Структури даних

Файлові системи

· Спільне.Теоретично інформатики визначено такі три основних типи структур даних – лінійна, таблична, ієрархічна. Приклад: послідовність листів – лінійна структура. Частини, розділи, розділи, параграфи – ієрархія. Зміст – таблиця – пов'язує – ієрархічну з лінійною. У структурованих даних з'являється новий атрибут - Адреса.

· Лінійні структури (списки, вектор).Звичайні списки. Адреса кожного елемента однозначно визначається його номером. Якщо усі елементи списку мають рівну довжину- Вектор даних.

· Табличні структури (таблиці, матриці).Відмінність таблиці від списку – кожен елемент – визначається адресою, що складається не з одного, а кількох параметрів. Найпоширеніший приклад – матриця - адреса – два параметри – номер рядка та номер стовпця. Багатовимірні таблиці.

· Ієрархічні структури.Використовуються для подання нерегулярних даних. Адреса - визначається маршрутом - від вершини дерева. Файлова система- Комп'ютера. (Маршрут може перевищити – величину даних, дихотомія – завжди два розгалуження – вліво та вправо).

· Упорядкування структур даних.Основний спосіб - сортування. ! При додаванні нового елемента до впорядкованої структури – можливі зміни адреси у існуючих. Для ієрархічних структур – індексація– кожному елементу унікальний номер– який далі використовується у сортуванні та пошуку.

Історичним першим кроком у галузі зберігання та управління даними стало використання систем керування файлами.

Файл – це іменована область зовнішньої пам'яті, в яку можна записувати та з якої можна зчитувати дані. Три параметри:

Послідовність довільного числабайтів,

Унікальне власне ім'я (фактично адреса).

Дані одного типу – тип файлу.

Правила іменування файлів, спосіб доступу до даних, які у файлі, і структура цих даних залежить від конкретної системи управління файлами і, можливо, від типу файла.

Перша, в сучасному розумінні, розвинена файлова система була розроблена фірмою IBM для її серії 360 (1965-1966). Але в нинішніх системах вона практично не застосовується. Використовувала облікові структури даних (ЄС-том, розділ, файл).

Більшість із Вас знайома з файловими системами сучасних ОС. Це перш за все MS DOS, Windows, а деякі з побудовою файлової системи для різних варіантів UNIX.

· Структура файлів.Файл представляє сукупність блоків даних, розміщених на зовнішньому носії. Для проведення обміну з магнітним дискомна рівні апаратури потрібно вказати номер циліндра, номер поверхні, номер блоку на відповідній доріжці та кількість байтів, яку потрібно записати або прочитати від початку блоку. Тому у всіх файлових системах явно чи неявно виділяється деякий базовий рівень , що забезпечує роботу з файлами, що представляють набір блоків, що прямо адресуються в адресному просторі.

· Найменування файлів.Усі сучасні файлові системи підтримують багаторівневе найменування файлів з допомогою підтримки у зовнішній пам'яті додаткових файлівзі спеціальною структурою - каталогів. Кожен каталог містить імена каталогів та/або файлів, що містяться у цьому каталозі. Таким чином, повне ім'яфайлу складається зі списку імен каталогів плюс ім'я файлу у каталозібезпосередньо містить даний файл. Різниця між способами іменування файлів у різних файлових системах полягає в тому, з чого починається цей ланцюжок імен. (Unix, DOS-Windows)

· Захист файлів. Системи керування файлами повинні забезпечувати авторизацію доступу до файлів. У загальному виглядіпідхід у тому, що стосовно кожному зареєстрованому користувачевіданої обчислювальної системи для кожного існуючого файлу вказуються дії, які дозволені чи заборонені даному користувачеві. Існували спроби реалізувати цей підхід у повному обсязі. Але це викликало надто великі накладні витрати як щодо зберігання надлишкової інформації, так і використання цієї інформації для контролю правомочності доступу. Тому в більшості сучасних системУправління файлами застосовується підхід до захисту файлів, вперше реалізований в ОС UNIX (1974). У цій системі кожному зареєстрованому користувачеві відповідає пара цілих ідентифікаторів: ідентифікатор групи, до якої належить цей користувач, та його власний ідентифікатор у групі.Відповідно, при кожному файлі зберігається повний ідентифікатор користувача, який створив цей файл, і наголошується, які дії з файлом може виконувати він сам, які дії з файлом доступні для інших користувачів тієї ж групи, і що можуть робити з файлом користувачі інших груп. Ця інформація дуже компактна, при перевірці потрібна невелика кількість дій, і цей спосіб контролю доступу є задовільним у більшості випадків.

