Архангельский государственный университет
Котласский филиал
очное отделение
Факультет: технический
Специальность: ПГС
Курсовая работа
Дисциплина: информатика
Тема: Фаиловая Структура Диска
Выполнила
студентка 1 курса
Жубрева Ольга
Александровна
Проверил:
Вступление. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
§ 1 Понятие файловой системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
§ 2 Файловая система MS-DOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
§ 3 Файловая система Windows 95 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
§ 4 Файловая система Windows NT . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Вступление.
В методическом пособии раскрыта сущность понятия “файловая система”,
которое является одним из важнейших понятий в курсе “Програмное
обеспечение ЭВМ”, а также представлена структура файловых систем таких
операционных систем, как MS-DOS, Windows 95, Windows NT.
Попыткой достигнуть этой цели и определяется структура настоящего
пособия: материал темы разбит на 4 основных части (части представлены в
виде параграфоф), каждая из частей также по мере необходимости разбита на
более мелкие детальные части.
§ 1 Понятие файловой системы.
1.1. Определение файловой системы.
Файл (по английски File) - папка,скоросшиватель.
Файл - это поименованная область памяти на каком-либо физическом
носителе, предназначенная для хранения информации.
Совокупность средств операционной системы, обеспечивающих доступ к
информации, на внешних носителях называется системой управления файлами или
файловой системой.
Файловая система (file system) – функциональная часть операционной
системы, которая отвечает за обмен данными с внешними запоминающими
устройствами.
ОРГАНИЗАЦИЯ ДОСТУПА К ФАЙЛУ
Структура каталога
Надеемся, что вы хорошо представляете себе организацию хранения книг в
библиотеке и соответственно процедуру поиска нужной книги по ее шифру из
каталога. Перенесите свое представление об этом на способ хранения файлов
на диске и организацию к нему доступа.
Доступ - процедура установления связи с памятью и размещенным в ней файлом
для записи и чтения данных.
Имя логического диска, стоящее перед именем файла в спецификации,
указывает логический диск, на котором следует искать файл. На этом же диске
организован каталог, в котором хранятся полные имена файлов, а также их
характеристики: дата и время создания;
объем (в байтах); специальные атрибуты. По аналогии с библиотечной системой
организации каталогов полное имя файла, зарегистрированное в каталоге,
будет служить шифром, по которому операционная система находит
месторасположение файла на диске.
Каталог - справочник файлов с указанием месторасположения на диске.
Различают два состояния каталога - текущее (активное) и пассивное. MS
DOS помнит текущий каталог на каждом логическом диске.
Текущий (активный) каталог - каталог, в котором работа пользователя
производится в текущее машинное время.
Пассивный каталог - каталог, с которым в данный момент времени не имеется
В операционной системе MS DOS принята и ер ар хическая с т рук т ур а
(рис. 9.1) организации каталогов. На каждом диске всегда имеется
единственный главный (корневой) каталог. Он находится на 0-м уровне
иерархической структуры и обозначается символом "\". Корневой каталог
создается при форматировании (инициализации, разметке) диска, имеет
ограниченный размер и не может быть удален средствами DOS. В главный
каталог могут входить другие каталоги и файлы, которые создаются командами
операционной системы и могут быть удалены соответствующими командами.
Рис. 9.1. Иерархическая структура организации каталога
Родительский каталог - каталог, имеющий подкаталоги. Подкаталог
Каталог, который входит в другой каталог.
Таким образом, любой каталог, содержащий каталоги нижнего уровня, может
быть, с одной стороны, по отношению к ним родительским, а с другой стороны,
подчиненным по отношению к каталогу верхнего уровня. Как правило, если это
не вызывает путаницы, употребляют термин "каталог", подразумевая или
подкаталог, или родительский каталог в зависимости от контекста.
Каталоги на дисках организованы как системные файлы. Единственное
исключение - корневой каталог, для которого отведено фиксированное место на
диске. Доступ к каталогам можно получить, как к обыкновенному файлу.
Примечание. В структуре каталогов могут находиться каталоги, не
наименования подкаталогов такие же, как и правила наименования файлов (см.
подразд. 9.1). Для формального отличия от файлов обычно подкаталогам
присваивают только имена, хотя можно добавить и тип по тем же правилам, что
и для файлов.
Доступ к содержимому файла организован из главного каталога, через
цепочку соподчиненных каталогов (подкаталогов) я-го уровня. В каталоге
любого уровня могут храниться записи как о файлах, так и о каталогах
нижнего уровня. называются пустыми.
На рис. 9.2 приведена простейшая структура каталога, где в главном
каталоге 0-го
уровня хранятся только записи о файлах, каталогов нижнего уровня
не существует
На рис. 9.3 приведена иерархическая структура каталога, где в каталогах
любого уровня хранятся записи о файлах и каталогах нижнего уровня. Причем
переход в каталог нижнего уровня может быть организован только
последовательно через соподчиненные каталоги.
Рис. 9.2. Простейшая структура каталога, в котором отсутствуют каталоги
нижнего уровня
Рис. 93,.. Типовая структура каталога,состоящего из каталогов нижнего
уровня: при обозначении каталога нижнего уровня используются три цифры:
первая цифра обозначает номер уровня; вторая - порядковый номер этого
каталога на данном уровне, третья указывает, на каком уровне
зарегистрировано его имя. Каждый каталог имеет имя КАТ с индексами.
Например, КАТ342 - имя каталога третьего уровня, который зарегистрирован в
каталоге второго уровня под номером 4
Нельзя перейти из главного каталога сразу в каталог, например 5-го уровня.
Нужно обязательно пройти через все предыдущие каталоги высшего уровня.
Описанный выше принцип организации доступа к файлу через каталог
является основой файловой системы.
Файловая система - часть операционной системы, управляющая размещением и
доступом к файлам и каталогам на диске.
С понятием файловой системы тесно связано понятие файловой структуры диска,
под которой понимают, как размещаются на диске: главный каталог,
подкаталоги, файлы, операционная система, а также какие для них выделены
объемы секторов, кластеров, дорожек.
Правила формирования файловой структуры диска. При формировании файловой
структуры диска операционная система MS DOS соблюдает ряд правил:
Файл или каталог могут быть зарегистрированы с одним и тем же именем в
разных каталогах, но в одном и том же каталоге только один раз;
Порядок следования имен файлов и подкаталогов в родительском каталоге
произвольный;
Файл может быть разбит на несколько частей, для которых выделяются
участки дискового пространства одинакового объема на разных дорожках и
секторах.
Путь и приглашение
Из рис. 9.1 - 9.3 видно, что доступ к файлу осуществляется через каталог
благодаря зарегистрированному в нем имени данного файла. Если каталог имеет
иерархическую структуру, то доступ к файлу операционная система организует
в зависимости от положения подкаталога, в котором зарегистрировано имя
искомого файла.
Доступ к файлу можно организовать следующим образом:
Если имя файла зарегистрировано в текущем каталоге, то достаточно для
доступа к файлу указать только его имя;
Если имя файла зарегистрировано в пассивном каталоге, то, находясь в
текущем каталоге, вы должны указать путь, т.е. цепочку соподчиненных
каталогов, через которые следует организовать доступ к файлу.
Путь - цепочка соподчиненных каталогов, которую необходимо пройти по
иерархической структуре к каталогу, где зарегистрирован искомый файл. При
задании пути имена каталогов записываются в порядке следования и отделяются
друг от друга символом \.
