Структура файлової системи залежить від операційної системи. Однією з перших у комп'ютерах застосовувалася файлова система FAT(File Allocation Table), що використовувалась в операційній системі MS DOS.

FAT була призначена для роботи з гнучкими дисками розміром менше 1 Мбайта, і спочатку не передбачала підтримки жорстких дисків. Надалі FAT стала підтримувати файли та розділи розмірів до 2 Гбайт.

У FAT застосовуються такі угоди щодо імен файлів: ім'я має починатися з літери або цифри і може містити будь-який символ ASCII, за винятком пробілу та символів "/\ : ; | = , ^ * ? Довжина імені не перевищує 8 символів, за ним слідує точка і необов'язкове розширення довжиною до 3 символів. регістр символів в іменах файлів не відрізняється і не зберігається.

Файлова система FAT не може контролювати окремо кожен сектор, тому вона об'єднує суміжні сектори в кластери. Τᴀᴋᴋᴋᴋᴀᴀᴈᴏᴍ, зменшується загальна кількість одиниць зберігання, за якими повинна стежити файлова система. Розмір кластера FAT є ступенем двох і визначається розміром тома при форматуванні диска. Кластер являє собою мінімальний простір, який може займати файл. Це призводить до того, що частина дискового простору витрачається марно.

В операційних системах як об'єкти, призначені для зберігання файлів і забезпечення доступу до них, використовуються поняття каталог і папка.

Доступ - процедура встановлення зв'язку з пам'яттю та розміщеним у ній файлом для запису та читання даних.

При зверненні до файлу дуже важливо точно вказати місце розташування. При цьому, якщо звернення до файлу виконується з командного рядка, то запис виглядає так:

c:\Papka1\papka2\uchebnik.doc

Такий запис прийнято називати маршрут або шлях.

Ім'я логічного диска, що стоїть перед ім'ям файлу специфікації, вказує логічний диск, у якому слід шукати файл. На цьому ж диску організовано каталог, де зберігаються повні імена файлів, а також їх характеристики: дата і час створення; обсяг (у байтах); спеціальні атрибути. За аналогією з бібліотечною системоюорганізації каталогів повне ім'яфайлу, зареєстроване в каталозі, буде шифром, яким операційна система знаходить місце розташування файлу на диску.

Каталог-довідник файлів із зазначенням розташування на диску.

В операційній системі WINDOWS поняттякаталог відповідає поняттю папка.

Розрізняють два стани каталогу - поточний (активний) та пасивний.

Поточний (активний) каталог-каталог, в якому в Наразічасу працює користувач.

Пасивний каталог-каталог, з яким в даний момент часу немає зв'язку .

В операційній системі прийнята ієрархічна структура організації каталогів. На кожному диску завжди є єдиний головний (кореневий) каталог. Він знаходиться на нульовому рівні ієрархічної структуриі позначається символом \ - зворотний слеш. Кореневий каталог створюється під час форматування (ініціалізації, розмітки) диска, має обмежений розмір. До головного каталогу можуть входити інші каталоги та файли, які створюються командами операційної системи та бувають видалені відповідними командами.

Батьківський каталог - каталог, що має підкаталоги .

Підкаталог - каталог, який входить до іншого каталогу .

Τᴀᴎᴎᴎᴩᴀᴈᴏᴍ, будь-який каталог, що містить каталоги нижнього рівня, може бути, з одного боку, по відношенню до них батьківським, а з іншого боку, підпорядкованим по відношенню до каталогу верхнього рівня.

У структурі каталогів можуть бути каталоги, які містять жодного файлу чи подкаталога. Такі підкаталоги називаються порожніми .

Правила найменування підкаталогів такі самі, як і правила найменування файлів. Для формального відмінності від файлів зазвичай підкаталогам надають лише імена, хоча можна додати і тип за тими самими правилами, як і для файлів.

Файлова система FAT завжди заповнює вільне місцена диску послідовно від початку до кінця. При створенні нового файлу або зміні вже існуючого вона шукає перший вільний кластер в таблиці розміщення файлів. Якщо в процесі роботи одні файли були видалені, а інші змінилися в розмірі, то порожні кластери, що з'являються в результаті, будуть розсіяні по диску. Якщо кластери, що містять дані файлу, розташовані не поспіль, то файл виявляється фрагментованим. Сильно фрагментовані файли значно знижують ефективність роботи. До складу операційних систем, що підтримують FAT, зазвичай входять спеціальні утилітидефрагментації диска, призначені для підвищення продуктивності файлових операцій.

Файлова система FAT має суттєве обмеження щодо підтримки великих обсягів дискового простору, межа дорівнює 2 Гб.

Нові покоління жорстких дисків, що мають великі обсяги дискового простору, зажадали більш досконалої файлової системи.

Операційна система Windows містить файлову систему FAT32, яка підтримує жорсткі дискиоб'ємом до двох терабайт. У FAT32 були розширені атрибути файлів, що дозволяють зберігати час і дату створення, модифікації та останнього доступудо файлу чи каталогу. Система припускає довгі іменафайлів та пробіли в іменах. Файлова система FAT32 підтримується в операційних системах Windows XP та Windows Vista.

Варто сказати, що для названих операційних систем було розроблено ще одну файлову систему: NTFS (New Technology File System)

У NTFS значно розширено можливості з управління доступом до окремим файламта каталогам, введено велику кількість атрибутів, реалізовано стійкість до відмов, засоби динамічного стиснення файлів. NTFS дозволяє використовувати імена файлів завдовжки до 255 символів

NTFS має можливість самостійного відновленняу разі збою ОС або обладнання, тому дисковий том залишається доступним, а структура каталогів не порушується.

Кожен файл на томі NTFS представлений записом спеціальному файлі– головної файлової таблиці MFT (Master File Table). NTFS резервує перші 16 записів таблиці розміром близько 1 Мб для спеціальної інформації. Записи забезпечують резервування головного файлової таблицівідновлення файлів, контролюють стан кластерів, визначають атрибути файлів.

Для зменшення фрагментації NTFS завжди намагається зберегти файли в безперервних блоках. Вона забезпечує ефективний пошук файлів у каталозі.

NTFS була розроблена як файлова система, що відновлюється, що використовує модель обробки транзакцій. Кожна операція вводу-виводу, що змінює файл на томі NTFS, розглядається як транзакція і може виконуватися як неподільний блок. При модифікації файлу користувачем сервіс файлу реєстрації фіксує всю необхідну інформацію для повторення або відкату транзакції.