· Режим розрахованого на багато користувачів доступу.Якщо операційна система підтримує розрахований на багато користувачів режим цілком реальна ситуація, коли два або більше користувачів одночасно намагаються працювати з одним і тим же файлом. Якщо всі ці користувачі збираються лише читати файл, нічого страшного не станеться. Але якщо хоча б один з них змінюватиме файл, для коректної роботицієї групи потрібна взаємна синхронізація. Історично у файлових системах застосовувався наступний підхід. В операції відкриття файлу (першої та обов'язкової операції, з якої повинен починатися сеанс роботи з файлом), крім інших параметрів, вказувався режим роботи (читання або зміна). + є спеціальні процедури синхронізації дій користувачів. Не можна за записами!

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

з дисципліні

" Інформатика та комп'ютерна техніка" на тему:

"Операційні системи"

"Файлові системи"

1. Операційні системи

2. Файлові системи

3. Файлові системи та імена файлів

Список литературы

1. Операційні системи

Операційна система, ОС (англ. operating system) - базовий комплекс комп'ютерних програм, що забезпечує керування апаратними засобами комп'ютера, роботу з файлами, введення та виведення даних, а також виконання прикладних програм та утиліт.

При включенні комп'ютера операційна система завантажується на згадку раніше інших програм і потім служить платформою і середовищем їхньої роботи. Крім вищезгаданих функцій ОС може здійснювати й інші, наприклад, надання інтерфейсу користувача, мережна взаємодіяі т.п. З 1990-х найбільш поширеними операційними системами для персональних комп'ютерів та серверів є ОС сімейства Microsoft Windowsта Windows NT, Mac OS та Mac OS X, системи класу UNIX, та Unix подібні(особливо GNU/Linux).

Операційні системи можуть бути класифіковані за базової технології([Юнікс] -подібні або подібні до Windows), типу ліцензії ([власне програмне забезпечення|пропрієтарна] або [відкрите програмне забезпечення|відкрита]), чи розвивається в даний час (застарілі DOS або NextStep або сучасні GNU/Linux та Windows), для робочих станцій (DOS, Apple), або для серверів (), [операційна система реального часу|ОС реального часу] та [вбудована операційна система|вбудовані ОС] (, ), , або спеціалізовані (управління виробництвом, навчання, тощо). Призначення та основні можливості програми MS EXCEL. Інтерфейс програми. Основні елементи інтерфейсу Концепція електронної таблиці, комірки, рядки, стовпця, система адресації. Рух по табличному полю. Ввід данних. Типи даних. Редагування вмісту комірки. Зміна ширини та висоти комірки. Властивості осередку (команда "Формат осередків").

2. Файлові системи

Усі сучасні ОС забезпечують створення файлової системи, що призначена зберігання даних на дисках і забезпечення доступу до них.

Основні функції файлової системи можна розділити на дві групи:

Функції для роботи з файлами (створення, видалення, перейменування файлів тощо)

Функції для роботи з даними, що зберігаються у файлах (запис, читання, пошук даних тощо)

Відомо, що файли використовуються для організації та зберігання даних на машинних носіях. Файл - це послідовність довільного числа байтів, що має унікальне власне ім'я або названа область на машинних носіях.

Структурування множини файлів на машинних носіях здійснюється за допомогою каталогів, в яких зберігаються атрибути (параметри та реквізити) файлів. Каталог може включати безліч підкаталогів, внаслідок чого на дисках утворюються розгалужені файлові структури. Організація файлів як деревоподібної структури називається файлової системою.

Принцип організації файлової системи – табличний. Дані про те, де на диску записаний файл, зберігається в таблиці розташування файлів (File Allocation Table, FAT).

Ця таблиця розміщується на початку тому. Для захисту тому на ньому зберігаються дві копії FAT. У разі пошкодження першої копії FAT дискові утилітиможуть скористатися другою копією відновлення тома.

