Что понимается под логической ошибкой файловой структуры
Обновлено: 06.07.2024
Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.
Информатика. 7 класса. Босова Л.Л. Оглавление
Логические имена устройств внешней памяти компьютера
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 можно разделить 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 имеет 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.;
- для оптических дисководов — имена, следующие по алфавиту после имени последнего имеющегося на компьютере жёсткого диска или раздела жёсткого диска (например, F:);
- для подключаемой к компьютеру флеш-памяти — имя, следующее за последним именем оптического дисковода (например, G:).
В операционной системе Linux приняты другие правила именования дисков и их разделов. 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, разделенных точкой: собственно имени файла и расширения. Собственно имя файлу даёт пользователь. Делать это рекомендуется осмысленно, отражая в имени содержание файла. 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.
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:
В ОС Linux выделяют следующие типы файлов:
- обычные файлы — файлы с программами и данными;
- каталоги — файлы, содержащие информацию о каталогах;
- ссылки — файлы, содержащие ссылки на другие файлы;
- специальные файлы устройств — файлы, используемые для представления физических устройств компьютера (жёстких и оптических дисководов, принтера, звуковых колонок и т. д.).
Каталоги
На каждом компьютерном носителе информации (жёстком, оптическом диске или флеш-памяти) может храниться большое количество файлов. Для удобства поиска информации файлы по определённым признакам объединяют в группы, называемые каталогами или папками.
Каталог также получает собственное имя. Он сам может входить в состав другого, внешнего по отношению к нему каталога. Каждый каталог может содержать множество файлов и вложенных каталогов.
Каталог — это поименованная совокупность файлов и подкаталогов (вложенных каталогов).
Каталог самого верхнего уровня называется корневым каталогом.
В ОС Windows любой информационный носитель имеет корневой каталог, который создаётся операционной системой без участия пользователя. Обозначаются корневые каталоги добавлением к логическому имени соответствующего устройства внешней памяти знака «\» (обратный слэш): А:\, В:\, С:\, D:\, Е:\ и т. д.
В Linux каталоги жёстких дисков или их логических разделов не принадлежат верхнему уровню файловой системы (не являются корневыми каталогами). Они «монтируются» в каталог mnt. Другие устройства внешней памяти (гибкие, оптические и флеш-диски) «монтируются» в каталог media. Каталоги mnt и media, в свою очередь, «монтируются» в единый корневой каталог, который обозначается знаком « / » (прямой слэш).
Файловая структура диска
Файловая структура диска — это совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними.
Файловые структуры бывают простыми и многоуровневыми (иерархическими).
Простые файловые структуры могут использоваться для дисков с небольшим (до нескольких десятков) количеством файлов. В этом случае оглавление диска представляет собой линейную последовательность имён файлов (рис. 2.8). Его можно сравнить с оглавлением детской книжки, которое содержит названия входящих в неё рассказов и номера страниц.
Иерархические файловые структуры используются для хранения большого (сотни и тысячи) количества файлов. Иерархия — это расположение частей (элементов) целого в порядке от высшего к низшим. Начальный (корневой) каталог содержит файлы и вложенные каталоги первого уровня. Каждый из каталогов первого уровня может содержать файлы и вложенные каталоги второго уровня и т. д. (рис. 2.9). В этом случае оглавление диска можно сравнить с оглавлением нашего учебника: в нём выделены главы, состоящие из параграфов, которые, в свою очередь, разбиты на отдельные пункты и т. д.
Пользователь, объединяя по собственному усмотрению файлы в каталоги, получает возможность создать удобную для себя систему хранения информации. Например, можно создать отдельные каталоги для хранения текстовых документов, цифровых фотографий, мелодий ит. д.; в каталоге для фотографий объединить фотографии по годам, событиям, принадлежности и т. д. Знание того, какому каталогу принадлежит файл, значительно ускоряет его поиск.
Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом. В Windows каталоги на разных дисках могут образовывать несколько отдельных деревьев; в Linux каталоги объединяются в одно дерево, общее для всех дисков (рис. 2.10). Древовидные иерархические структуры можно изображать вертикально и горизонтально.
Полное имя файла
Чтобы обратиться к нужному файлу, хранящемуся на некотором диске, можно указать путь к файлу — имена всех каталогов от корневого до того, в котором непосредственно находится файл.
В операционной системе Windows путь к файлу начинается с логического имени устройства внешней памяти; после имени каждого подкаталога ставится обратный слэш. В операционной системе Linux путь к файлу начинается с имени единого корневого каталога; после имени каждого подкаталога ставится прямой слэш.
Последовательно записанные путь к файлу и имя файла составляют полное имя файла. Не может быть двух файлов, имеющих одинаковые полные имена.
