska signaler (impulser) med två olika värden (ett eller noll = digital data) • En nolla eller etta kallas för bit • 8 bitar = 1 byte

Hårddisken • Intern hårddisk = finns monterad inne i systemenheten • Extern hårddisk = en fristående enhet som är ansluten till en av datorportarna på utsidan • Rent fysiskt består minnet på en hårddisk av skivor, spår och sektorer • Varje hårddisk har ofta flera skivor att lagra data på • Varje disk (skiva) måste delas in i spår och sektorer innan den används – vara formaterad (lågnivå formatering)

Hårddisken • Skivorna är oftast i metall eller ibland i keramiskt glas och är täckta med en magnetisk film • Spår är de tunna koncentriska spår som läs- och skrivhuvudet följer och som i sin tur är uppdelade i sektorer • Sektorn är den minsta enheten (fysiska utrymmet) som kan användas av operativsystemet för att spara information • För att kunna läsa och skriva information till hårddisken måste systemet veta på vilken skiva, i vilket spår och i vilka sektorer som informationen finns

Hårddisken (Läshuvud) (Sektor) (Spår) (Diskett) (Cylinder)

Hårddisken • Diskens yta påverkas av ett läs- och skrivhuvud som rör sig mekaniskt över diskarna och som skriver och läser data elektroniskt. Diskarna i sin tur snurrar mycket hastigt • Båda sidorna av en disk kan lagra information

Filer • En fil är data som samlats under ett namn och som logiskt hör samman • Filer: • Systemfil (operativsystem) • Programfil (del av ett program) • Datafil (information som man själv skapar med ett program) • Varje fil kan rent fysiskt lagras, inte som en enda sammanhängande del, utan ibland på hundratals olika ställen på en hårddisk

Filnamn och filnamnstillägg • Filnamnet är ett sätt för datorsystem att kunna hålla ordning och reda på vilka digitala data i systemet som på något sätt hör ihop • Filer i MS – DOS och Windows 3.x kan ha ett filnamn om ett till åtta tecken plus ett filnamnstillägg på ett till tre tecken (”8.3” format) • En del tecken är inte tillåtna att användas för filnamn i DOS och Windows 3.x därför att de är reserverade för operativsystemet (* ? \ / : ; . , | ” < > [ ] blanksteg)

Filnamn och filnamnstillägg • I Windows 95 och senare kan en fil ha ett namn på upp till 255 tecken inklusive blanksteg • En fil i Windows får inte innehålla något av följande tecken: (/ \ ? : * ” < > |) • Säkra filnamn: • Än idag vill många som arbetar med datorer (särskilt på Internet), som vill vara helt säkra på att en fil kan läsas av det flesta system, att formatet ”8.3” används

Filnamn och filnamnstillägg • Filnamnstillägget (filändelse) är ett sätt för operativsystemet att känna igen vilken typ av data som finns i en fil

Filsystem • Den övergripande struktur, det tekniska system, som operativsystemet använder för att lagra, namnge, hitta och organisera data som hör ihop (alltså filer och kataloger) kallas för filsystem • Exempel på filsystem: • FAT (File Allocation Table) • DOS operativsystemet kan endast använda ett filsystem av typen FAT • FAT 32 • NTFS • HPFS (High Performance File System) • ISO9660 (som är standard för cd-rom)

Filsystem • Filsystemet talar om var och hur informationen lagras • Det unika med datorbaserade system är dess förmåga att stycka upp information (filer) och lagra den utspridd på disken/diskarna där det för tillfället råkar finnas plats (fragmentering) • För att information som styckas upp och sprids ut på de olika rutorna (kallat kluster) ska kunna sättas ihop, förses varje liten bit med ett märke

Filsystem (FAT 16) • FAT 16 kan grafiskt beskrivas som ett schackbräde där ett antal bitar får plats på varje ruta (kluster) • FAT var dominerande ända fram till 1995 då Microsoft lanserade Windows 95 • Användes av MS – DOS och Windows 3.x • Nackdelar: • Kan bara hantera diskar på upp till 2 gigabyte • Klustren är alltför stora. När data lagras i ett kluster blir det alltid ett visst tomrum som inte kan utnyttjas (ju mindre klustren är desto mindre utrymme gåt till spillo) • Filnamn får inte ha fler än 8 tecken plus filnamnstillägget (8.3 format) • FAT accepterar inte filnamn med mellanslag och tecken som å, ä och ö

Filsystem (FAT 32) • FAT 32 (uppbyggt på 32 bitar) klarar av stora diskar och har mindre kluster, vilket effektiviserar med cirka 15% jämfört med FAT 16 • Filnamnen kan vara upp till 256 tecken långa • Bakåtkompatibelt, vilket innebär att man kan köra DOS program speciellt anpassade för FAT 16 • FAT 32 känns igen av andra operativsystem som till exempel Linux • FAT 32 har varit det dominerande filsystem för pc-användare med Windows fram till Windows XP och filsystemet NTFS