За принципом побудови FAT схожа на зміст книги, оскільки операційна система використовує її для пошуку файлу та визначення кластерів, які цей файл займає на жорсткому диску.

Найменшою фізичною одиницеюзберігання даних є сектором. Розмір сектора 512 байт. Оскільки розмір FAT - таблиці обмежений, то дисків, розмір яких перевищує 32 Мбайт, забезпечити адресацію кожному окремому сектору неможливо.

У зв'язку з цим групи секторів умовно об'єднуються у кластери. Кластер є найменшою одиницею адресації даних. Розмір кластера, на відміну розміру сектора, не фіксований і залежить від ємності диска.

Спочатку для дискет та невеликих жорстких дисків(Менше 16 Мбайт) використовувалася 12-розрядна версія FAT (так звана FAT12). Потім в MS-DOS було введено 16-розрядну версію FAT для великих дисків.

Операційні системи MS DOS, Win 95, Win NT реалізують 16 - розрядні поля таблицях розміщення файлів. Файлова система FAT32 була введена у Windows 95 OSR2 і підтримується у Windows 98 та Windows 2000.

FAT32 є удосконаленою версією FAT, призначеною для використання на томах, об'єм яких перевищує 2 Гбайт.

FAT32 забезпечує підтримку дисків розміром до 2 Тбайт та більш ефективне витрачання дискового простору. FAT32 використовує дрібніші кластери, що дозволяє підвищити ефективність використання дискового простору.

У Windows XP застосовується FAT32 та NTFS. Більш перспективним напрямом у розвитку файлових систем став перехід до NTFS (New Technology File System – файлова система нової технології) з довгими іменами файлів та надійною системою безпеки.

Об `єм розділу NTFSне обмежений. У NTFS мінімізується обсяг дискового простору, який втрачається внаслідок запису невеликих файлів у великі кластери. Крім того, NTFS дозволяє заощаджувати місце на диску, стискаючи сам диск, окремі папкита файли.

За методами іменування файлів розрізняють "коротке" і "довге" ім'я.

Згідно з угодою, прийнятою в MS-DOS, способом іменування файлів на комп'ютерах IBM PC було угоду 8.3., тобто. Ім'я файлу складається з двох частин: власне імені та розширення імені. На ім'я файлу приділяється 8 символів, а на його розширення - 3 символи.

Ім'я від розширення відокремлюється крапкою. Як ім'я, так і розширення можуть включати лише алфавітно-цифрові символи латинського алфавіту. Імена файлів, записані відповідно до угоди 8.3, вважаються "короткими".

З появою операційної системи Windows 95 було введено поняття "довгого" імені. Таке ім'я може містити до 256 символів. Цього цілком достатньо для створення змістових імен файлів. "Довге" ім'я може містити будь-які символи, крім дев'яти спеціальних: \ /: *?< > |.

В імені дозволяється використовувати пробіли та кілька точок. Ім'я файлу закінчується розширенням, що складається із трьох символів. Розширення використовується для класифікації файлів типу.

Унікальність імені файлу забезпечується тим, що повним ім'ям файлу вважається власне ім'я файлу разом із доступом до нього. Шлях доступу до файлупочинається з імені пристрою та включає всі імена каталогів (папок), через які проходить. Як роздільник використовується символ “\” ( зворотний сліш- Зворотна коса риса). Наприклад: D: \Documents and Settings\ТВА\Мої документи\lessons-tva\ robots. txt Незважаючи на те, що дані про розташування файлів зберігаються в табличній структурі, користувачі вони подаються у вигляді ієрархічної структури- людям так зручніше, проте необхідні перетворення бере на себе операційна система.

Звичайний файл є масивом байтів, і може читатися і записуватися, починаючи з довільного байта файлу. Ядро не розрізняє у звичайних файлах меж записів, хоча багато програм сприймають символи перекладу рядка як ознаки кінця рядків, але інші програми можуть припускати наявність інших структур. У самому файлі не зберігається жодний системної інформаціїпро файл, але у файловій системі розміщується деяка інформація про власника, права доступу та використання кожного файлу.

