Файловая структура диска — в помощь студенту

На прошлых уроках мы узнали:

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

·     Основное устройство внешней памяти компьютера – его жёсткий диск.

·     Для удобства работы жёсткий диск разбивают на логические разделы (тома). Так называется некоторая область памяти жёсткого диска, которая рассматривается как одно целое.

·     Вся информация во внешней памяти компьютера храниться в файлах. Файл – это именованная область данных, которые хранятся на запоминающем устройстве.

·     Чтобы было легче ориентироваться среди множества файлов, их объединяют в каталоги (директории). Так называются именованные совокупности фалов и подкаталогов.

  • Вопросы:
  • ·     Файловые структуры и их разновидности
  • ·     Полное имя файла и его составляющие.
  • ·     Операции над файлами.

Для того, чтобы было удобнее ориентироваться в той информации, которая хранится в томах жёсткого диска или на других запоминающих устройствах, пользователь может объединять файлы в директории, эти директории могут находиться также внутри внешних директорий. Таким образом пользователь сам создаёт для себя наиболее удобную систему файлов и каталогов, или файловую структуру. Файловой структурой диска называется совокупность файлов и директорий на диске, а также связей между ними.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Плоский метан - в помощь студенту

Оценим за полчаса!

Все файловые структуры делятся два типа: простые (линейные) и иерархические (многоуровневые).

При линейной файловой структуре в корневом каталоге устройства внешней памяти или тома жёсткого диска просто хранится некоторая последовательность файлов. Они не разделены на каталоги.

То есть такую структуру можно представить в виде простого списка файлов. Линейная структура используется для хранения небольшого количества файлов.

Когда на одном устройстве внешней памяти содержится много файлов, например десятки или даже сотни тысяч, для того, чтобы их сохранить удобным образом требуется более сложная система. В этом случае используется иерархическая файловая структура. Она получила такое название от слова «иерархия».

Оно означает расположение частей системы по уровням от высшего с низшему. Высший уровень этой структуры – корневой каталог. Он содержит файлы и поддиректории первого уровня. Поддиректории первого уровня в свою очередь также будут содержать файлы и поддиректории второго уровня и так далее… Эту структуру можно изобразить графически, в виде дерева.

Его можно изображать как вертикально, так и горизонтально.

Файловая структура диска - в помощь студенту

В операционной системе Windows может быть сразу несколько корневых каталогов, поэтому структура файлов, которые хранятся на компьютере под её управлением будет образовывать сразу несколько деревьев.

Файловая структура диска - в помощь студенту

Так как в Linux всего один корневой каталог, под её управлением файловая структура, всех файлов, содержащихся во внешней памяти компьютера, образует одно единое дерево.

Файловая структура диска - в помощь студенту

Любой пользователь создаёт наиболее удобную для себя файловую структуру. Например можно создать на устройстве внешней памяти директории для фильмов, музыки, игр, школьных заданий и другие.

Каталог со школьными заданиями может содержать каталоги по предметам, а они в свою очередь каталоги по датам. При поиске нужного файла пользователь будет понимать в каком каталоге он находится.

А это сильно ускоряет процесс.

Чтобы выполнить какие-то действия с файлом, нужно указать путь к нему на запоминающем устройстве. Это последовательно записанные названия всех каталогов, от корневого, до того, в котором непосредственно находится файл.

Путь к файлу начинается с названия корневого каталога устройства внешней памяти или тома жёсткого диска. Затем записываются названия всех каталогов, в которых находится файл от высшего уровня к низшему.

В виндоус названия каталогов разделяются знаком , а в линукс – знаком /.

Последовательно записав путь к файлу и его имя, мы получим полное имя файла. Любое программное обеспечение для того, чтобы обратиться файлу использует именно его полное имя. Отсюда следует 2 правила:

·     На одном и том же компьютере не могут одновременно существовать два файла с одинаковыми полными именами.

·     На одном компьютере не может быть двух каталогов с одинаковыми именами и путями к ним.

Так же в операционной системе Windows ограничена длина полного имени файла. Его длина не должна превышать 259 символов.

Задача: пользователь, просматривал содержимое каталога D:СпортХоккей2016. Затем он дважды переместился на уровень вверх, перешёл к просмотру содержимого каталога «Футбол», а затем каталога «2014», где запустил для просмотра файл с именем «ЧМ.mpg». Определить полное имя файла, запущенного пользователем для просмотра.

И так пользователь просматривал содержимое каталога D:СпортХоккей2016. Мы можем представить схему пути к файлу.

Файловая структура диска - в помощь студенту

Поднявшись на уровень вверх пользователь перешёл к просмотру содержимого каталога «D:СпортХоккей». Поднявшись на уровень вверх ещё раз он перешёл к просмотру содержимого каталога «D:Спорт».

После того, как он перешёл к просмотру содержимого каталога «Футбол», адрес просматриваемого каталога стал «D:СпортФутбол». После перехода к каталогу «2014» – «D:СпортФутбол2014». И так мы нашли путь к файлу, который запустил пользователь. Имя файла «ЧМ.mpg».

Записав последовательно путь к файлу и имя файла получим полное имя файла ««D:СпортФутбол2014ЧМ.mpg».

