Понятие файла. Шаблон имени файла.

Понятие файловой системы.

Работа на персональном компьютере в среде операционной системы фактически сводится к работе с файлами. Файлы создаются, записываются на диск, хранятся и считываются с него, распечатываются на принтере, пересылаются по информационным сетям и т. д.

Файловая система (File System)- это специальным образом организованная структура для хранения данных любых типов и доступа к ним. Для реализации файловой системы необходима служебная (руководящая) информация, включающая таблицу размещения файлов (File Allocation Table - FAT).

Файловая система выполняет три основные функции:

· определение физического местоположения файлов и каталогов на диске;

· доступ к файлам и каталогам на диске;

· определение занятого и свободного пространства диска.

Перед началом использования любого дискового накопителя его необходимо отформатировать.

Форматирование - это процесс записи на диск специальной управляющей информации, определяющей точки начала и конца отдельных секторов диска.

Информация на любой магнитный диск записывается вдоль концентрических кругов - дорожек. Дорожки нумеруются последовательно от самой дальней от центра (нулевая) до ближней. Их число зависит от типа диска.

Дорожки на всех сторонах диска, расположенные на окружностях с одинаковым радиусом, объединены под общим названием цилиндр. Например, на дискете цилиндр всегда состоит из двух дорожек: дорожка 0 на стороне 0 и дорожка 0 на стороне 1.

Дорожки, в свою очередь, делятся на секторы - минимальный объем информации, который может быть обработан операционной системой (стандартная длина сектора 512 байт). Между секторами имеются межсекторные промежутки. На каждом диске все дорожки включают одинаковое число секторов, которое зависит от типа диска.

Каждый сектор имеет свой собственный адрес, который размещается в его заголовке. Например, на дискете емкостью 360 КБ всего 720 секторов, которые пронумерованы от 0 до 719. Есть два варианта адресации секторов:

· абсолютный, когда указываются подробные координаты сектора, например, сторона 0, цилиндр 3, сектор 1;

· порядковый, когда указывается сквозной номер сектора, например, сектор 29.

Количество дорожек, секторов и размер сектора зависят от типов устройства и носителя, а также от способа его форматирования. В процессе форматирования на диск наносится служебная информация, разделяющая всю его поверхность на секторы (размером 512 байт). Однако наименьшая единица, которую файловая система может выделять для файлов и каталогов, обычно состоит из нескольких секторов и называется кластер. Поэтому можно утверждать, что любой диск состоит из кластеров, каждый из которых, в свою очередь, состоит из одного или нескольких секторов.

Различные операционные системы используют соответствующие файловые системы, причем некоторые из них могут распознать только одну файловую систему, в то время как другие могут работать с несколькими. Существует пять основных файловых систем.

1. FAT используется операционными системами DOS и Windows 95/NT (также может использоваться в любых поздних версиях Windows 98/2000/ME/XP/2003/Vista). Файловая система использует 16-разрядную таблицу размещения файлов (поэтому иногда ее называют FAT16), позволяющую размещать максимум 65535 (216 - 1) кластеров, и поддерживает диски объемом до 2047 МБ. Независимо от размера жесткого диска число секторов в одном кластере должно быть таким, чтобы все доступное пространство могло содержать до 65535 кластеров. Поэтому чем больше доступное пространство, тем больше будет размер кластера. Зависимость между размером кластера и размером диска при использовании файловой системы FAT приведена в таблице.

При необходимости использования диска более 2 ГБ следует разбить его на логические диски. Иногда это делается для оптимизации хранения информации на жестком диске.

2. FAT32 используется операционными системами Windows 98/ 2000/ME/XP/2003/Vista (DOS и Windows 95/NT не могут работать с ней). Файловая система использует 32-разрядную таблицу размещения файлов, позволяющую размещать более 4 млрд (232 - 1) кластеров, и поддерживает большие диски объемом до 127 ТБ. FAT32 имеет двойные блоки начальной загрузки, использует меньшие кластеры, чем файловая система FAT, и поддерживает корневой каталог любого размера. Зависимость между размером кластера и размером логического диска при использовании файловой системы FAT32 приведена в таблице.

Чем больше размер кластера, тем ниже эффективность использования диска. С использованием FAT32 уменьшается размер кластера и повышается эффективность использования дискового пространства на небольших дисках.

3. NTFS (New Technology File System - файловая система но-вой технологии) создана специально для Windows NT и поддерживается операционными системами Windows NT/2000/XP/2003/Vista. Файловая система использует большое пространство для системных структур, поэтому ее не рекомендуется использовать на маленьких дисках (менее 400 МБ). Основой NTFS является главная файловая таблица {Master File Table - MFT), критическая (важнейшая) часть которой сохраняется во множественных копиях, что защищает от потери и искажения данных. Размер кластера не зависит от размера диска и составляет 512 байт. Использование небольших кластеров уменьшает потери дискового пространства. Кроме того, система NTFS способна автоматически находить и выводить из использования сбойные секторы жесткого диска.