Компонент під назвою ім'я файлує рядком завдовжки до 255 символів. Ці імена зберігаються у файлі особливого типу, який називається каталогом. Інформація про файл у каталозі називається записом каталогуі включає, крім імені файлу, покажчик сам файл. Записи каталогу можуть посилатися як на інші каталоги, так і звичайні файли. Таким чином формується ієрархія каталогів та файлів, яка і називається файловою системою filesystem ;

Малюнок 2-2. Невелика файлова система

Одна маленька файлова система показана на Рис.2-2. Каталоги можуть містити підкаталоги і немає обмежень вкладеності одного каталогу в інший за глибиною. Для дотримання цілісності файлової системи ядро ​​не дозволяє процесу робити запис безпосередньо в каталоги. Файлова система може зберігати не тільки звичайні файли та каталоги, але також посилання на інші об'єкти, такі як пристрої та сокети.

Файлова система утворює дерево, початок якого знаходиться в кореневому каталозі, іноді званому на ім'я слешщо відповідає символу одинарної похилої риси (/). Кореневий каталог містить файли; у нашому прикладі на Малюнку 2.2, він містить vmunix, копію здійснюваного об'єктного файлу ядра. У ньому також розташовані каталоги; у цьому прикладі він містить каталог usr. Усередині каталогу usr розташовується каталог bin, який в основному містить об'єктний код програм, таких, як ls і vi.

Процес звертається до файлу, вказуючи шляхдо нього, який є рядком, що складається з декількох або жодних імен файлів, розділених символами слеша (/). З кожним процесом ядро ​​пов'язує два каталоги, з яких можна інтерпретувати маршрути до файлів. Кореневий каталогпроцесу є верхньою точкою файлової системи, яку може досягти процес; зазвичай він відповідає кореневому каталогу всієї файлової системи. Маршрут, що починається з символу слеша, називається абсолютним маршрутом, та інтерпретується ядром, починаючи з кореневого каталогу процесу.

Ім'я шляху, яке не починається зі слеша, називається відносним маршрутом, та інтерпретується щодо поточного робочого каталогупроцесу. (Цей каталог коротко також називають поточним каталогомабо робочим каталогом) Поточний каталог сам по собі можна позначити безпосередньо на ім'я dotщо відповідає одній точці (). ім'я файлу dot-dot(.) означає батьківський каталог поточного каталогу. Кореневий каталог є предком себе.

Файлова система – це система, яка використовується в роботі операційною системою Windows. Вона необхідна для впорядкування та зберігання даних на будь-якому диску. Саме вона відповідає за зберігання даних на вінчестері. Давайте розглянемо, що таке файлова система і які види таких систем існують.

Навіщо потрібна файлова система

Зрозуміти, яка файлова система використовується на вашому комп'ютері, можна, зайшовши в папку під назвою «Мій комп'ютер». Потім потрібно натиснути правою кнопкоюмиші та вибрати пункт «властивості». У вікні з інформацією, що з'явиться, ви зможете прочитати наступний напис: Файлова система: (назва).

Зовсім не обов'язково, що на кожному диску буде стояти та сама система файлів. Щоб дізнатися, необхідно переглянути кожен диск.

Саме від правильного вибору файлової системи і залежатиме безпека вашого персонального комп'ютера, А операційна система не збиватиметься і втрачатиме дані. Давайте розглянемо, які файлові системи можуть бути у Windows.

Види файлових систем

FAT

Перше, що ми розглянемо, – це файлова система під назвою FAT. Сьогодні вона зустрічається дуже рідко, тому докладно зупинятися на ній не варто. Найбільший її недолік - це максимальний обсягдиска, який становить лише 2 Гб, що у сучасних "залізках" практично не зустрічається. Таким чином, якщо ваш диск має більший обсяг, вона перестає працювати. Кілька років тому 2 Гб - це був стандартний обсяг вінчестера, і ця файлова система чудово там використовувалася. Але сьогодні вона зжила себе і посіла почесне місце на смітнику історії.

Наступна файлова система – це відомий FAT 32. 32 – це розрядність системи. Ця версіяє оновленим різновидом попередньої файлової системи. Якщо ви користуєтеся більше ранньою версією Windows, то у вас можуть виникнути деякі проблеми під час форматування диска. Однак дана система набагато стабільніша, ніж її попередниця, а робота з файлами буде протікати набагато швидше.

