1.3. Организация файловой системы

Файловая система – часть ОС, управляющая размещением и доступом к файлам и папкам на физическом носителе.

Файловая структура носителя данных – организация размещения на носителе главного каталога, папок, файлов, операционной системы, а также выделенные для них объемы секторов, кластеров, дорожек.

Файловая структура носителя создается в процессе егоформатирования. Так как первоначально в качестве носителей данных использовались гибкие и жесткие магнитные диски, сохранившие актуальность и в настоящее время, то рассмотрим организацию файловой системы на их примере.

С времен появления MS DOS принято, что каждая сторона диска разбивается на дорожки и сектора, причем размер каждого сектора стандартен и вмещает 512 байт данных.

Для гибких магнитных дисков формата 3,5 дюйма в MS DOS принята следующая файловая структура (рис. 3):

• двусторонняя дискета, причем верхней стороне диска присваивается номер 0, нижней – 1;

• на каждой стороне диска организовано по 80 дорожек со сквозной нумерацией 0, 1, 2, …, 159;

• каждая дорожка разбита на 18 секторов по 512 байт. Всего на двух сторонах диска с 80 дорожками 28018 = 2880 секторов. Нумерация секторов – сквозная – начиная с 0-й стороны диска: 1, 2, …, 2879 (нулевой сектор отводится для целей идентификации, а не для хранения данных).Секторвоспринимается ОС как неделимая порция информации при выполнении операций чтения/записи. Каждая дорожка начинается с заголовка, в котором указывается номер дорожки и индикатор дефектности, служащий указателем дефектных и заполненных дорожек;

• между секторами имеются промежутки для организации временных задержек при переходе к следующему сектору, чтобы успеть обработать предыдущую запись и подготовиться к следующей;

• нумерация байтов в секторе ведется, начиная с нуля: 0, 1, …, 511.

Накопители на жестких магнитных дисках, как правило, включают несколько двусторонних пластин, а количество секторов значительно больше, чем у гибких дисков. Поверхности жестких дисков также нумеруются, начиная с 0 (рис. 4), причем совокупность одинаковых дорожек на каждой пластине образует цилиндр.

Для увеличения скорости обмена данными между внешними накопителями и оперативной памятью группы смежных секторов объединяются в кластеры.

Кластер – это минимальный размер адресуемого пространства на носителе.

Кластеры, как и секторы, нумеруются последовательно: 1, 2, 3, ….

В зависимости от емкости носителя в ОС может быть установлен различный размер кластера. Так, в MS DOS для гибких дисков кластер равен сектору (512 байт), а для жестких дисков приняты следующие размеры кластеров:

Объем диска	Размер кластера (FAT32)
до 512 Мбайт	1 сектор (512 байт)
до 1 Гбайт	2 сектора (1 Кбайт)
до 16 Гбайт	32 сектора (16 Кбайта)
до 32 Гбайт	64 сектора (4 Кбайта)
более 32 Гбайт	128 секторов (64 Кбайта)

Создавая однородную секторную организацию, ОС упрощает процедуру доступа к файлам, размещенным в этих секторах. Достаточно задать номера кластеров, чтобы найти область размещения файлов. При этом совершенно необязательно, чтобы кластеры находились рядом. Объем файла кратен целому количеству кластеров, даже если не все секторы кластера заполнены полностью.

Сведения о количестве занятых кластеров и их номерах хранятся в специально выделенных областях диска.

На выбор файловой системы оказывают влияние следующие факторы:

• цель, для которой предполагается использовать ПК;

• аппаратная платформа;

• количество жестких дисков и их объем;

• требования к безопасности;

• используемые в системе приложения.