Урок 28

Тема: Организация хранения данных

1. Файловая система DOS

Для обеспечения удобства работы с записанными на диск сведениями их размещают в файлах.

Файлом называется поименованная целостная совокупность данных на внешнем носителе информации. В этом контексте под данными понимается любая информация, включающая программы и исходные данные для их выполнения, результаты выполнения программ, тексты, иллюстрации и т.п.

Под файловой системой понимают функциональную часть ОС, обеспечивающую выполнение операций над файлами. Файловая система выполняет следующие функции:

1. задает возможные способы организации файлов;

2. реализует методы доступа к содержимому файлов;

3. определяет способы организации файловой структуры;

4. предоставляет средства манипулирования файловой структурой, в том числе файлами.

Под способом организации файла понимают логическую структуру файла в терминах его компонентов и взаимосвязей между ними. Организация файла определяется через совокупность допустимых для нее методов доступа.

Методом доступа называют алгоритм запоминания и поиска записей (компонентов) в файле. Известны последовательный, индексно-последовательный, библиотечный и прямой методы доступа.

Под файловой структурой понимается совокупность файлов и взаимосвязей между ними. Большинство файловых систем поддерживают древовидную (иерархическую) файловую структуру.

Средства манипулирования файловой структурой обеспечивают изменение конфигурации файловой структуры, в частности, создание файлов, удаление файлов и изменение взаимосвязей между ними, а также изменение содержимого файлов.

Структурно файловая система DOS распределена по БМ DOS и системе ввода-вывода. Основными элементами файловой системы являются файлы и устройства.

Устройства

DOS различает два типа устройств: посимвольные и поблочные.

Обмен информацией между ОЗУ и посимвольными устройствами осуществляется побайтно и строго последовательно (байт за байтом). К устройствам этого типа относятся все устройства ввода-вывода (УВВ) и некоторые другие ПУ.

В DOS зарезервированы следующие имена посимвольных устройств:

• LPT1, или PRN – первый адаптер параллельного интерфейса, а точнее – то ПУ, которое к нему подключено (обычно принтер);

• LPT2 – второй адаптер параллельного интерфейса;

• LPT3 – третий адаптер параллельного интерфейса;

• СОМ1, или AUX – первый адаптер последовательного интерфейса (дополнительная консоль, модем, принтер и т.п.);

• COM2 – второй адаптер последовательного интерфейса;

• COM3 – третий адаптер последовательного интерфейса;

• COM4 – четвертый адаптер последовательного интерфейса;

• NUL – фиктивное устройство;

• CON – консоль (стандартно клавиатура при вводе и дисплей при выводе);

• CLOCK$ – часы.

Фиктивное устройство может использоваться при отладке программ, а также для проверки читаемости какого-либо файла путем копирования его содержимого в это устройство, чтобы не создавать копию файла и тем самым ускорить процесс тестирования.

Для каждого из перечисленных устройств в DOS имеются соответствующие драйверы. Путем подключения внешних драйверов можно расширить список обслуживаемых посимвольных устройств.

Имена устройств можно указывать в командах DOS для обмена информацией с ними. Посимвольные устройства в DOS трактуются как файлы (обычно как текстовые). Это унифицирует средства обмена информацией с ПУ и обеспечивает гибкость, как программ, так и команд DOS.

Обмен информацией между ОЗУ и поблочными устройствами на физическом уровне осуществляется секторами (блоками) по 512 Кбайт, которые можно считать физическими записями. К поблочным устройствам относятся ВЗУ как с прямым доступом (НМД, НОД), так и с последовательным доступом (НМЛ).

Поблочные устройства именуются буквами латинского алфавита (А, В, ...), а если их не хватает, то могут использоваться и другие символы, например, «<» и «/». Жесткое закрепление имен за НМД отсутствует. Имена назначаются в зависимости от порядка помещения драйверов в цепочку (список) во время загрузки DOS, т.е. от порядка их подключения, в частности, порядка указания внешних драйверов в файле CONFIG.SYS. НМД может быть разбит на несколько логических дисков. DOS организует свою работу таким образом, что физически первый НГМД получает имя А, а второй - имя В. В командах DOS за именем привода всегда ставится двоеточие.

Файловая система DOS поддерживает две разновидности доступа к содержимому дисков:

- прямое чтение и прямая запись, что позволяет с определенными допущениями рассматривать содержимое диска как единственный файл, но только на уровне программного интерфейса;

- доступ к файлам (как на уровне программного, так и пользовательского интерфейса).

В DOS всегда имеется один текущий дисковод, при обращении к которому явное указание его имени не требуется.

Файлы

На уровне файловой системы файл трактуется как последовательность логических записей. Такая организация называется последовательной.

На логическом уровне дисковая память рассматривается как непрерывная последовательность секторов, каждый из которых имеет свой номер.

Создаваемому файлу память выделяется динамически (по мере необходимости) в начале свободной области логического дискового пространства, причем не секторами, а кластерами (обычно два или более смежных секторов). Дискретность в терминах кластеров, а не секторов, объясняется необходимостью минимизации объема системной информации. На основе этой информации обеспечивается возможность работы с фрагментированными (занимающими несмежные области логического дискового пространства) файлами, что весьма важно для используемого механизма динамического выделения памяти. Фрагментация файлов возникает при их интенсивном создании, удалении и пополнении. Фрагментация файлов увеличивает время доступа к их содержимому и существенно затрудняет восстановление файлов при разрушении (случайном по вине пользователя или из-за аппаратных сбоев) файловой структуры.