NTFS

Тепер розглянемо, що таке файлова система NTFS. Ця системазберігання файлів з'явилася порівняно недавно і є більш сучасною, ніж дві попередні. Однак, незважаючи на величезну кількість переваг, вона не обділена і недоліками. Більшість дисків, які випускаються сьогодні комерційними фірмами, мають саме таку файлову систему. Вона зберігає дані набагато краще, проте досить вимоглива до ресурсів комп'ютера.

Крім того, у разі, коли логічний диск має повне завантаженнядо 90 відсотків, робота файлової системи різко знижується. Також, якщо операційна система виявиться старшою за Windows XP, то на ній така файлова система працювати просто відмовиться. Засунувши диск у дисковод, ваш комп'ютер просто не зможе розпізнати його або буде відзначений як невідомий розділ. Говорячи про переваги, можна відзначити, що робота такої файлової системи з малими файлами проходить набагато швидше та якісніше. Самий великий розмір, що може мати диск – це 18 Тб. Тут є таке поняття, як фрагментація файлів. При ній робота файлової системи не сповільнюватиметься, а продовжить роботу в звичайному режимі. Також при використання NTFSви можете бути цілком і повністю впевнені, що псування файлу не відбудеться. Система дуже економно витрачає простір на диску та дозволяє стискати файли до мінімального розміру, абсолютно не псуючи їх. До речі, саме завдяки цій системі стало можливим відновлення даних у разі їх втрати. Відповідно, якщо порівнювати цю систему з FAT, то всі переваги є. Найголовніше, що вона вам зможе запропонувати – це безпека.

UDF

Тепер настала черга розглянути, що таке файлова система UDF. Ця файлова система незалежна від операційної системи комп'ютера і використовується для збереження даних, розміщених на оптичних носіях. На відміну від попередніх систем, UDF дозволяє додатково записувати інформацію на вже заповнену дискету. Також ця файлова система може вибірково стирати певні файли на диску, не пошкоджуючи решту інформації. Такі метадані як коренева територія, розташовуються всередині диска хаотично, але основа цих даних має три місця: 256 сектор, 257 і N-1, даному випадку N – це розмір доріжки.

Для дисків у форматі DVD, саме UDF є найбільш вдалою файловою системою, тому що не має жодних обмежень у розмірах файлів. Ви можете записувати як великі, так і малі відеоролики.

Саме завдяки UDF ми дізналися, що таке кінцева файлова система, і як правильно її підібрати до свого комп'ютера.

Файл- названа сукупність даних, представлених на машинному носії інформації. Поняття файлу застосовується в основному до даних, що зберігаються на дисках, тому файли зазвичай ототожнюють з ділянками дискової пам'ятіцих носіях.

Файлова системавключає правила утворення імен файлів і способів звернення до них, систему змісту файлів і структуру зберігання файлів на дисках.

Файл має ім'я та атрибути(архівний, "тільки для читання", прихований, системний), характеризується розміром у байтах, датою та часом створення чи останньої зміни.

Ім'я файлу складається з двох частин: власне імені та розширення (типу). Типможе бути відсутнім. Ім'я відокремлюється від типу символом точки. У Windows можна надавати імена довжиною до 255 символів. Тип вказує вид і призначення файлу, деякі з них є стандартними, наприклад:

· .СОМ і.ЄХЕ - виконувані файли;

· .ВАТ - командний пакетний файл;

· .ТХТ - текстовий файл довільного типу;

· .MDB - файл бази даних Access;

· .XLS - електронна таблиця Excel;

· .DOC - текстовий файл редактора Microsoft Word;

· .ZIP - упакований файл архіваторів Winzip/PkZip.

Застосування стандартних розширеньдозволяє не вказувати їх під час виконання системних програмта пакетів прикладних програм, при цьому використовується принцип замовчування.

Каталог (папка, директорія) -набір файлів, об'єднаних за ознакою приналежності до одного програмного продуктуабо з інших міркувань. Вираз "файл входить до каталогу" або "файл міститься в каталозі" означає, що відомості про цей файл записані в області диска, що стосується даному каталогу. Імена каталогів будуються за тими самими правилами, як і імена файлів. Каталоги зазвичай не мають розширення, хоча його можна надавати.

