Разница между файловой системой и файловой структурой

Разница между файловой системой и файловой структурой

Файловая система и файловая структура накопителей в большинстве случаев считаются тезисами тождественными, синонимичными. Для простого пользователя компьютера и прочих устройств электроники данные понятия упоминаются преимущественно в контексте форматирования носителя в той либо другой системе.

Разница между ними есть, но только в области терминологии или, например, теории информатики.

Обозначение

Файловая система — способ организации хранения, именования и управления данными, расположенными на накопителе, при помощи конкретного рода софта, руководств и спецификаций.
Файловая структура — порядок расположения данных на накопителе.

Сравнение

Разницу между файловой системой и файловой структурой можно определить как разницу между общим и приватным. Файловая структура — один из элементов файловой системы, вместе с комплексом программных средств, реализующих управление файлами.

Отношения тут приблизительно аналогичные, как между организацией “Научная библиотека” и книгохранилищем этой научной библиотеки. Организация “НБ” в себя включает и фонд, и штат служащих, и автоматические системы, и ресурсы различного рода, книгохранилище же собой представляет некоторым образом организованный и функционирующий склад.

Файловая структура собой представляет древо каталогов, другими словами иерархическую структуру, демонстрирующую, как собственно расположены файлы на накопителе.

Иерархия может быть небольшой глубины — это можно отнести к одноярусным файловым системам, где используется одноуровневая файловая структура. Файловая система подразумевает конкретный размер кластера, конкретный вид управления файлами, конкретную структуру логического диска (дробление на сектора или тома).

Понятие файловой структуры относится только к устройства системы каталогов.

Типы файловых систем — в чем разница между FAT32, NTFS и exFAT

Должно быть, вы уже много раз слыхали о подобных файловых системах, как FAT32, NTFS и exFAT. Однако в чем же между ними разница?

Каждый вид обладает собственным своим набором достоинств и минусов . Собственно поэтому нет единого варианта. В данной публикации мы разберем важные отличия трех файловых систем.

Говоря об операционной системе Windows, мы знаем точно, что она ставится исключительно на закономерный раздел формата NTFS. Снимающиеся накопители и остальные устройства хранения, сформированые на USB-интерфейсе, применяют вид FAT32.

Одним из форматов, которые можно применить для форматирования Flash-накопителей, считается exFAT — наследник старой файловой системы FAT32.
Аналогичным образом, мы имеем три главных формата хранения данных, везде применяемых как для Windows, так же и для различного рода информационных носителей.

О чем статья:

Что такое файловая система

Файловая система из себя представляет набор правил, определяющих то, как хранятся и вынимаются документы, хранящиеся на устройстве. Это может быть жесткий диск, Flash-накопитель или SD-карта.

Для большего понимания, приведем вот например офис обыкновенной компании.

Части установленных документов хранятся в установленном месте, допустим, в ящике стола. И если понадобится открыть их, файловая система обращается к файлам в попытке считать информацию.

Предположим на секунду, что система такого типа поломалась и тут же получаем большое количество неопознанных данных, проанализировать которые не будет никакой возможности.
В действительности есть очень много файловых систем, к примеру Flash File System, Tape File System и Disk File System, впрочем мы остановимся исключительно на главных — FAT32, NTFS и exFAT.

Что такое FAT32

Файловая система FAT32 признана самой старой и опытной в истории технологий для компьютера. Ее путь начался с необычной 8-битной системы FAT во второй половине 70-ых годов двадцатого века, которая функционировала в середине независимого диска Микрософт Standalone Disk Basic-80.

Он был запущен конкретно для Intel 8080 NCR 7200 в 1977/1978 году, работая терминалом ввода данных с 8-дюймовыми гибкими дисками.
После обсуждений о введении системы с соучредителем Микрософт Биллом Гейтсом, код был написан первым нанятым служащим компании Марком Макдональдом.

Главной задачей файловой системы FAT была работа с данными в операционной системе Микрософт 8080/Z80 на базе платформы MDOS/MIDAS, написанной Марком Макдональдом.
В последующем FAT претерпела определенные изменения, понемногу переходя от собственного первоначального вида к FAT12, FAT16 и, наконец, FAT32, наименование которой теперь тесно ассоциируется с внешними накопителями.

Главным отличием FAT32 от ее предшественников считается преодоление ограниченного объема доступной для хранения информации. 32-разрядная система выпустили в августе 1995 года одновременно с релизом Windows 95 и в собственном обновленном варианте позволила сделать больше верхние пределы размера файлов и хранилища данных до 4 Гб и 16 Тб.

Аналогичным образом, FAT32 не необходима для хранения высоких объемов данных и установки тяжёлых приложений. Собственно из-за этой причины на жёстких дисках применяется файловая система NTFS, которая дает возможность пользователям прекратить думать о загружаемых объемах информации.

Резюмируя, система FAT32 прекрасно подходит для хранения данных, объем которых не будет больше 4 Гб, на любых снимающихся носителях. Ее популярность не исчерпывается только компьютерной сферой.

Она применяется в игровых консолях, телевизорах с высокой четкими линиями изображения, DVD-проигрывателях, Blu-Ray плеерах и любых иных устройствах с USB-портом. FAT32 поддерживают все версии Windows, Linux и MacOS.

Что такое NTFS

В первой половине 90-ых годов XX века компания Микрософт представила новую файловую систему NTFS (New Technology File System) одновременно с возникновение ОС Windows NT 3.1.
Основной особенностью системы NTFS считается отсутствие каких-то ограничений на размеры загружаемых файлов.

Даже в случае попытки превысить этот лимит, мы бы потерпели неудачу — настолько он велик.
Разработка возникла в середине 1980-х годов в период партнерства Микрософт и IBM, целью которого было создание новой ОС, превосходящей предыдущие по графической продуктивности.

Но все таки, союз 2-ух компаний не был долог и, не завершив общий проект, они решили перестать партнерство. Потом Микрософт и IBM сконцентрировались на производстве своих файловых систем.

Для технологий для компьютера 1989 год отметился разработкой HPFS от IBM, которая применялась для ОС OS/2. Несколькими годами позднее, в 1993, компания Микрософт запустила NTFS v1.0, которая стала официальной файловой системой для Windows NT 3.1.

Теоретический размер файла NTFS — 16 Эб — 1 Кб, что составляет 18 446 744 073 709 550 502 байта. В команду разработчиков входили Том Миллер, Гарри Кимуру, Брайан Эндрю, Девид Гебель.

Следующей версией файловой системы стала NTFS v3.1, запущенная конкретно для Микрософт Windows XP. В последующем она не претерпевала особенных изменений, хотя в нее и было внесено очень много и самых разных дополнений.

К примеру, возникла возможность сжатия логических разделов, возобновление и символичные ссылки NTFS. Стоит еще сказать что начальная емкость файловой системы составляла всего 256 Мб из больших 16 Эб — 1 Кб в новых вариантах, запущенных с выходом Windows 8.

Говоря о хороших функциях, внедренных в NTFS v3.1, можно подчеркнуть расширение поддерживаемых форматов файлов, квоты применения диска, шифрование файлов и создание точек дополнительной обработки. Примечательным считается тот момент, что новые версии NTFS полностью совместимы с предыдущими.

Файловая система NTFS имеет существенную характерность, когда доходит дело до ее восстановления, вследствие каких-нибудь повреждений. Она содержит в себе конкретную структуру данных, которая отслеживает любые изменения в системе и благодаря которой всегда можно вернуть трудоспособность NTFS.

Эта файловая система поддерживается всеми версиями Windows, начав с Windows XP. К большому сожалению, MacOS не делит стремление к совместимости, продвигаемое Микрософт.

Apple оставили для пользователей возможность чтения данных с дисков NTFS, впрочем записывать на них не выйдет.

Поддержка этой файловой системы от Linux исчерпывается лишь несколькими ее версиями.

Что такое exFAT

ExFAT (Extended FAT) — новая, расширенная файловая система от Микрософт, которая успешно заменяет собственного предка на поле, когда доходит дело до высоких объемов информации.
Как вы наверное знаете, множество современных цифровых фотокамер применяют систему exFAT, потому как она значительно легче NTFS, однако, в то же время, дает возможность сберегать файлы размером более 4 Гб, в отличии от FAT32.

