Понятие файловой структуры

Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической структуры — людям так удобнее, а все необходимые преобразования берет на себя операционная система.

Иерархическая структура, в виде которой операционная система отображает файлы и папки диска, называется файловой структурой. В качестве вершины структуры используется имя носителя, на котором сохраняются файлы.

В иерархических структурах данных адрес элемента задается маршрутом (путем доступа), ведущим от вершины структуры к объекту. При записи пути доступа к файлу, проходящего через систему вложенных каталогов (папок), все промежуточные каталоги (папки) разделяются между собой определенным символом. В операционных системах семейства Windows в качестве такого символа используется \ (обратная косая черта). Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему.

Пример записи полного имени файла:

<имя носителя>\<имя каталога-1>\...\<имя каталога-N>\<собственное имя файла>

(С:\Мои документы\Рефераты\История.doc)

Под управлением операционной системы выполняются операции по обслуживанию файловой структуры:

• создание и именование файлов и каталогов (папок);

• переименование файлов и каталогов (папок);

• копирование и перемещение файлов и каталогов (папок) между дисками компьютера и между каталогами (папками) одного диска;

• удаление файлов и каталогов (папок);

• навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);

• управление атрибутами файлов.

Обслуживание файловой структуры

Создание и именование файлов

Как известно, файл — это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем. Поскольку из этого определения вытекает, что файл может иметь нулевую длину, то фактически создание файла состоит в присвоении ему имени и регистрации его в файловой системе.

По способам именования файлов различают «короткое» и «длинное» имя. До появления операционной системы Windows 95 общепринятым способом именования файлов на компьютерах IBM PC было соглашение 8.3. По этому соглашению, принятому в MS DOS, имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени. На имя файла отводится восемь символов, а на его расширение — три символа. Имя от расширения отделяется точкой. Как имя, так и расширение могут включать только алфавитно-цифровые символы латинского алфавита.

Соглашение 8.3 не является стандартом, и потому в ряде случаев отклонения от правильной формы записи допускаются как операционной системой, так и ее приложениями. Так, например, операционная система «не возражает» против использования некоторых специальных символов (восклицательный знак, знак подчеркивания, тильда и т. п.), а некоторые версии MS DOS даже допускают использование в именах файлов символов русского и других алфавитов. Сегодня имена файлов, записанные в соответствии с соглашением 8.3, считаются короткими.

Основным недостатком коротких имен является их низкая содержательность. Далеко не всегда удается выразить несколькими символами характеристику файла, поэтому с появлением операционной системы Windows 95 было введено понятие длинного имени, которое может содержать 256 символов. Файлу рекомендуется давать такое имя, которое бы отражало суть хранящейся в нем информации.

Длинное имя может содержать любые символы, кроме девяти специальных:

/ \ | : * ? » < >

В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Расширением имени считаются все символы, идущие после последней точки.

Наряду с длинными именами операционные системы семейства Windows создают также и короткое имя файла — оно необходимо для возможности работы с данным файлом на рабочих местах с устаревшими операционными системами.

Особенности использования длинных имен файлов

Использование длинных имен файлов в операционных системах семейства Windows имеет ряд особенностей:

1. В длинном имени файла рекомендуется не использовать пробелы, а заменять их символами подчеркивания.

2. Кроме ограничения на длину имени файла (256 символов) существует гораздо более жесткое ограничение на длину полного имени файла (в него входит путь доступа к файлу, начиная от вершины иерархической структуры). Полное имя не может быть длиннее 260 символов.

3. Прописные и строчные буквы не различаются операционной системой. Однако символы разных регистров исправно отображаются операционной системой, и если для наглядности надо использовать прописные буквы, это можно делать.

4. Пользователь, операционная система и приложения по расширению файла судят, к какому типу относятся данные, содержащиеся в файле, и о формате, в котором они записаны. В ранних операционных системах этот факт использовался мало. В современных операционных системах любое расширение имени файла несет информацию для операционной системы. Операционные системы семейства Windows имеют средства для регистрации свойств типов файлов по расширению их имени, поэтому выбор расширения имени файла не является частным делом пользователя.

Создание каталогов (папок)

Каталоги (папки) — важные элементы файловой структуры, необходимые для обеспечения удобного доступа к файлам, если файлов на носителе слишком много. Файлы объединяются в каталоги (папки) по любому общему признаку, заданному пользователем (по типу, принадлежности, назначению и т. п.). Файловая структура, состоящая из каталогов (папок) и хранящихся в них файлов, упорядочивается так, как удобнее пользователю, что помогает быстрее найти нужные данные.

Каталоги (папки) низких уровней вкладываются в каталоги (папки) более высоких уровней и являются для них вложенными. Верхним уровнем иерархической структуры каталогов диска является корневой каталог диска и обозначается, например D:\ (корневой каталог диска D:). Корневой каталог создается при форматировании (инициализации, или разметке) диска и не может быть удален пользователем традиционными способами, используемыми для удаления файлов и папок. В корневой каталог могут входить другие каталоги (папки) и файлы, которые создаются пользователем.