Файловая структура диска - в помощь студенту

Наверняка у многих из вас возник вопрос: “А что же вообще можно делать с файлами?”. Рассмотрим операции над файлами, всего их 8:

  1. ·     cоздание,
  2. ·     редактирование,
  3. ·     просмотр,
  4. ·     копирование,
  5. ·     перемещение,
  6. ·     переименование,
  7. ·     удаление,
  8. ·     поиск.

Первые 3 операции из списка, то есть создание, редактирование и просмотр выполнятся только с помощью различных приложений и систем программирования. Остальные же 5 можно выполнить с помощью средств операционной системы. Рассмотрим их подробнее. А также выполним их практически с помощью средств операционной системы Windows.

И так копирование – это операция создания копии объекта, то есть файла или каталога по указанному пути, то есть в другом каталоге или на другом устройстве внешней памяти.

При выполнении этой операции пользователь выбирает объект, копию которого ему необходимо создать. Затем пользователь указывает путь, по которому необходимо создать копию. И операционная система создаёт копию объекта по указанному пути.

Если по указанному пути есть файл с тем же именем, что и копируемый — операционная система выведет сообщение об этом и предложить выбрать одно из действий в этом случае: оставить файл, который уже есть в каталоге или заменить его копией первого.

Если создать копию файла в одной директории вместе с оригиналом, имя копии будет тем же что у оригинала с добавленным к нему, через тире, словом «Копия».

Задача: скопировать файл с именем «text» из каталога «1» в вашей рабочей папке в каталог «2», находящийся там же.

Сначала перейдём к просмотру содержимого нашей рабочей папки. Находясь на рабочем столе дважды нажмём левой кнопкой мыши по иконке «Этот компьютер».

Теперь дважды нажмём левой кнопкой мыши на иконке раздела жёсткого диска, в котором находится рабочая папка, а затем так же проделаем оставшийся путь к рабочей папке. Находясь в рабочей папке перейдём к просмотру содержимого каталога «1». Мы видим в каталоге указанный файл «text.docx».

Зададим команду для его копирования. Для этого нажмём на его иконке правой кнопкой мыши и выберем пункт контекстного меню «Копировать».

Файловая структура диска - в помощь студенту

Так же это можно сделать, выделив файл, единожды нажав на нём левой кнопкой мыши и использовав сочетание клавиш Ctrl + C. Теперь перейдём к просмотру содержимого каталога «2».

Для этого нажмём левой кнопкой мыши на кнопке «Назад», после чего дважды нажмём левой кнопкой мыши на иконке каталога «два».

Чтобы создать копию файла нажмём правой кнопкой мыши на пустом месте области просмотра и выберем пункт контекстного меню «Вставить»

Файловая структура диска - в помощь студенту

или используем сочетание клавиш Ctrl + V. Копия файла создана.

Следующая операция Удаление, так называется операция уничтожения объекта, то есть файла или каталога в исходном каталоге. Удалим уже созданную нами копию файла «text».Для этого просматривая содержимое каталога «2», нажмём на файле «text» правой кнопкой мыши и выберем пункт контекстного меню «Удалить».

Файловая структура диска - в помощь студенту

Или выделим файл и нажмём клавишу Delete. После выполнения указанных действий файл будет перемещён в корзину, так в операционной системе виндоус называется хранилище объектов, подготовленных к удалению. Чтобы удалить файл безвозвратно после его выделения нужно использовать сочетание клавиш Shift + Delete.

Однако после такого удаление восстановить файл, можно только с помощью специальных программ, для восстановления удалённых файлов и только до тех пор, пока сектора жёсткого диска на которых они хранились будут не заполнены новыми данными.

Так же файл будет безвозвратно удалён, если в свойствах корзины включён пункт «Уничтожать файлы сразу после удаления, не помещая их в корзину».

Операция перемещения похожа на операцию копирования с той лишь разницей, что после создания копии объект-оригинал уничтожается. Переместим файл «text» из каталога «1» в каталог «2». Для этого, просматривая содержимое каталога «1», нажмём на иконке файла правой кнопкой мыши и выберем пункт контекстного меню «Вырезать».

Файловая структура диска - в помощь студенту

Или выделим файл и используем сочетание клавиш Ctrl + X. Как видим иконка файла стала полупрозрачной. Теперь перейдём в каталог «2».

Нажмём правой кнопкой мыши на пустом месте области просмотра и выберем пункт контекстного меню «Вставить» или используем сочетание клавиш Ctrl + V, как при копировании. Как видим в каталоге «2» создана копия файла.

При этом файл-оригинал в каталоге «1» был удалён. Мы можем убедиться в этом, просмотрев его содержимое.

Переименование – это операция изменения имени каталога или собственно имени файла. Переименуем файл «text» в каталоге «2» в «История и литература». Для этого нажмём на иконке файла правой кнопкой мыши и выберем пункт контекстного меню «Переименовать»

Файловая структура диска - в помощь студенту

или выделим файл и нажмём клавишу F2. Теперь мы можем ввести новое имя файла, то есть «История и литература».

Рассмотрим последнюю оставшуюся операцию – поиск объекта. Предположим, что мы забыли в каком из каталогов, в нашей рабочей папке, находится файл «История и литература». Найдём его. Для этого просматривая содержимое рабочей папки начнём в строке поиска вводить имя необходимого нам файла «История и литература».

