3.3 Файловая система пк.
Файловая система (ФС) − это способ организации хранения данных на внешних ЗУ в виде совокупности файлов и каталогов.
Файл − это последовательность однотипных данных, размещенная на внешнем ЗУ, рассматриваемая в процессе пересылки и обработки как единое целое и доступная по имени. Другими словами, файл − это поименованная область на внешнем носителе.
Каталог (папка, директория) − это специальный файл, который содержит в себе сведения о зарегистрированных в нем объектах файловой системы (файлах и подкаталогах).
Организация файловой системы.
Следует различать физическую и логическую структуру внешних ЗУ. Например, элементами физической структуры гибкого магнитного диска (дискеты) являются поверхность, дорожка (трек), сектор; жесткого магнитного диска (винчестера) − поверхность, цилиндр, сектор. Т.о., наименьшей физической единицей дискового пространства является сектор. Размер сектора фиксирован и равен 512 байт (0,5 Кбайт).
Элементами логической структуры диска являются:
стартовый сектор (BOOT);
FAT (File Allocation Table − таблица размещения файлов);
корневой каталог;
область данных.
Три первых элемента составляют системную область диска.
Информация, записанная на диск, хранится в области данных, которая представляет собой совокупность пронумерованных кластеров. Кластер является наименьшей единицей хранения данных. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.
Файлы хранятся на диске в фрагментированном состоянии, причем не всегда в смежных кластерах. Для восстановления файла из его фрагментов и используется таблица FAT. FAT-таблица хранит информацию о том, в каком месте диска записан тот или иной файл. Поскольку нарушение FAT-таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляются особые требования надежности, и она существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами операционной системы. FAT-таблица представляет собой схему области данных, в которой указывается состояние каждого кластера:
свободный кластер;
дефектный кластер;
кластер занят файлом − указывается номер следующего кластера этого файла или признак конца файла.
Основные виды файловых систем, поддерживаемые операционной системой Windows: FAT16, FAT32, NTFS.
FAT16 реализует 16-разрядные поля в таблицах размещения файлов и позволяет сохранять не более 65 536 записей (216) о местоположении единиц хранения данных. Размер кластера в FAT16 составляет от 1 до 128 секторов (от 0,5 до 64 Кбайт). Это не вполне рациональный расход дискового пространства, поскольку последний фрагмент файла образуется некий остаток, нерационально расходующий целый кластер. Для современных жестких дисков потери, связанные с неэффективностью FAT16, 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.
FAT32 обеспечивает более совершенную организацию файловой системы − с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Размер кластера в FAT32 составляет от 1 до 64 секторов (от 0,5 до 32 Кбайт).
Начиная с Windows 2000, поддерживается новая версия файловой системы − NTFS (New Technology File System). Достоинствами NTFS являются: возможность восстановления данных; автоматическое сжатие данных; защита от неавторизированного доступа к содержимому файлов и др.
Для поддержки файловой системы CD-ROM в Windows используется система CDFS; для накопителей CD-ROM и DVD − система UFD (Universal Disk Format).