Взаимодействие пользователя с операционной системой осуществляется с
помощью командной строки, индицируемой на экране дисплея. В начале
командной строки всегда имеется приглашение, которое заканчивается символом
>. В приглашении может быть отображено: имя текущего диска, имя текущего
каталога, текущее время и дата, путь, символы-разделители.
Приглашение операционной системы - индикация на экране дисплея информации,
означающей готовность операционной системы к вводу команд пользователя.
Пример 9.8.
Текущим дисководом является дисковод с гибким диском А,
текущим каталогом - главный, на что указывает символ \.
С:\КАТ1\КАТ2
Текущим диском является жесткий диск С. Текущим каталогом -
каталог второго уровня КАТ2, входит в каталог первого уровня
КАТ1, который, в свою очередь, зарегистрирован в главном
каталоге.
Возможны три варианта организации пути доступа к файлу в зависимости от
места его регистрации:
Файл находится в текущем каталоге (путь отсутствует). При организации
доступа к файлу достаточно указать его полное имя;
Файл находится в пассивном каталоге одного из нижних уровней,
подчиненного текущему каталогу. При организации доступа к файлу
необходимо указать путь, в котором перечислены все имена каталогов
нижнего уровня, лежащих на этом пути (включая каталог, в котором
зарегистрирован данный файл);
файл находится в пассивном каталоге на другой ветке по отношению к
местонахождению текущего каталога иерархической структуры. При
организации доступа к файлу необходимо указать путь, начиная с
главного каталога, т.е. с символа \. Это объясняется тем, что в
иерархической структуре движение возможно только по вертикали сверху-
Горизонтальные переходы из каталога в каталог недопустимы.В
нижеприведенных примерах иллюстрируются возможные варианты пути.
Пример 9.9.
Условие: файл F1.TXT зарегистрирован в текущем каталоге 1-го уровня К1
жесткого диска С. Поэтому на экране индицируется приглашение С:\К1
Пояснение: в этом случае путь отсутствует, и для доступа к файлу достаточно
указать только его полное имя F1.TXT
Пример 9.10.
Условие: файл F1.TXT зарегистрирован в каталоге 2-го уровня К2 жесткого
диска С. Текущий каталог - К1. Поэтому на экране индицируется приглашение
Пояснение: в этом случае путь будет начинаться от каталога
К1 вниз через подчиненный ему каталог К2. Поэтому перед
полным именем файла указывается путь от текущего каталога К2
Познакомившись с понятием пути, вернемся к введенному в подразд. 9.1
понятию спецификации файла. Существует сокращенная спецификация файла и
полная спецификация файла, в образовании которой участвует путь. На рис.
9.4 показаны варианты правила образования спецификации файла.
Рис. 9.4. Форматы спецификаций (в указан необязательный параметр)
Пример 9.12. Сокращенная форма спецификации файла C:\KIT.BAS
Файл с программой на Бейсике KIT.BAS находится в главном
каталоге жесткого диска.
Полная форма спецификации файла
С:\КАТ1\КАТ2\ВООК1.ТХТ
Текстовый файл ВООК1.ТХТ зарегистрирован в каталоге второго
уровня КАТ2 жесткого диска С.
Структура записей в каталоге
Теперь вам предстоит знакомство со структурой хранящихся в каталоге записей
со сведениями о файлах и подкаталогах нижнего уровня.
Запись о файле в каталоге содержит имя и тип файла, объем файла в
байтах, дату создания, время создания и еще ряд параметров, необходимых
операционной системе для организации доступа.
Запись о подкаталоге нижнего уровня в родительском каталоге содержит его
имя, признак, дату и время создания.
Рассмотрим возможные варианты содержимого каталога. 1-й вариант. В каталоге
хранятся только записи о файлах (рис. 9.5). Перед записями о файлах
выводится сообщение о названии каталога. В данном случае - это главный
каталог гибкого диска А. В конце содержимого каталога выводится сообщение о
количестве файлов, хранящихся на диске, и о свободном пространстве диска в
байтах. Например, в приводимом выше каталоге выводится сообщение:
4 file(s) 359560 bytes free
Количество файлов на диске. Обьем свободного
пространства диска, байт2-й вариант.
В каталоге хранятся только записи о каталогах нижнего уровня (рис. 9.6).
Рис. 9.7. В главном каталоге хранятся файлы и подкаталоги
В конце каталога, как и в предыдущем случае, вы увидите аналогичную
рассмотренной выше запись об объеме свободного пространства на диске.
3-й вариант.В каталоге хранятся записи как о файлах, так и о каталогах
нижнего уровня (рис. 9.7). Из этой структуры видно, что в данном каталоге
имеются 3 файла и 2 каталога нижнего уровня BASIC и LEXICON. На диске
свободного пространства 2,6575 Мбайт.
Рассмотренные выше три варианта представления каталогов отражают содержимое
главного каталога. Структура каталогов, начиная с 1-го уровня и ниже,
идентична и отличается от главного только тем, что перед записями о файлах
и каталогах нижнего уровня помещаются две записи с многоточием (рис. 9.8).
Точки, которые вы видите вначале, означают, что на экран вызвано содержимое
подкаталога (каталога 1-го уровня) KNIGA, который содержит два текстовых
файла SVET и TON.
|Directory of C:\KNIGA | | |
| |11-12-90 |09:40 |
| |10-10-91 |08:30 |
|svet txt 55700 |04-04-90 |10:05 |
|ton txt 60300 |03-05-91 |11:20 |
|2 files 912348 bytes free | | |
|Рис. 9.8. Структура записей в подкаталоге |
1.2. Файловая система FAT.
Операционными системами Windows используется, разработанная еще для
DOS файловая система FAT, в которой для каждого раздела и тома DOS имеется
загрузочный сектор, а каждый раздел DOS содержит две копии таблицы
размещения файлов (file allocation table – FAT).
FAT представляет собой матрицу, которая устанавливает соотношение
между файлами и папками раздела и их физическим местоположением на жестком
Перед каждым разделом жесткого диска последовательно расположены две
копии FAT. Подобно загрузочным секторам, FAT располагается за пределами
области диска, видимой для файловой системы.
При записи на диск файлы не обязательно занимают пространство,
эквивалентное их размеру. Обычно файлы разбиваются на кластеры
определенного размера, которые могут быть разбросаны по всему разделу.
В результате таблица FAT представляет собой не список файлов и их
местоположения, а список кластеров раздела и их содержимого, а в конце
Элементы таблицы FAT представляют собой 12-, 16- и 32-битовые
шестнадцатьричные числа, размер которых определяется программой FDISK, а
значение непосредственно создается программой FORMAT.
Все гибкие диски, а также жесткие диски размером до 16 Мбайт
используют в FAT 12-битовые элементы. Жесткие и съемные диски, имеющие
размер от 16 Мбайт и более, обычно используют 16-битовые элементы.
Файловая система FAT использовалась во всех версиях MS-DOS и в первых
двух выпусках OS/2 (версии 1.0 и 1.1). Каждый логический том имел
собственный FAT, который выполнял две функции: содержал информацию
распределения для каждого файла в томе в форме списка связей модулей
распределения (кластеров) и указывал, какие модули распределения свободны.
