§15. Внешняя память эвм. Работа с файлами

Опр. Внешней памятью ЭВМ (ВЗУ – внешнее запоминающее устройство) называется периферийное оборудование самодостаточной ЭВМ, которое:

• содержит информацию в битовой форме,

• обеспечивает перемещение этой информации как из ВЗУ в ОЗУ (оперативную память), так и в обратном направлении.

Назначение ВЗУ:

• долговременное и надежное хранение информации,

• обмен информацией между отдельными ЭВМ.

Типичные представители ВЗУ: винчестер, дисководы и стримеры, flash память. Большинство ВЗУ используют съемные (заменяемые) «носители собственно самой информации»: магнитно-оптические диски, ленты. Несмотря на то, что съемные носители содержат уникальную информацию, а зачастую отличаются даже размерами и форматами физических записей, съемные носители не наделяются уникальными именами: им автоматически присваиваются имена тех периферийных устройств (ВЗУ), на которых они размещаются.

Принципиальная организация внешней памяти полностью совпадает со структурой оперативной памяти: это та же линейная последовательность пронумерованных байтов. Однако информация на ВЗУ логически структурирована системой специальных информационных объектов называемых файлы.

Предметы и понятия, связываемые в информатике с термином файл (английское слово File переводится как архив, подшивка, картотека) весьма обширны и многоплановы. Удачным бытовым аналогом этого ёмкого термина является привычное слово “книга”.

Обязательные характеристики файла:

1. файл имеет уникальное имя,

2. размер создаваемого файла предварительно не оговаривается и ограничивается только ёмкостью доступной памяти,

3. файл содержит информацию в бинарной форме, т.е. допускает прямое копирование содержимого в оперативную память ЭВМ,

4. содержимое файла - логически и физически упорядоченно,

5. файл упорядоченно (плотно) размещен на материальном носителе.

Опр. Файл – информационный объект обработки - фрагмент ВЗУ.

Имя физического файла, допустимое в DOS:

• может содержать до восьми разрешенных символов: латинских букв, цифр и «символа подчеркивания»,

• может начинаться с любого разрешенного символа,

• за именем может следовать точка и расширение имени - последовательность от одного до трех разрешенных символов.

Для задания имен файлов в языке Pascal используются строковые переменные, например:

‘D:\TP\nov021.pas’ – полное имя файла (маршрут к уникальному файлу),

‘turbo.exe’ – краткое имя файла, которое может быть использовано только для обращения к файлу, расположенному в активном директории.

Опр. Директории (поддиректории)– специальные файлы стандартной структуры, которые содержат оглавления неких наборов файлов и поддиректориев, т.е. упорядоченный список (таблицу) их следующих характеристик:

• Краткие и полные имена файла,

• Размер,

• Местоположение на диске (адрес),

• Дату создания или обновления,

• Код защиты.

Свойства директориев:

• корневой (главный) директорий каждого ВЗУ всегда расположен в самом начале (стандартное место!) диска,

• поддиректории размещаются на ВЗУ в произвольных местах,

• имена директориев образуются также как и имена файлов.

Структурная организация внешней памяти: древовидный граф, где в точках ветвления расположены файлы-директории (оглавления), а в тупиковых точках обычные файлы:

Корневой Директорий ВЗУ

Вложенные поддиректории разных уровней

1-ый уровень вложенности

2-ой уровень вложенности

3-ий уровень вложенности

4-ый уровень

5-ый уровень

6-ой

Директорий-1

Файл-1

Директорий-1

Файл-1

Директорий-2

Файл-2

Файл-1

Директорий-2

Файл-2

Директорий-3

Файл-3

Файл-2

Файл-1

Файл-3

Директорий-1

Файл-1

Файл-4

Файл-2

Директорий-2

Файл-2

Ф айл-5

Файл-1

Файл-3

Файл-1

Файл-1

Файл-2

Файл-2

Директорий-1

Файл-2

Директорий-1

Файл-3

Директорий-1

Файл-3

Директорий-2

Файл-1

Директорий-2

Файл-4

Директорий-2

Файл-4

Директорий-3

Директорий-1

Файл-2

Д иректорий-3

Файл-5

Файл-1

Д иректорий-4

Д иректорий-2

Файл-3

Файл-2

Файл-1

Файл-1

Файл-1

Файл-4

Файл-1

Директорий-1

Файл-2

Файл-2

Файл-2

Директорий-2

Файл-3

Файл-1

Файл-1

Файл-1

Файл-1

Файл-4

Файл-2

Файл-2

Файл-2

Файл-5

Файл-3

Файл-3

Файл-6

Файл-4

Файл-7

Файл-1

Файл-8

Файл-2

Файл-3

(В операционной системе Windows директории и поддиректории принято называть «папками», а имена файлов и директориев образуются совершенно произвольно).

Структурная организация самого файла – строго упорядоченная последовательность отдельных записей. Обмен информацией между ИЗУ и ОЗУ осуществляется не побайтно, а по записям.

Опр. Запись – последовательность из нескольких байтов, с известной структурной интерпретацией и длиной.

Файлы принято классифицировать сообразно используемой структуре записей. Выделяют три типа файлов:

• Текстовые (стандартное имя типа text) - последовательность строк, т.е. информационных объектов типа string. Каждая строка (запись в файле) завершается признаком конца строки (специальные коды #13#10).

• Типизированные – последовательность записей одинаковой длины и структуры.

• Не типизированные файлы отличаются тем, что для них не указывается тип компонентов файла.

Комментарий: не типизированные файлы являются самым распространенным типом файлов, например, doc, exe, bmp, dll и т.п. расширения имен. Чтение таких файлов осуществляется блоками (группами байтов), а структура содержимого файла описывается «стандартизированым предисловием к файлу», которое занимает несколько первых байтов в самом файле.

Взаимный обмен информацией между периферийным устройством ВЗУ и ОЗУ реализуется стандартным образом - через специальные порты, т.е. фрагменты оперативной памяти, доступные как процессору, так и адаптерам ВЗУ. Для управление этим информационным обменом в языке Pascal предусмотрен специальный комплекс команд-подпрограмм, которые образуют «процедурный язык обработки файлов».