Цікавою можливістюФайловою системою є динамічне шифрування файлів і каталогів, що підвищує надійність зберігання інформації.

Запитання для самоперевірки.

1. Що таке файлова система?

2. Що таке "файл"?

3. Основні складові файлової структури.

4. Що таке кластер?

5.Назвіть основні параметри, що характеризують файл.

6.Як утворюється ім'я файлу?

7. Правила надання імен файлам у системі FAT.

8.Чому виникає вкрай важливість дефрагментації диска?

9. Що таке каталог?

10. Поясніть поняття "маршрут", "шлях".

11.Для чого в іменах файлів застосовується розширення?

12. Основне призначення файлової системи.

13.Які файлові системи підтримуються операційними системами Windows XP, Windows Vista?

1. Логічно пов'язана сукупність даних або програм, для розміщення якої в зовнішньої пам'ятівиділяється названа область, це

Кластер

2. Мінімальна одиницяпростору диска, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ може бути відведено файлу

3. Повне ім'яфайлу містить

Власне ім'я

Розширення

4. Файли, що мають розширення. ZIP, ARJ, відносяться до

Системним

Графічним

Архівним

Тимчасовим

5. Файлова система FAT підтримує дисковий простір обсягом

6. Шаблон імені файлу, який слугує для заміни одного символу

7. Шаблон імені файлу, який служить для заміни будь-якої послідовності символів

8. Довідник файлів із зазначенням їх розташування на диску

Каталог

Таблиця розміщення файлів

Кластер

Драйвер

9.Процедура встановлення зв'язку з розміщеним у пам'яті файлом

Дефрагментація

Зчитування

10. Файли, що мають розширення.COM,EXE, відносяться до

Системним

Графічним

Виконуваним

Тимчасовим

РОЗДІЛ 3. Програмні засоби реалізації інформаційних процесів

Тема 3.1. Класифікація програмних засобів

- реалізація файлової системи. Загальна структура файлової системи

Файлові системи зберігаються на дисках. Більшість дисків ділиться на ряд розділів із незалежною файловою системою на кожному розділі. Сектор "0" диска називається головною завантажувальним записом(MBR, Master Boot Record) та використовується для завантаження комп'ютера. Наприкінці головної завантажувальної... [читати докладніше]

-

[читати докладніше]

- Структура файлової системи на диску

Розгляд методів роботи з дисковим простором дає загальне уявленняпро сукупність службових даних, необхідні опису файлової системи. Структура службових даних типової файлової системи, наприклад Unix, на одному з розділів диска, таким чином, може...

[читати докладніше]

- Структура файлової системи

Реалізація файлових систем даному розділіпочнемо розглядати принципи та методи реалізації файлових систем, викладення яких продовжено у "Віртуальні файлові системи (VFS). Реалізації файлових систем. Мережева файлова система NFS". У цій і наступній...

Файлова система- це частина операційної системи, призначення якої полягає у тому, щоб організувати ефективну роботуз даними, що зберігаються у зовнішній пам'яті, та забезпечити користувачеві зручний інтерфейспід час роботи з такими даними. Організувати зберігання інформації на магнітному диску непросто. Це вимагає, наприклад, хорошого знання пристрою контролера диска, особливостей роботи з його регістрами. Безпосередня взаємодія з диском – прерогатива компонента системи введення-виведення ОС, званого драйвером диска. Для того, щоб позбавити користувача комп'ютера від складнощів взаємодії з апаратурою, була придумана ясна абстрактна модельфайлової системи Операції запису або читання файлу концептуально простіше ніж низькорівневі операції роботи з пристроями.

Перерахуємо основні функціїфайлової системи

1. Ідентифікація файлів. Зв'язування імені файлу з виділеним простором зовнішньої пам'яті.

2. Розподіл зовнішньої пам'яті між файлами. Для роботи з конкретним файлом користувачеві не потрібно мати інформацію про місцезнаходження цього файлу на зовнішньому носії інформації. Наприклад, для того, щоб завантажити документ у редактор з жорсткого диска, нам не потрібно знати, на якому боці якого магнітного диска, на якому циліндрі та в якому секторі знаходиться даний документ.

3. Забезпечення надійності та відмовостійкості. Вартість інформації може значно перевищувати вартість комп'ютера.

4. Забезпечення захисту від несанкціонованого доступу.

5. Забезпечення спільного доступу до файлів так, щоб користувачеві не доводилося докладати спеціальних зусиль щодо забезпечення синхронізації доступу.

6. Забезпечення високої продуктивності.

Іноді кажуть, що файл - це названий набір пов'язаної інформації, записаної у вторинну пам'ять. Більшість користувачів файлова система - найбільш видима частина ОС. Вона надає механізм для онлайнового зберігання та доступу як до даних, так і до програм для всіх користувачів системи. З точки зору користувача файл - одиниця зовнішньої пам'яті, тобто дані, записані на диск, повинні бути в складі якого-небудь файлу.

37. Найпростіша таблицязміст тому та її елементи

Файлова система включає в себе таблицю змістуі область даних –сукупність блоків на диску, що ідентифікуються своїми номерами/адресами. Приклад найпростішої (абстрактної) таблиці змісту, змісту тома (диска, пакета дисків), що у різних ОС має різні назви – VTOC – Volume Table of Content (Таблиця Змісту Тома), FAT – File Allocation Table (Таблиця Розміщення Файлів), FDT – File Definition Table (Таблиця Визначення Файлів) тощо, наведена на рис. 1.