Пример полного имени файла в ОС Windows:
Пример полного имени файла в ОС Linux:
Задача 1. Пользователь работал с каталогом С:\Физика\Задачи\Кинематика. Сначала он поднялся на один уровень вверх, затем ещё раз поднялся на один уровень вверх и после этого спустился в каталог Экзамен, в котором находится файл Информатика.dос. Каков путь к этому файлу?
Решение. Пользователь работал с каталогом С:\Физика\Задачи\Кинематика. Поднявшись на один уровень вверх, пользователь оказался в каталоге С:\Физика\Задачи. Поднявшись ещё на один уровень вверх, пользователь оказался в каталоге СДФизика. После этого пользователь спустился в каталог Экзамен, где находится файл. Полный путь к файлу имеет вид: С:\Физика\Экзамен.
Задача 2. Учитель работал в каталоге D:\Уроки\7 класс\Практические работы. Затем перешёл в дереве каталогов на уровень выше, спустился в подкаталог Презентации и удалил из него файл Введение, ppt. Каково полное имя файла, который удалил учитель?
Решение. Учитель работал с каталогом D:\Уроки\7 класс\Практические работы. Поднявшись на один уровень вверх, он оказался в каталоге D:\Уроки\8 класс. После этого учитель спустился в каталог Презентации, путь к файлам которого имеет вид: D:\Уроки\ 7 класс\Презентации. В этом каталоге он удалил файл Введение.ppt, полное имя которого D:\Уроки\8 класс\ Презентации \Введение.ррt.
Работа с файлами
Создаются файлы с помощью систем программирования и прикладного программного обеспечения.
В процессе работы на компьютере над файлами наиболее часто проводятся следующие операции:
- копирование (создаётся копия файла в другом каталоге или на другом носителе);
- перемещение (производится перенос файла в другой каталог или на другой носитель, исходный файл уничтожается);
- переименование (производится переименование собственно имени файла);
- удаление (в исходном каталоге объект уничтожается).
При поиске файла, имя которого известно неточно, удобно использовать маску имени файла. Маска представляет собой последовательность букв, цифр и прочих допустимых в именах файлов символов, среди которых также могут встречаться следующие символы: «?» (вопросительный знак) — означает ровно один произвольный символ; «*» (звездочка) — означает любую (в том числе и пустую) последовательность символов произвольной длины.
Например, по маске n*.txt будут найдены все файлы с расширением txt, имена которых начинаются с буквы «n», в том числе и файл n.txt. По маске п?.* будут найдены файлы с произвольными расширениями и двухбуквенными именами, начинающимися с буквы «n».
Вопросы
1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Дополняет ли презентация информацию, содержащуюся в тексте параграфа?
Под логическими ошибками диска понимается повреждение таблицы разделов и/или файловых систем. Такие неприятности встречаются довольно часто и в «чистом виде», и как прямое следствие аппаратных проблем. Если на диске пропали разделы или файловая система, то можно использовать два принципиальных пути:
• ничего не исправляя, найти на диске файлы, основываясь на их формате, и скопировать их на другой носитель. Этот неразрушающий способ и является единственно правильным.
Идея неразрушающего восстановления данных совершенно не очевидна для большинства обычных пользователей. Они идут по прямому пути: есть ошибка – надо исправлять! После исправления ошибок данные восстановить гораздо труднее, поэтому существует железное правило: «Если на диске есть важные данные, категорически запрещается запускать программы исправления! Исправлять ошибки файловой системы можно лишь после успешного копирования данных средствами неразрушающего восстановления».
