System operacyjny - (Operating System, OS), program (w sensie ogólnym, w realizacji – układ wielu programów) działający jako pośrednik między użytkownikiem komputera a sprzętem komputerowym. Zadaniem systemu operacyjnego jest tworzenie bezpiecznego i niezawodnego środowiska, w którym użytkownik może wykonywać swoje programy w sposób wygodny i wydajny.

Cechy systemu operacyjnego:

System plików (file system) - podstawowa składowa systemów operacyjnych ogólnego przeznaczenia, fragment oprogramowania jądra lub pakiet użytkowy realizujący podział pamięci masowej na logiczną hierarchię katalogów i plików, pełniący wobec nich funkcje administracyjne i ochronne (przy aktywnym udziale użytkownika).

System plików - jest to sposób, w jaki komputer organizuje dane zapisywane na dysku twardym. Dotyczy to dwóch głównych rzeczy - wielkości jednostek alokacji oraz metody, według której komputer będzie później odnajdował pliki zapisane na dysku twardym. Ogólnie, wszystkie pliki można podzielić na dwie główne grupy: pliki użytkownika (tworzone przez niego dokumenty tekstowe, graficzne, arkusze kalkulacyjne itp.) oraz pliki systemowe (tworzone i używane przez komputer).

Partycja - Część (sekcja) przestrzeni dyskowej. Historycznie jedną z przyczyn wprowadzenia podziału dysku był szybszy przyrost pojemności produkowanych dysków niż zdolności systemu operacyjnego do ich obsługiwania. System MS-DOS używa liter do oznaczania partycji; system Unix/Linux używa nazw katalogów.

● pierwotna lub podstawowa (primary),

● rozszerzona (extended),

● logiczna (logical).

Większość popularnych systemów operacyjnych musi zostać zainstalowana na partycji typu primary (głównej), co - ze względu na strukturę tablicy partycji - umożliwia zainstalowanie do czterech rożnych systemów na jednym dysku. W takim przypadku podczas uruchamiania (bootowania) jednego systemu, partycja na której się on znajduje musi uzyskać status aktywnej - zadaniem tym zajmują się tzw. managery ładowania (boot-managery), czyli zamienniki programu IPL.

W przeciwieństwie do partycji podstawowych dyski logiczne utworzone na partycji extended są widoczne zawsze, jeśli system plików zgodny jest z zainstalowanym systemem operacyjnym. Więcej niż jedną partycję primary jednocześnie „widzą” tylko niektóre systemy, np. Linux, Windows 98. Starsze z nich, jak DOS, współpracują tylko z aktywną partycją podstawową (primary). W danym momencie tylko jedna partycja może mieć ustawioną flagę aktywności.

Wszystkie komputery PC rozpoczynają proces startu systemu przez wykonanie kodu znajdującego się w BIOS-ie (Pamięci ROM), który wykonuje dużo czynności inicjujących i wykrywających sprzęt w komputerze oraz ładuje pierwszy sektor napędu startowego do pamięci RAM. Napęd startowy to zazwyczaj pierwszy napęd dyskietek lub pierwszy dysk twardy. Następnie BIOS próbuje wykonać zawartość tego sektora. Zakładając, że napęd startowy do dysk twardy ten pierwszy sektor nazywa się MBR (Master Boot Record). Zawiera on program IPL oraz tablice partycji znajdujących się na tym dysku.

MBR (Master Boot Record) - pierwszy sektor na dysku lub partycji typu primary, zawierający m.in. tablicę partycji (partition table) oraz program rozpoczynający ładowanie systemu operacyjnego. Bardzo podobnie wygląda organizacja partycji rozszerzonej. Tutaj jednak odpowiednik MBR, zwany EMBR (Extended MBR), znajduje się przed każdą kolejną partycją. Każdy EMBR zawiera informacje (adres) o jej początku i końcu.

IPL (Initial Program Loader) - analizuje tablice partycji i ładuje do pamięci pierwszy sektor partycji, która ma ustawiona flagę bootowania, czyli znak, że system znajduje się na tej partycji i przekazuje działanie do programu, który się tam znajduje. Ten pierwszy sektor partycji czyli dysku logicznego nazywa się Boot sector. W Boot sektorze znajduje się następny program, który zajmuje się odnalezieniem na dysku logicznym (czyli danej partycji) plików systemowych, które są wgrywane do pamięci i uruchamiane. Są to już konkretne systemy operacyjne.