Мал. 1. Найпростіша таблиця змісту тома

Вона складається з трьох областей:

· область файлів.Це таблиця, яка зазвичай має обмежене (у наведеному прикладі N=6) число рядків N(у MS-DOS, наприклад, N=500, тобто. число файлів трохи більше 500). Кількість стовпців M(у прикладі M= 5) зазвичай вибирається з тих міркувань, щоб 85 -95% файлом, створюваних користувачеммістило б не більше Мблоків, що залежить як від розміру блоку та типу користувача, так і від загального рівня розвитку інформаційного та програмного забезпечення. Перший стовпець таблиці у кожному рядку (Великий запис - Title Record)містить дані про файл, даному прикладі- ім'я файлу;

· область переповнення- додаткова таблицяаналогічної структури, в яку записуються номери блоків особливо довгих файлів(У прикладі - File_l). Організація таблиці розміщення у формі області файлів та області переповнення, очевидно, дозволяє заощадити на обсязі таблиці загалом, не обмежуючи в той же час ймовірної довжини файлу;

· список вільних блоків- необхідна інформаціядля розміщення створюваних або розширюваних файлів. Список створюється при ініціалізації та включає всі блоки, крім пошкоджених, а потім коригується під час створення, видалення, модифікації файлів;

· список збійних блоків.Це таблиця, створювана при ініціалізації (розмітці) тома (диска), поповнювана програмами діагностики (прикладом яких може бути добре відомий користувачам NDD - Norton Disk Doctor) і запобігає розподілу зіпсованих областей на магнітному носії під файли даних.

Перелічимо особливості ситуації, зафіксованої на рис.1. у найпростішій (штучній) файловій системі.

File_l займає 6 блоків, це число більше за максимальне, тому адреса блоку № 6 (23) розміщена в таблиці переповнення;

File_2 займає 2 блоки, що менше обмеження, тому вся інформація зосереджена в області файлів.

Є такі конфліктні ситуації:

· File_3 не містить жодного блоку (отже, файл був видалений, але великий запис зберігся);

· File_4 і File_l посилаються на блок № 3. Це помилка, оскільки кожен блок має бути закріплений за єдиним файлом;

· У списку вільних блоків містяться номери блоків № 12 (позначений як збійний) та № 13 (розподілений під File_1).

38. Логічна структурарозділів диска на прикладі IBM- та MS-сумісних файлових систем

Логічними дисками D та E

Максимальне число первинних розділів - 4. Активний розділ, де знаходиться системний завантажувач.

MBR- код та дані, необхідні для подальшого завантаження операційної системи та розташовані в перших фізичних секторах (найчастіше в першому) на жорсткому диску або іншому пристрої зберігання інформації.

Запис розширеного розділу називають SMBR (Secondary Master Boot Record). Відмінність цього запису полягає в тому, що він не має завантажувача, а таблиця розділів складається з двох записів: основний розділ та розширений розділ.

39. Файлова система FAT. Структура тома FAT

40. Файлова система NTFS. Структура тома NTFS

41. Реєстр Windows

42. Операційні системи сімейства Windows NT

43. Деякі архітектурні модулі Windows NT

44. Управління жорсткими дискамиу Windows NT

45. Проективні операційні системи, їх принципи, переваги, недоліки

46. ​​Процедурні операційні системи, їх принципи, переваги, недоліки

47. Історія розвитку та ідеологія побудови ОС Unix

48. Структура ОС Unix

49. Інтерфейси користувача Unix

50. Диспетчеризація процесів (завдань) у Unix

51. ОС Linux та її основні переваги

52. Реалізація графічного режиму в ОС Linux

53. Основні принципи роботи в ОС Linux

54. Основні файли конфігурації ОС Linux

55. Робота з дисковими накопичувачамив ОС Linux

56. Програми для ОС Linux

Структура файлової системи

Структура файлової системи залежить від операційної системи. Однією з перших комп'ютерах застосовувалася файлова система FAT (File Allocation Table), яка використовувалася в операційній системі MS DOS.

FAT була призначена для роботи з гнучкими дисками розміром менше 1 Мбайта, і спочатку не передбачала підтримки жорстких дисків. Надалі FAT стала підтримувати файли та розділи розмірів до 2 Гбайт.

У FAT застосовуються такі угоди щодо імен файлів:
Ім'я має починатися з літери або цифри і може містити будь-який символ ASCII, за винятком пробілу та символів "/\: ; | = , ^ * ?
Довжина імені не перевищує 8 символів, за ним слідує точка та необов'язкове розширення довжиною до 3 символів.
регістр символів в іменах файлів не розрізняється та не зберігається.

Файлова система FAT не може контролювати окремо кожен сектор, тому вона об'єднує суміжні сектори кластери. Таким чином, зменшується загальна кількість одиниць зберігання, за якими має стежити файлова система. Розмір кластера FAT є ступенем двох і визначається розміром тома при форматуванні диска. Кластер є мінімальним простором, який може займати файл. Це призводить до того, що частина дискового простору витрачається марно.

В операційних системах як об'єкти, призначені для зберігання файлів і забезпечення доступу до них, використовуються поняття каталог і папка.

Доступ - процедура встановлення зв'язку з пам'яттю та розміщеним у ній файлом для запису та читання даних.

При зверненні до файлу необхідно точно вказати місце розташування. При цьому, якщо звернення до файлу виконується з командного рядка, запис виглядає наступним чином:

c:\Papka1\papka2\uchebnik.doc

Такий запис називається маршрут або шлях.

Ім'я логічного диска, що стоїть перед ім'ям файлу специфікації, вказує логічний диск, у якому слід шукати файл. На цьому ж диску організовано каталог, де зберігаються повні імена файлів, а також їх характеристики: дата і час створення; обсяг (у байтах); спеціальні атрибути. За аналогією з бібліотечною системою організації каталогів повне ім'я файлу, зареєстроване в каталозі, буде шифром, яким операційна система знаходить місце розташування файлу на диску.

Каталог-довідник файлів із зазначенням розташування на диску.

В операційній системі WINDOWS поняттю каталог відповідає поняття папка.

Розрізняють два стани каталогу - поточний (активний) та пасивний.

Поточний (активний) каталог-каталог, в якому в даний момент часу працює користувач.

Пасивний каталог-каталог, з яким в даний момент часу немає зв'язку .

В операційній системі прийнята ієрархічна структура організації каталогів. На кожному диску завжди є єдиний головний (кореневий) каталог. Він знаходиться на нульовому рівні ієрархічної структури і позначається символом "зворотний слеш". Кореневий каталог створюється під час форматування (ініціалізації, розмітки) диска, має обмежений розмір. До головного каталогу можуть входити інші каталоги та файли, які створюються командами операційної системи та можуть бути видалені відповідними командами.

Батьківський каталог - каталог, що має підкаталоги .

Підкаталог - каталог, який входить до іншого каталогу .

Таким чином, будь-який каталог, що містить каталоги нижнього рівня, може бути, з одного боку, стосовно батьківських, а з іншого боку, підлеглим по відношенню до каталогу верхнього рівня.