Средства такого восстановления широко известны. Это программы EasyRecovery, R-Studio и многие другие. Явным лидером по эффективности при восстановлении данных с самых распространенных файловых систем (FAT32, NTFS, EXT2, EXT3, UFS) является пакет R-Studio. Эта программа не только проста в использовании, но и выдает отличные результаты (даже исходную структуру папок). Когда файловая система повреждена серьезно, лучше использовать программу EasyRecovery в режиме RawRecovery. В результате такого восстановления образуется набор файлов без имен, рассортированных по типам.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Целостность и восстановление данных
Целостность и восстановление данных Целостность данных, хранящихся в базе крайне важна. Между тем, при одновременном чтении и изменении данных многими пользователями существует вероятность их разрушения. База данных AS/400 предоставляет надежные средства обеспечения
12.3. Восстановление системы с помощью образа диска
12.3. Восстановление системы с помощью образа диска Образ диска – это файл, содержащий в себе всю все содержимое жесткого диска или некоторых его разделов. С помощью заранее созданного образа диска вы можете вернуть поврежденную систему в рабочее всего состояние за
Восстановление данных
Восстановление данных До сих пор мы рассматривали вопросы создания резервных копий. Однако, для того, чтобы обеспечить надежную работу компьютеров в сети, необходимо также организовать восстановление данных. Действия по восстановлению данных можно условно разделить на
Образ диска, или быстрое восстановление работоспособности компьютера
Образ диска, или быстрое восстановление работоспособности компьютера После приобретения новенького компьютера вместе с установленной на нем последней версией Windows вам не терпится сразу же выйти в Интернет или запустить на нем какую-нибудь крутую игрушку. Вы нисколечко
Восстановление поврежденной базы данных
Восстановление и резервирование данных
Восстановление и резервирование данных DVD и CD невечны. Естественное старение, неосторожное обращение, в результате которого появляются царапины, – и некоторые сектора диска могут не читаться, соответственно, скопировать файл уже невозможно. Самый простой способ
2.2.7.4 Архивирование и восстановление данных
2.2.7.4 Архивирование и восстановление данных INFORMIX-OnLine DS позволяет создавать архивные копии данных, а в дальнейшем фиксировать те изменения, которые произошли на сервере с момента создания архива. Изменения сохраняются в файлах журнала транзакций. Архивные ленты и ленты с
9.5. Восстановление данных с дисков
9.5. Восстановление данных с дисков Часто бывает так, что по неосторожности пользователь удалил с диска важную информацию, предварительно не сохранив ее в другом месте. В этом разделе мы рассмотрим, как можно восстановить данные с помощью новой программы Nero RescueAgent, которая
Восстановление данных
Восстановление данных Из-за различных ошибок в программном обеспечении, вирусов, а также просто неумелых действий неопытных пользователей можно потерять самое главное — информацию. Однако сразу паниковать в таком случае не стоит. Чаще всего восстановить утраченные
2.2. Архивирование и восстановление данных
2.2. Архивирование и восстановление данных Давайте еще раз рассмотрим некоторые апплеты из категории Система и безопасность. С большинством апплетов вы разберетесь сами, поэтому сейчас рассмотрим только те, которые действительно заслуживают внимания и дополнительных
5. Восстановление ОС и данных
5. Восстановление ОС и данных Настраиваем наблюдение за дисками Операционная система Windows ХР не зря считается одной из самых «устойчивых» систем. Наличие разнообразных механизмов защиты и наблюдения позволяет максимально защитить ее от различных непредвиденных
Восстановление данных, потерянных из-за логических неисправностей
Восстановление данных, потерянных из-за логических неисправностей Логические неисправности – результат повреждения записей файловой системы. Общий принцип и тактика действий в таких ситуациях – снятие побайтного образа носителя и извлечение из него отдельных файлов.
Программное восстановление данных
Программное восстановление данных Особенность чтения/восстановления лазерных дисков в том, что многократное чтение одних и тех же участков иногда приводит к успеху. Если участок винчестера или ячейка flash-накопителя, которые не удается считать с первой попытки,
Восстановление потерянных данных
Восстановление потерянных данных Удалили файл и очистили корзину? Не расстраивайтесь. Еще можно попытаться восстановить удаленный файл. При удалении файла он удаляется не полностью – удаляется только запись в таблице размещения файлов, но копия этой записи хранится в
4.3. ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР ДАННЫХ
4.3. ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР ДАННЫХ Упорядоченность элементов структуры данных является важным ее признаком.Программисты могут по своему усмотрению упорядочить данные разных программ бесчисленным множеством способов. Даже в одной и той же структуре
Восстановление данных
Восстановление данных Если на жестком диске или на флэшке пропали данные, воспользуйтесь соответствующими программами для восстановления. Не испытывайте программы на носителе, данные с которого пропали, потренируйтесь на другом.В Интернете существует сервис
Описание слайда:
1 Понятие файловой системы.
2 Логическая организация файловой системы.
3 Физическая организация файловой системы.
Тема 9
«Организация файловой системы»
Описание слайда:
1. Понятие файловой системы
Файловая система - это часть операционной системы, которая организует эффективную работу с данными, хранящимися во внешней памяти, и обеспечивает пользователю удобный интерфейс при работе с ними.
Описание слайда:
1. Понятие файловой системы
Основные функции ФС.
Идентификация файлов. Связывание имени файла с выделенным ему пространством внешней памяти.
Распределение внешней памяти между файлами.
Обеспечение надежности и отказоустойчивости. Стоимость информации может во много раз превышать стоимость компьютера.
Обеспечение защиты от несанкционированного доступа.
Обеспечение совместного доступа к файлам.
Обеспечение высокой производительности.
Описание слайда:
1. Понятие файловой системы
Файловая система (ФС) как часть операционной системы включает элементы:
совокупность всех файлов на диске;
наборы структур данных, используемых для управления файлами (каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске и т.д.)
комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами (создание, уничтожение, чтение, запись, именование и поиск).
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Для того чтобы предоставить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на дисках, ОС подменяет физическую структуру хранящихся данных некоторой удобной для пользователя логической моделью.