На кожному фізичному або логічному дискуіснує кореневий(Головний) каталог, який не можна створити, видалити або перейменувати засобами користувача. Він позначається '\' (у деяких операційних системах можна використовувати також '/'). У головному каталозі можуть бути зареєстровані інші каталоги та файли. Вкладені каталоги можуть, у свою чергу, включати каталоги. низького рівня. Така структура називається ієрархічною системою або деревомкаталогів, у якому головний каталог утворює корінь дерева, інші каталоги подібні гілкам.

Об'єднання файлів у каталоги не означає, що вони згруповані в одному місці на диску. Більше того, той самий файл може бути «розкиданий» (фрагментований) по всьому диску. Файли з іменами, що збігаються, можуть знаходитися в декількох каталогах диска, але кілька однойменних файлів в одному каталозі перебувати не можуть.

Для того, щоб ОС могла звернутися до файлу, необхідно вказати:

· Шлях по дереву каталогів;

· Повне ім'я файлу.

Ця інформація вказується в специфікації файлу,яка має наступний формат:

[диск:][шлях]ім'я файлу[.тип]

Квадратні дужки означають, що відповідну частину специфікації можна опустити. У цьому випадку використовується значення за замовчуванням.

Якщо диск не вказано, використовується поточний диск. Поточнийдиск - це диск, з яким у теперішній моментпрацює операційна система.

Шлях-Послідовність папок, які необхідно пройти до шуканого файлу. Імена в дорозі записуються в порядку зменшення їхнього старшинства і поділяються символом «\». Каталог, куди входить поточний каталог, називається батьківським.

Часто виникає необхідність обробити однією командою відразу кілька файлів. Наприклад, видалити всі файли резервних копій, що мають розширення BAK, або переписати кілька файлів-документів з іменами doc1.txt, doc2.txt і т. д. У цих випадках використовують спеціальні символи- маски, що дають змогу описати одним ім'ям групу файлів. Масок лише дві:

· символ * в імені або розширенні файлу замінює будь-яку допустиму кількість будь-яких символів;

· Символ? у імені або розширенні файлу замінює будь-який символ або відсутність символу.

Нашим прикладам будуть відповідати маски *.bak (всі файли з розширенням bak) та doc?.txt (всі файли з розширенням txtі ім'ям із 4 символів, що починається з doc).

Запитання по темі, що виносяться на залік:

1. Визначення ОС. Основні концепції ОС Windows (багатозадачність, графічний інтерфейс користувача, використання та зв'язування даних).

2. Графічний інтерфейскористувача, його основні компоненти (вікна, засоби діалогу, стандартне управліннявікнами та засобами діалогу).

3. Робота з клавіатурою та «мишею» у Windows. Стандартні комбінації клавіш та операції з «мишею».

4. Робота з файлами та папками в Windows - основні операції та можливості. Програми «Мій комп'ютер» та «Провідник».

5. Пошук інформації у Windows.

6. Створення ярликів додатків та документів.

7. Панель управління та її основні компоненти.

8. Обробка збоїв у Windows.

9. Налаштування DOS-програм під Windows.

Файлова система (англ. file system) - регламент, що визначає спосіб організації, зберігання та іменування даних на носіях інформації. Вона визначає формат фізичного зберігання інформації, яку прийнято групувати як файлів. Конкретна файлова система визначає розмір імені файлу (папки), максимальний розмір файлу і розділу, набір атрибутів файлу. Деякі файлові системи надають сервісні можливостінаприклад, розмежування доступу або шифрування файлів.

Файлова система пов'язує носій інформації з одного боку та API доступу до файлів - з іншого. Коли прикладна програмазвертається до файлу, вона не має жодного уявлення про те, як розташована інформація в конкретному файлі, так само, як і на якому фізичному типі носія (CD, жорсткому диску, магнітній стрічці або блоці флеш-пам'яті) він записаний. Все, що знає програма – це ім'я файлу, його розмір та атрибути. Ці дані вона одержує від драйвера файлової системи. Саме файлова система встановлює, де і як буде записано файл на фізичному носії (наприклад, жорсткому диску).