Все современные операционные системы позволяют создавать каталоги (папки). Правила присвоения имени каталогу ничем не отличаются от правил присвоения имени файлу, хотя для каталогов не принято задавать расширения имен.

До появления операционной системы Windows 95 при описании файловой структуры использовался введенный выше термин «каталог». С появлением этой системы был введен новый термин — «папка». Основное отличие понятий «папка» и «каталог» проявляется не в организации хранения файлов (в этом случае термины равнозначны), а в организации хранения объектов иной природы. Помимо вложенных папок и файлов папка может содержать и другие объекты, например, ярлыки.

Ярлык является ссылкой на какой-либо объект — файл, папку. Ярлык служит для ускорения запуска программ, открытия документов. Ярлык хранится в файле объемом 1 Кбайт, изображается пиктограммой с черной стрелкой в левом нижнем углу. Пользователь может его легко создать или удалить, что никак не влияет на связанный с ярлыком объект. Действия, которые можно совершать с ярлыком, аналогичны действиям над файлами и папками.

Существуют специальные папки, представляющие собой удобные логические структуры, которым не соответствует ни один каталог диска. Аналогично тому, как организована иерархическая структура каталогов в операционной системе MS DOS, строится и схема подчиненности папок в Windows. На верхнем уровне этой структуры находится единственный объект — Рабочий стол. На втором уровне располагаются такие объекты, как например, системное окно Мой компьютер, системные папки Мои документы и Корзина. Эти объекты являются системными, их нельзя удалять или перемещать. Однако они, как и папки пользователей, служат хранилищами объектов Windows.

Навигация по файловой структуре

Навигация по файловой структуре является одной из наиболее используемых функций операционной системы. Удобство этой операции часто воспринимается как удобство работы с операционной системой. В операционных системах, имеющих интерфейс командной строки, навигацию осуществляют путем ввода команд перехода с диска на диск или из каталога в каталог. В связи с крайним неудобством такой навигации широкое применение нашли специальные служебные программы, называемые файловыми оболочками (например, Norton Commander).

В операционных системах семейства Windows навигация по файловой структуре выполняется с помощью программы Проводник и системного окна Мой компьютер, интегрированных в операционную систему, или с помощью файловых диспетчеров типа Total Commander.

Проводник

Проводник — программа-обозреватель локальных и сетевых ресурсов персонального компьютера. Его функции во многом сродни функциям программ-оболочек операционной системы MS DOS, таких, как например, Norton Commander.

Чтобы в Windows XP запустить Проводник, необходимо выбрать Пуск/Все программы/Стандартные/Проводник. С помощью Проводника пользователь может:

• Просматривать папки и файлы.

• Запускать программы, открывать документы.

• Перемещать и копировать файлы и папки.

• Форматировать дискеты.

• Открывать Web-страницы и т. д.

Интерфейс Проводника предельно понятен пользователю. Внешний вид окна Проводника можно настраивать, но его функции при этом практически не изменяются. В верхней части окна Проводника, как правило, находятся строка меню, панель инструментов, адресная строка, в которой указывается имя активной (текущей) папки или адреса Web-сайта.

Нажатием кнопки Папки, расположенной на панели инструментов Проводника, можно выбрать один из двух вариантов настройки окна программы:

1. Рабочая область Проводника разделена на две панели. На левой панели отображается иерархическая структура папок компьютера. Правая панель отображает содержимое папки, адрес которой указан в адресной строке. Каждая пиктограмма на правой панели представляет собой или папку, щелчок по которой открывает ее содержимое, или файл.

2. Слева в рабочей области Проводника отображается область с перечнем доступных задач, а справа — содержимое текущей папки, адрес которой указан в адресной строке.

Файловый менеджер Проводник сохраняет историю перемещений по дискам и папкам. Чтобы получить к ней доступ, надо щелкнуть по направленной вниз черной стрелке рядом с навигационной кнопкой Назад (или Вперед). В открывшемся меню можно выбрать папку или диск щелчком мыши.

Меню Вид или кнопка Вид позволяют управлять представлением файлов и каталогов в окне Проводника. Для файлов существует пять режимов:

1. эскизы страниц;

2. плитка;

3. значки;

4. список;

5. таблица.

Пользователь сам выбирает режим работы с Проводником, чтобы навигация по файловой структуре была быстрой и комфортной. Например, чтобы получить информацию о размере, типе, дате и времени изменения файлов, следует выбрать режим настройки окна таблица.

Мой компьютер

Системное окно Мой компьютер появляется на экране при двойном щелчке левой кнопкой мыши на одноименном значке, расположенном на Рабочем столе, или при выборе пункта Мой компьютер в окне Проводника, или при выборе пункта Мой компьютер в Главном меню. Системное окно Мой компьютер открывает доступ к ресурсам компьютера. В основном пространстве данного окна содержаться значки всех установленных в системе дисковых накопителей. После двойного щелчка мышью на любом из них открывается содержимое выбранного диска, и вы переходите в его корневой каталог.

Окно Мой компьютер похоже на окно программы Проводник: в верхней части окна, как правило, находятся строка меню, панель инструментов, адресная строка, в которой указывается имя активной (текущей) папки или адреса Web-сайта.

Следует заметить, что интерфейс системного окна Мой компьютер можно настроить аналогично интерфейсу окна программы Проводник, нажав кнопку Папки на панели инструментов.

Если системное окно Мой компьютер настроить так, чтобы слева в рабочей области отображалась область с перечнем доступных задач, то в распоряжении пользователя:

• Просмотр сведений о системе — вывод на экран системного окна Свойства системы.

• Установка и удаление программ — вывод на экран системного окна Установка и удаление программ, которое позволяет устанавливать, обновлять и удалять различные программы.

3. Изменение параметра — вывод на экран окна Панель управления, с помощью которого можно изменить любые настройки системы.

Чтобы получить информацию о любом дисковом накопителе, следует выделить его и в поле Подробно области задач отобразятся имя диска, его полный объем и объем данных, записанных на диск.

Копирование и перемещение файлов

В неграфических операционных системах операции копирования и перемещения файлов выполняются вводом прямой команды в поле командной строки. При этом указывается имя команды, путь доступа к каталогу-источнику и путь доступа к каталогу-приемнику.

В графических операционных системах (Windows 95 и др.) существуют приемы работы с устройством позиционирования, позволяющие выполнять эти операции наглядными методами, используя программу Проводник, системное окно Мой компьютер или с помощью файловых диспетчеров типа Total Commander.

Удаление файлов и каталогов (папок)

Существуют как минимум три режима удаления данных: удаление, уничтожение и стирание, хотя операционные системы обеспечивают только два первых режима.

Удаление файлов является временным. В операционных системах семейства Windows оно организовано с помощью специальной папки, которая называется Корзина. При удалении файлы и папки перемещаются в Корзину. Эта операция происходит на уровне файловой структуры операционной системы: изменяется только путь доступа к файлу. На уровне файловой системы жесткого диска ничего не происходит: файлы остаются в тех же секторах, где и были записаны.

Для удаления файла или папки выполните следующие действия:

• Выделите файл или папку.

• Нажмите клавишу DELETE, или выберите команду Удалить в меню Файл, или выберите команду Удалить в контекстном меню. А можно просто перетащить пиктограмму файла (или папки) на пиктограмму Корзины.

Для восстановления удаленного файла или папки выполните следующие действия:

• Откройте папку Корзина.

• Щелчком выберите файл (или папку), который вы хотите восстановить.

• Выберите команду Восстановить в контекстном меню или в меню Файл.

На жестком диске Корзина занимает до 10 % дискового пространства. Например, при объеме жесткого диска 200 Мбайт Корзина сможет вместить до 20 Мбайт удаленных файлов.

Уничтожение файлов происходит:

а) В операционной системе MS DOS при их удалении.

б) В операционных системах семейства Windows при очистке Корзины, а также при «переполнении» Корзины, начиная с тех файлов, которые первыми попали в Корзину. В этом случае файл полностью удаляется из файловой структуры операционной системы, но на уровне файловой системы жесткого диска с ним происходят лишь незначительные изменения. В таблице размещения файлов он помечается как удаленный, хотя физически остается там же, где и был. Следует заметить, что, запустив программу Проводник или открыв системное окно Мой компьютер, выделив файл (или папку), нажав одновременно клавиши SHIFT и DELETE, пользователь также уничтожает файл (или папку). В этом случае объект не попадает в Корзину. Объект также не попадает в Корзину, если установить флажок Уничтожать файлы сразу после удаления, не помещая их в корзину в диалоговом окне свойств Корзины.

Стирание файлов выполняется специальными служебными программами. Эта операция весьма продолжительна, и поскольку массовому потребителю она не нужна, то ее не включают в стандартные функции операционных систем.

Управление атрибутами файлов

Кроме имени и расширения имени файла операционная система хранит для каждого файла дату его создания (изменения) и несколько флаговых величин, называемых атрибутами файла.

Атрибуты — это дополнительные параметры, определяющие свойства файла. Операционная система позволяет их контролировать и изменять. Состояние атрибутов учитывается при проведении автоматических операций с файлами.

Основных атрибутов четыре:

• Только для чтения (Read only),

• Скрытый (Hidden),

• Системный (System),

• Архивный (Archive).

Только для чтения — установка этого атрибута означает, что файл не предназначен для внесения изменений.

Скрытый — по этому атрибуту операционная система не будет отображать данный файл на экране при проведении файловых операций. Это мера защиты против случайного повреждения файла.

Системный — файлы с таким атрибутом обладают важными функциями в работе самой операционной системы. Средствами самой операционной системы этот атрибут изменить нельзя. Как правило, большинство файлов, имеющих установленный атрибут Системный, имеют также и установленный атрибут Скрытый.

Архивный — в прошлом использовался для работы программ резервного копирования. Современные программы используют другие средства, и изменение этого атрибута вручную средствами операционной системы не имеет практического значения.