Filsystem (NTFS) • NTFS = New Technology File System • NTFS klarar att handskas med stora diskar utan försämrad prestanda • Klusterstorleken har minskats ytterligare jämfört med FAT 16 och FAT 32 • I NTFS kan man skydda känslig information genom att kryptera mappar och filer • Nackdelar: • NTFS känns inte igen av operativsystem som Windows 95, Windows 98 eller Windows Me • Till motsats mot FAT 32 är NTFS inte bakåtkompatibelt • Lätt att fragmenteras – alltså informationen sprids ut för mycket på disken

Filsystem (NTFS) • Nackdelar: • NTFS känns inte igen av operativsystem som Windows 95, Windows 98 eller Windows Me • Till motsats mot FAT 32 är NTFS inte bakåtkompatibelt • Lätt att fragmenteras – alltså informationen sprids ut för mycket på disken

Kapitel (4) • I detta kapitel kommer du att gå igenom vad som är ett operativsystems huvuduppgifter, och hur det arbetar med program och hårdvara

Operativsystemets huvuduppgifter • Operativsystemet hanterar bland annat: • Processorn • Minnen • Filer • Program • Enheter (I/O ”Input/Output”) • Nätverk • Skyddssystem (felhantering) • Finns det flera processorer i en dator är det operativsystemet som sköter kommunikationen mellan dem

Systemenheten • De viktigaste delarna av en dator sitter i systemenheten. Där finns bland annat: • Moderkortet • Processorn • Arbetsminne (RAM) • BIOS (Basic Input Output System) • Kretskort • Portar • Hårddisk • Kablar • Kommunikationen mellan de olika delarna sker via så kallade bussar, som är en samling parallella signalledare

Processor och centralenheten • I en dator är det en eller flera processorer som utför jobbet • Processorn arbetar tätt tillsammans med arbetsminnet – RAM • Centralenheten, CPU:n (Central Processing Unit) utgörs av processorn och arbetsminnet tillsammans • Det är prestanda för CPU:n som i mångt och mycket bestämmer prestanda för hela datorn

Bussar • Kommunikation mellan datorns inre delar och centralenheten sker via en lokal buss som sitter nära processorn och därmed blir snabb • Kommunikation mellan moderkortet och yttre enheter sköts av expansionsbussen • Alla bussar har: • En adressbuss • Överför uppgifter om vart informationen ska skickas • En databuss • Överför aktuell data

Bussbredd • En buss består av elektroniska kommunikationsleder • En 32-bitars databuss kan överföra 32 bitar data samtidigt (ungefär 4 siffror eller bokstäver) • Bussbredden kan vara 8, 16, 32 eller 64 bitar • Ju bredare databuss desto snabbare system (förutsatt att datorn har tillräckligt mycket arbetsminne)

Processer • Processorn sköter huvudarbetet i en dator – datorns hjärna • När ett program (eller en del av ett program) håller på att köras (exekveras) kallar man detta för process • En processor kan bara köra en process i taget • Varje program (eller delar av program) som körs tilldelas processortid, minne, in- och utdataenheter och filer • Processhantering är en av operativsystemets viktigaste funktioner

Processhantering • Med processhantering menas att varje process (aktivt program eller delar av program) som en processor arbetar med, får tilldelat tillräckligt med tid och arbetsminne och annat för att kunna utföra sina arbetsuppgifter • Ett exempel på processer kan vara de händelser som utlöses av att du trycker ner en bokstav på ditt tangentbord. Elektroniken i tangentbordet sänder då signaler till moderkortet, och därefter till processorn och arbetsminnet, som i sin tur vidarebefordrar informationen till bildskärmen • Olika typer av processer: • Användarprocesser • operativsystemprocesser

Multitasking • Problemet med att varje processor bara kan göra en uppgift i taget, löser operativsystemet genom att varje process får en viss tid på sig • Med multitasking menas alltså att flera program kan arbeta en liten stund i sänder och på så sätt kan ge sken av att flera program körs samtidigt • Exempel på multitasking är om ett program vill köra en utskrift på skrivaren och ett annat program samtidigt vill spara en fil på hårddisken. Om processorn inte hade multitasking skulle varje uppgift utföras i turordning av processorn

Avbrott och signaler • När det gäller att få processorns uppmärksamhet används termen avbrott • När processorn får en begäran (avbrottssignal) från till exempel en maskinvaruenhet om att utföra en uppgift, placeras de aktuella handlingarna i vänteläge • Operativsystemet avgör vad som ska prioriteras för tillfället och om en viss process ska avbrytas för tillfället eller inte