З точки зору операційної системи, весь диск є набором кластерів розміром від 512 байт і вище. Драйвери файлової системи організують кластери у файли та каталоги (реально є файлами, що містять список файлів у цьому каталозі). Ці ж драйвери відстежують, які з кластерів нині використовуються, які вільні, які позначені як несправні.

Однак файлова система не обов'язково безпосередньо пов'язана з фізичним носієм інформації. Існують віртуальні файлові системи, а також мережні файлові системи, які є лише способом доступу до файлів, що знаходяться на віддаленому комп'ютері.

Як працює файлова системаДля кожного файлу Windowsстворює шлях, що є ім'ям локального диската назви каталогів та підкаталогів. Таким чином, шлях – це своєрідна адреса, за якою програма знаходить файл. Шлях до деяких корисним файламви знайдете у врізанні внизу. Коли програмі потрібно певний файл, вона посилає Windows запит, що операційна система перенаправляє файлову систему. Використовуючи шлях, файлова система визначає фізичне розташуванняоб'єкта на жорсткому диску та передає його Windows. Файлова система створює базу даних, яка прив'язує різні адреси файлів на жорсткому диску до відповідних шляхів. У популярній файловій системі NTFSТака база даних називається MFT (Master File Table – головна файлова таблиця).

Чому копіювання йде довшеніж переміщення.При переміщенні файлу змінюється лише запис у головному файлової таблиці, а адреса файлу, що зберігається на жорсткому диску, залишається незмінною. При копіюванні файлової системи доводиться повторно зберігати дані, але цього, зазвичай, потрібен час.

Мал. 3.8. Копіювання файлів

Чи зберігається порядок у файловій системі.Як і на складі, на жорсткому диску з часом виникає безладдя. Старі файли видаляються або переписуються у вільні області, нові дані додаються… Крім того, Windows зберігає файли в перші «підвернулися під руку» вільні сектори на диску, розділяючи файли на кілька частин (фрагментів) – якщо він не міститься у вільній області. Тому з часом одному й тому ж шляху починає відповідати кілька адрес, а час відкриття великого файлу, наприклад фотографії постійно збільшується. Дефрагментація дозволяє відновити цілісність файлів, тим самим підвищуючи швидкість роботи ПК.

Чим різняться файлові системи.Залежно від вимог, що висуваються до накопичувача даних, може використовуватися одна з кількох файлових систем. Основна відмінність між файловими системами полягає у максимально допустимому розмірі файлу.

Які є файлові системи.На комп'ютерах використовуються п'ять типів файлових систем.

FAT16 (File Allocation Table 16).Була розроблена в 1983 і могла коректно працювати тільки з файлами розміром до 2 Гб. Допускалося використання накопичувачів даних ємністю трохи більше 4 Гб і зберігання трохи більше 65 536 файлів. В даний час цю застарілу файлову систему замінили FAT32 та NTFS.

FAT32.У зв'язку з тим, що обсяги даних, які зберігалися на жорсткому диску, постійно зростали, 1997 року було введено файлову систему FAT32. Вона підтримує файли розміром не більше 4 Гб, жорсткі дискиємністю приблизно до 8 Тб і дозволяє зберігати близько 270 млн. файлів. Крім Windows 95 і вище файлову систему FAT32 можуть використовувати також інші операційні системи, наприклад Mac OS X від Apple. В даний час середній розмір файлу значно збільшився - так, обсяг відеофільму набагато більше 4 Гб, тому FAT32 має сенс використовувати тільки на змінних накопичувачів(флешках або зовнішніх жорсткихдисках).