У структурі каталогів можуть бути каталоги, які містять жодного файлу чи подкаталога. Такі підкаталоги називаються порожніми .

Правила найменування підкаталогів такі самі, як і правила найменування файлів. Для формального відмінності від файлів зазвичай підкаталогам надають лише імена, хоча можна додати і тип за тими самими правилами, як і для файлів.

Файлова система FAT завжди заповнює вільне місце на диску послідовно від початку до кінця. При створенні нового файлу або зміні вже існуючого вона шукає перший вільний кластер в таблиці розміщення файлів. Якщо в процесі роботи одні файли були видалені, а інші змінилися в розмірі, порожні кластери, що з'являються в результаті, будуть розсіяні по диску. Якщо кластери, що містять дані файлу, розташовані не поспіль, файл виявляється фрагментованим. Сильно фрагментовані файли значно знижують ефективність роботи. До складу операційних систем, що підтримують FAT, зазвичай входять спеціальні утиліти дефрагментації диска, призначені для підвищення продуктивності файлових операцій.

Файлова система FAT має суттєве обмеження щодо підтримки великих обсягів дискового простору, межа дорівнює 2 Гб.

Нові покоління жорстких дисків, що мають великі обсяги дискового простору, зажадали більш досконалої файлової системи.

Операційна система Windows містить файлову систему FAT32, яка підтримує жорсткі диски обсягом до двох терабайт.
У FAT32 були розширені атрибути файлів, що дозволяють зберігати час і дату створення, модифікації та останнього доступу до файлу або каталогу.
Система дозволяє довгі імена файлів та пробіли в іменах.
Файлова система FAT32 підтримується в операційних системах Windows XP та Windows Vista.

Для названих операційних систем було розроблено ще одну файлову систему: NTFS (New Technology File System)

У NTFS значно розширено можливості з управління доступом до окремих файлів і каталогів, введено велику кількість атрибутів, реалізовано стійкість до відмов, засоби динамічного стиснення файлів. NTFS дозволяє використовувати імена файлів завдовжки до 255 символів

NTFS має можливість самостійного відновлення у разі збою ОС або обладнання, так що дисковий том залишається доступним, а структура каталогів не порушується.

Кожен файл на томі NTFS представлений записом у спеціальному файлі – головної файлової таблиці MFT (Master File Table). NTFS резервує перші 16 записів таблиці розміром близько 1 Мб спеціальної інформації. Записи забезпечують резервування головної файлової таблиці, відновлення файлів, контролюють стан кластерів, визначають атрибути файлів.

Для зменшення фрагментації NTFS завжди намагається зберегти файли у безперервних блоках. Вона забезпечує ефективний пошук файлів у каталозі.

NTFS була розроблена як файлова система, що відновлюється, що використовує модель обробки транзакцій. Кожна операція вводу-виводу, що змінює файл на томі NTFS, розглядається як транзакція і може виконуватися як неподільний блок. При модифікації файлу користувачем сервіс файлу реєстрації фіксує всю необхідну інформацію для повторення або відкату транзакції.

Цікавою можливістю файлової системи є динамічне шифрування файлів та каталогів, що підвищує надійність зберігання інформації.

Запитання для самоперевірки.

1. Що таке файлова система?

2. Що таке "файл"?

3. Основні складові файлової структури.

4. Що таке кластер?

5.Назвіть основні параметри, що характеризують файл.

6.Як утворюється ім'я файлу?

7. Правила надання імен файлам у системі FAT.

8.Чому виникає потреба дефрагментації диска?

9. Що таке каталог?

10. Поясніть поняття "маршрут", "шлях".

11.Для чого в іменах файлів застосовується розширення?

12. Основне призначення файлової системи.

13.Які файлові системи підтримуються операційними системами Windows XP, Windows Vista?

Операційна система, яка є основою роботи будь-якої комп'ютерної техніки, організує роботу з електронними даними, слідуючи певному алгоритму, в ланцюжку якого файлова система не є незатребуваною. Що являє собою файлова система, і які її види застосовні в сучасний часі спробуємо викласти у цій статті.

Опис загальних характеристикфайлової системи

ФС - це, як уже зазначено вище, частина операційної системи, яка пов'язана безпосередньо з розміщенням, видаленням, переміщенням електронної інформаціїна певному носії, і навіть безпекою її подальшого використання у майбутньому. Саме цей ресурс також застосовується у випадках, коли потрібне відновлення втраченої інформації через програмний збій, як такий. Тобто, це основний інструмент роботи з електронними файлами.

Види файлової системи

На кожному комп'ютерному пристрої застосуємо спеціальний тип ФС. Особливо поширені такі її типи:

- призначена для жорстких дисків;
- призначена для магнітних стрічок;
- призначена для оптичних носіїв;
- Віртуальна;
- Мережева.

Природно, що основною логічною одиницею роботи з електронними даними є файл, під яким мається на увазі документ із систематизованою в ньому інформацією певного характеру, який має свою назву, що полегшує роботу користувача з великим потоком електронних документів.
Отже, абсолютно вся, використовувана операційною інформацією, трансформується у файли, незалежно від того текст це або зображення, або звук, або відео, або фото. Крім іншого драйвера і програмні бібліотеки, теж мають транскрипцію цих.

Кожна інформаційна одиниця має ім'я, певне розширення, розмір, властиві характеристики, тип. А ось ФС – це їхня сукупність, а також принципи роботи з усіма ними.

Залежно від того, які властиві особливості притаманні системі, з такими даними вона і ефективно працюватиме. А це і є причиною класифікації її на типи та види.

Погляд на файлову систему з погляду програмування

Вивчаючи поняття ФС, слід розуміти, що це багаторівнева складова, на першому з яких переважає трансформатор файлових систем, що забезпечує ефективну взаємодію між системою і певним програмним додатком. Саме він відповідає за перетворення запиту до електронних даних у певний формат, який і розпізнається драйверами, що спричиняє ефективну роботу з файлами, тобто до них відкривається доступ.

У сучасних додатків, які мають стандарт роботи клієнт-сервер, вимоги до ФС дуже високі. Адже сучасні системи просто зобов'язані забезпечувати найефективніший доступ до всіх типів електронних одиниць, а також надавати колосальну підтримку носіїв великих обсягів, а також встановлювати захист усіх даних від небажаного доступу іншими користувачами, а також забезпечувати цілісність інформації, що зберігається в електронному форматі.