Когда таблица FAT была изобретена, это было превосходное решение для
управления дисковым пространством, главным образом потому что гибкие диски,
на которых она использовалась, редко были размером более, чем несколько Mb.
FAT была достаточно мала, чтобы находиться в памяти постоянно,
позволяла обеспечивать очень быстрый произвольный доступ к любой части
любого файла.
Когда FAT была применена на жестких дисках, она стала слишком большой
для резидентного нахождения в памяти и ухудшала производительность системы.
Кроме того, так как информация относительно свободного дискового
пространства рассредотачивалась "поперек" большого количества секторов FAT,
она была непрактична при распределении файлового пространства, и
фрагментация файлов оказалась препятствием высокой эффективности.
Кроме того, использование относительно больших кластеров на жестких
дисках привело к большому количеству неиспользуемых участков, так как в
среднем для каждого файла половина кластера была потрачена впустую.
В течение нескольких лет Microsoft и IBM делали попытку продлить
жизнь файловой системы FAT благодаря снятию ограничений на размеры тома,
улучшению cтратегий распределения, кэширования имен пути, и перемещению
таблиц и буферов в расширенную память. Но они могут расцениваться только
как временные меры, потому что файловая система просто не подходила к
большим устройствам произвольного доступа.
§ 2 Файловая система операционной системы MS-DOS.
Одно из понятий файловой системы MS DOS - логический диск.
Логические диски:
DOS, каждый логический диск это отдельный магнитный диск. Каждый логический
диск имеет свое уникальное имя. В качестве имени логического диска
используются буквы английского алфавита от A до Z (включительно).
Количество логических дисков, таким образом, не более 26.
Буквы A и B - отведены строго под имеющиеся в IBM PC флоппи-диски (
Начиная с буквы C, именуются логические диски(разделы) HDD (
винчестер).
На рисунках дано изображение логического диска.
В случае, если данный IBM PC имеет только один FDD, буква B пропускается
Только логические диски A и C могут быть системными. Файловая
структура логического диска:
Чтобы обратиться к информации на диске(находящейся в файле),надо
знать физический адрес первого сектора, (Nповерхности+Nдорожки+Nсектора),
общее количество кластеров, занимаемое данным файлом, адрес следующего
кластера, если размер файла больше, чем размер одного кластера и т.д. Все
это очень туманно, трудно и не нужно.
MS DOS избавляет пользователя от такой работы и ведет ее сама. Для
обеспечения доступа к файлам - файловая система MS DOS организует и
поддерживает на логическом диске определенную файловую структуру.
Элементы файловой структуры:
Стартовый сектор(сектор начальной загрузки, Boot-сектор),
Область данных(оставшееся свободным дисковое пространство)
Эти элементы создаются специальными программами (в среде MS DOS) в процессе
инициализации диска.
Стартовый сектор(сектор начальной загрузки,Boot-сектор) :
Здесь записана информация, необходимая MS DOS для работы с диском:
Идентификатор OS(если диск системный),
Размер сектора диска,
Количество секторов в кластере,
Количество резервных секторов в начале диска,
Количество копий FAT на диске(стандарт - две),
Количество элементов в каталоге,
Количество секторов на диске,
Тип формата диска,
Количество секторов в FAT,
Количество секторов на дорожку,
Количество поверхностей,
Блок начальной загрузки OS,
За стартовым сектором располагается FAT.
FAT(таблица размещения файлов) :
Область данных диска(см.выше) представлена в MS DOS как последо-
вательность пронумерованных кластеров.
FAT - это массив элементов, адресующих кластеры области данных диска.
Каждому кластеру области данных соответствует один элемент FAT.
Элементы FAT служат в качестве цепочки ссылок на кластеры файла в области
FAT - крайне важный элемент Файловой структуры.Нарушения в FAT могут
привести к полной или частичной потери информации на всем логическом диске.
Именно поэтому, на диске хранится две копии FAT. Существуют спец.программы,
которые контролируют состояние FAT и исправляют нарушения.
Корневой каталог:
Это определенная область диска,создаваемая в процессе инициализации
(форматировании) диска, где содержится информация о файлах и каталогах,
хранящихся на диске.
Корневой Каталог всегда существует на отформатированном диске. На
одном диске всегда бывает только один корневой каталог. Размер корневого
каталога для данного диска - величина фиксированная, поэтому максимальное
количество "привязанных" к нему файлов и других (дочерних) каталогов
(Подкаталогов) - строго определенное.
Итак, подытоживая все выше сказанное, можно сделать вывод MS-DOS - 16-
разрядная операционная система, работающая в реальном режиме процессора.
§ 4 Файловая система операционной системы Windows 95.
4.1. Предыстория создания FAT 32.
В сфере персональных компьютеров в 1987 г. возник кризис.
Возможности файловой системы FAT, разработанной фирмой Microsoft за десять
лет до этого для интерпретатора Standalone Disk Basic и позднее
приспособленной для операционной системы DOS, были исчерпаны. FAT
предназначалась для жестких дисков емкостью не свыше 32 Мбайт, а новые НЖМД
большей емкости оказывались совершенно бесполезными для пользователей PC.
Некоторые независимые поставщики предлагали собственные способы решения
этой проблемы, однако лишь с появлением DOS 4.0 этот кризис был преодолен -
на некоторое время.
Значительные изменения структуры файловой системы в DOS 4.0
позволили операционной системе работать с дисками емкостью до 128 Мбайт; с
внесением в последующем незначительных дополнений этот предел был поднят до
2 Гбайт. В то время казалось, что такой объем памяти превышает любые
мыслимые потребности. Однако если история персональных компьютеров чему-то
и научила, то именно тому, что емкость, "превышающа любые мыслимые
потребности", очень быстро становитс "почти недостаточной для серьезных
работ". Действительно, в настоящее время в продаже имеютс жесткие диски
емкостью, как правило, 2,5 Гбайт и выше, а когда-то очень высокий и
избавивший нас от ограничений потолок в 2 Гбайт превратился в еще одно
препятствие, которое предстоит преодолеть.
4.2. Описание FAT 32.
Для систем Windows 95 фирма Microsoft разработала новое расширение
системы FAT - FAT32, без каких-либо громких заявлений предусмотренное в
пакете OEM Service Pack 2.
Система FAT32 устанавливается только в новых PC, и не рассчитывайте
получить ее при переходе к новой версии Windows 95, хотя, по утверждению
Microsoft, это расширение станет составной частью основного пакета для
модернизации Windows
4.2.1. Области диска
Эта файловая система предусматривает ряд специальных областей на
диске, выделенных для организации пространства диска в процессе его
форматирования - головную запись загрузки, таблицу разбиения диска, запись
загрузки, таблицу размещения файлов (от которой система FAT и получила свое
название) и корневой каталог.
На физическом уровне пространство диска разбивается на 512-байт
области, называемые секторами. В системе FAT место для файлов выделяется
блоками, которые состоят из целого числа секторов и именуются кластерами.
Число секторов в кластере должно быть кратно степени двойки. В Microsoft
называют эти кластеры единицами выделения памяти (allocation unit), а в
отчете SCANDISK указывается их размер, например "16 384 байт в каждой
единице выделения памяти".