Minne • För att det ska gå att köra ett program måste det först laddas in i arbetsminnet/primärminnet (RAM – Random Access Memory) • Arbetsminnet är den förvaringsplats i datorn som processorn har direkt tillgång till • Om många processer vill ha tillgång till minnet samtidigt behövs ett schema (memory management schemes) • När en del av ett minne töms och blir ledigt, är det operativsystemets uppgift att avgöra vilken process som ska aktiveras

Virtuellt minne • Virtuellt minne är en teknik som används av operativsystemet för att skapa ett utökat arbetsminne när det börjar bli ont om plats • Arbetsminnet använder då hårddisken. Data som inte har använts på en stund placeras i en växlingsfil på datorn

Drivrutiner • En drivrutin är ett program som instruerar operativsystemet om hur det ska hantera hårdvaran, och som gör kommunikationen möjlig mellan användare och hårdvara • I de fall en enhet är Plug and Play ingår ofta drivrutinen i Windows. I annat fall följer drivrutiner med hårdvaran på en cd • Ofta uppdaterar hårdvaruleverantörer drivrutinerna för att fungera bättre. De nyare drivrutinerna finns oftast att hämta från tillverkarens webbplats

Övningsuppgifter • Förklara skillnaden mellan arbetsminne och lagringsminne • Vad menas med begreppen sektorer och spår? • Vad menas med filändelse (filtillägg)? • Beskriv följande filsystem: • FAT 16 • FAT 32 • NTFS • Vad menas med: (processor, bussar, processhantering, multitasking, avbrott och signal) • Vad är ett virtuellt minne?

Ordlista • BIOS: • (Basic Input Output System) lågnivårutiner i datorns ROM – minne. Ett underprogram till operativsystemet som innehåller datorns grundfunktioner samt information om hårddisk, minne och annat • Bit: • (Binary digit) en siffra i det binära talsystemet (en etta eller en nolla). Den minsta informationsmängden datorn kan hantera • Centralenhet: • Mikroprocessorn och arbetsminnet bildar tillsammans centralenheten – CPU (Central Processing Unit) • CPU: • (Central Processing Unit) centralenhet, kallas ibland processer. Enhet i datorn som styr, hämtar, avkodar och utför instruktioner. Begreppet CPU innefattar processorn och primärminnet

Ordlista • Disk: • En enhet för permanent lagring av data, till exempel hårddisk eller diskett • Diskhanteraren: • Ett grafiskt verktyg som kan användas för att hantera diskar eller delar av diskar • Dokument: • Kallas information som skapas med hjälp av datorns användarprogram, som ordbehandlingsprogram, kalkylprogram och annat, och som sedan sparas som en datafil • Drivrutiner: • Ett program (eller rättare sagt programkod) som instruerar operativsystemet och som gör kommunikationen möjlig mellan användare och hårdvara • Fil: • En fil är en samling data som samlats under ett namn och som logiskt hör samman

Ordlista • Filnamn: • Ett sätt för datorsystem att kunna hålla ordning och reda på vilka digitala data i systemet som på något sätt hör ihop • Filsystem: • Den övergripande struktur, det tekniska system, som operativsystemet använder för att lagra, namnge, hitta och organisera data som hör ihop (filer och mappar) • Ikon: • Symbol i form av små bilder som till exempel symboliserar ett program eller en fil • IRQ: • (Interrupt Request) avbrottsförfrågan. En intern signal som skapas av en enhet för att göra en förfrågan om arbetstid till processorn • Minne, minneshantering: • Med minne brukar man inte enbart mena ett fysiskt, elektroniskt minne på datorn, utan också den del av operativsystemet som handskas med att hantera minnet. Man kallar detta för minneshantering

Ordlista • Multitasking: • Innebär att det ska gå att köra flera program samtidigt utan att något program kan ta över och låsa systemet. Fungerar inte alltid i verkligheten • Partitionering: • Att dela upp (en hårddisk) i mindre enheter • Process: • När ett program, eller en del av ett program, håller på att köras (exekveras) kallar man för process • Processor: • Datorns hjärna. Den del av datorn som utför alla beräkningar och som styr allt annat. Kallas också för CPU (Central Processing Unit). CPU är processorn och arbetsminnet tillsammans

Ordlista • RAM: • (Random Access Memory) en minnesenhet som både går att läsa ifrån och skriva till. Är samma sak som datorns närminne. Kallas också arbetsminne, internminne eller primärminne. RAM förlorar sitt innehåll varje gång datorn startar på nytt • Rotkatalog: • Grundkatalogen på varje disk. Rotkatalogen är utgångspunkten för hur mapparnas struktur är uppbyggd. I rotkatalogen finns operativsystemets viktigaste systemfiler • Sektor: • Den minsta enheten (fysiska utrymmet) som kan användas av operativsystemet för att spara information • Sökväg: • (Path) en vägbeskrivning till en fil, till exempel C:\WINNT\ som är sökvägen till alla Windows systemfiler

OPERATIVSYSTEM WINDOWS