Нижче ми розглянемо всі існуючі на сьогодні ФС та їх переваги та недоліки.

ФС - FAT

Це найдавніший тип файлової системи, який був розроблений ще далекого 1977 року. Вона працювала з операційною системою ОС 86-DOS і не здатна працювати з жорсткими носіями інформації, і розрахована на гнучкі їх типи та зберігання інформації до одного мегабайта. Якщо обмеження обсягу інформації сьогодні актуально, інші показники залишилися затребуваними у постійному вигляді.

Ця файлова система використовувалася провідною компанією розробником програмних додатків– Майкрософт для такої операційної системи, як ОС MS-DOS 1.0.
Файли цієї системи мають ряд характерних властивостей:

- Ім'я інформаційної одиниці повинно містити на своєму початку букву або цифру, а подальше зміст найменування може включати різні символи клавіатури комп'ютера;
- ім'я файлу не повинно перевищувати восьми символів, в кінці імені ставиться точка, після якої слідує розширення з трьох літер;
— для створення імені файлу можна використовувати будь-який регістр розкладки клавіатури.

З самого початку розробки файлова система FAT була спрямована на роботу з операційною системою ОС DOS, вона не була зацікавлена ​​в збереженні даних про користувача або власника інформації.

Завдяки всіляким модифікаціям цієї ФС, вона стала найпопулярнішою в сучасний час і на її основі працюють найінноваційніші операційні системи.

Саме ця файлова система здатна зберігати файли в незмінному вигляді, якщо комп'ютерна техніка вимкнулася неправильно в силу, наприклад, відсутності заряджання батареї або вимкнення світла.

У багатьох операційних системах, з якими працює FAT, лежать певні програмні утиліти, що коригують та перевіряють саме дерево змісту ФС та файли.

ФС - NTFS

З операційною ОС Windows NT працює сучасна файлова система NTFS, у принципі її у неї орієнтована. У її складі діє утиліта convert, яка відповідає за конвертацію томів із формату HPFS або FAT, у формат томів NTFS.

Вона більш модернізована проти першим описаним вище варіантом. У цій версії розширені можливості щодо безпосереднього управліннядоступом до всіх інформаційних одиниць. Тут можна користуватися безліччю корисних атрибутів, динамічним стисненням файлів, стійкістю до відмови. Однією з переваг є і підтримка вимог POSIX стандарту.

Ця файлова система дозволяє створювати інформаційні файли з іменами довжиною 255 символів.

Якщо операційна система, яка працює з цією файловою системою, дає збій, то не потрібно переживати за збереження всіх файлів. Вони залишаються в цілісності та неушкодження, оскільки цей тип файлової системи має властивість самовідновлюватися.

Особливістю ФС NTFS є її структура, яка представлена ​​у вигляді певної таблиці. Перші шістнадцять записів у реєстрі – це зміст самої файлової системи. Кожна окрема електронна одиниця теж має вигляд таблиці, яка містить інформацію про таблицю, дзеркальний файл у форматі MFT, файл реєстрації, що використовується за необхідності відновлення інформації та наступні дані – це інформація про сам файл та його дані, які були збережені безпосередньо на жорсткому диску.

Усі команди з файлами мають властивість зберігатися, що допомагає згодом відновлюватися системі самостійно після збою операційної системи, з якою вона працює.

ФС - EFS

Дуже поширеною є файлова система EFS, яка вважається зашифрованою. Вона працює з операційною системою Windows. Ця система обумовлює збереження файлів на жорсткому диску у зашифрованому вигляді. Це найдієвіший захист усіх файлів.
Шифрування встановлюється у властивостях файлу за допомогою галочки навпроти вкладки, що говорить про можливість шифрування. Скориставшись цією функцією, можна вказати, кому доступні для перегляду файли, тобто, кому дозволено з ними працювати.

ФС – RAW

Файлові елементи – це найуразливіші одиниці програмування. Адже саме вони є інформацією, яка зберігається на дисках комп'ютерної техніки. Вони можуть ушкоджуватися, видалятися, ховатися. Загалом, робота користувача тільки і орієнтована на створення, збереження та переміщення цих.
Операційна система не завжди показує ідеальні властивості своєї роботи та має характерність виходити з ладу. Відбувається це з багатьох причин. Але зараз не про це.

Дуже багато користувачів стикаються з повідомленням про пошкодження система RAW. Це справді ФС чи ні? Таким питанням задаються багато хто. Виявляється, це зовсім так. Якщо пояснювати на рівні мови програмування, то RAW - це помилка, а саме логічна помилка, яка впроваджена вже в операційну систему Windows з метою убезпечити її від виходу з ладу. Якщо техніка видає якісь повідомлення з приводу RAW, отже потрібно мати на увазі, що під загрозою структура файлової системи, яка працює неправильно або їй загрожує поступове руйнування.

Якщо така проблема в наявності, то ви не зможете отримати доступ до жодного файлу в комп'ютері, а також він відмовиться виконувати й інші операційні команди.

ФС – UDF

Це файлова система для оптичних дисків, що має свої особливості:

- Найменування файлів не повинні перевищувати 255 символів;
- Іменний регістр може бути як нижнім, так і верхнім.

Працює вона з операційною системою Windows XP.

ФС - EXFAT

І ще одна сучасна файлова система - EXFAT, яка є якоюсь посередницькою ланкою між Windows і Linux, що забезпечує ефективну трансформацію файлів з однієї системи в іншу, оскільки файлообмінники у них різні. Використовується вона на переносних накопичувачах інформації, таких як флешки.

З вище написаного можна зробити правильний висновок. Кожна охарактеризована ФС відрізняється своїми особливостями, створює певні формати файлів. Ось чому іноді не виходить отримати доступ до якихось файлів, отже, вони створені зовсім в іншій файловій системі, яку ваша розпізнати не може.
Сподіваємося, що викладена в цій статті інформація допоможе вам уникнути багатьох проблем під час роботи з інформаційними файлами. Тепер ви можете самостійно визначити, з якою і ФС працює ОС вашого комп'ютера, і з якими даними вам доводиться працювати щодня в потоці їх систематичної оперативної обробки.