Структура данных материализуется в виде дерева каталогов, выводимого на экран утилитами Norton Commander или Windows Explorer.
назад
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Основные цели использования файла:
Долговременное и надежное хранение информации.
Совместное использование информации.
Эти цели реализуются в ОС файловой системой.
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Основные функции ФС нацелены на решение следующих задач:
именование файлов;
программный интерфейс для приложений;
отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств.
совместного доступа к файлу из нескольких процессов
защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя
Описание слайда:
Отдохнем: выпрямите спину, посмотрите вдаль, улыбнитесь …
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Типы файлов
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Обычные файлы, или просто файлы, содержат информацию произвольного характера, которую заносит в них пользователь или которая образуется в результате работы системных и пользовательских программ.
Содержание обычного файла определяется приложением, которое с ним работает.
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Каталоги — это особый тип файлов, которые содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователями по какому-либо неформальному признаку.
Во многих операционных системах в каталог могут входить файлы любых типов, в том числе другие каталоги, за счет чего образуется древовидная структура, удобная для поиска.
Каталоги устанавливают соответствие между именами файлов и их характеристиками, используемыми файловой системой для управления файлами.
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
3 Специальные файлы — это фиктивные файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые используются для унификации механизма доступа к файлам и внешним устройствам.
Специальные файлы позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода посредством обычных команд записи в файл или чтения из файла.
Эти команды обрабатываются сначала программами ФС, а затем на некотором этапе выполнения запроса преобразуются ОС в команды управления каким-либо устройством.
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Структура файловой системы
Большинство ФС имеет иерархическую структуру, в которой уровни создаются за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в каталог более высокого уровня.
Каталоги образуют дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог ( MS-DOS и Windows) и сеть — если файл может входить сразу в несколько каталогов (в UNIX ).
Каталог самого верхнего уровня называется корневым каталогом, или корнем (root).
Частным случаем иерархической структуры является одноуровневая организация, когда все файлы входят в один каталог.
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Имена файлов
Все типы файлов имеют символьные имена. В иерархически организованных файловых системах обычно используются три типа имен - файлов:
простые,
составные
относительные.
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Простое, или короткое, символьное имя идентифицирует файл в пределах одного каталога. Простые имена присваивают файлам пользователи и программисты, при этом они должны учитывать ограничения ОС как на номенклатуру символов, так и на длину имени.
( в ФС s5, поддерживаемой многими версиями ОС UNIX, простое символьное имя не могло содержать более 14 символов).
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Полное имя представляет собой цепочку простых символьных имен всех каталогов, через которые проходит путь от корня до данного файла.
Полное имя является составным, в нем простые имена отделены друг от друга принятым в ОС разделителем.
Например, два файла имеют простое имя main.exe, но их составные имена /depart/main.ехе и /user/anna/main.exe различаются.
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Атрибуты файлов — это информация, описывающая его свойства:
тип файла (обычный файл, каталог, специальный файл и т. п.);
владелец файла;
создатель файла;
пароль для доступа к файлу;
информация о разрешенных операциях доступа к файлу;
времена создания, последнего доступа и последнего изменения;
текущий размер файла;
максимальный размер файла;
признак «только для чтения»;
признак «скрытый файл»;
признак «системный файл»;
признак «архивный файл»;
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Данные, содержащиеся в файле, имеют некую логическую структуру.
Неструктурированная модель файла позволяет легко организовать разделение файла между несколькими приложениями: разные приложения могут по-своему структурировать и интерпретировать данные, содержащиеся в файле (ОС UNIX, MS-DOS, Windows NT/2000, NetWare. ).
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
В структурированной модели поддержание структуры файла поручается файловой системе. ФС видит файл как упорядоченную последовательность логических записей.
ФС предоставляет приложению доступ к записи, а вся дальнейшая обработка данных, содержащихся в этой записи, выполняется приложением.
СУБД поддерживают как сложную структуру данных, так и взаимосвязи между ними.
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Логическая запись является наименьшим элементом данных, которым может оперировать программист при организации обмена с внешним устройством.
Файловая система может использовать два способа доступа к логическим записям:
последовательный доступ - читать или записывать логические записи последовательно
прямой доступ - позиционировать файл на запись с указанным номером.
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Файлы, доступ к записям которых осуществляется последовательно, по номерам позиций, называются неиндексированными, или последовательными.
Описание слайда:
2. Логическая организация файловой системы
Индексированные файлы допускают более быстрый прямой доступ к отдельной логической записи, которая имеет одно или более ключевых (индексных) полей и могут адресоваться путем указания значений этих полей.
Способы логической организации файлов
Описание слайда:
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
Принципы размещения файлов, каталогов и системной информации на реальном устройстве описываются физической организацией файловой системы.