4.2.2. Цепочка FAT
FAT представляет собой базу данных, связывающую кластеры дискового
пространства с файлами. В этой базе для каждого кластера предусматривается
только один элемент. Первые два элемента содержат информацию о самой
системе FAT. Третий и последующие элементы ставятся в соответствие
кластерам дискового пространства, начиная с первого кластера, отведенного
для файлов. Элементы FAT могут содержать несколько специальных значений,
указывающих, что
Кластер свободен, т.е. не использован ни одним файлом;
Кластер содержит один или несколько секторов с физическими дефектами и
не должен использоваться;
Данный кластер - последний кластер файла.
Для любого используемого файлом, но не последнего кластера элемент
FAT содержит номер следующего кластера, занятого файлом.
Каждый каталог - независимо корневой или подкаталог - также
представляет собой базу данных. В каталоге DOS для каждого файла
предусмотрена одна главная запись (В среде Windows 95 для длинных имен
файлов введены дополнительные записи). В отличие от FAT, где каждый элемент
состоит из единственного поля, записи для файла в каталоге состоят из
нескольких полей. Некоторые поля - имя, расширение, размер, дата и время -
могут быть выведены на экран по команде DIR. Но в системе FAT предусмотрено
поле, которое не отображаетс командой DIR, - поле с номером первого
кластера, отведенного под файл.
Когда программа отправляет запрос к операционной системе, с
требованием предоставить ей содержимое какого-то файла ОС просматривает
запись каталога дл него, чтобы найти первый кластер этого файла. Затем она
обращается к элементу FAT для данного кластера, чтобы найти следующий
кластер в цепочке. Повторяя этот процесс, пока не обнаружит последний
кластер файла, ОС точно определяет, какие кластеры принадлежат данному
файлу и в какой последования. Таким путем система может предоставить
программе любую часть запрашиваемого ею файла. Такой способ организации
файла носит название цепочки FAT.
В системе FAT файлам всегда выделяется целое число кластеров. На 1,2-
Гбайт жестком диске с 32-Кбайт кластерами в каталоге может быть указано,
что размер текстового файла, содержащего слова "hello, world", составляет
всего 12 байт, но на самом деле этот файл занимает 32 Кбайт дискового
пространства. Неиспользованная часть кластера называется потерянным местом
(slack). В небольших файлах почти весь кластер может быть потерянным
местом, а в среднем потери составляют половину размера кластера.
На 850-Мбайт жестком диске с 16-Кбайт кластерами при среднем размере
файлов порядка 50 Кбайт около 16% отведенного под файлы дискового
пространства будет потеряно на неиспользуемые, но выделенные файлам
Один из способов высвобождения пространства на диске - с помощью
программ сжатия диска, например DriveSpace, которая выделяет "потерянные
места" для использования другими файлами.
4.2.3. Другие изменения в FAT32
Чтобы обеспечить возможность работы с возросшим числом кластеров, в
записи каталога для каждого файла должно выделяться 4 байт для начального
кластера файла (вместо 2 байт в системе FAT16). Традиционно кажда запись в
каталоге состоит из 32 байт (рис. 1). В середине этой записи 10 байт не
используются (байты с 12-го по 21-й), которые Microsoft зарезервировала дл
своих собственных нужд в будущем. Два из них теперь отводятся как
дополнительные байты, необходимые дл указания начального кластера в системе
Операционная система всегда предусматривала наличие на диске двух
экземпляров FAT, но использовался только один из них. С переходом к FAT32
операционная система может работать с любой из этих копий. Еще одно
изменение состоит в том, что корневой каталог, раньше имевший фиксированный
размер и строго определенное место на диске, теперь можно свободно
наращивать по мере необходимости подобно подкаталогу. Теперь не существует
ограничений на число записей в корневом каталоге. Это особенно важно,
поскольку под каждое длинное имя файла используется несколько записей
каталога.
Сочетание перемещаемого корневого каталога и возможности
использования обеих копий FAT - неплохие предпосылки для беспрепятственного
динамического изменения размеров разделов диска, например уменьшени раздела
с целью высвобождения места для другой операционной системы. Этот новый
подход менее опасен, чем применявшиеся в программах независимых поставщиков
для изменения разделов диска при работе с FAT16.
Из всего выше сказанного можно сделать вывод:
MS-DOS была чисто 16-разрядной операционной системой и работала в
реальном режиме процессора. В версиях Windows 3.1 часть кода была 16-
разрядной, а часть - 32-разрядной. Windows 3.0 поддерживала реальный режим
работы процессора, при разработке версии 3.1 было решено отказаться от его
поддержки.
Windows 95 является 32 -разрядной операционной системой, которая
разрядный код для совместимости с режимом MS-DOS. Windows 95 32-разрядный
разрядный код.
§ 5 Файловая система операционной системы Windows NT.
5.1. Краткое описание операционной системы Windows NT.
На данный момент мировая компьютерная индустрия развивается очень
стремительно.Производительность систем возрастает,а следовательно
возрастают возможности обработки больших объёмов данных.
Операционные системы класса MS-DOS уже не справляются с таким
потоком данных и не могут целиком использовать ресурсы современных
компьютеров. Поэтому в последнее время происходит переход на более мощные и
наиболее совершенные операционные системы класса UNIX , примером которых и
является Windows NT, выпущенная корпорацией Microsoft
Когда пользователь впервые видит операционную систему Microsoft
Windows NT, ему в глаза бросается отчётливое внешнее сходство с
полюбившимся интерфейсом системы Windows 3.+ .Однако это видимое сходство
является лишь незначительной частью Windows NT .
Windows NT является 32-ух разрядной операционной системой с
приоритетной многозадачностью. В качестве фундаментальных компонентов
в состав операционной системы входят средства обеспечения безопасности и
развитый сетевой сервис.
Windows NT также обеспечивает совместимость со многими другими
операционными и файловыми системами, а также с сетями.
Как показано на следующем рисунке,Windows NT представляет из себя
модульную (более совершенную,чем монолитная)операционную систему, которая
состоит из отдельных взаимосвязанных относительно простых модулей.
Основными модулями Windows NT являются (перечислены в порядке
следования от нижнего уровня архитектуры к верхнему) : уровень
аппаратных абстракций HAL (Hardware Abstraction Layer), ядро (Kernel) ,
исполняющая система (Executive), защищенные подсистемы (protected
subsystems) и подсистемы среды (environment subsystems).
Модульная структура Windows NT
5.2. Файловая система Windows NT.
Когда Windows NT впервые вышла в свет, в ней была предусмотрена
поддержка трех файловых систем. Это таблица размещения файлов (FAT),
обеспечивавшая совместимость с MS-DOS, файловая система повышенной
производительности (HPFS), обеспечивавшая совместимость с LAN Manager, и
новая файловая система, носившая название Файловой системы новых технологий
NTFS обладала рядом преимуществ в сравнении с использовавшимися на
тот момент для большинства файловых серверов файловыми системами.
Для обеспечения целостности данных в NTFS имеется журнал транзакций.
Подобный подход не исключает вероятности утраты информации, однако,
значительно увеличивает вероятность того, что доступ к файловой системе
будет возможен даже в том случае, если будет нарушена целостность системы
сервера. Это становится возможным при использовании журнала транзакций для
отслеживания незавершенных попыток записи на диск при последующей загрузке
Windows NT. Журнал транзакций также используется для проверки диска на
наличие ошибок вместо проверки каждого файла, в случае использования
таблицы размещения файлов.