Файли на комп'ютері створюються та розміщуються на базі системних принципів. Завдяки їх реалізації користувач отримує можливість комфортно звертатися до потрібної інформації, не замислюючись над складними алгоритмами доступу до неї. Як організовано роботу файлових систем? Які з них найпопулярніші сьогодні? Які відмінності між файловими системами адаптованими для ПК? І тими, що використовуються в мобільних пристроях – смартфонах чи планшетах?

Файлові системи: визначення

Згідно з поширеним визначенням, файлова система - це сукупність алгоритмів та стандартів, що задіяні з метою організації ефективного доступукористувача ПК до даних, розміщених на комп'ютері. Деякі фахівці вважають її частиною Інші IT-експерти, визнаючи той факт, що вона безпосередньо пов'язана з ОС, вважають, що файлова система є незалежним компонентом управління комп'ютерними даними.

Яким чином використовувалися комп'ютери до того, як було винайдено файлову систему? Інформатика – як наукова дисципліна – зафіксувала той факт, що довгий часуправління даними здійснювалося у вигляді структурування у межах алгоритмів, закладених у конкретних програмах. Таким чином, один із критеріїв файлової системи – це наявність стандартів, однакових для більшості програм, що використовують доступ до даних.

Принципи роботи файлових систем

Файлова система - це, передусім, механізм, що передбачає задіяння апаратних ресурсів комп'ютера. Як правило, мова тут йде про магнітні або лазерні носії - жорсткі диски, CD, DVD, флешки, ще не встигли застаріти дискети. Для того щоб зрозуміти, як відповідна система працює, визначимося з тим, що таке власне сам файл.

Відповідно до загальноприйнятого у середовищі IT-експертів визначенню, це область даних фіксованої величини, що виражається у базових одиницях виміру інформації - байтах. Розташовується файл на дисковому носії, як правило, у вигляді кількох пов'язаних між собою блоків, що мають конкретну "адресу" доступу. Файлова система визначає ці координати і " повідомляє " їх, своєю чергою, ОС. Яка зрозуміло транслює відповідні дані користувачеві. Відбувається звернення до даних з метою їх зчитування, модифікування, створення нових. Конкретний алгоритм роботи з "координатами" файлів може бути різним. Він залежить від типу комп'ютера, ОС, специфіки даних, що зберігаються, та інших умов. Тому є різні видифайлових систем Кожна з них оптимізована для використання в конкретній ОС або для роботи з певними типамиданих.

Адаптування дискового носіядо використання у вигляді алгоритмів конкретної файлової системи називається форматуванням. Відповідні апаратні елементи диска - кластери - підготовляються до наступного запису на них файлів, а також читання їх відповідно до стандартів, закладених у тій чи іншій системі керування даними. Як змінити файлову систему? Найчастіше це можна зробити, лише переформатувавши носій даних. Як правило, файли при цьому стираються. Однак є варіант, при якому, задіявши спеціальні програми, все ж таки можна, хоча це, як правило, вимагає великої кількості часу, поміняти систему управління даними, залишивши останні недоторканими.

Файлові системи працюють не без помилок. Можливі деякі збої у створенні роботи з блоками даних. Але вони здебільшого не критичні. Як правило, немає проблем з тим, як виправити файлову систему, усунути помилки. У ОС Windows для цього, зокрема, передбачено вбудовані програмні рішеннядоступні для будь-якого користувача. Наприклад, програма "Перевірка диска".

Різновиди

Які види файлових систем можна назвати найпоширенішими? Ймовірно, насамперед ті, що використовуються найпопулярнішою ОС для ПК у світі – Windows. Основні файлові системи Windows – це FAT, FAT32, NTFS та їх різні модифікації. Поряд із комп'ютерами популярність набули смартфони та планшети. Більшість з них, якщо говорити про глобальному ринкуі не розглядати відмінності в технологічних платформах, управляється ОС Android та iOS. Ці ОС використовують свої алгоритми роботи з даними, відмінні від тих, якими характеризуються файлові системи Windows.

Стандарти відкриті для всіх

Зазначимо, що в Останнім часомна світовому ринку електроніки спостерігається деяка уніфікація стандартів в аспекті роботи ОС різними типамиданих. Це простежується у двох аспектах. По-перше, на різних пристрояхпід керуванням двох несхожих типів ОС часто використовується та сама файлова система, однаковою мірою сумісна з кожної ОС. По-друге, сучасні версіїОС, зазвичай, здатні розпізнавати як типові собі файлові системи, а й ті, що зазвичай застосовують у інших ОС - як у вбудованих алгоритмів, і з допомогою стороннього програмного забезпечення. Наприклад, сучасні версії LinuxЯк правило, без проблем розпізнають зазначені файлові системи для Windows.

Структура файлової системи

Незважаючи на те, що види файлових систем представлені в досить великій кількості, працюють вони в цілому за дуже схожими принципами ( загальну схемуми виклали вище) та в рамках подібних структурних елементів чи об'єктів. Розглянемо їх. Які основні об'єкти файлової системи?

Один із ключових - Він являє собою ізольовану область даних, в якій можуть розміщуватись файли. Структура каталогів – ієрархічна. Що це означає? Один або кілька каталогів можуть розміщуватись в іншому. Який, у свою чергу, входить до складу "вищого". Найголовнішим вважається кореневий каталог. Якщо говорити про принципи, на базі яких працює файлова система Windows - 7, 8, XP або іншої версії, - кореневим каталогом вважається логічний диск, що позначається буквою - як правило, C, D, E (але можна налаштувати будь-яку, що є в англійському алфавіті). Що ж до, наприклад, ОС Linux, то там кореневим каталогом виступає магнітний носій загалом. У цій та інших ОС, заснованих на її принципах – до таких відноситься Android – логічні дискине використовуються. Чи можна зберігати файли без каталогів? Так. Але це дуже зручно. Власне, комфорт у користуванні ПК – одна з причин впровадження у файлових системах принципу розподілу даних за каталогами. Називатися вони можуть по-різному. У Windows каталоги називаються папками, в Linux - переважно так само. Але традиційна назва каталогів, що використовується протягом багатьох років, в цій ОС - "директорії". Як і попередніх Windows і Linux ОС - DOS, Unix.