Файл, имеющий образ цельного набора байт, на самом деле разбросан «кусочками» по всему диску, отдельная логическая запись может быть расположена в несмежных секторах диска.
Разные файловые системы имеют разную физическую организацию.
назад
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
Диски, разделы, секторы, кластеры
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
Сектор — наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с оперативной памятью (512 байт).
ОС при работе с диском использует собственную единицу дискового пространства, называемую кластером (cluster).
При создании файла место на диске ему выделяется кластерами. Если файл имеет размер 2560 байт, а размер кластера в файловой системе определен в 1024 байта, то файлу будет выделено на диске 3 кластера.
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
Дорожки и секторы создаются в результате выполнения процедуры физического, или низкоуровневого, форматирования диска, предшествующей использованию диска.
Разметку диска под конкретный тип файловой системы выполняют процедуры высокоуровневого, или логического, форматирования.
Раздел — это непрерывная часть физического диска, которую операционная система представляет пользователю как логическое устройство
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
Физическая организация и адресация файла
Основные критерии эффективности физической организации файлов:
скорость доступа к данным;
объем адресной информации файла;
степень фрагментированности дискового пространства;
максимально возможный размер файла.
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
1 Непрерывное размещение: файлу предоставляется последовательность кластеров диска, образующих непрерывный участок дисковой памяти.
Достоинства: высокая скорость доступа, минимальный объем адресной информации ( номер первого кластера и объем файла), не ограничивает максимально возможный размер файла.
Недостатки: нельзя определить размер выделяемой непрерывной области, т.к. файл может увеличить свой размер; фрагментация
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
2 Размещение файла в виде связанного списка кластеров дисковой памяти. В начале каждого кластера содержится указатель на следующий кластер.
Достоинства: адресная информация минимальна; фрагментация на уровне кластеров отсутствует.
Недостатки: сложность доступа к произвольно заданному месту файла; количество данных файла, содержащихся в одном кластере, не равно степени двойки.
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
3 Использование связанного списка индексов: выделяется память в виде связанного списка кластеров. Номер первого кластера запоминается в записи каталога, где хранятся характеристики этого файла. С каждым кластером диска связывается индекс.
Индексы располагаются в отдельной области диска (FAT ). Когда память свободна, все индексы имеют нулевое значение. Если некоторый кластер N назначен некоторому файлу, то индекс этого кластера становится равным либо номеру М следующего кластера данного файла, либо принимает специальное значение, означающее конец файла.
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
Достоинства: минимальность адресной информации, отсутствие фрагментации,
отсутствие проблем при изменении размера,
для доступа к произвольному кластеру файла не требуется последовательно считывать его кластеры,
данные имеют объем, равный степени двойки
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
4 Перечислении номеров кластеров, занимаемых этим файлом.
Номера служат адресом файла.
Недостатки: длина адреса зависит от размера файла и для большого файла может составить значительную величину.
Достоинство: высокая скорость доступа к произвольному кластеру файла, фрагментация на уровне кластеров отсутствует.
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
Файловые операции
Файловая система ОС должна предоставлять пользователям набор операций работы с файлами, оформленный в виде системных вызовов.
Каждая операция, выполняемая над файлом может содержать уникальные и универсальные действия.
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
Универсальные для всех операций действия:
1. По символьному имени файла найти его характеристики на диске.
2. Скопировать характеристики файла в оперативную память, только так программный код может их использовать.
3. На основании характеристик файла проверить права пользователя на выполнение запрошенной операции (чтение, запись, удаление, просмотр атрибутов файла).
4. Очистить область памяти, отведенную под временное хранение характеристик файла.
Описание слайда:
3 Физическая организация файловой системы
Доступ к файлам - это частный случай доступа к разделяемым ресурсам.
Определить права доступа к ресурсу — значит определить для каждого пользователя набор операций, которые ему разрешено применять к данному ресурсу. В разных ОС для одних и тех же типов ресурсов может быть определен свой список дифференцируемых операций доступа.
Описание слайда:
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
файл (англ. file – папка) – это именованная совокупность данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое.
Файл может содержать программу, числовые данные, текст, закодированное изображение и др. Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти ПК в виде файлов.
Виды файлов:
· собственно файл (файл текстового редактора Word, электронных таблиц Excel и др.),
· ярлык – ссылка на объект, чаще всего запускной файл; ярлыки принято создавать на рабочем столе Windows.
Файловая система – система организации хранения файлов на каком-либо электроном носителе.
На диске хранятся файлы и папки (каталоги). Каталог (папка или директория)– группа файлов и вложенных каталогов, имеющая имя.Каждый файл имеет имя, которое состоит из 2-ух частей: собственно имени и расширения, разделенных между собой точкой. Первую часть имени определяет пользователь, вторая часть имени (расширение или тип файла) определяется программой, в которой создается данный файл и указывает на тип хранящейся информации. Первая часть имени определяется по смыслу содержания файла и может быть написана на русском или английском языке, и содержит не более 255 символов. Вторая часть имени чаше всего содержит три символа на английском языке и создается автоматически. По значку, относящемуся к файлу, пользователь может легко определить тип файла.