Одним из основных преимуществ NTFS является безопасность. NTFS
предоставляет возможность вносить записи контроля доступа (Access Control
Entries, ACE) в список контроля доступа (Access Control List, ACL). ACE
содержит идентификационное имя группы или пользователя и маркер доступа,
который может быть использован для ограничения доступа к определенному
каталогу или файлу. Этот доступ может предполагать возможность чтения,
записи, удаления, выполнения и даже владения файлами.
С другой стороны, ACL представляет собой контейнер, содержащий одну
или более записей ACE. Это позволяет ограничить доступ отдельных
пользователей или групп пользователей к определенным каталогам или файлам в
Кроме того NTFS поддерживает работу с длинными именами, имеющими
длину до 255 символов и содержащими заглавные и строчные буквы в любой
последовательности. Одной из главных характеристик NTFS является
автоматическое создание эквивалентных имен, совместимых с MS-DOS.
Также NTFS имеет функцию сжатия, впервые появившуюся в NT версии
3.51. Она обеспечивает возможность сжатия любого файла, каталога или диска
NTFS. В отличии от программ сжатия MS-DOS, создающих виртуальный диск,
имеющий вид скрытого файла и подвергающий сжатию все данные на этом диске,
Windows NT использует дополнительный уровень файловой подсистемы для сжатия
и разуплотнения требуемых файлов без создания виртуального диска. Это
оказывается полезным при сжатии либо определенной части диска (например,
пользовательского каталога), либо файлов, имеющих определенный тип
(например, графических файлов). Единственным недостатком сжатия NTFS
является невысокий, в сравнении со схемами сжатия MS-DOS, уровень
компрессии. Зато NTFS отличается более высокой надежностью и
производительностью.
Итак, из всего вышесказанного можно сделать вывод:
Чтобы быть совместной с различными операционными системами, Windows
NT содержит файловую систему FAT 32. Кроме этого, Windows NT содержит свою
собственную файловую систему NTFS, которая не совместима с FAT 16. Данная
файловая система имеет ряд преимуществ по сравнению с FAT, а также
отличается более высокой надежностью и производительностью.
Заключение.
MS-DOS - 16-разрядная операционная система, работает в реальном
режиме процессора. В версиях Windows 3.1 часть кода - 16-разрядная, а часть
32-разрядная. Windows 3.0 поддерживала реальный режим работы процессора,
при разработке версии 3.1 было решено отказаться от его поддержки.
Windows 95 является 32-разрядной операционной системой, которая
работает только в защищенном режиме процессора. Ядро, включающее управление
памятью и диспетчеризацию процессов, содержит только 32-разрядный код. Это
уменьшает издержки и ускоряет работу. Только некоторые модули имеют 16-
разрядный код для совместимости с режимом MS-DOS. В Windows 95 32-разрядный
код используется везде, где только возможно, что позволяет обеспечить
повышенную надежность и отказоустойчивость системы. Помимо этого, для
совместимости с устаревшими приложениями и драйверами используется и 16-
разрядный код.
Система Windows NT не является дальнейшим развитием ранее
существовавших продуктов. Её архитектура создавалась с нуля с учётом
предъявляемых к современной операционной системе требований. Стремясь
обеспечить совместимость (compatible) новой операционной системы,
разработчики Windows NT сохранили привычный интерфеис Windows и реализовали
поддержку существующих файловых систем (таких, как FAT) и различных
приложений (написанных для MS - Dos , Windows 3.x). Разработчики также
включили в состав Windows NT средства работы с различными сетевыми
средствами.
Надёжность и отказоустойчивость (reliability and robustness)
обеспечивают архитектурными особенностями, которые защищают прикладные
программы от повреждения друг другом и операционной системой. Windows NT
использует отказоустойчивую структурированную обработку особых ситуаций на
всех архитектурных уровнях, которая включает восстанавливаемую файловую
систему NTFS и обеспечивает защиту с помощью встроенной системы
безопасности и усовершенствованных методов управления памятью.
Все программы и данные хранятся в долговременной памяти компьютера в виде файлов .
Определение 1
Файл – поименованная совокупность данных, записанных на носитель. Любой файл имеет имя, состоящее из двух частей, отделяемых точкой, - собственно имени и расширения. При задании имени файла желательно, чтобы оно указывало или на содержимое файла, или на автора.
Расширение указывает на вид информации, хранящийся в файле. Имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.
Рисунок 1.
Имя файла может содержать до $255$ символов, включая расширение. Имя файла может состоять из английских и русских букв, цифр и др. символов.
В именах файлов запрещено использовать знаки:
\ / * ? : “ | .
Расширение некоторых типов файлов:
Рисунок 2.
Кроме имени и типа параметрами файла также являются: размер файла, дата и время создания, значок (элементарный графический объект, по нему можно узнать, в какой среде создан файл или какого он типа).
Рисунок 3.
Классификация значков файлов
Рисунок 4.
Определение 2
Файловая структура – совокупность файлов и взаимосвязь между ними.
Одноуровневая файловая структура используется для дисков с небольшим количеством файлов и представляет собой линейную последовательность имен файлов.
Многоуровневая файловая структура используется, если на диске хранятся тысячи файлов, сгруппированных в папки. Многоуровневость подразумевает систему вложенных папок с файлами.
Каждый диск имеет логическое имя, обозначаемое латинской буквой со знаком двоеточия:
- C:, D:, E: и т.д. – жесткие и оптические диски,
- А:, В: - гибкие диски.
Папкой верхнего уровня для диска является корневая папка, которая в OS Windows обозначается добавлением к имени диска значка «\», например, D:\ - обозначение корневой папки.
Пример файловой структуры :
Рисунок 5.
Каталог - это папка или директория, куда помещают файлы и другие каталоги.
Каталог, который не является подкаталогом ни одного другого каталога , называется корневым . Такой каталог находится на самом верхнем уровне иерархии всех каталогов. В Windows каждый из дисков имеет свой корневой каталог (D:\, C:\, E:).
Каталоги в OS Windows делятся на системные и пользовательские. Пример системных каталогов: «Рабочий стол», «Сетевое окружение», «Корзина», «Панель управления».
Рисунок 6. Системные каталоги OS Windows
Слева направо: системная папка
Корзина, папка Мои документы, ярлык к папке Мои документы
Каталог и папка физически одно и тоже.
Путь к файлу – это его адрес.
Путь к файлу всегда начинается с указанием логического имени диска (D:\, C:\, E:), затем записывается последовательность имен вложенных друг в друга папок, в последней папке содержится нужный файл. Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла, например: D:\Мои документы\Литература\Сочинение.doc полное имя файла Сочинение.doc.
Рисунок 7. Дерево каталогов и файлов
Схематично файловую структуру диска представляют в виде дерева.
Рисунок 8. Файловая структура диска Z:
- Z:\box\box1 – полное имя папки (каталога) box1
- Z:\box\box.txt – полное имя файла box.txt
- Z:\box\box2\box3\box1 - полное имя папки (каталога) box1
- Z:\box\box2\box3\box.txt - полное имя файла box.txt
В качестве единицы хранения данных принят объект переменной длины, называемый файлом.
Файл - это именованная последовательность байтов произвольной длины . Поскольку файл может иметь нулевую длину, то создание файла заключается в присвоении ему имени и регистрации его в файловой системе - это одна из функций ОС.
Обычно в отдельном файле хранят данные, относящиеся к одному типу. В этом случае тип данных определяет тип файла.
Поскольку в определении файла нет ограничений на размер, можно представить себе файл, имеющий 0 байтов (пустой файл) ,и файл, имеющий любое число байтов.
В определении файла особое внимание уделяется имени. Оно фактически несет в себе адресные данные, без которых данные, хранящиеся в файле, не станут информацией из-за отсутствия метода доступа к ним. Кроме функций, связанных с адресацией, имя файла может хранить и сведения о типе данных, заключенных в нем. Для автоматических средств работы с данными это важно, поскольку по имени файла (а точнее по его расширению) они могут автоматически определить адекватный метод извлечения информации из файла.
Файловая структура - иерархическая структура, в виде которой операционная система отображает файлы и каталоги (папки).
В качестве вершины структуры служит имя носителя , на котором сохраняются файлы. Далее файлы группируются в каталоги (папки), внутри которых могут быть созданы вложенные каталоги
Имена внешних носителей информации. Диски, на которых хранится информация в компьютере, имеют свои имена - каждый диск назван буквой латинского алфавита, а затем ставится двоеточие. Так, для дискет всегда отводятся буквы А: и В: . Логические диски винчестера именуются, начиная с буквы С: . После всех имен логических дисков следуют имена дисководов для компакт-дисков. Например, установлены: дисковод для дискет, винчестер, разбитый на 3 логических диска и дисковод для компакт-дисков. Определить буквы всех носителей информации. А: - дисковод для дискет; С: , D: , Е: - логические диски винчестера; F: - дисковод для компакт-дисков.
Логический диск или том (англ. volume или англ. partition ) - часть долговременной памяти компьютера, рассматриваемая как единое целое для удобства работы. Термин «логический диск» используется в противоположность «физическому диску», под которым рассматривается память одного конкретного дискового носителя.
Для операционной системы не имеет значения, где располагаются данные - на лазерном диске, в разделе жёсткого диска, или на флеш-накопителе. Для унификации представляемых участков долговременной памяти вводится понятие логического диска.
Помимо хранимой информации том содержит описание файловой системы - как правило, это таблица с перечислением всех файлов и их атрибутов (Таблица размещения файлов - англ. File Allocation Table, FAT). В таблице определяется, в частности, в каком каталоге (папке) находится тот или иной файл. Благодаря этому при переносе файла из одной папки в другую в пределах одного тома, не осуществляется перенос данных из одной части физического диска на другую, а просто меняется запись в таблице размещения файлов. Если же файл переносится с одного логического диска на другой (даже если оба логических диска расположены на одном физическом диске), обязательно будет происходить физический перенос данных (копирование с дальнейшим удалением оригинала в случае успешного завершения).
По этой же причине форматирование и дефрагментация каждого логического диска не затрагивает другие.
Каталог (папка ) - место на диске (специальный системный файл), в котором хранится служебная информация о файлах (имя, расширение, дата создания, размер и т.д.) . Каталоги низких уровней вкладываются в каталоги более высоких уровней и являются для них вложенными. Каталог верхнего уровня (надкаталог) по отношению к каталогам более низкого уровня, называют родительским. Верхним уровнем вложенности иерархической структуры являетсякорневой каталог диска (рис. 1). Каталог, с которым работает пользователь в настоящий момент, называется текущим .
Правила присвоения имени каталогу ничем не отличаются от правил присвоения имени файлу, хотя для каталогов не принято задавать расширения имен. При записи пути доступа к файлу, проходящего через систему вложенных каталогов, все промежуточные каталоги разделяются между собой определенным символом. Во многих ОС в качестве такого символа используется «\» (обратная косая черта).
Требование уникальности имени файла очевидно - без этого невозможно гарантировать однозначность доступа к данным. В средствах вычислительной техники требование уникальности имени обеспечивается автоматически - создать файл с именем, тождественным уже имеющемуся, не могут ни пользователь, ни автоматика.
Когда используется файл не из текущего каталога, программе, осуществляющей доступ к файлу, необходимо указать, где именно этот файл находится. Это делается с помощью указания пути к файлу.
Путь к файлу - это имя носителя (диска) и последовательность имен каталогов, в ОС Windows разделенных символом «\» (в ОС линии UNIX используется символ «/»). Этот путь задает маршрут к тому каталогу, в котором находится нужный файл.
Для указания пути к файлу используют два различных метода. В первом случае каждому файлу дается абсолютное имя пути (полное имя файла), состоящее из имен всех каталогов от корневого до того, в котором содержится файл, и имени самого файла. Например, путь С:\Abby\Doc\otchet.doc означает, что корневой каталог диска С: содержит каталог Abby , который, в свою очередь, содержит подкаталог Doc , где находится файл otchet.doc . Абсолютные имена путей всегда начинаются от имени носителя и корневого каталога и являются уникальными. Применяется и относительное имя пути. Оно используется вместе с понятием текущего каталога. Пользователь может назначить один из каталогов текущим рабочим каталогом. В этом случае все имена путей, не начинающиеся с символа разделителя, считаются относительными и отсчитываются относительно текущего каталога. Например, если текущим каталогом является С:\Abby , тогда к файлу с абсолютным путем С:\Abby\ можно обратиться как Doc\otchet.doc .
В связи с тем, что файловая структура компьютера может иметь значительный размер, выполнять поиск необходимых документов путем простой навигации по файловой структуре не всегда удобно. Обычно считается, что каждый пользователь компьютера должен хорошо знать (и помнить) структуру тех папок, в которых он хранит документы. Тем не менее, бывают случаи, когда происходит сохранение документов вне этой структуры. Так, например, многие приложения выполняют сохранение документов в папки, принятые по умолчанию, если пользователь забыл явно указать, куда следует сохранить документ. Такой папкой, принятой по умолчанию, может быть папка, э которую последний раз выполнялось сохранение, папка, в которой размещено само приложение, какая-то служебная папка, например \Мои документы и т.п. В подобных случаях файлы документов могут «теряться» в массе прочих данных.
Необходимость в поиске файлов особенно часто возникает при проведении наладочных работ. Типичен случай, когда в поисках источника неконтролируемых изменений в операционной системе требуется разыскать все файлы, подвергшиеся изменению в последнее время. Средствами автоматического поиска файлов также широко пользуются специалисты, выполняющие наладку вычислительных систем, - им трудно ориентироваться в файловой структуре «чужого» персонального компьютера, и поиск нужных файлов путем навигации для них не всегда продуктивен.
Основное поисковое средство Windows XP запускают из Главного меню командой Пуск > Найти > Файлы и папки . Не менее удобен и другой вариант запуска - из любого окна папки (Вид > Панели обозревателя > Поиск > Файлы и папки или клавиша F3 ).
Локализовать сферу поиска с учетом имеющейся информации об имени и адресе файла позволяют элементы управления, представленные на панели поиска. При вводе имени файла разрешается использовать подстановочные символы «*» и «?» . Символ «*» заменяет любое число произвольных символов, а символ«?» заменяет один любой символ. Так, например, поиск файла с именем *.txt завершится с отображением всех файлов, имеющих расширение имени.txt , а результатом поиска файлов с именем *.??t станет список всех файлов, имеющих расширения имени.txt, .bat, .dat и так далее.
При поиске файлов, имеющих «длинные» имена, следует иметь в виду, что если «длинное» имя содержит пробелы (а это допустимо), то при создании задания на поиск такое имя следует заключать в кавычки, например: «Текущие paбoты.doc».
На панели поиска имеются дополнительные скрытые элементы управления. Они отображаются, если щелкнуть на раскрывающей стрелке, направленной вниз.
· Вопрос Когда были произведены последние изменения? позволяет ограничить сферу поиска по дате создания, последнего изменения или открытия файла.
· Вопрос Какой размер файла? позволяет при поиске ограничиться файлами определенного размера.
· Пункт Дополнительные параметры позволяет указать тип файла, разрешить просмотр скрытых файлов и папок, а также задать некоторые другие параметры поиска.
В тех случаях, когда разыскивается текстовый неформатированный документ, возможен поиск не только по атрибутам файла, но и по его содержанию. Нужный текст можно ввести в поле Слово или фраза в файле.
Поиск документа по текстовому фрагменту не дает результата, если речь идет о документе, имеющем форматирование, поскольку коды форматирования нарушают естественную последовательность кодов текстовых символов. В этих случаях иногда можно воспользоваться поисковым средством, прилагающимся к тому приложению, которое выполняет форматирование документов.
19.Сжатие данных и архивация файлов.
Характерной особенностью большинства «классических» типов данных, с которыми традиционно работают люди, является определенная избыточность. Степень избыточности зависит от типа данных. Кроме того, степень избыточности данных зависит от принятой системы кодирования. Так, например, можно сказать, что кодирование текстовой информации средствами русского языка (с использованием русской азбуки) дает в среднем избыточность на 20-30% больше, чем кодирование адекватной информации средствами английского языка.
При обработке информации избыточность также играет важную роль. Однако, когда речь заходит не об обработке, а о хранении готовых документов или их передаче, то избыточность можно уменьшить, что дает эффект сжатия данных.
Если методы сжатия информации применяют к готовым документам, то нередко термин сжатие данных подменяют термином архивация данных, а программные средства, выполняющие эти операции, называют архиваторами.
В зависимости от того, в каком объекте размещены данные, подвергаемые сжатию, различают:
- уплотнение (архивацию) файлов;
- уплотнение (архивацию) папок;
- уплотнение дисков.
Если при сжатии данных происходит изменение их содержания, метод сжатия необратим и при восстановлении данных из сжатого файла не происходит полного восстановления исходной последовательности. Такие методы называют также методами сжатия с регулируемой потерей информации. Они применимы только для тех типов данных, для которых формальная утрата части содержания не приводит к значительному снижению потребительских свойств. В первую очередь, это относится к мультимедийным данным: видеорядам, музыкальным записям, звукозаписям и рисункам. Методы сжатия с потерей информации обычно обеспечивают гораздо более высокую степень сжатия, чем обратимые методы, но их нельзя применять к текстовым документам, базам данных и, тем более, к программному коду. Характерными форматами сжатия с потерей информации являются:
- JPG для графических данных;
- .MPG для видеоданных;
- . М РЗ для звуковых данных.
Если при сжатии данных происходит только изменение их структуры, то метод сжатия обратим. Из результирующего кода можно восстановить исходный массив путем применения обратного метода. Обратимые методы применяют для сжатия любых типов данных. Характерными форматами сжатия без потери информации являются:
- .GIF, TIP,. PCX и многие другие для графических данных;
- .AVI для видеоданных;
- .ZIP, .ARJ, .BAR, .LZH, .LH, .CAB и многие другие для любых типов данных.
«Классическими» форматами сжатия данных, широко используемыми в повседневной работе с компьютером, являются форматы.ZIP и.ARJ. В последнее время к ним добавился популярный формат.RAR.
К базовым функциям, которые выполняют большинство современных диспетчеров архивов, относятся:
- извлечение файлов из архивов;
- создание новых архивов;
- добавление файлов в имеющийся архив;
- создание самораспаковывающихся архивов;
- создание распределенных архивов на носителях малой емкости;
- тестирование целостности структуры архивов;
- полное или частичное восстановление поврежденных архивов;
- защита архивов от просмотра и несанкционированной модификации.
Самораспаковывающиеся архивы.. Самораспаковывающийся архив готовится на базе обычного архива путем присоединения к нему небольшого программного модуля. Сам архив получает расширение имени.ЕХЕ, характерное для исполнимых файлов.
Распределенные архивы. Некоторые диспетчеры (например WinZip) выполняют разбиение сразу на гибкие диски, а некоторые (например WinRAR и WinArj) позволяют выполнить предварительное разбиение архива на фрагменты заданного размера на жестком диске. Впоследствии их можно перенести на внешние носители путем копирования.
При создании распределенных архивов диспетчер WinZip обладает неприятной особенностью: каждый том несет файлы с одинаковыми именами. В результате этого нет возможности установить номера томов, хранящихся на каждом из гибких дисков, по названию файла Диспетчеры архивов WinArj и WinRAR маркируют все файлы распределенного архива разными именами и потому не создают подобных проблем.
Защита архивов. В большинстве случаев защиту архивов выполняют с помощью пароля, который запрашивается при попытке просмотреть, распаковать или изменить архив.
К дополнительным функциям диспетчеров архивов относятся сервисные функции, делающие работу более удобной. Они часто реализуются внешним подключением дополнительных служебных программ и обеспечивают:
- просмотр файлов различных форматов без извлечения их из архива;
поиск файлов и данных внутри архивов;
установку программ из архивов без предварительной распаковки;
проверку отсутствия компьютерных вирусов в архиве до его распаковки;
криптографическую защиту архивной информации;
декодирование сообщений электронной почты;
«прозрачное» уплотнение исполнимых файлов.ЕХЕ и.DLL;
создание самораспаковывающихся многотомных архивов;
выбор или настройку коэффициента сжатия информации.
| О файлах и файловых структурах
Урок 10
Файлы и файловые структуры
§11. О файлах и файловых структурах
Основные темы параграфа:
Что такое файл;
- имя файла;
- логические диски;
- файловая структура диска;
- путь к файлу; полное имя файла;
- просмотр файловой структуры.
Изучаемые вопросы:
Файл – информация, хранящаяся на внешнем носителе и объединенная общим именем.
- Файловая система как часть ОС.
- Имя файла, правила формирования имени.
- Понятие логического диска.
- Файловая структура диска, понятие каталога.
- Путь к файлу – координата местоположения файла на диске.
- Назначение таблицы размещения файлов
Что такое файл
Информация на внешних носителях хранится в виде файлов.
Файл - это именованная область внешней памяти, предназначенная для хранения информации.
Работа с файлами является очень важным видом работы на компьютере. В файлах хранится все: и программное обеспечение, и информация, необходимая для пользователя. С файлами, как с деловыми бумагами, постоянно приходится что-то делать: переписывать их с одного носителя на другой, уничтожать ненужные, создавать новые, разыскивать, переименовывать, раскладывать в том или другом порядке и пр.
Для прояснения смысла понятия файла удобно воспользоваться следующей аналогией: сам носитель информации (например, диск) подобен книге. Мы говорили о том, что книга - это внешняя память человека , а магнитный диск - внешняя память компьютера . Книга состоит из глав (рассказов, разделов), каждая из которых имеет название. Также и файлы имеют свои названия. Их называют именами файлов. В начале или в конце книги обычно присутствует оглавление - список названий глав. На диске тоже есть такой список-каталог, содержащий имена хранимых файлов.
Каталог можно вывести на экран, чтобы узнать, есть ли на данном диске нужный файл.