Операционная система вернёт ссылки на файлы, подходящие под критерии поиска с указанием пути к файлам. Так же при поиске файлов бывает полезно использовать маску имени файла. Она может содержать символ «Вопросительный знак» — который означает один пропущенный символ.

Например, вместо союза «И» в нашем запросе поставим знак ? – как видим в результате поиска мы получили два файла со словами «История и Литература» в названии, разделёнными односимвольным союзом. Так же символ * заменяет любую последовательность символов, даже пустую. Введём в поисковую строку запрос *.

docx и операционная система вернёт ссылки на все файлы в рабочей папке с расширением docx.

  • Важно запомнить:
  • ·     Файловая структура диска – это совокупность файлов и каталогов на диске, а также связей между ними.
  • ·     Файловые структуры бывают линейные и иерархические.
  • ·     Линейные подходят для хранения небольшого количества файлов.
  • ·     Когда на диске храниться большое количество файлов – удобнее использовать иерархическую структуру.
  • ·     Путь к файлу – это все названия каталогов в которых содержаться файл, записанные последовательно, от высшего уровня к низшему.
  • ·     Путь к файлу и его имя записанные последовательно дают полное имя файла.
  • ·     Создание, редактирование, просмотр, копирование, перемещение, удаление, переименование и поиск – это операции над файлами.

Источник: https://videouroki.net/video/18-fajlovaya-struktura-diska-polnoe-imya-fajla-rabota-s-fajlami.html

Учебное пособие "Файловая система"

Файловая структура диска - в помощь студенту

Структура данных на магнитных дисках

Файлы и файловая система

ЕАДК. Преподаватель информатики: Неверова И.Ю.

Файловая структура диска - в помощь студенту

Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов.

Файл — это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение , определяющее его тип (программа, данные и т.д.).

Реферат по информатике . doc

Файловая структура диска - в помощь студенту

Бит – наименьшая единица измерения информации и обозначается двоичным числом.

Читайте также:  Онтология - в помощь студенту

1 байт = 8 битов.

  • 1 Кбайт = 2 10 байт = 1024 байт;
  • 1 Мбайт = 2 20 байт = 1024 Кбайт;
  • 1 Гбайт = 2 30 байт = 1024 Мбайт.
  • Дискета – 1.44 Мбайт
  • CD-ROM – 700 Мбайт
  • DVD-ROM – 4.7 Гбайт
  • Винчестер – 40 ~ 200 Гбайт

Файловая структура диска - в помощь студенту

Файловая система

Файловая структура диска - в помощь студенту

  • Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла .
  • C:РефератыФизикаОптические явления. doc
  • C:РефератыИнформатикаИнтернет. doc
  • C:РефератыИнформатикаКомпьютерные вирусы. doc
  • C:РисункиЗакат. jpg
  • C:Рисунки Зима. jpg

Файловая структура диска - в помощь студенту

Запишите полные имена всех файлов

Файловая структура диска - в помощь студенту

  1. Запишите полные имена всех файлов
  2. C:Мои документыИванов QBasic . doc
  3. C:Мои документыПетровПисьмо. txt
  4. C:Мои документыПетровРисунки Море. bmp
  5. C:ФильмыИнтересный фильм. avi

Файловая структура диска - в помощь студенту

  • Для того чтобы на диске можно было хранить информацию, диск должен быть отформатирован , то есть должна быть создана физическая и логическая структура диска .
  • Формирование физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек , которые, в свою очередь, делятся на секторы . Для этого в процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.

Файловая структура диска - в помощь студенту

  • Форматирование диска — процесс разметки диска на сектора и дорожки для записи данных. Форматирование создает структуру диска, обеспечивающую запись/чтение файлов и программ операционной системой.
  • Форматирование выполняется служебными программами. Форматирование диска чем-то похоже на разлиновывание тетради.

Файловая структура диска - в помощь студенту

Логическая структура гибких дисков

Логическая структура гибких дисков

  • Логическая структура магнитного диска представляет собой совокупность секторов (емкостью 512 байтов), каждый из которых имеет свой порядковый номер (например, 100). Сектора нумеруются в линейной последовательности от первого сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки.

Логическая структура гибких дисков

У гибкого диска две стороны, на которых создается по 80 дорожек. На каждой дорожке по 18 секторов. Общая емкость гибкого диска составляет 2 * 80 * 18 * 512 = 1474560 байт ≈ 1,44 Мбайт.

На гибком диске минимальным адресуемым элементом является сектор.

При записи файла на диск будет занято всегда целое количество секторов, соответственно минимальный размер файла — это размер одного сектора, а максимальный соответствует общему количеству секторов на диске.

Файл записывается в произвольные свободные сектора, которые могут находиться на различных дорожках. Например, Файл1 объемом 2 Кбайта может занимать сектора 34, 35 и 47, 48, а Файл2 объемом 1 Кбайт — сектора 36 и 49.