Адрес, или путь доступа к файлу, состоит из имени диска и последовательности имен всех каталогов (папок) на пути к файлу.
G:\Задания\Lekzii\Т2_1Архитектура.doc – путь доступа к файлу, адрес.
Файлы. Физическая файловая система.
Любые данные хранятся на любом носителе в виде файлов.
Файл– это именованная (имеющая имя) область памяти носителя, в которую записана определенная совокупность данных, так что для переноса этих данных в оперативную память или на другой носитель достаточно знать только имя файла. Область памяти, в которой расположен файл не обязательно непрерывная – она может состоять из многих частей, находящихся в разных частях носителя. В этом случае говорят, чтофайл фрагментирован. Однако независимо от того, фрагментирован файл или нет, обращение к файлу по имени дает доступ ко всем его данным.
Возможность работать с файлами – записывать, хранить, копировать в память или на другой носитель, удалять – обеспечивает файловая система.
Файловая система– это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы поддерживать определенный порядок создания, хранения, копирования, изменения и удаления файлов. Файловая система призвана обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.
В широком смысле понятие "файловая система" включает следующие компоненты.
- Совокупность всех файлов на диске.
- Специальные структуры данных, обеспечивающие определенный порядок размещения файлов на диске и возможности доступа к файлам.
- Комплекс системных программ, обеспечивающих создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.
- Способы доступа к файлам в рамках межпрограммных и пользовательских интерфейсов.
Первые 2 компонента являются базовыми, они составляют так называемую физическую основу файловой системы. Последний компонент наиболее важен для пользователя, он составляет логическую организацию файловой системы.
Та или иная физическая организация файловой системы устанавливается процедурой форматированияносителя данных. Процедура форматирования уничтожает все данные на носителе (если они там были) и превращает носитель в «чистый лист», на который можно записывать файлы.
По способу физической организациисуществует несколько различных файловых систем. Рассмотрим наиболее распространенные из них.
Файловая система FAT(FileAllocationsTable) – это одна из наиболее старых файловых систем для ПК, разработанная Биллом Гейтсом и Марком МакДональдом в 1977г. СистемаFATможет реализовываться на логических дискахHDD, наFDDи на других аналогичных носителях. При использовании системыFATвсе пространство данного диска делится на равные последовательно расположенные области –кластеры. Как было указано ранее, существует минимальный объем данных, называемый сектором (блоком), который может быть записан на жесткий диск или прочитан с жесткого диска. Объем кластера должен составлять целое число секторов. Каждый файл может состоять из одного или из нескольких кластеров в зависимости от своего размера. Минимальный размер файла на диске – один кластер. Весь диск делится на 5 разделов - загрузочный сектор (1-й сектор 1-й дорожки), областьFAT-таблицы, область копииFAT-таблицы, область каталога, область файлов. Первые 4 раздела занимают небольшой объем и содержат системную информацию.
В загрузочном секторе находится загрузочная запись, указывающая системеBIOSместонахождение на данном носителе загружаемой операционной системы. Если загрузочная запись отсутствует или в ней есть ошибка,BIOSсчитает, что на данном носителе загружаемая операционная система отсутствует.
В FAT-таблицехранится информация обо всех кластерах логического диска. Каждому кластеру в FAT соответствует отдельная запись, которая показывает, свободен ли он, занят ли данными файла, или помечен как сбойный (испорченный). Если кластер занят под файл, то в соответствующей записи в таблице размещения файлов указывается адрес следующего кластера этого файла. В записи, соответствующей последнему кластеру данного файла, вместо адреса следующего кластера ставится специальная метка. Отметим, что вFAT-таблице не содержатся имена файлов.Копия FAT-таблицы идентична самойFAT-таблице. Она используется для восстановления файлов в случае сбоев.
Каталог(корневая папка) содержит все имена файлов и подкаталогов (вложенных папок) со ссылкой на запись вFAT-таблице, указывающей на первый кластер данного файла. Кроме того, в каталоге указываются дополнительные характеристики (атрибуты) файла: дата и время создания, размер, дополнительные атрибуты (архивный, скрытый, системный, “только для чтения”).
Поскольку FAT изначально проектировалась для однопользовательской операционной системы DOS, то она не предусматривает хранения такой информации, как сведения о владельце или полномочия доступа к файлу/каталогу. Кроме того, т. к. DOS– 16-разрядная операционная система, то, соответственно,FAT– также 16-разрядная файловая система. Это означает, что максимальное количество кластеров на диске составляет 2 16 (примерно 64000 тыс.). Это совсем немного. Еще один недостатокFAT-системы – сильное уменьшение скорости поиска файлов, при увеличении объема носителей. Наконец,FATне может поддерживать диски объемом более 2 ГБ.
