Файловая структура операционной системы. Операции с файлами.
Закодированная информация хранится в ПК на магнитных дисках.
Имена дисков обозначаются латинскими буквами с двоеточием: А:, B: – гибкие магнитные диски (дискеты), C:, D:, … – разделы жесткого диска. Количество разделов жесткого диска и объем памяти каждого из них задаются при первоначальной инсталляции ПК в зависимости от потребностей пользователя. За разделами жесткого диска следуют компакт-диски (CD, DVD), флэш-накопители.
Файл — это определенное количество информации (программа, обычный текст, массив данных и т. д.), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.
Название файла состоит из двух частей: собственно имя файла и тип (расширение имени), которые при написании разделяются точкой, например, command.com или отчет.doc. Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.
|
Тип файла |
Расширение |
|
Исполняемые файлы |
.bat, .com, .exe |
|
Текстовые файлы |
.txt, .rtf, .doc |
|
Электронные таблицы |
.xls |
|
Резервная копия файла |
.bak |
|
Архивные файлы |
.zip, .rar |
|
Графические файлы |
.bmp, .gif, .jpg, .png, .pds |
|
Web-страницы |
.htm, .html |
|
Звуковые файлы |
.wav, .mp3, .midi, .kar, .ogg |
|
Видеофайлы |
.avi, .mpeg |
|
Код (текст) программы на языках программирования |
.bas, .pas, .cpp |
При выполнении операций с группой файлов можно задать шаблон (маску) имени, в котором символ «*» обозначает любое количество любых символов, знак «?» – один символ или его отсутствие (в конце имени), например:
*.* – все файлы;
lab*.rar – все файлы, имя которых начинается на lab, имеющие расширение rar (lab.rar, lab3.rar, lab-25.rar, laboratory.rar и др.);
год_200?.doc – все файлы, имена которых строго соответствуют указанному обозначению за исключением того, что на месте вопросительного знака находится любой символ.
Файлы регистрируются в каталогах (папках).
Иерархическая структура, в виде которой операционная система отображает файлы и папки, называется файловой структурой. Она напоминает обычную библиотеку, в которой книги (файлы) систематизированы по тематическим разделам и подразделам (каталогам и подкаталогам).
Простое, полное и относительное имя файла
Простое имя идентифицирует файл в пределах каталога, в котором файл непосредственно размещен.
Путь к файлу – последовательность имен каталогов, разделенных знаком слэш (прямым или обратным, в зависимости от ОС), начиная с имени текущего каталога и до каталога, в котором находится файл.
Полное имя файла в дереве каталогов – путь от корня к файлу с приписанным через слэш простым именем файла. Если деревья расположены на разных логических дисках, то в полное имя в общем случае включается имя дисковода; в противном случае подразумевается текущий дисковод.
Например:
Это означает, что для доступа к файлу Группа 46а.doc нужно выбрать диск D, а затем последовательно открыть папки, перечисленные в пути доступа.
Полное имя однозначно идентифицирует файл.
Если в некоторой команде указано полное имя файла, то он доступен из любого каталога.
Если путь не указан, то подразумевается текущий каталог. При таком указании имени файлы одного каталога недоступны из другого.
Относительное имя файла – путь от текущего каталога к файлу с приписанным через слэш простым именем файла.
Процесс обеспечения доступа к файлам и папкам и их содержимому называется навигацией по файловой структуре.
Порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в ПК, называется файловой системой.
Файловая система является частью ОС и включает в себя:
– совокупность всех файлов на диске,
– структуры данных, используемых для управления файлами (каталоги, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске,
– комплекс системных программ для управления файлами (создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск файлов и др. операции).
К современным файловым системам предъявляют дополнительные требования: возможность шифрования файлов, разграничение доступа для файлов и др. Обычно файловая система записана в начале жесткого диска.
Файловая система определяет формат физического хранения информации (файлов).
При форматировании диска на нем размечаются дорожки и сектора. Пространство для размещения файлов выделяется отдельными блоками смежных секторов на диске – кластерами.
|
|
Файл может занимать один или несколько кластеров, в том числе и несмежные кластеры. Части файла могут быть разбросаны по диску, что снижает скорость доступа к нему. Для более эффективного доступа к данным файла следует стремиться, чтобы он занимал соседние кластеры. Для этого используют специальные программы дефрагментации диска.
Один кластер хранит данные только одного файла. Для хранения файла отводится целое число кластеров (минимум один), так что, например, если размер файла составляет 40 байт, а размер кластера 4 кбайт, реально занят информацией файла будет лишь 1 % отведенного для него места. Для избежания подобных ситуаций целесообразно уменьшать размер кластеров, а для сокращения объёма адресной информации и повышения скорости файловых операций — наоборот.
Для жестких дисков в ПК в данный момент наиболее распространены две файловые системы: FAT и NTFS.
Файловая система в виде FAT – от англ. File Allocation Table — «таблица размещения файлов» была разработана Биллом Гейтсом и Марком МакДональдом (англ.) в 1977 г.
FAT (версии отличаются количеством бит для хранения номера кластера):
FAT12 – для дискет;
FAT16 – для дисков малого объема (размер тома – до 4 Гб), для номера кластера – 16 бит, 1987 г., имена 8.3;
FAT32 – для номера кластера – 32 бит, размер тома – до 128 Гб, размер файла – до 4 Гб, 1996 г., Windows 95, длинные имена (до 255);
exFAT (от англ. Extended FAT – «расширенная FAT») – проприетарная, для флэш-накопителей, можно файлы > 4 Гб.
Кол-во кластеров: < 4085 → FAT12
4085 ÷ 65524 → FAT16
> 65524 → FAT32
Размеры кластеров по умолчанию для FAT16 и FAT32
Для томов > 32 Гб рекомендуется NTFS.
NTFS (от англ. New Technology File System) – Файловая Система Новой Технологии), 1993 г.
Размер кластера – 4 Кб, размер тома – до 264 байт,
быстродействие, надежность, сжатие и шифрование файлов, разграничение доступа, квотирование, журналирование и др.
NTFS – стандартная файловая система для Microsoft Windows NT, рекомендуется для Windows 7.
Основные особенности NTFS: встроенные возможности разграничивать доступ к данным для различных пользователей и групп пользователей, а также назначать квоты (ограничения на максимальный объём дискового пространства, занимаемый теми или иными пользователями), использование системы журналирования для повышения надёжности файловой системы.