Rodzaje partycji:

FAT16 i VFAT - w systemie plików FAT16 (File Allocation Table) nazwy plików mogą mieć długość maksymalnie ośmiu znaków, po których następuje trzy znakowe rozszerzenie (struktura 8.3). VFAT jest rozszerzeniem FAT16 opracowanym dla Windows 95, gdzie można stosować dłuższe nazwy plików niż w formacie 8.3. Wadą FAT16 i VFAT jest ograniczenie wielkości każdej partycji do 2GB (wyjątek: Windows NT z ograniczeniem do 4GB). W systemach FAT struktura plików zapisana jest w dwóch kopiach w celu zabezpieczenia przed utratą danych.

FAT32 - rozszerzenie systemu FAT16 wprowadzone w systemie Windows 95 OSR2. Oprócz nadania plikom długich nazw, umożliwia on tworzenie partycji do 2TB. Klastry w tym systemie mogą być znacznie mniejsze niż w FAT16. Wadą tego systemu jest brak zgodności ze starszymi systemami operacyjnymi (DOS, Windows NT4).

NTFS - zaawansowany system plików zapewniający wydajność, bezpieczeństwo, niezawodność i zaawansowane funkcje niespotykane w żadnej wersji systemu FAT. Na przykład dzięki standardowemu rejestrowaniu transakcji i technikom odzyskiwania danych system NTFS gwarantuje spójność woluminów. W przypadku awarii system NTFS wykorzystuje plik dziennika i informacje kontrolne do przywrócenia spójności systemu plików. W systemie Windows 2000 i Windows XP system NTFS udostępnia ponadto wiele zaawansowanych funkcji, na przykład udzielanie uprawnień do plików i folderów, szyfrowanie, przydzielanie miejsca na dyskach i kompresję.

Journaling (księgowanie) - metoda zabezpieczania systemu plików przed utratą spójności w wyniku awarii zasilania. Jeżeli dokonywanie zmian w logicznej strukturze danych zostanie przerwane, wówczas niedokończenie zapisu może spowodować powstanie i niekontrolowane szerzenie się błędów (np. skrzyżowanie plików). Przy użyciu journalingu zmiany dokonywane w systemie plików są najpierw zapisywane w tzw. kronice lub dzienniku (ang. journal), a dopiero później na dysku. Jeśli awaria zasilania nastąpiła w trakcie ostatecznego zapisu na dysk, to zostanie on dokończony po ponownym starcie systemu. Jeśli prądu zabraknie w czasie edycji dziennika, to system plików nie zostanie w ogóle naruszony.

ext2 (extended2) - system plików Linuxa. Zaprojektowany z myślą o zgodności wzwyż, dzięki czemu powstanie nowej wersji nie oznacza potrzeby konwersji. System składa się z głównego katalogu '/' - root directory i drzewa katalogów. Jak każdy system plików określa on rozmieszczenie plików, katalogów i wolnej przestrzeni na takich nośnikach danych jak dyskietki i twarde dyski.

ext3 (third extended filesystem) - nowoczesny system plików oparty na ext2. Jest to domyślny system plików w większości dystrybucji systemu GNU/Linux opartych na jądrze 2.4.x. System ten jest rozszerzeniem ext2. W porównaniu z ext2 system ext3 jest wzbogacony o journalling. Największą zaletą tego systemu plików oprócz dużego bezpieczeństwa danych jest to, że bardzo łatwo przekonwertować do niego system plików ext2. Dodatkowo istnieje możliwość używania tego systemu plików przez programy obsługujące tylko ext2 (np. GRUB).

HPFS - wykorzystywany przez OS/2 system plików zrównujący rozmiar klastrów z rozmiarami sektorów (512 bajtów). Dzięki temu w przypadku przechowywania wielu małych plików traci się znacznie mniej miejsca. HPFS dzieli partycje na 8-megabajtowe strefy z własnymi mapami alokacji, co pozwala zmniejszyć przesunięcie głowic dysku podczas poszukiwania danych.

Instalacja kilku systemów operacyjnych na dysku twardym (lub dyskach) wymaga przemyślenia struktury partycji: ich typu, położenia oraz rozmiaru. Większość nowoczesnych systemów operacyjnych umożliwia tworzenie partycji w procesie instalacji, jednak czasami użytkownik chce mieć większą (całkowitą) kontrolę nad tym procesem. W tym celu niezbędne będą dodatkowe narzędzia zarządzające partycjami i systemami plików.

Narzędzia

MBR Tool (http://www.diydatarecovery.nl/) - darmowe (Freeware), DOS-owe narzędzie od tworzenia kopii oraz przywracania sektora MBR. Zapasowa kopia przydaje się podczas eksperymentowania z boot managerami, gdyż modyfikują sektor MBR. MBRTool rozpoznaje pierwsze cztery dyski podłączone do kontrolera.

Ranish Partition Manager (http://www.ranish.com/part) - darmowy (Freeware), DOS-owy manager partycji oraz manager bootowania. Umożliwia uruchamianie wielu różnych systemów operacyjnych na jednym dysku (np. Linux, Windows, FreeDOS, FreeBSD). Oprócz tworzenia różnych partycji narzędzie pozwala tworzyć, kopiować, przenosić oraz zmieniać rozmiary partycji typu FAT16 i FAT32. Obsługuje maksymalnie 32 partycje primary (max. 4) lub extended. Program nie obsługuje zapisywania i przywracania sektora MBR

XOSL (http://www.ranish.com/part/xosl.htm) - darmowy (Licencja GPL) manager bootowania, pracujący w trybie graficznym. Bardzo łatwy i wygodny w obsłudze. Partycje muszą być jednak utworzone wcześniej innym programem (np. Ranish Partition Manager). Program nie instaluje się w sektorze MBR lecz na pierwszej partycji dysku.

Free FDisk (http://www.23cc.com/free-fdisk/) - darmowy (GPL), program do tworzenia partycji FAT32. Jest to odpowiednik programu Fdisk z systemu MS-DOS.

Partition Resizer (http://www.zeleps.com/) - darmowy (Freeware), DOS-owy program do przenoszenia i zmiany rozmiaru partycji bez utraty danych. Obsługuje partycje typu FAT12, FAT16 oraz FAT32 na dyskach do 2TB.

Partition Saving (http://www.partition-saving.com/) - darmowe (Freeware), DOS-owe narzędzie do tworzenia kopii zapasowych partycji, przywracania zawartości partycji oraz do kopiowania partycji z dysku na dysk.

FIPS (http://www.igd.fhg.de/~aschaefe/fips/) - darmowe (GPL) narzędzie do łączenia partycji typu FAT16 lub FAT32 bez utraty danych.

TestDisk (http://www.cgsecurity.org/index.html?testdisk.html) - darmowe (GNU) narzędzie do testowanie oraz odzyskiwania skasowanych partycji (FAT, NTFS, EXT2/EXT3, ReiserFS, BFS). Obsługiwane systemy to: DOS, Win9x, Linux, BSD.

PC Inspector File Recovery (http://www.pcinspector.de/file_recovery/uk/welcome.htm) - darmowe (Freeware) narzędzie do odzyskiwania danych na dyskach. Obsługuje partycje typu FAT12, FAT16, FAT32 oraz NTSF. Program działa w systemie Windows.

Ultimate Boot CD (http://www.ultimatebootcd.com/) - darmowa płyta narzędziowa zawierająca kilkadziesiąt aplikacji posegregowanych w grupy. Na stronie projektu dostępne są dwie wersje: podstawowa i rozszerzona, zawierająca więcej oprogramowania.

Emergency Boot CD (http://ebcd.pcministry.com/) - projekt jak wyżej.

System Rescue-CD Linux (http://www.sysresccd.org) - darmowa dystrybucja Linuxa uruchamiana z płyty CD. Posiada zestaw narzędzi do zarządzania partycjami oraz podstawowe narzędzia internetowe.