Файловые системы
В основе любой операционной системы лежит принцип организации работы внешних устройств хранения информации. Несмотря на то, что внешняя память может быть технически реализована на разных материальных носителях (например, в виде гибкого магнитного диска или магнитной ленты), их объединяет принятый в операционной системе принцип организации хранения логически связанных наборов информации. Одной из основных функций операционной системы является организация файловой системы.
Файловая система - это совокупность логических дисков с размешенными на них каталогами и файлами, а также соглашений и правил по работе с ними.
Основными объектами файловой системы являются:
- файлы;
- каталоги;
- логические диски.
По английски “file” означает подшивку, скоросшиватель, картотеку (первоначально информация хранилась в виде перфокарт и перфолент, это и обусловило появление такого термина). При изучении файловой системы ОС под объектом файл будем понимать следующее.
Файл - это логически связанная поименованная совокупность байтов, записанная на носителе информации.
Каждый файл имеет следующие характеристики:
- имя;
- расширение (тип);
- размер;
- дату и время создания;
- атрибут.
Имя файла присваивается пользователем или автоматически (программой), при этом для MS-DOS должны соблюдаться следующие правила:
- длина имени от 1 до 8 символов латинского алфавита или цифр;
- используются либо заглавные, либо строчные буквы (MS-DOS их в данном случае не различает);
- можно в виде исключения использовать специальные символы _ $ @ & ! % () {} '
нельзя использовать символы ? . , ; : = * /\ + | "
имя файла должно быть уникальным (двух файлов с одинаковым именем в одном каталоге быть не может).
имя файла должно быть информативным (указывать на содержание хранящейся в нём информации).
Расширение файла присваивается, как правило, автоматически той программой, с помощью которой файл создаётся (стандартные расширения перечислены в табл. 5.1). Пользователь сам может назначить расширение файлу в соответствии со следующими правилами:
размер от 0 до 3 символов (подбор символов аналогично правилам для имени файла);
расширение отделяется от имени точкой без пробелов, расширение является необязательным, однако для файлов оно обычно назначается и указывает на тип или формат информации, которая содержится в файле.
Размер файла зависит от объёма хранящейся в нём информации и измеряется, как правило, в байтах, килобайтах, реже мегабайтах. На практике неудобно, если файл имеет размер более 1,44 Мб (стандартный размер дискеты).
Дата и время создания файла фиксируются по системным часам компьютера в момент записи файла на диск.
Атрибут файла означает его степень важности в файловой системе. Атрибуты бывают следующие:
S(System) - системный файл, то есть файл, участвующий в работе операционной системе, как правило, драйвер или модуль операционной системы.
H(Hidden) - скрытый файл, который может не выводиться на экран при просмотре файловой системы обычными средствами.
R(Read Only) - файл только для чтения, то есть защищённый от изменений и редактирования.
A(Archiv) - архивный файл, то есть файл, имеющий наименьший статус, предназначенный для помещения в архив с точки зрения операционной системы. Этот атрибут присваивается создаваемому файлу по умолчанию, если нет дополнительных указаний.
Табл. 5.1
Используемые расширения файлов
Тип |
Назначение |
ЕХЕ |
Исполняемый файл (программа) |
СОМ |
Командный системный файл, исполняемый файл |
ВАТ |
Пакетный командный файл |
SYS |
Модуль ОС или драйвер |
ARJ |
Архивный файл (архиватор ARJ) |
ZIP |
Архивный файл (архиватор PKZIP/ PKUZIP или встроенный архиватор NC) |
RAR |
Архивный файл (архиватор RAR) |
TXT |
Текстовый файл (формат ASCII) |
DOC |
Текстовый файл (Текстовый редактор Word) |
BAK |
Копия файла, создаваемая при перезаписи файла оригинала |
BAS |
Программа на языке Бейсик |
PAS |
Программа на языке Паскаль |
XLS |
Файл электронной таблицы EXCEL |
DBF |
Файл базы данных |
MDB |
Файл базы данных ACCESS |
DAT |
Файл данных |
HLP |
Файл для справочной информации |
LIB |
Библиотека программ |
DLL |
Библиотека программ |
BMP |
Арифметический файл (растровая графика) |
WMF |
Арифметический файл (векторная графика) |
WAW |
Звуковой файл |
TMP, $$$ |
Временный файл |
Рассмотренные характеристики файла фиксируются в таблице размещения файлов данного диска (FAT - File Allocation Table). В этой таблице хранятся сведения о всех файлах на этом диске, Таблица FAT в двух экземплярах хранится в системной области диска, создаётся при форматировании диска. Повреждения FAT (например, в результате работы вируса), влекут за собой потерю всей информации на диске. Атрибут файла означает его степень важности в файловой системе. Атрибуты бывают следующие:
S(System) - системный файл, то есть файл, участвующий в работе операционной системе, как правило, драйвер или модуль операционной системы.