В настоящее время FATиспользуется в основном для магнитных дискет (FDD).
Файловая система VFAT(VirtualFAT), реализованная в Windows 95/98 - это система FAT, дополненная поддержкой длинных имен файлов в кодировке UNICODE (каждый символ имени кодируется 2 байтами). VFAT использует ту же самую схему распределения дискового пространства, что и файловая система FAT. В VFAT имя может быть длиной до 255 символов, в имя можно включать несколько пробелов и точек, текст после последней точки рассматривается как расширение, регистр символов в именах не различается, но сохраняется. Длинные имена по частям хранятся в специальных записях каталога. Для каждого файла и подкаталога в VFAT хранится два имени: длинное и короткое. Короткое имя генерируется файловой системой автоматически в формате 8.3 (имя из 8 символов, точка, расширение из 3-х символов).
Файловая система FAT32- это 32-разрядная файловая система, которая пришла на сменуVFAT, сохранив основные черты и принципы организации последней. FAT32 поддерживает жесткие диски объемом до 2 терабайт. Впервые файловая система FAT32 была включена в состав ОС Windows 95 OSR 2. В FAT32 были расширены атрибуты файлов, позволяющие теперь хранить время и дату создания, модификации и последнего доступа к файлу или каталогу. ВFAT32 адрес каждого кластера стал 32 разрядным, что позволило иметь на диске до 2 32 = 4 млрд. кластеров. ВFAT32 объем кластера должен быть не менее 4 кБ, а объем диска – не менее 512 МБ. Корневой каталог в FAT32 больше не располагается в определенном месте, вместо этого хранится указатель на начальный кластер корневого каталога. В результате снимается ранее существовавшее ограничение на число записей в корневом каталоге. Кроме того, для учета свободных кластеров, в зарезервированной области на разделе FAT32 имеется сектор, содержащий число свободных кластеров и номер самого последнего использованного кластера. Это позволяет системе при выделении следующего кластера не перечитывать заново всю таблицу размещения файла.FAT32 поддерживается в Windows 98, Windows ME, Windows 2000 и Windows XP.
Файловая система NTFS(NewTechnologyFileSystem) - наиболее предпочтительная файловая система при работе с ОС Windows 2000 иWindowsXP.
Каждый файл на томе NTFS представлен записью в специальном файле – главной файловой таблице - метафайле MFT (MasterFileTable). В отличие от файловой таблицы и каталогаFATметафайл является иерархической базой данных, позволяющей очень быстро осуществлять поиск нужного файла
NTFS является 64-разрядной файловой системой, что дает возможность иметь 2 64 кластеров, каждый размером до 64 Кбайт. Как и в FAT размер кластера может меняться, но необязательно возрастает пропорционально размеру диска. NTFS позволяет хранить файлы размером до 16 эксабайт (2 64 байт).
Файловая система NTFSявляетсяжурналируемой– все изменения в файловой системе записываются в специальный журнал транзакций (log file), что позволяет восстанавливать файловую систему после сбоев системы.
В NTFS значительно расширены возможности по управлению доступом к отдельным файлам и каталогам, введено большое число атрибутов, реализована отказоустойчивость, средства динамического сжатия файлов. NTFS позволяет использовать имена файлов длиной до 255 символов, при этом она использует тот же алгоритм для генерации короткого имени, что и VFAT. .Начиная сNTFS 5.0введена возможность динамического шифрования файлов и каталогов, повышающая надежность хранения информации.
Файловые системы UFS(UnixFileSystem) – это семейство файловых систем для операционных системUNIX. Существует много различных версий ОСUNIX, разработанных разными фирмами, соответственно существуют и различные видыUFS, в том числе 32-разрядные и 64-разрядныеUSF. Так же как и в других файловых системах, вUFSфайл записывается в один или несколько (а может быть и в несколько сотен тысяч) кластеров. ОсобенностьюUSFявляется иерархическая кластерная структура файла, включающая кластеры, содержащие адреса других кластеров данного файла. Еще одной особенностьюUFSявляется очень мощная и разветвленная система защиты файлов от несанкционированного доступа – для этого файловая система содержит большое количество атрибутов. Классическая UFS поддерживает 14-буквенные имена файлов, современные UFS позволяют создавать длинные имена (до 255 символов).
Перечислим еще несколько современных файловых систем, близких по принципам построения к NTFSиUSF.
Файловая система HPFS(HighPerformanceFileSystem) была разработана вместе с операционной системойOS/2. По структуре и возможностям близка кNTFS. В настоящее время используется редко.