  • № дорожки
  • № сектора
  • 0
  • 1
  • 1
  • 2
  • 2
  • 19
  • 37
  • 3
  • 20
  • 21
  • 79
  • ……
  • 38
  • 4
  • 39
  • 22
  • 5
  • 40
  • 23
  • 6
  • 24
  • 7
  • 41
  • 25
  • 8
  • 42
  • 43
  • 26
  • 9
  • 44
  • 10
  • 27
  • 28
  • 45
  • 11
  • 46
  • 29
  • 12
  • 30
  • 47
  • 13
  • 48
  • 31
  • 14
  • 15
  • 32
  • 49
  • 16
  • 33
  • 50
  • 34
  • 51
  • 17
  • 52
  • 18
  • 35
  • 53
  • 36
  • 54
  • 2280
  • Для того чтобы можно было найти файл по его имени, на диске имеется каталог, представляющий собой базу данных. Запись о файле содержит имя файла, адрес первого сектора, с которого начинается файл, объем файла, а также дату и время его создания.
  • Полная информация о секторах, которые занимают файлы, содержится в таблице размещения файлов ( FAT — File Allocation Table).

Для размещения каталога — базы данных и таблицы FAT на гибком диске отводятся секторы со 2 по 33. Первый сектор отводится для размещения загрузочной записи операционной системы. Сами файлы могут быть записаны, начиная с 34 сектора.

  • Полное форматирование включает в себя как физическое форматирование (проверку качества магнитного покрытия дискеты и ее разметку на дорожки и секторы), так и логическое форматирование (создание каталога и таблицы размещения файлов). После полного форматирования вся хранившаяся на диске информация будет уничтожена.
  • Быстрое форматирование производит лишь очистку корневого каталога и таблицы размещения файлов. Информация, то есть сами файлы, сохраняется и в принципе возможно восстановление файловой системы.

Логическая структура жестких дисков

  • На жестком диске минимальным адресуемым элементом является кластер, который содержит несколько секторов.
  • Замедление скорости обмена данными может происходить в результате фрагментации файлов . Фрагментация файлов (фрагменты файлов хранятся в различных, удаленных друг от друга кластерах) возрастает с течением времени, в процессе удаления одних файлов и записи других.
  • Так как на диске могут храниться сотни и тысячи файлов в сотнях тысяч кластеров, то фрагментированность файлов будет существенно замедлять доступ к ним (магнитным головкам придется постоянно перемещаться с дорожки на дорожку) и в конечном итоге приводить к преждевременному износу жесткого диска. Рекомендуется периодически проводить дефрагментацию диска, в процессе которой файлы записываются в кластеры, последовательно идущие друг за другом.

Дефрагментация — процесс перезаписи частей файла в соседние сектора на жестком диске для ускорения доступа и загрузки.

Для борьбы с нерациональными потерями или, просто, для удобства, часто жесткий диск разбивают на несколько разделов. Каждый такой раздел можно рассматривать как отдельный логический жесткий диск.

  • Для отображения на экране окна поиска нажмите Пуск→Поиск. Окно поиска можно также активировать, нажав кнопку Поиск на панели инструментов в окне Мой компьютер или проводника.
  • Для облегчения поиска пользователю предлагается нажатием кнопки выбрать, что он хочет найти: изображение, музыку или видео, файл или папку, компьютеры или людей и т.д.
  • Чтобы найти файл или папку, в окне Результатов поиска на панели помощника по поиску щелкните ссылку Файлы и папки. Вы можете найти файл по его имени или части имени или некоторым другим критериям.

При поиске файла по имени можно использовать шаблон: звездочка « * » и знак вопроса « ? ».

Символ шаблона звездочка «*» заменяет любое количество символов, знак вопроса «?» — один символ.

Например, после ввода для поиска «Мыш?. doc » будут найдены файлы: «Мышь. doc » и «Мыши. doc ».

После ввода «*. jpg » будут найдены все рисунки в формате jpg .

  • Что такое форматирование диска?
  • Почему отличаются реальный информационный объем файла и объем, который он занимает на диске?
  • Чем отличается полное и быстрое форматирование?
  • Для чего необходимо проводить дефрагментацию диска?
  • Что такое логический диск?

Источник: https://multiurok.ru/index.php/files/uchiebnoie-posobiie-failovaia-sistiema.html

Файловая система компьютера

Файловая система позволяет систематизировать программы и данные и организовать упорядоченное управление этими объектами.

На операционные системы персональных компьютеров наложила глубокий отпечаток концепция файловой системы, лежащей в основе ОС Unix. В ОС Unix подсистема ввода-вывода унифицирует способ доступа как к файлам, так и к периферийным устройствам. Под файлом при этом понимают набор данных на диске, терминале или каком-либо другом устройстве.

Файловая система — это функциональная часть операционной системы, обеспечивающая выполнение операций над файлами. Файловая система позволяет работать с файлами и директориями (каталогами) независимо от их содержимого, размера, типа и т. д.

  • Файловая система – это система управления данными.
  • Система управления данными – система, пользователи которой освобождаются от большинства операций по физическому манипулированию файлами и могут сосредоточить внимание главным образом на логических свойствах данных.
  • Файловые системы ОС создают для пользователей некоторое виртуальное представление внешних запоминающих устройств, позволяя работать с ними не на низком уровне команд управления физическими устройствами, а на высоком уровне наборов и структур данных.

Файловая система (назначение):

  • скрывает картину реального расположения информации во внешней памяти;
  • обеспечивает независимость программ от особенностей конкретной конфигурации компьютера (логический уровень работы с файлами);
  • обеспечивает стандартные реакции на ошибки, возникающие при обмене данными.

 Файловая структура

Вся совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними называется файловой структурой. Развитые операционные системы имеют иерархическую — многоуровневую файловую структуру, организованную в виде дерева.

Файловая структура диска - в помощь студенту

Файловая структура в виде дерева

Используется древовидная структура каталогов – дерево каталогов. Заимствована у Unix. Иерархическая структура – структура системы, части (компоненты) которой связаны отношениями включения или подчинения.

Иерархическая структура изображается ориентированным деревом, в котором вершины соответствуют компонентам, а дуги – связям.

Файловая структура диска - в помощь студенту

дерево каталогов диска G

Ориентированное дерево – это граф с выделенной вершиной (корнем), в котором между корнем и любой вершиной существует единственный путь. При этом возможны два варианта ориентации: либо все пути ориентированы от корня к листьям, либо все пути ориентированы от листьев к корню.

Деревья используются при описании и проектировании иерархических структур.

Корень – начальная позиция, листья – заключительная позиция.

Разделы

Любой жесткий или магнитооптический диск в процессе форматирования можно разделить на несколько частей и работать с ними как с отдельными (самостоятельными) дисками. Эти части называются разделами или логическими дисками.

Разбиение диска на несколько логических дисков может быть необходимо из-за того, что ОС не могут работать с дисками, размер которых превышает определенную величину.

 Очень удобно хранить данные и пользовательские программы отдельно от системных программ (ОС), ведь ОС может «слететь с компьютера».

Раздел – область диска. Под логическим диском(разделом) в компьютере понимается любой носитель информации, с которым операционная система работает как с единым целым объектом.  

  1. Имя диска – обозначение логического диска; запись в корневом каталоге.
  2. Логические диски (разделы)  обозначаются латинскими буквами A, B, C, D, E, … (32 буквы от A до Z).
  3. Буквы A, B зарезервированы для обозначения дискет.
  4. С – жесткий диск, обычно с которого производится загрузка ОС.

Остальные буквы – логические диски, компакт-диски и т.д.  Максимальное количество логических дисков для ОС Windows – бесконечное.

В таблице разделов указывается расположение начала и конца этого раздела и число секторов в этом разделе (место и размер).

Файловая структура логического диска

Чтобы обратиться к информации на диске, находящейся в файле, надо знать физический адрес первого сектора (№ поверхности + № дорожки + № сектора), общее количество кластеров, занимаемое данным файлом, адрес следующего кластера, если размер файла больше, чем размер одного кластера

Элементы файловой структуры:

  • стартовый сектор (начальной загрузки, Boot-сектор);
  •  таблицаразмещенияфайлов (FAT – File Allocation Table);
  •  корневой каталог (Root Directory);
  •  область данных (оставшееся свободным дисковое пространство).

Файловая структура диска - в помощь студенту

Файловая структура на дискете емкостью 360 кбайт

Boot-сектор – первый (начальный) сектор диска. Находится на 0- стороне, 0-дорожке.

Boot-сектор содержит служебную информацию:

  • размер кластера диска (кластер – блок, объединяющий в группу несколько секторов для сокращения размера FAT-таблицы);
  •  местоположение FAT-таблицы (в вoot-секторе находится указатель на то, где расположена FAT-таблица);
  •  размер FAT-таблицы;
  •  количество FAT-таблиц (всегда есть как минимум 2 копии таблицы для обеспечения надежности и безопасности, т.к. разрушение FAT ведет к потере информации и трудно восстанавливается);
  • адрес начала корневой директории и ее максимальный размер.

В вoot-секторе находится блок начальной загрузки (загрузчик) – загрузочная запись Boot Record.

Загрузчик – обслуживающая программа, которая помещает выполняемую программу в оперативную память и приводит ее в состояние готовности к исполнению.

FAT (таблица размещения файлов)

 FAT (File Allocation Table) – таблица размещения файлов. В ней определено, какие участки диска относятся к каждому файлу.Область данных диска представлена в ОС как последовательность 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 данных.

FAT состоит из элементов длиной 16 /32/64 бита. Всего в таблице может быть до 65520 таких элементов, каждый из них (кроме первых двух) соответствует кластеру диска. Кластер является той единицей, в которой распределяется пространство в области данных на диске для файлов и каталогов.

Первые два элемента таблицы (с номерами 0 и 1) зарезервированы, а каждый из остальных элементов таблицы описывает состояние кластера диска с тем же номером. Элемент может указывать, что кластер свободен, что кластер дефектный, что кластер принадлежит файлу и является последним кластером в файле.

Если кластер принадлежит файлу  и не является его последним кластером, то элемент таблицы содержит номер следующего кластера в этом файле.

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 специальные программы, которые контролируют состояние FAT и исправляют нарушения.

  • Для разных ОС необходимы разные версии FAT
  • Windows 95              FAT 16, FAT 32
  • Windows NT (XP)    NTFS
  • Novell Netware        TurboFAT
  • UNIX                            NFS,ReiserFS

Файловая структура диска - в помощь студенту

Логическая структура носителя информации

Полная информация о кластерах, которые занимают файлы, содержится в таблице размещения файлов FAT (FAT — File Allocation Table).

Количество ячеек FAT соответствует количеству кластеров на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов, т.е. последовательности адресов кластеров, в которых хранятся файлы..