H(Hidden) - скрытый файл, который может не выводиться на экран при просмотре файловой системы обычными средствами.
R(Read Only) - файл только для чтения, то есть защищённый от изменений и редактирования.
A(Archiv) - архивный файл, то есть файл, имеющий наименьший статус, предназначенный для помещения в архив с точки зрения операционной системы. Этот атрибут присваивается создаваемому файлу по умолчанию, если нет дополнительных Указаний.
Рассмотренные характеристики файла фиксируются в таблице размещения файлов данного диска (FAT - File Allocation Table). В этой таблице хранятся сведения о всех файлах на этом диске, Таблица FAT в двух экземплярах хранится в системной области диска, создаётся при форматировании диска. Повреждения FAT (например, в результате работы вируса), влекут за собой потерю всей информации на диске.
Каталоги
Для удобства работы с файлами создаются каталоги (или директории от английского directory).
Каталог - это тоже файл, но специального вида. В нём хранятся сведения о зарегистрированных в нём файлах.
Логически каталог является контейнером для хранящихся в нём объектов (файлов и подкаталогов).
Если в каталоге записано имя файла, то говорят, что файл хранится в данном каталоге.
Каталоги имеют следующие характеристики:
- имя;
- дата и время создания;
- атрибут.
Они определяются по правилам, описанным для файлов.
Размер каталога является величиной переменной и зависит от суммарного размера хранящихся в нём объектов (файлов и подкаталогов).
На каждом логическом диске имеется один главный или корневой каталог. Он обозначается \ и создаётся при форматировании диска. Все каталоги, кроме корневого, должны иметь имя, которое формируется аналогично имени файла. В любом каталоге можно зарегистрировать другие каталоги. Если каталог CTL21 зарегистрирован в каталоге CTL2, то говорят, что CTL21 является подкаталогом CTL2, а CTL2 - родительский каталог для CTL21.
На каждом логическом диске каталоги и файлы образуют иерархическую древовидную структуру, называемую деревом каталогов (рис. 5.4). Один из каталогов обязательно является текущим.
Текущий каталог - это каталог, в котором происходит работа в настоящий момент (иногда говорят - находиться в каком-либо каталоге, перейти в определённый каталог).
Логические диски
В ПЭВМ обычно имеется несколько накопителей на магнитных дисках (дисководов). Для накопителей со сменными носителями (дискеты, CD, магнитные ленты) понятие логического и физического диска совпадают.
A:\
CTL
1
CTL
2
file 1. txt file 2. txt ……..
CTL
11
CTL
22
CTL
21
CTL
212
CTL
211
…… file 212. txt
Рис. 5.4. Дерево каталогов
Накопитель на жёстком диске (винчестер) может быть разбит на несколько логических дисков, которые с точки зрения пользователя являются отдельными накопителями.
Логический диск имеет следующие характеристики:
- имя;
- размер;
- метка тома.
Логические диски именуются буквами латинского алфавита в порядке их следования. Типовое распределение:
А: - накопитель для дискет «3,5»;
В: - накопитель для дискет «5,25» (если он установлен на компьютере; если нет, то эта буква игнорируется);
С: - первый логический диск винчестера (системный, то есть содержит файлы операционной системы и прикладные программы);D: - второй логический диск винчестера (содержит прикладные программы);
Е: - CD-ROM при его наличии (присваивается очередная по алфавиту буква за логическими дисками винчестера).
Размер логических дисков винчестера определяется системным инженером при настройке компьютера и установке на него операционной системы (например, винчестер объёмом 2Гб разбивается на два логических диска по 1500 Мб и 500 Мб; этот же винчестер может быть разбит на три логических диска по 700 Мб, 800 Мб, 500 Мб либо представлять собой один логический диск).
Объём дискет, CD, картриджей с магнитной лентой определяется их изготовителем.
Метка тома определяется при форматировании логического диска и служит для его однозначной идентификации.