У середовищі IT-фахівців немає однозначної думки щодо того, чи вважати файл структурним елементомвідповідної системи. Ті, хто вважає, що це не зовсім коректно, аргументують свою думку тим, що система цілком може існувати і без файлів. Нехай це з практичної точки зору і марне явище. Навіть якщо на диску ніяких файлів не записано, відповідна система все одно може бути. Як правило, магнітні носії, що продаються в магазинах, не містять будь-яких файлів. Але на них вже є відповідна система. Відповідно до іншої точки зору, файли слід вважати невід'ємною складовою систем, якими вони управляються. Чому? А тому, що, як вважають експерти, алгоритми їхнього залучення адаптовані насамперед під роботу саме з файлами в рамках тих чи інших стандартів. Ні для чого іншого системи, що розглядаються, не призначені.

Ще один елемент, присутній у більшості файлових систем - Він є область даних, що містять відомості про розміщення конкретного файлу в певному місці. Тобто розмістити ярлик можна в одному місці диска, проте при цьому можливе забезпечення доступу до потрібної області даних, яка знаходиться в іншій частині носія. Вважати, що ярлики - це повноцінні об'єкти файлової системи, можна, якщо домовитися, що є також і файли.

Так чи інакше не буде помилкою сказати, що всі три типи даних – файли, ярлики та каталоги – є елементами відповідних систем. за Крайній мірі, ця теза буде відповідати однією з найпоширеніших точок зору. Найважливіший аспект, Що характеризує те, як працює файлова система - це принципи іменування файлів та каталогів.

Імена файлів та каталогів у різних системах

Якщо домовитися, що файли - це все-таки складові елементивідповідних їм систем, то варто розглянути їх базову структуру. Що можна відзначити насамперед? Для зручності організації доступу до них переважно сучасних системуправління даними передбачена дворівнева структура іменування файлів. Перший рівень – це назва. Другий – розширення. Візьмемо для прикладу музичний файл Dance.mp3. Dance – це назва. Mp3 – розширення. Перше покликане розкривати для користувача зміст файлу (а для програми бути орієнтиром для швидкого доступу). Друге означає тип файлу. Якщо він MP3, то неважко здогадатися, що йдеться про музику. Файли з розширенням Doc – це, як правило, документи, Jpg – картинки, Html – веб-сторінки.

Каталоги, своєю чергою, мають однорівневу структуру. Вони мають тільки назву, розширення немає. Якщо говорити про відмінності між різними видамисистем управління даними, то перше, потім слід звернути увагу - це реалізовані в них принципи іменування файлів і каталогів. Щодо ОС Windows специфіка така. У найпопулярнішій у світі операційній системі файли можуть мати назву будь-якою мовою. Максимальна довжинащоправда, при цьому обмежена. Конкретний її інтервал залежить від системи управління даними, що використовується. Зазвичай, це значення в межах 200-260 символів.

Загальне правило всім ОС і відповідних їм систем управління даними - у одному каталозі що неспроможні перебувати файли з однаковими найменуваннями. У Linux при цьому є якась "лібералізація" цього правила. В одному каталозі можуть бути файли з однаковими літерами, але у різному регістрі. Наприклад, Dance.mp3 та DANCE.mp3. У Windows це неможливо. Ці ж правила встановлені також і в аспекті розміщення каталогів усередині інших.

Адресація файлів та каталогів

Адресація файлів та каталогів - найважливіший елементвідповідної системи. У ОС Windows її формат користувача може виглядати так: C:/Documents/Music/ - це доступ до каталогу Music. Якщо нас цікавить якийсь конкретний файл, то адреса може мати такий вигляд: C:/Documents/Music/Dance.mp3. Чому "користувацький"? Справа в тому, що на рівні програмно-апаратної взаємодії компонентів комп'ютера структура доступу до файлів набагато складніша. Файлова система визначає розташування файлових блоків і взаємодіє з ОС здебільшого в рамках прихованих від користувача операцій. Однак у користувача ПК дуже рідко виникає потреба користуватися іншими форматами "адрес". Практично завжди доступ до файлів здійснюється у зазначеному стандарті.

Порівняння файлових систем для Windows

Ми вивчили загальні принципифункціонування файлових систем Розглянемо тепер особливості найпоширеніших їх видів. У Windows найчастіше використовують такі файлові системи, як FAT, FAT32, NTFS, і навіть exFAT. Перша в цьому ряду вважається застарілою. Вона, разом з тим, довгий час була певним флагманом індустрії, але зі зростанням технологічності ПК її можливості перестали задовольняти запити користувачів та потреби в ресурсах з боку програмного забезпечення.

Покликана замінити FAT файловасистема – це FAT32. Як вважають багато IT-експертів, зараз вона найпопулярніша, якщо говорити про ринок ПК під керуванням Windows. Вона найчастіше використовується при зберіганні файлів на жорстких дисках та флешках. Також можна відзначити, що ця система керування даними досить регулярно використовується в модулях пам'яті різних цифрових пристроїв- Телефони, фотоапарати. Основна перевага FAT32, яку виділяють IT-експерти, таким чином, Незважаючи на те, що створена була дана файлова система компанією Microsoft, працювати з даними у межах закладених у ній алгоритмів можуть більшість сучасних ОС, включаючи ті, що інстальовані на зазначені типи цифрової техніки.

Є система FAT32 і ряд недоліків. Насамперед можна відзначити обмеження на розмір одного взятого файлу - він не може бути більшим за 4 Гб. Також у системі FAT32 не можна вбудованими засобами Windowsвстановити логічний диск, розмір якого був би більше 32 Гб. Але це можна зробити, встановивши додаткове спеціалізоване програмне забезпечення.

Інша популярна системаУправління файлами, розроблене Microsoft - це NTFS. Як вважають деякі IT-експерти, за більшістю параметрів вона перевершує FAT32. Але ця теза справедлива, якщо йдеться про роботу комп'ютера під керуванням Windows. Система NTFS не настільки універсальна як FAT32. Особливості її функціонування роблять використання файлової системи не завжди комфортним, зокрема, в мобільних пристроях. Одне з ключових переваг NFTS – надійність. Наприклад, у випадках, коли у жорсткого диска раптово відключається живлення, ймовірність того, що файли пошкодяться, зводиться до мінімуму завдяки передбаченим у NTFS алгоритмам дублювання доступу до даних.