NTFS (New Technology File System).В даний час це стандартна файлова система для Windows. Вона може керувати файлами з немислимим дотепер розміром 16 Тб і підтримує жорсткі диски ємністю до 256 Тб. Файлова система дозволяє зберігати практично необмежену кількість файлів – понад 4 млрд. На випадок, якщо використовуватимуться файли великих розмірів і жорсткі диски більшої ємності, функції NTFS можна розширити. Ще однією перевагою системи є журналування. За допомогою даної технології всі зміни файлів NTFSспочатку записує в окрему область на жорсткому диску. Це дозволяє уникнути втрати даних у процесі їх збереження, наприклад, при виникненні перебою в подачі електроенергії.

exFAT (Extended File Allocation Table).Була створена для карток пам'яті, щоб забезпечити можливість збереження файлів більшого розміру. Однак exFAT працює тільки у Windows з пакетом оновлення ServicePack 2 і вище, Windows Vistaз пакетом оновлень ServicePack 1 або в Windows 7. Оскільки цю файлову систему підтримує лише Windows, вона практично не застосовується.

HSF+ (Hierarchical File System+).Стандартна файлова система в операційних системах Mac OS. Як і NTFS, вона підходить для роботи з дуже великими файламиі жорсткими дисками. Це файлова система, що журналюється. Тому, хто захоче використати Windows жорсткийдиск з HSF+, необхідно встановити додаткову програму, наприклад, MacDrive.

Що відбувається при переміщенні, копіюванні та видаленні.Не всі операції, що виконуються у Windows або інших операційних системах із файлами у вікні Провідника, ведуть до фізичних трансформацій на жорсткому диску. У багатьох випадках достатньо лише внести невеликі зміни до головної таблиці файлів. Рисунки нижче наочно демонструють, що реально відбувається на жорсткому диску та у файловій системі в процесі переміщення, копіювання та видалення різних об'єктів(файлів та папок) у Windows.

Мал. 3.9. Операції над файлами

Чи можна змінити файлову систему?Так, але для цього потрібно відформатувати жорсткий диск. Які файлові системи пропонуватимуться на вибір, залежить від встановленої операційної системи або програми, за допомогою якої виконується форматування. У Windows, наприклад, це FAT32 та NTFS. При використанні жорсткого дискавиключно в комп'ютерах на базі Windowsрекомендується зважаючи на всі перераховані переваги в якості файлової системи вибрати NTFS. Якщо з метою обміну даними ви плануєте підключати зовнішній жорсткийдиск до комп'ютеру Mac, єдино правильним виборомстане FAT32. При цьому виникає наступна проблема: хоча при використанні FAT32 Windows може працювати з жорсткими дисками будь-якої ємності, однак у процесі форматування максимальний розміррозділу чи жорсткого диска обмежується нею до 32 Гб. Вихід: за допомогою програм для роботи з жорсткими дисками, такими як Paragon Disk Manager, вдасться відформатувати весь жорсткийдиск у FAT32.

Що таке бібліотеки |У Windows 7 з'явилася додаткова функціяуправління файлами – бібліотеки. Доступні чотири типи бібліотек: Відео, Документи, Зображення та Музика. Вони показують всі файли відповідного типу в одній папці, незалежно від розташування. І хоча файли фізично розташовуються не в папках бібліотек, з ними можна виконувати будь-які операції, копіювання, перейменування і видалення, безпосередньо у відповідній бібліотеці. Деякі програми, зокрема Picasa, також використовують бібліотеки для раціонального розміщення файлів. Вони можуть самостійно виконувати пошук зображень або інших файлів на жорсткому диску.

Як програми отримують доступ до даних.Усі програми, які хочуть отримати доступ до жорсткому диску, Спочатку посилають Windows запит, що містить шлях розміщення файлу. Потім операційна система спрямовує його таблиці файлової системи. У цій таблиці міститься фізична адресафайлу, яким його можна знайти на жорсткому диску. За допомогою цієї адресифайлова система шукає потрібний файлі передає операційній системі. Windows співвідносить отриманий файл з відповідним запитом і надсилає його програмі, яка надіслала запит. Після цього програма відкриває файл, наприклад у програмі Microsoft Word, надаючи таким чином можливість його редагування. При кожній подальшій зміні файлу, наприклад, при збереженні або видаленні, програма ініціює новий запит.

Мал. 3.10. Організація доступу до даних

Працюємо із файловою системою.Дія файлової системи прихована від очей користувача. І все ж таки він має можливість втрутитися в цей процес - дізнатися за допомогою соціальних програмтип файлової системи на жорсткому диску свого ПК і, якщо знадобиться, перетворити її на іншу.

Мал. 3.11. Робота з файловою системою