3. Файловая структура операционных систем. Операции с файлами.

Информация на дисках (МД, CD, винчестере) хранится в файлах.

Файл - это поименованная область памяти на диске или другом носителе информации. В файлах могут храниться тексты программ, документы, любые данные. Отдельная программа может состоять из совокупности нескольких файлов.

По назначению файлы делятся на категории:

Текстовые – предназначенные для чтения человеком;

Исполнимые – головной файл программы, запускающий её на выполнение.

Файлы документов – файлы, созданные в определённой программе (в текстовом редакторе, ЭТ, СУБД и др.). Другие типы.

Характеристики файла: Имя, Тип, Дата создания, изменения, Атрибут, Размер и др.

Имя может быть до 255 символов, расширение до 3 символов. Тип файла можно определить по его расширению.

С файлами можно производить следующие действия:

• найти и запустить в работу

• объединить группу файлов в каталог по какому либо признаку;

• скопировать файл (группу файлов) в другой каталог или на другой диск

• переместить

• переименовать, удалить

• упаковать (заархивировать) и распоковать

• Разбить и собрать файл и т.д.

Файловая структура

Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая в данном случае называется файловой структурой. В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором сохраняются файлы.

Далее файлы группируются в каталоги (папки), внутри которых могут быть созданы вложенные каталоги (папки).

Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ «\» (обратная косая черта).

Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему. Понятно, что в этом случае на одном носителе не может быть двух файлов с тождественными полными именами.

Пример записи полного имени файла:

<имя носителя>\<имя каталога-1>\...\<имя каталога-М>\<собственное имя файла>

Организация файловой системы

В се современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы — табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах).

Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байт. Поскольку размер FAT-таблицы ограничен, то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным. В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры.

Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.

Операционные системы MS-DOS, OS/2, Windows 95 и Windows NT реализуют 16-разрядные поля в таблицах размещения файлов. Такая файловая система называ­ется FAT 16. Она позволяет разместить в FAT.-таблицах не более 65 536 записей (216) о местоположении единиц хранения данных и, соответственно, для дисков объемом от 1 до 2 Гбайт длина кластера составляет 32 Кбайт (64 сектора). Это не вполне рациональный расход рабочего пространства, поскольку любой файл (даже очень маленький) полностью оккупирует весь кластер, которому соответствует только одна адресная запись в таблице размещения файлов. Даже если файл достаточно велик и располагается в нескольких кластерах, все равно в его конце образуется некий остаток, нерационально расходующий целый кластер.

Для современных жестких дисков потери, связанные с неэффективностью файловой системы, весьма значительны и могут составлять от 25% до 40% полной емкости диска, в зависимости от среднего размера хранящихся файлов. С дисками же размером более 2 Гбайт файловая система FAT16 вообще работать не может.

Операционная система Windows 98 обеспечивает более совершенную организацию файловой системы — FAT32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Для дисков размером до 8 Гбайт эта система обеспе­чивает размер кластера 4 Кбайт (8 секторов).

На современных ПК, на которых стоит Windows XP используется файловая система NTFS.