В каждом файле хранится отдельный информационный объект : документ, статья, числовой массив, программа и пр. Заключенная в файле информация становится активной, т. е. может быть обработана компьютером, только после того, как она будет загружена в оперативную память.
Все необходимые действия над файлами обеспечивает операционная система .
Чтобы найти нужный файл , пользователю должно быть известно:
А) какое имя у файла;
б) где хранится файл.
Имя файла
Вот пример имени файла * :
myprog.pas
* Последующие примеры ориентированы на правила, принятые в операционных системах фирмы Microsoft: MS-DOS и Windows. Также проиллюстрированы приложения ОС Linux.
Слева от точки находится собственно имя файла (myprog ). Следующая за точкой часть имени (pas ) называется расширением файла. Обычно в именах файлов употребляются латинские буквы и цифры. Кроме того, имя файла может и не иметь расширения. В операционной системе Microsoft Windows в именах файлов допускается использование русских букв; максимальная длина имени - 255 символов.
Расширение указывает , какого рода информация хранится в данном файле. Например, расширение txt обычно обозначает текстовый файл (содержит текст), расширение рсх - графический файл (содержит рисунок), zip или rаr - архивный файл (содержит архив - сжатую информацию), pas - программу на языке Паскаль.
Логические диски
На одном компьютере может быть несколько дисководов - устройств работы с дисками. Часто на персональном компьютере встроенный в системный блок жесткий диск большой емкости делят на разделы. Каждый из таких разделов называется логическим диском и ему присваивается однобуквенное имя (после которого ставится двоеточие) С:, D:, Е: и т. д. Имена А: и В: обычно относятся к сменным дискам малого объема - гибким дискам (дискетам). Их тоже можно рассматривать как имена логических дисков, каждый из которых полностью занимает реальный (физический) диск *
. Следовательно, А:, В:, С:, D: - это всё имена логических дисков.
* На современных моделях ПК гибкие магнитные диски вышли из употребления.
Оптическому дисководу ставится в соответствие следующее по алфавиту имя после имени последнего раздела жесткого диска. Например, если на жестком диске есть разделы С: и D:, то имя Е: будет присвоено оптическому диску. А при подключении флеш-памяти в списке логических дисков появится еще диск F:.
Имя логического диска, содержащего файл, является первой «координатой», определяющей месторасположения файла.
Файловая структура диска
Современные операционные системы поддерживают многоуровневую организацию файлов на дисковых устройствах внешней памяти - иерархическую файловую структуру. Для облегчения понимания этого вопроса воспользуемся аналогией с традиционным «бумажным» способом хранения информации. В такой аналогии файл представляется как некоторый озаглавленный документ (текст, рисунок) на бумажных листах. Следующий элемент файловой структуры называется каталогом. Продолжая «бумажную» аналогию, каталог будем представлять как папку, в которую можно вложить множество документов, т. е. файлов. Каталог также получает собственное имя (представьте, что оно написано на обложке папки).
Каталог сам может входить в состав другого, внешнего по отношению к нему каталога. Это аналогично тому, как папка вкладывается в другую папку большего размера. Таким образом, каждый каталог может содержать внутри себя множество файлов и вложенных каталогов (их называют подкаталогами). Каталог самого верхнего уровня, который не вложен ни в какой другой каталог, называется корневым каталогом.
В операционной системе Windows для обозначения понятия «каталог» используется термин «папка».
Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом.
На дереве корневой каталог обычно изображается символом \ . На рисунке 2.10 имена каталогов записаны прописными буквами, а файлов - строчными. Здесь в корневом каталоге имеются две папки: IVANOV и PETROV и один файл fin.com. Папка IVANOV содержит в себе две вложенные папки PROGS и DATA. Папка DATA пустая; в папке PROGS имеются три файла и т. д.
Путь к файлу
А теперь представьте, что вам нужно найти определенный документ. Для этого в «бумажном» варианте надо знать ящик, в котором он находится, а также «путь» к документу внутри ящика: всю последовательность папок, которые нужно открыть, чтобы добраться до искомых бумаг.
Чтобы найти файл в компьютере, надо знать логический диск, на котором находится файл, и путь к файлу на диске, определяющий положение файла на этом диске. Путь к файлу - это последовательность, состоящая из имен каталогов, начиная от корневого и заканчивая тем, в котором непосредственно хранится файл. Вот всем знакомая сказочная аналогия понятия «путь к файлу»: «На дубе висит сундук, в сундуке - заяц, в зайце - утка, в утке - яйцо, в яйце - игла, на конце которой смерть Кощеева».
И наконец, необходимо знать имя файла. Последовательно записанные имя логического диска, путь к файлу и имя файла составляют полное имя файла.
Если представленная на рис. 2.10 файловая структура хранится на диске С:, то полные имена некоторых входящих в нее файлов в символике операционной системы Microsoft Windows выглядят так :
C:\fin.com
С: \IV ANOV\PROGS\prog 1. pas
С: \PETROV\DATA\task. dat
Просмотр файловой структуры
Операционная система предоставляет пользователю возможность просматривать на экране содержимое каталогов (папок).
Сведения о файловой структуре диска содержатся на этом же диске в виде таблицы размещения файлов. Используя файловую систему ОС, пользователь может последовательно просматривать на экране содержимое каталогов (папок), продвигаясь по дереву файловой структуры вниз или вверх.
На рисунке 2.11 показан пример отображения на экране компьютера дерева каталогов в ОС Windows.
В правом окне представлено содержимое папки ARCON. Это множество файлов различных типов. Отсюда, например, понятно, что полное имя первого в списке файла следующее:
E:\GAME\GAMES\ARCON\dos4gw.exe
Из таблицы можно получить дополнительную информацию о файлах. Например, файл dos4gw.exe имеет размер 254 556 байтов и был создан 31 мая 1994 года в 2 часа 00 минут.
Найдя в таком списке запись о нужном файле, применяя команды ОС, пользователь может выполнить с файлом различные действия: исполнить программу, содержащуюся в файле; удалить, переименовать, скопировать файл. Выполнять все эти операции вы научитесь на практическом занятии.
Коротко о главном
Файл - это именованная область внешней памяти компьютера.
Все необходимые действия над файлами обеспечивает операционная система .
Имя файла состоит из собственно имени и расширения . Расширение указывает на тип информации в файле (тип файла).
Иерархическая файловая структура - многоуровневая организация файлов на дисках.
Каталог - это поименованный перечень файлов и подкаталогов (вложенных каталогов). Каталог самого верхнего уровня называется корневым. Он не вложен ни в какие каталоги.
Полное имя файла состоит из имени логического диска, пути к файлу на диске и имени файла
.
Вопросы и задания
1. Как называется операционная система, используемая в вашем компьютерном классе?
2. Сколько физических дисководов работает на ваших компьютерах? Сколько логических дисков находится на физических дисках и какие имена они имеют в операционной системе?
3. Каким правилам подчиняются имена файлов в вашей ОС?
4. Что такое путь к файлу на диске, полное имя файла?
5. Научитесь (под руководством учителя) просматривать на экране каталоги дисков на ваших компьютерах.
6. Научитесь инициализировать работу программ из программных файлов (типа ехе, соm).
7. Научитесь выполнять основные файловые операции в используемой ОС (копирование, перемещение, удаление, переименование файлов).
Электронное приложение к уроку
Cкачать материалы урока