4. Linux Ext2 разработана для свободно распространяемой пользовательской операционной системы Linux (из семейства Unix). Файловая система поддерживает максимальный размер диска до 4 ТБ. Linux Ext2 уменьшает время восстановления файловой системы после аварийного отказа, что важно при использовании многопользовательских дисковых массивов.

5. UDF (UniversalDisk Format - универсальный формат диска) - универсальная файловая система, позволяющая хранить на одном носителе разнообразную информацию: аудиозаписи, видеофильмы, фотографии и файлы с данными. Этим обеспечивается межплатформенная совместимость, то есть диск с такой файловой системой становится единым носителем для DOS/Windows, Macintosh, OS/2 и Unix. В 2000 г. на ее основе принята файловая система MicroUDF, адаптированная для применения в DVD.

Все перечисленные файловые системы применяются в разных случаях в рамках соответствующих операционных систем, при этом иногда существует возможность выбора той или иной файловой системы, например FAT32 или NTFS в Windows ХР.

Понятие файла. Шаблон имени файла.

Файл (file) - это поименованная область на диске или другом машинном носителе, в которой хранится определенная информация (хотя в некоторых случаях данные могут отсутствовать, тогда будет «нулевой» файл). В файлах может храниться различная информация: тексты, таблицы, рисунки, чертежи и т. п.

Файл не требует для своего размещения непрерывного пространства и обычно занимает свободные кластеры в разных частях диска. Самый маленький файл занимает один кластер (даже если он нулевой), большие файлы могут располагаться в значительном количестве кластеров. Сведения о номерах этих кластеров хранятся в специальной таблице размещения файлов.

Любой файл характеризуют четыре параметра:

1. Полное имя файла, состоящее из двух частей, разделенных точкой «.»:

· имя файла образуется не более чем из восьми символов, причем используются только цифры, латинские буквы, знаки дефис «-» и подчеркивание «_»;

· тип (расширение) файла образуется не более чем из трех символов, причем используются такие же символы, как в именах файлов. Расширение файла служит для характеристики хранящейся в нем информации. В операционной системе DOS установлен ряд стандартных типов файлов: .arj - архивный файл, .bak - копия файла, .bat - команд-ный файл, .соm - командный системный файл, .ехе исполняемый файл, .hlp - файл справки, .txt - текстовый файл, .doc - документ Word, .xls - документ Excel и др.

В операционной системе не могут одновременно в одном месте находиться файлы с одинаковыми полными именами (хотя у файлов могут быть одинаковые имена или расширения).

2. Объем файла в байтах (большие файлы измеряются в килобайтах, мегабайтах или гигабайтах).

3. Дата и время создания файла (могут быть одинаковым у разных файлов).

4. Специальные атрибуты файла: R (Read only) - только для чтения, Н (Hidden) - скрытый файл, S (System) - системный файл, A (Archive) - файл, который не был архивирован.

Зачастую возникает ситуация, когда на компьютере есть файлы, но пользователь не имеет к ним полного доступа, например, может лишь читать файлы с атрибутом R, но не может изменять их. Или часть файлов (с атрибутами R или S) просто скрыта операционной системой от пользователя. Причем атрибут «системный» ОС устанавливает файлам только Самостоятельно, а атрибут «скрытый» можно назначить файлу вручную (как и атрибут «только для чтения»).

С файлами можно проводить различные операции, например: поиск, копирование, перемещение или удаление файлов. Операции с группой файлов легко выполнить, пользуясь шаблоном при создании группы. Шаблон имени файла - это специальная форма, в которой в полях имени и типа файла используются символы звездочка «*» или вопрос «?».

Символ «*» означает любое количество (от 1 до 8) любых допустимых символов. Одна звездочка «*» может быть использована для обозначения любого имени или типа файла. Например, шаблон web. * означает группу файлов с именем web и любыми расширениями (web.exe, web.l и т. п.); шаблон *. * означает все файлы, имеющие любое имя и тип (web.exe, a.b, win.bak и др.).

Символ «?» означает наличие или отсутствие одного допустимого символа. Несколько вопросов «?» может быть использовано для обозначения нескольких символов в имени или типе файлов. Например, шаблон web?, txt означает группу файлов с расширением . txt, имя которых состоит из трех или четырех символов, причем четвертый символ может быть любым (web. txt, web2. txt, weba.txt ит. п.).