Файловые системы Linux ext, Linux ext2, Linux ext3(extendedfilesystem) специально разработаны под операционную системуLinux. Они обладают высокой надежностью и производительностью. Начиная сext3 файловая система становится журналируемой.
Файловая система XFS — высокопроизводительная 64-разрядная журналируемая файловая система, созданная компанией Silicon Graphics и поддерживаемая операционными системами Linux (начиная с версии 2.4.25) и. FreeBSD. Позволяет эффективно работать с данными на RAID-массивах и других носителях очень большого объема.
Для персональных компьютеров MacподMacOSXиспользуются файловые системыHFS(HierarchicalFileSystem),HFSPlus. Недавно для этих компьютеров была разработана высокопроизводительная 64- битная сетевая файловая системаXsan.
Одной из неприятностей, возникающих при работе с файловой системой, является фрагментация файлов – в процессе удаления файлов (очистки кластеров) и записи новых файлов (заполнения кластеров) неизбежно оказывается, что многие файлы состоят из кластеров, находящихся в разных частях диска. В результате сильно понижается скорость работы с диском (для чтения или записи фрагментированного файла магнитной головке необходимо последовательно перемещаться на все дорожки, содержащие кластеры этого файла). Для избежания этого необходимо периодически проводить процедуру дефрагментации диска– запускать специальную утилиту, которая собирает данные из всех кластеров каждого файла и записывает их в компактную область диска (насколько это возможно). Для эффективной работы процедуры дефрагментации необходимо, чтобы диск не был полностью занят, желательно, чтобы не менее 20 – 30% диска было свободно. Особенно это важно для файловой системыNTFS. Процедуру дефрагментации лучше проводить, не дожидаясь сильной фрагментации диска, т.к. время на эту процедуру резко возрастает с увеличением фрагментации. Для сильно фрагментированного диска процедура дефрагментации может потребовать несколько часов. Для проведения дефрагментации в состав ОСWindowsвходит утилита, которая так и называется Дефрагментация диска.
Некоторые из современных файловых систем не требуют запуска процедуры дефрагментации, а поддерживают возможность постоянной дефрагментации операционной системой в автоматическом режиме (дефрагментация «на лету»). Такая возможность предусмотрена, например, в файловой системе XFS.
6.2. Логическая файловая система.
Логическая файловая система – это файловая структура с точки зрения прикладных программ и пользователя. Пользователю не очень важно как именно физически расположен файл на диске, из каких кластеров он состоит и как к этим кластерам получить доступ – ему нужно просто получить данные, находящиеся в файле или записать туда новые данные. На жестком диске современного ПК может храниться много тысяч файлов и, если бы не было четкой логики их размещения, разобраться в этом наборе данных было бы невозможно. Такая логика и обеспечивается логической файловой структурой.
С этой точки зрения файловая система представляет собой иерархическую структуру, состоящую из файлов и контейнеров – папок (каталогов, директорий). Каждая папка может включать в себя файлы и другие папки, которые в этом случае называются вложенными. Каждая папка, кроме одной, самой верхней папки, называемой корневой папкой (корневым каталогом), оказывается вложенной в какую-либо другую папку. Логическая иерархия папок повторяет логическую иерархию каталогов, заложенную на уровне физической файловой системы.
Логическая файловая структура приводит к понятию полного имени файла(пути к файлу) – символьному имени, уникальному для каждого файла. Полные имена любых двух файлов диска не могут совпадать (в отличие от просто имен).
Полное имя файла формируется следующим образом. Корневой каталог обозначается идентификатором диска с двоеточием после него, например c:,d:,e: и т.д. Далее указывается вся цепочка имен вложенных папок, приводящая к данному файлу, в конце указывается имя файла. Для отделения имени файла от имени папки и имен папок в цепочке друг от друга используется разделитель. ВWindowsэто обратный слеш \, вUNIX– просто слеш / (впрочем, сейчас многие оболочки допускают оба этих разделителя). Таким образом, записьc:\Windows\System32\cmd.exeозначает, что файл с именемcmd.exeнаходится в папкеSystem32, которая вложена в папкуWindows, которая, в свою очередь, вложена в корневую папку дискаc: (находится в корневом каталоге дискаc:). При этом записьc:\Windows\System32\cmd.exeможно рассматривать как одно уникальное имя – полное имя файлаcmd.exe.
Кроме структуры вложенных папок и формирования полного имени, логическая файловая структура включает в себя обработку атрибутов и расширений файлов. Например, для файла могут быть указаны атрибуты «системный», «скрытый», «только для чтения». Расширение файла обозначает его тип: txt– простой текстовой документ,doc– документMSWord,mp3 – мультимедийный файл и т.д. В функцию логической файловой системы входит установка, обработка и интерпретация всех этих значений в соответствии с командами пользователя или запросами программ.
Читайте также: