Файловая структура

Единицы представления (описания) элементов данных в информатике:

1. наименьшая – бит;

2. байт – 8 бит (до 60-х годов размер байта зависел от ВМ);

3. слово – 2 байта (16 бит);

4. удвоенное слово – 32 бит;

5. учетверенное слово.

Единицы измерения данных:

1. бит;

2. байт;

3. 1 Кбайт =

4. 1 Мбайт = = 1024 Кбайт

5. 1 Гбайт = 1024 Мбайт = байт

6. 1 Тбайт = байт

Главные проблемы хранения данных: компактность, скорость доступа. Эти задачи противоречивы, т.к. чем быстрее доступ, тем больше требуется дополнительных данных.

Вывод: невыгодно хранить данные мелкими единицами. Крупными единицами также невыгодно хранить данные. Например, кратно 1 Кбайту, 1 Мбайту, т.к. неполное заполнение.

В связи с таким противоречием в качестве единицы хранения был принят файл – последовательность произвольного числа байтов с уникальным общим именем.

Имя есть путь и адрес к первому элементу данных файла. Часто кроме имени используют расширение имени, записываемое после точки. Расширение характеризует тип данных.

Для однозначности доступа к данным все имена файлов должны быть уникальными, что обеспечивается и программно, и аппаратно. Для ускорения доступа к файлами и возможности постоянного появления новых файлов, изменения их размеров, удаления файлов использована самая устойчивая – иерархическая структура файлов.

Рис.1 Иерархическая структура файлов

Организация файловой системы

Для физического хранения файлов на дисках необходимо связать текстовый адрес – имя файла с местом его расположения на поверхности магнитного слоя диска.

Рис.2 Физическое расположение файлов

Связь усиливается специальной таблицей размещения файлов (FAT-таблицах), характерных для дисковых операционных систем (Табл. 1).

Таблица 1

Имя файла	Номер фрагмента файла	Объем	Адрес расположения фрагмента (16 бит/32 бит)
c:\ФК-12\Текст1	1	1	поверхность 1, цилиндр 10, кластер 5
c:\ФК-12\Текст1	2	2	поверхность 1, цилиндр 10, кластер 7
c:\ФК-11\Текст	1	1	поверхность 1, цилиндр 10, кластер 6
…

Сектор – наименьшая физическая единица хранения данных (512 байт). Даже файл в 2 байта будет занимать целый сектор. Для того, чтобы проадресовать каждый отдельный сектор для больших дисков (более 32 Мбайт) стандартной таблицы не хватает. Поэтому секторы объединяют в кластеры, длина которых пропорциональна общему объему диска (для FAT-16 - 64 сектора, для дисков – 1-2 Гбайт). Кластер – наименьшая единица адресации к данным. Это нерационально, т.к. даже 2-байтный файл занимает область 32 Кбайта. Средние потери незанятой области кластера составляют до 40% емкости диска. С дисками более 2 Гбайт FAT-16 – работать вообще не может. Уменьшает потери FAT-32 (Windows`98), уменьшающий размер кластера до 8-и секторов на кластер (диск 8Гбайт).