Например, для файлов Файл_1 и Файл_2  таблица FAT с 1-й по 54-ю ячейку принимает вид:

Файловая структура диска - в помощь студенту

Фрагмент FAT

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.

Он не вложен ни в какие другие каталоги, это каталог самого верхнего уровня

На одном диске бывает только один корневой каталог

Каталог это поименнованная совокупность файлов и подкаталогов (т.е. вложенных каталогов).

Каталог (папка) – специальное место на диске, в котором хранится информация о местоположении файлов.

В каталоге хранится информация о файлах и подкаталогах — имя, размер, дата и время последнего обновления и т.п.

  1. Каждый каталог имеет имя, и он может быть зарегистрирован в другом каталоге.
  2. Основная цель такой структуры каталогов – организация эффективного хранения большого количества файлов на диске.
  3. Подкаталог – каталог более низкого уровня (вложенный) по отношению к текущему каталогу.
  4. Текущий каталог (папка)– каталог, с которым в данный момент работает пользователь (просматривает содержимое каталога).

Файловая структура диска - в помощь студенту

пример файловой структуры диска С

Перейдем в следующей теме к главному элементу файловой системы — ФАЙЛУ

Источник: http://komputercnulja.ru/fat_os/fajlovaya-sistema-kompyutera

Файловая система в Windows

Файловая структура диска - в помощь студенту

Представляет собой запоминающее устройство с несколькими круглыми жесткими пластинами покрытыми слоем ферромагнитного материала расположенные на одной оси привода и с подвижными считывающими головками. В работе жесткого диска (винчестера) используется принцип магнитной записи. Мы не будем углубляться в устройство и работу жестких дисков, а рассмотрим в общих чертах файловую систему компьютера.

Файловая система компьютера (ФС) — описание способа хранения, распределения, наименования и обеспечения доступа к информации, хранящейся на жестком диске компьютера.

Именно файловая система жесткого диска определяет правила наименования файлов и каталогов, ограничения на максимальные размеры файла и раздела, длину имени файла, максимальный уровень вложенности каталогов и другие моменты.

Кстати, максимальный размер файла в файловой системе FAT32 составляет 4 Гбайта.

В ОС Windows наиболее распространенной на сегодняшний день является файловая система NTFS, заменившая устаревшую файловую систему FAT. Именно файловую систему NTFS лучше всего использовать на сегодняшний день. Чтобы жесткий диск можно было использовать в компьютере, его необходимо подготовить, отформатировать в выбранную файловую систему.

Читайте также:  Симметрия волновой функции относительно перестановки электронов - в помощь студенту

Программа форматирования создает на жестком диске компьютера структуру в соответствии с правилами файловой системы Windows после чего диск становится виден в операционной системе и его можно использовать. Форматирование жесткого диска осуществляется силами операционной системы или сторонней программы.

При этом выбирается тип файловой системы жесткого диска, размер кластера и способ форматирования.

Кластер — упрощенно, минимальная ячейка на жестком диске для хранения информации, эдакая коробочка для хранения файлов. Кластер имеет вполне конкретные стандартизованные размеры равные 512 байт раньше и 4 096 байт в настоящее время.

В одном кластере хранится только один файл, если он меньше размера кластера, то все равно занимает весь кластер. Когда файл не помещается целиком в одном кластере, то он записывается кусочками по разным кластерам, необязательно соседним.

Поскольку размеры файлов крайне редко кратны размеру кластера, то на диске файлы практически всегда занимают больше места, чем их реальный размер. Чтобы было понятнее, возьмем для наглядности такой пример. Есть 9 кирпичей, из них 3 белых и 6 красных, а в контейнер помещается только 5 кирпичей одного типа.

Чтобы хранить наши кирпичи нам понадобится 3 контейнера, хотя емкость двух контейнеров 10 кирпичей. Вот наглядная иллюстрация, как это происходит.

Файловая структура диска - в помощь студенту

В файловой системе компьютера происходит точно также. В этом легко убедиться, если кликнуть правой кнопкой мыши по файлу и выбрать свойства.

Файловая структура диска - в помощь студенту

Файл размером 6 байт занимает в файловой системе жесткого диска 4 096 байт, т.е. один кластер. Соответственно маленький размер кластера больше подходит для хранения маленьких файлов, а большой размер кластера для хранения больших. Тогда место на диске будет использоваться более рационально. Так же происходит и с ярлыками.

Структура файловой системы Windows

Первоначально, вся информация в виде файлов записывалась в файловую систему Windows в одну кучу, однако с ростом количества информации и емкости дисков это стало очень неудобно. Попробуйте найти нужную вам вещь в коробке, среди десятков других.

Выходом из этой ситуации стало создание древовидной структуры папок (директорий или каталогов) сильно облегчающих структурирование и поиск информации. Внутри каталога создаются подкаталоги, и файлы группируются по логическому принципу удобному пользователю.

Файловая структура диска - в помощь студенту

Дальнейший рост емкости дисков привел к следующему очевидному шагу, разбить один физический носитель информации на несколько логических разделов (дисков). Логически выделенная часть смежных блоков на диске называется раздел (partition). Такая структура файловой системы применяется в настоящее время в операционной системе Windows.

Файловая структура диска - в помощь студенту

Это позволяет упростить структурирование информации, повысить надежность хранения данных за счет разделения системных и пользовательских файлов, более гибко управлять правами доступа к файлам, увеличить скорость дисковых операций.

