Файловая система ОС Windows

Файловая система – часть операционной системы, управляющая размещением и доступом к файлам и каталогам на диске.

Доступ – процедура установления связи с памятью и размещенными в ней файлами для записи и чтения данных.

Файл – логически связанная совокупность данных или программ, для размещения которой во внешней памяти выделяется именованная область.

Файл служит учетной единицей информации в ОС. Любые действия с информацией в ОС осуществляются над файлами: запись на диск, вывод на экран, ввод с клавиатуры, печать, считывание информации и др.

Для характеристики файла используются следующие параметры:

- полное имя;

- объем в байтах;

- дата создания;

- время создания;

- специальные атрибуты: R (Read only) – только для чтения, Н (Hidden) – скрытый файл, S (System) – системный файл, A (Archive) – архивированный файл.

Атрибуты – это дополнительные параметры, определяющие свойства файлов. Операционная система позволяет их контролировать и изменять; состояние атрибутов учитывается при проведении автоматических операций с файлами. Назначение атрибутов показано в табл. 2.1.

Таблица 2.1

На диске файл не требует для своего размещения непрерывного пространства, может занимать свободные кластеры в разных частях диска. Кластер является минимальной единицей пространства диска, которое может быть отведено файлу. Файл может занимать как один кластер, так и несколько десятков
в зависимости от объема информации, содержащейся в файле. Размер кластера (4К, 8К, 16К, 32 Кбайт и т. д.) зависит от типа файловой системы (FAT, HPFS, NTFS) и емкости диска.

Файловая система FAT (File Allocation Table) – это таблица размещения файлов DOS и Windows 9х, изначально разрабатывавшаяся для гибких дисков. Преимуществом FAT являются широкая распространенность и поддержка большинством ОС. Различают FAT16 и FAT32, использующие для адресации 16 и 32 бита соответственно, в результате адресующие 2¹⁶ и 2³² кластеров. Файловая система FAT16 позволяет адресовать 2¹⁶ = 65 536 кластеров. В результате для логического диска емкостью 500 Мбайт каждый кластер занимает 8 Кбайт, а для диска 1, 0 Гбайт размер кластера становится уже 16 Кбайт. Поэтому при хранении файла небольшого размера (меньше 1 Кбайта) значительная часть кластера не будет использована. Чем больше размер раздела жесткого диска, тем больше объем минимальной выделяемой файлу неделимой области памяти и тем больше потери. Эти потери существенно сокращаются при использовании более эффективных файловых систем. Файловая система HPFS (High Performance File System) позволяет преодолеть и ряд других недостатков FAT.

Например, при использовании HPFS:

- увеличивается скорость поиска файла и работы с ним за счет того, что информация о файле располагается рядом с самим файлом;

- устраняется фрагментация файлов, приводящая к снижению быстродействия системы и износу дисков.

Аналогичный эффект дает применение файловой системы NTFS (Windows NT). Файловая система NTFS (NT File System) – разработка компании Microsoft, является развитием файловой системы HPFS. Она поддерживает диски объемом до 16 777 216 Терабайт и содержит две копии MFT (Master File Table) с системой транзакций (запросов на изменение данных) при записи файлов на диск, что увеличивает надежность. NTFS гарантирует сохранность данных в случае копирования, перемещения и удаления файлов или папок, даже если при этом произойдет программно-аппаратный сбой и отключение электропитания.

В файлах могут храниться разнообразные виды и формы представления информации: тексты, рисунки, чертежи, числа, программы, таблицы и т. д. Особенности конкретных файлов определяются их форматом. Под форматом понимается элемент языка, в символическом виде описывающий представление информации в файле.

Логические диски, на которые записываются файлы, именуются операционной системой А:, В:, С:, D: и т. д. На дисках организуются каталоги (папки) – справочники файлов с указанием их месторасположения на диске. В каталогах хранятся полные имена файлов, а также такие характеристики, как дата и время создания, объем в байтах, специальные атрибуты. Файлы объединяются в каталоги по любому общему признаку, заданному их создателем (по типу, принадлежности, назначению, времени создания и т. д.). Каталоги низких уровней вкладываются в каталоги более высоких уровней и являются для них вложенными. Такая структура файловой системы называется иерархической. Верхний уровень иерархии – корневой каталог диска. Всегда имеется единственный корневой каталог (для ОС Windows корневым каталогом является Рабочий стол), в котором располагаются каталоги (папки) и файлы. Каждая папка,
в свою очередь, может содержать вложенные папки и файлы и т. д.

Различают два состояния папки – текущее (активное), в котором работа пользователя производится в текущее машинное время, и пассивное, в котором в данный момент времени не имеется связи с папкой.

К функциям обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной системы:

- создание файлов и папок и присвоение им имен;

- переименование файлов и папок;

- копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между папками одного диска;

- удаление файлов и папок;

- навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, папке;

- управление атрибутами файлов.

По способам именования файлов различают «короткое» и «длинное» имя. «Короткое» имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени. На собственно имя файла отводится 8 символов, а на его расширение –
3 символа. Имя от расширения отделяется точкой. Как имя, так и расширение могут включать только алфавитно-цифровые символы латинского алфавита. «Короткое» имя формируется по правилам формирования имен файлов операционной системы MS DOS. Расширение обычно описывает формат файла, например:

Основной недостаток «коротких» имен – их низкая содержательность. Далеко не всегда удается выразить несколькими символами характеристику файла, поэтому с появлением операционной системы Windows 95 было введено понятие «длинного» имени. Такое имя может содержать до 255 символов. «Длинное» имя может содержать любые символы, кроме девяти специальных:

\ /: *? " < > |

В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Расширением имени считаются все символы, идущие после последней точки.

В иерархической структуре данных адрес файла задается маршрутом (путем доступа), ведущим от вершины структуры к файлу. При записи пути доступа к файлу, проходящего через систему вложенных папок, все промежуточные папки разделяются между собой символом «\» (обратная косая черта). Полное имя файла содержит название диска, путь доступа и имя файла (пример представлен на рис. 2.1).

С: \Мои документы\Текущие\Рефераты\Операционные системы.doc

Рис. 2.1. Полное имя файла