Одна з нових файлових систем від Microsoft - exFAT. Найкращим чиномвона адаптована для флешок. Базові принципироботи в ній ті ж, що і в FAT32, але присутня також і значуща модернізація в деяких аспектах: наприклад, немає обмежень за розміром одиничного файлу. Разом з тим система exFAT, як відзначають багато IT-експертів, в числі тих, що мають низьку універсальність. На комп'ютерах під керуванням ОС, відмінних від Windows, працювати з файлами під час використання exFAT може бути утруднена. Більш того, навіть у деяких версіях Windows, таких як XP, дані на дисках, відформатованих за алгоритмами exFAT, можуть не читатися. Потрібно встановити додатковий драйвер.

Зазначимо, що через залучення досить широкого спектра файлових систем в ОС Windows у користувача можуть виникати періодичні складності в аспекті сумісності. різних пристроївз комп'ютером. У ряді випадків, наприклад, потрібно встановити драйвер файлової системи WPD ( Windows Portable Devices - технології, що використовується під час роботи з переносними пристроями). Іноді його може не опинитися під рукою у користувача, внаслідок чого зовнішній носійОС може не розпізнати. Файлова система WPDможе вимагати додаткових програмних засобів адаптації до операційного середовища конкретному комп'ютері. У ряді випадків користувач буде змушений звертатися до IT-фахівців для вирішення проблеми.

Як визначити, яка саме файлова система – exFAT або NTFS, а може бути, FAT32 – оптимальна для використання у конкретних випадках? Рекомендації IT-фахівців загалом такі. Можна задіяти два основні підходи. Відповідно до першого слід розмежовувати типові файлові системи жорсткихдисків, а також ті, що краще адаптовані до флеш-накопичувачів. FAT і FAT32, як вважають багато фахівців, краще підходять для "флешок", NTFS - для вінчестерів (в силу технологічних особливостейроботи з даними).

У межах другого підходу значення має значення носія. Якщо йдеться про використання порівняно невеликого об'єму диска або флешки, відформатувати їх можна у FAT32. Якщо диск більшого розміру, можна спробувати exFAT. Але тільки в тому випадку, якщо не передбачається використання носіїв на інших комп'ютерах, особливо тих, де не стоять самі свіжі версії Windows. Якщо йдеться про великі жорсткі диски, в тому числі і зовнішні, їх доцільно форматувати в NTFS. Приблизно такі критерії, якими може бути обрана оптимальна файлова система - exFAT або NTFS, FAT32. Тобто використовувати якусь із них слід, враховуючи розмір носія, його тип, а також версію ОС, на якому накопичувач переважно використовується.

Файлові системи для Mac

Інша популярна програмно-апаратна платформа на світовому ринку комп'ютерної техніки – Macintosh від Apple. ПК цієї лінійки працюють під керуванням операційної системи Mac OS. Які особливості роботи з файлами в комп'ютерах Mac? У найсучасніших ПК від Apple використовується файлова система Mac OS Extended. Раніше у комп'ютерах Mac роботаз даними керувалася відповідно до стандартів HFS.

Головне, що можна відзначити в аспекті її характеристик: на диску, яким керує файлова система Mac OS Extended, можуть розміщуватися файли дуже великого обсягу - може йтися про кілька мільйонів терабайт.

Файлова система в Android-пристроях

Найпопулярніша ОС для мобільних пристроїв - вигляді електронної техніки, яка не поступається за популярністю ПК, - це Android. Як здійснюється управління файлами на девайсах відповідного типу? Зазначимо перш за все, що дана операційна система - фактично "мобільна" адаптація ОС Linux, яка завдяки відкритому програмного коду, може бути модифікована з перспективою використання найширшого спектру пристроїв. Тому керування файлами в мобільних девайсахпід управлінням Androidздійснюється в цілому за тими ж принципами, що й у Linux. Деякі з них ми відзначили вище. Зокрема, керування файлами в Linux здійснюється без поділу носія на логічні диски, як це відбувається у Windows. Що ще цікавого містить у собі файлова система Android?

Кореневим каталогом в Android, як правило, виступає область даних, що називається /mnt. Відповідно адреса потрібного файлу може виглядати приблизно так: /mnt/sd/photo.jpg. Крім того, є ще одна особливість системи управління даними, що реалізована в цій мобільній ОС. Справа в тому, що флеш-пам'ять девайса, як правило, класифікована на кілька розділів, таких як, наприклад, System або Data. При цьому спочатку заданий розміркожного їх змінити не можна. Приблизну аналогію щодо даного технологічного аспектуможна виявити, згадавши, що не можна (якщо не використовувати спеціальне ПЗ) змінювати розмір логічних дисків у Windows. Він має бути фіксованим.

Ще одна цікава особливістьорганізації роботи з файлами в Android - відповідна операційна система, як правило, записує нові дані в конкретну областьдиска – Data. Робота, наприклад, із розділом System у своїй не здійснюється. Тому, коли користувач задіє функцію скидання програмних налаштуваньсмартфона або планшета до рівня "заводських", то на практиці це означає, що файли, що записані в область Data, просто стираються. Розділ Systemж, зазвичай, залишається незмінним. Більше того, будь-які коригування вмісту в System користувач, не маючи спеціалізованого ПЗ, здійснювати не може. Процедура, пов'язана з оновленням системної області носія в Android-пристрої, називається перепрошивкою. Не форматування, хоча обидві операції часто здійснюються одночасно. Як правило, перепрошивка застосовується з метою встановлення на мобільний пристрійбільше нової версіїОС Android.

Таким чином, ключові принципи, на базі яких працює файлова система Android - відсутність логічних дисків, а також жорстке розмежування доступу до системних і даних користувача. Не можна сказати, що даний підхідпринципово відрізняється від того, що реалізований у Windows, проте, як вважають багато IT-експертів, в ОС від Microsoft для користувачів є дещо більша свобода в роботі з файлами. Втім, як вважають деякі фахівці, це не можна вважати однозначним перевагою Windows. "Ліберальний" режим в аспекті керування файлами задіяють, звичайно ж, не тільки користувачі, а й комп'ютерні віруси, до яких Windows дуже сприйнятлива (на відміну від Linux та її "мобільної" реалізації в вигляді Android). У цьому, як вважають експерти, полягає одна з причин того, що вірусів для Android-пристроїв настільки небагато - суто з технологічної точки зору вони не можуть повною мірою функціонувати в операційному середовищі, що працює за принципами суворого контролю доступу до файлів.