Каждый созданный логический диск воспринимается операционной системой, как независимый, хотя фактически он виртуален.

Благодаря этому каждому разделу жесткого диска можно назначить произвольную файловую систему или настроить размер кластера, а так же иметь несколько операционных систем на одном компьютере.

Первый физический сектор жесткого диска отведен для хранения главной загрузочной записи (MBR), необходимой для начальной загрузки операционной системы, а так же хранит таблицу разделов.

Разделы бывают двух видов: первичный (основной) и дополнительный (расширенный). В первом секторе основного раздела располагается загрузочный сектор, обеспечивающий загрузку ОС с данного раздела жесткого диска.

Всего на физическом диске может быть четыре раздела и только один из них расширенный. Дополнительный раздел представляет собой оболочку для любого количества других логических разделов.

Это позволяет обойти ограничение, только четыре раздела на физическом диске.

Вот и все, что мы хотели рассказать о файловой системе компьютера в операционной системе Windows.

Источник: https://beginpc.ru/windows/file-system-windows

Файлы и файловые структуры — Информатика в школе

Логические
имена устройств внешней памяти

К каждому компьютеру может
быть подключено несколько устройств внешней памяти. Основным устройством
внешней памяти ПК является жёсткий диск. Если жёсткий диск имеет достаточно большую
ёмкость, то его делят на несколько логических разделов.

  • Наличие нескольких логических
    разделов на одном жёстком диске обес­печивает пользователю следующие
    преимущества:
  • • 
    можно хранить операционную систему в одном логическом
    разделе, а данные — в другом, что позволит переустанавливать операционную систему,
    не затрагивая данные;
  • • 
    на одном жёстком диске в различные логические разделы можно установить разные операционные системы;
  • • 
    обслуживание одного логического раздела не затрагивает
    другие разделы.
  • Каждое подключаемое к компьютеру устройство внешней памяти,
    а также каждый логический раздел жёсткого диска имеют логическое имя.
  • В операционной системе Windows приняты логические имена устройств
    внешней памяти, состоящие из одной латинской буквы и знака двоеточия:
  • •    
    для дисководов гибких дисков (дискет) — А: и В:;

•    
для жёстких дисков и их логических разделов — С:, D:, Е: и т. д.;

  1. •    
    для оптических дисководов — имена, следующие по алфавиту после имени последнего имеющегося на компьютере жёсткого диска или раздела жёсткого
    диска (например, F:);
  2. •    
    для подключаемой к компьютеру флэш-памяти — имя, следующее
    за последним именем оптического дисковода (например, G:).
  3. В операционной системе Linux
    приняты другие правила именования дисков и их разделов. 
  4. Например:

•    
логические разделы, принадлежащие первому жёсткому диску,
получают имена hdal, hda2
и т. д.;

•    
логические разделы, принадлежащие второму жёсткому диску, получают имена hdbl, hdb2
и т. д.

  • Файл
  • Все программы и данные
    хранятся во внешней памяти компьюте­ра в виде файлов.
  • Файл — это
    поименованная область внешней памяти.
  • Файловая система — это часть
    ОС, определяющая способ органи­зации, хранения и именования файлов на носителях
    информации.

Файл характеризуется набором
параметров (имя, размер, дата со­здания, дата последней модификации) и
атрибутами, используемы­ми операционной системой для его обработки (архивный,
систем­ный, скрытый, только для чтения). Размер файла выражается в бай­тах.

Файлы, содержащие данные — графические,
текстовые (рисунки, тексты), называют документами, а файлы, содержащие
прикладные программы, — файлами-приложениями. Файлы-документы созда­ются и
обрабатываются с помощью файлов-приложений.

Имя файла, как правило,
состоит из двух частей, разделённых точкой: собственно имени файла и расширения.
Собственно имя файлу даёт пользователь. Делать это рекомендуется
осмысленно, от­ражая в имени содержание файла, хотя пользователь может задавать
в качестве имени произвольный набор символов.

Расширение имени обычно задаётся
программой автоматически при создании файла. Расширения не обязательны, но они
широко используются. Расширение позволяет пользователю, не открывая файла,
определить его тип — какого вида информация (программа, текст, рисунок и т. д.)
в нём содержится.

Расширение позволяет операционной системе авто­матически
открывать файл.

В современных операционных
системах имя файла может включать до 255 символов, причём в нём можно
использовать буквы национальных алфавитов и пробелы. Расширение имени файла
запи­сывается после точки и обычно содержит 3—4 символа.

В ОС Windows в имени файла запрещено использование следующих символов:
, /, :, *, ?, «, , |. В Linux
эти символы, кроме /до­пустимы, хотя использовать их следует с осторожностью,
так как некоторые из них могут иметь специальный смысл, а также из соображений совместимости с другими ОС.

Операционная система Linux,
в отличие от Windows, различает
строчные и прописные буквы в имени файла: например, FILE.txt, file.txt и FiLe.txt — это в Linux три разных
файла.

В таблице приведены наиболее
распространённые типы файлов и их расширения:

Источник: https://www.sites.google.com/site/informvecole/dla-ucenikov/8-klass/fajlovaa-sistema

Файловая структура диска

  • О файлах и файловых структурах
  • Файл
  • Файл (англ. file — скоросшиватель) — концепция в вычислительной технике: сущность, позволяющая получить доступ к какому-либо ресурсу вычислительной системы и обладающая рядом признаков:
  • фиксированное имя (последовательность символов, число или что-то иное, однозначно характеризующее файл);
  • определённое логическое представление и соответствующие ему операции чтения/записи.

Может быть любой — от последовательности бит(хотя читаем именно байтами, а точнее словами-группами из байт, по четыре, по восемь, по шестнадцать) до базы данных с произвольной организацией или любым промежуточным вариантом; многомерной базой данных, строго упорядоченной.

Первому случаю соответствуют операции чтения/записи потока и/или массива (то есть последовательные или с доступом по индексу), второму — команды СУБД. Промежуточные варианты — чтение и разбор всевозможных форматов файлов.

  1. В информатике используют следующее определение: файл — поименованная последовательность байтов.
  2. Работа с файлами реализуется средствами операционных систем.
  3. Имена как у файлов имеют и обрабатываются похожим образом:
  • области данных (необязательно на диске);
  • устройства (как физические, порты например; так и виртуальные);
  • потоки данных (в частности, вход или выход процесса) («pipe» следует переводить словом «конвейер»);
  • сетевые ресурсы, сокеты;
  • объекты операционной системы.

Файлы первого типа исторически возникли первыми и распространены наиболее широко, поэтому часто «файлом» называют и область данных, соответствующую имени.

Файл, как область данных

Информация на внешних носителях хранится в виде файлов. 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.

Файл — это информация, хранящаяся на внешнем носителе и объединенная общим именем.

Для прояснения смысла этого понятия удобно воспользоваться следующей аналогией: сам носитель информации (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), каждый 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.

Любому пользователю, работающему на компьютере, приходится иметь дело с файлами. Даже для того, чтобы поиграть в компьютерную игру, нужно узнать, в каком файле хранится ее программа, суметь отыскать этот файл и инициализировать работу программы.

Работа с файлами на компьютере производится с помощью файловой системы. Файловая система — это функциональная часть ОС, обеспечивающая выполнение операций над файлами.

Чтобы найти нужный файл, пользователю должно быть известно: а) какое имя у файла; б) где хранится файл .

  • Имя файла
  • Практически во всех операционных системах имя файла составляется из двух частей, разделенных точкой. Например:
  • myprog.pas

Слева от точки находится собственно имя файла (ту-prog). Следующая за точкой часть имени называется расширением файла (pas). Обычно в именах файлов употребляются латинские буквы и цифры.

В большинстве ОС максимальная длина расширения — 3 символа. Кроме того, имя файла может и не иметь расширения.

В операционной системе 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 гаг — архивный файл (содержит архив — сжатую информацию), pas — программу на языке Паскаль.

Файлы, содержащие выполнимые компьютерные программы, имеют расширения ехе или com. Например, программа популярной игры «Тетрис» хранится в файле tetris.exe. Инициализация программы происходит путем записи ее в оперативную память и перехода работы процессора к ее исполнению.

Логические диски

На одном компьютере может быть несколько дисководов — устройств работы с дисками. Каждому дисководу присваивается однобуквенное имя (после которого ставится двоеточие), например А:, В:, С:.

Часто на персональных компьютерах диск большой емкости, встроенный в системный блок (его называют жестким диском), делят на разделы. Каждый из таких разделов называется логическим диском, и ему присваивается имя 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 дисков, только логических, каждый из которых полностью занимает реальный (физический) диск.

Следовательно, А:, В:, С:, D: — это всё имена логических дисков. Имя логического диска, содержащего файл, является первой «координатой», определяющей место расположения файла.

Различают два состояния логического диска – текущее и пассивное. Текущий диск – диск, на котором пользователь работает в текущее машинное время. Пассивный диск – диск, с которым в данный момент времени связь отсутствует.

Файловая структура диска

Вся совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними называется файловой структурой. Различные ОС могут поддерживать разные организации файловых структур. Существуют две разновидности файловых структур: простая, или одноуровневая, и иерархическая — многоуровневая.

Одноуровневая файловая структура — это простая последовательность файлов. Для отыскания файла на диске достаточно указать лишь имя файла. Например, если файл tetris.exe находится на диске А:, то его «полный адрес» выглядит так:

A: etris.exe

Операционные системы с одноуровневой файловой структурой используются на простейших учебных компьютерах, оснащенных только гибкими дисками.

Многоуровневая файловая структура — древовидный (иерархический) способ организации файлов на диске. 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 по величине 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 рис. 1 имена каталогов записаны прописными буквами, а файлов — строчными. Здесь в корневом каталоге имеются две папки: IVANOV и PETROV и один файл fin.com. Каталог IVANOV содержит в себе два вложенных каталога PROGS и DATA. Каталог DATA — пустой; в каталоге PROGS имеются три файла и т. д. На дереве корневой каталог обычно изображается символом .

Рис. 1. Пример иерархической файловой структуры

Различают два состояния каталога (аналогично логическим дискам) – текущее и пассивное. Операционная система помнит текущий каталог на каждом логическом daтекущего диска., в данном случае ОС хранит имя диска и имя каталога.

Источник: https://megaobuchalka.ru/5/23076.html

Ссылка на основную публикацию