Аналогичным образом, копируя на Flash-накопитель с файловой системой exFAT документ размером 6 Гб, вы не встретитесь с плохими последствиями, которые можно наблюдать, применяя предшествующую версию системы.
Формат exFAT набирает очень большую популярность и применяется как правило с высокоемкими картами памяти SDXC.

Главной причиной тому считается меньший размер файловой системы и, как прежде описывалось, возможность хранить документы объемом более 4 Гб.
Любопытным будет факт, что Микрософт хранит патент США 8321439, дающий возможность быстро найти файл с помощью хэша имени.

Благодаря этой функции, любой документ можно отыскать в несколько раз быстрее.
Необходимо выделить, что для файловой системы exFAT не выпустили всех доступных дополнений в единый доступ.

Для их приобретения поставщики обязаны приобрести ограниченную лицензию от Микрософт.
Данное действие было предпринято для того, чтобы поставщики не пытались монетизировать продукт Микрософт, отмечая себя частью компании, потому как они имели бы в наличии исходный код файловой системы.

Потому как Микрософт неизменны в собственном упрямстве, большинство пользователей занялись разработкой своими модификациями exFAT, одной из которых стала exfat-fuse. Она обеспечивает операции чтения и записи для дистрибутивов Linux, включая FreeBSD.

Созданная в 2006 году файловая система exFAT, имеющая общий предел объема информации, что и NTFS, считается более легкой, потому как не содержит в себе различных дополнений, как вторая.
ExFAT поддерживает функции чтения, записи и сочетаема с операционными системами Mac, Android и Windows.

Для Linux понадобится дополнительное ПО.

Сравнение файловых систем

FAT32:

exFAT:

Если понадобится возобновить закономерный раздел с неизвестной, повреждённой или удалённой файловой системой — вам смогут помочь инструменты Starus Recovery.

Инструмент Starus Partition Recovery, или его аналоги, Starus FAT Recovery, Starus NTFS Recovery, предназначаются для работы с конкретными файловыми системами — FAT и NTFS. Ключевой софт способен взаимодействовать с обоими.

Cкачать и попробовать программы для восстановления файловых систем FAT32 и NTFS можно абсолютно бесплатно!

Файловая структура и файловые системы

Л 5.1. АРХИТЕКТУРА ПОСТРОЕНИЯ ОС
Основные слова:файл, расширение имени файла, атрибуты файла, файловая структура, каталог (папка), путь к файлу, форматирование, сектор, дорожка, цилиндр, таблица расположения файлов (FAT-таблица), кластер, файловая система, FAT 16, FAT 32, NTFS, MTF, CDFS, команды ОС, стол для работы, панель задач, значок и ярлык объекта, основное меню Windows, окно Windows, строка заголовка, панель инструментов, drag-and-drop, drag, «Проводник», буфер обмена, «Norton Commander», шаблоны выделения и поиска файлов.

ОС собой представляет комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое ПО компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода); с другой стороны, сама она служит опорой для ПО более больших уровней — прикладных и большинства служебных приложений.

Приложениями ОС называют программы, предназначающиеся для работы под управлением этой системы.
Главная функция всех операционных систем — посредническая. Она состоит в обеспечении разных видов интерфейса:
· интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);
· интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);
· интерфейса между различными видами ПО (программный интерфейс).
Даже для одной аппаратной платформы, к примеру такой, как
IBM PC, есть несколько операционных систем (ОС). Например, рассмотрим файловую структуру, ключевые объекты и приемы управления самых популярных ОС: MS DOS и Windows XP.
Файловая структура личного компьютера.Во время хранения данных решаются две проблемы: как сберечь данные в наиболее компактном виде и как обеспечить к ним быстрый и удобный доступ (если доступ не гарантирован, то это не хранение).

Для оснащения доступа нужно, чтобы данные имели упорядоченную структуру. При этом появляются адресные данные.

Без них невозможно получить доступ к необходимым элементам данных, входящих в структуру.
В качестве единицы хранения данных принят объект переменной длины, именуемый файлом.

Файл — это именованная очередность байтов произвольной длины. Потому как файл как правило имеет нулевую длину, то создание файла состоит в присвоении ему имени и регистрации его в файловой системе — это одна из функций ОС.

В большинстве случаев в индивидуальном файле хранят данные, которые относятся к одному типу. В данном случае вид данных определяет вид файла.

Потому как в определении файла нет ограничений на размер, можно себе представить файл, имеющий 0 байтов (пустой файл), и файл, имеющий любое число байтов.
В определении файла акцентированное внимание уделяют имени.

Оно практически в себе несет адресные данные, без которых данные, хранящиеся в файле, не станут информацией из-за отсутствия метода доступа к ним.

Не считая функций, которые связаны с адресацией, имя файла способен сохранять и сведения о типе данных, заключенных в нем. Для автоматизированных средств работы с данными это важно, потому как по имени файла (а если быть точным по его расширению) они могут автоматично определить адекватный метод извлечения информации из файла.
По способам именования файлов отличают «короткое» (на имя файла отводится 8 символов, а на его расширение — 3 символа) и «длинное» имя (до 256 символов).

Имя файла от его увеличения делятся точкой.

Расширение файла считается необязательным параметром и может отсутствовать.
В ОС MS DOS имя (не больше 8 символов) и расширение (не больше 3 символов) как правило состоят из прописных и строчных латинских букв, цифр и символов:
Необходимо не забывать, что для ОС линии MS DOS:
— между именем и расширением ставится точка, не входящая ни в имя, ни в расширение;
— имя файла можно набирать в любом регистре, т.к. для системы все буквы строчные;
— символы, не применяющиеся в имени файла
— имена устройств не могут применяться в качестве имен файлов:

AUX — имя дополнительного устройства ввода-вывода;
CON — имя клавиатуры при вводе или монитора при выводе;

LPT1 … LPT3 — имена параллельных портов;
COM1 … COM3 — имена последовательных портов;

PRN — имя печатающего устройства;
NUL — имя фиктивного устройства, эмулирующего выводные операции без настоящего вывода.

С возникновением ОС Windows 95 введено понятие «длинного» имени. Такое имя может содержать до 256 символов, что достаточно для создания содержательных имен файлов. «Длинное» имя может содержать любые символы, не считая девяти специализированных:
В имени позволяется применять пробелы и несколько точек.

Расширением имени считаются все символы, идущие после последней точки.
Вместе с «длинным» именем ОС Windows 95/98/Me/2000/XP делают также и короткое имя файла — оно нужно для возможности работы с данным файлом на рабочих местах с старыми операционными системами.
Применение «длинных» имен файлов в последних ОС Windows имеет ряд свойств.

1. Если «длинное» имя файла включает пробелы, то в служебных операциях его нужно заключать в кавычки. Рекомендуется не применять пробелы, а менять их символами подчеркивания.

2. В корневой папке диска (на верхнем уровне иерархической файловой структуры) нежелательно сохранять файлы с длинными именами — в отличии от других папок в ней ограничено кол-во единиц хранения (чем длиннее имена, тем меньше файлов можно расположить в корневой папке).
3. Не считая ограничения на длину имени файла (256 символов) есть намного более жёсткое ограничение на длину полного имени файла (в него входит путь доступа к файлу, начиная от вершины иерархической структуры).

Полное имя не может быть длиннее 260 символов.
4. Позволяется применять символы любых алфавитов, также и русского, однако если документ готовится для передачи, с заказчиком нужно утвердить возможность воспроизведения файлов с подобными именами на его оборудовании.

5. Прописные и строчные буквы не отличаются ОС. Имена Письмо.txt и письмо. txt соответствуют одному и тому же файлу.

6. Программисты давно научились применять расширение имени файла для передачи ОС, исполняющей программе или пользователю сведений о том, к какому типу относятся данные, имеющиеся в файле, и о формате, в котором они записаны. Приложения систем рекомендуют подобрать только главную долю имени и показать вид файла, а подходящее расширение имени приписывают автоматично.
В зависимости от увеличения все файлы разделяют на две обширные группы: исполняемыеи неисполняемые.

Исполняемые файлы — это такие файлы, которые могут делаться своими силами, т.е. не просят каких-нибудь специализированных программ для их запуска. Имеют следующие увеличения:
· ехе — готовый к исполнению файл (winrar.exe; winword.exe);
· сот — файл ОС (command.com);
· sys — файл ОС (io.sys) — в большинстве случаев это драйвер внешнего устройства;
· bat — командный файл ОС MS DOS (autoexec.bat).
Неисполняемые файлы для запуска просят установки специализированных программ.

Так, например, Для того чтобы просмотреть текстовый документ, требуется наличие какого-нибудь текстового редактора.

По расширению неисполняемого файла можно судить о типе данных, хранящихся в этом файле. Приведем некоторые типовые увеличения и названия программ, которые предназначены для работы с файлами перечисленных расширений:

ASM — текст программы на языке ассемблер;
AVI, MPEG, MPG, WMV и т.д. — разные форматы видеофайлов, для просмотра воспользуйтесь, к примеру, Windows Media Player — вид данных : изображение;

BAS — текст программы на языке Бейсик;
BMP — документ, созданный в графическом редакторе, к примеру, Paint — вид данных : изображение;

C — текст программы на языке Си;
CDR — графический файл, созданный в графическом процессоре CorelDraw — вид данных : изображение;
CPP — текст программы на языке C++;

dbf — файл базы данных, созданный, к примеру, в СУБД FoxPro;
DOC — документ, созданный в текстовом редакторе Микрософт Word — вид данных: текст;
DWG, DXF — графические файлы, сделанные в AutoCAD;

HTML — документ, высчитанный на публикацию в сети интернет;
LIB — библиотека (в большинстве случаев объектных модулей);

MDB — файл базы данных, созданный в СУБД Микрософт Access;
MP3, MID, WMA, WAV – разные форматы звуковых файлов — вид данных: звук;

PAS — текст программы на языке Паскаль;
PDF — PDF-документ, созданный и который предназначен для просмотра в программе Adobe Reader;
PPT — файл презентации, созданной в Микрософт PowerPoint;

PSD — графический файл, созданный в графическом процессоре Adobe Photoshop;
RAR — архивный файл, созданный программой архиватором WinRar;

RTF — документ, созданный в текстовом процессоре WordPad;
TIF, GIF, JPG — разные форматы графических файлов;

TXT — текстовый файл, к примеру, созданный в программе Блокнот;
XLS — электронная книжка, которая создана в табличном процессоре Микрософт Excel — вид данных: символы (текст или числа);
ZIP — архивный файл, созданный программой архиватором WinZip.

Не считая имени и увеличения имени файла ОС хранит для каждой файла дату его создания (изменения) и несколько флаговых величин, именуемых атрибутами файла. Атрибуты — это дополнительные параметры, определяющие свойства файлов.

Операционная система дает возможность их контролировать и менять. Состояние атрибутов принимается во внимание при проведении автоматизированных операций с файлами.
Главных атрибутов 4-ре:
· Исключительно для чтения (Read only);

Предмет «Исключительно для чтения» уменьшает возможности работы с файлом. Работа по его установке значит, что файл не предназначается для внесения изменений.

Предмет «Невидимый» сигнализирует операционной системе про то, что данный файл не следует отображать на экране при проведении файловых операций. Это защитная мера против нечаянного (умышленного или неумышленного) повреждения файла.

Аксессуаром «Системный» помечаются файлы, обладающие основными функциями для работы самой ОС. Его характерная черта в том, что средствами ОС его поменять нельзя.

В основном, большинство файлов, имеющих установленый предмет «Системный», имеют также и установленый предмет «Невидимый».
Предмет «Архивный» в прошлом применялся для работы программ запасного копирования.

Планировалось, что каждая программа, изменяющая файл, должна автоматично ставить данный аксессуар, а средство запасного копирования должно его сбрасывать.

Аналогичным образом, очередному резервному копированию подлежали только те файлы, у которых данный аксессуар был поставлен. Современные программы запасного копирования применяют прочие средства для установки факта изменения файла, и этот аксессуар во внимание не принимается, а его изменение вручную средствами ОС не имеет практического значения.
Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая в таком случае именуется файловой структурой (рис.

1).

Рис. 1. Иерархическая структура диска

Файловая структура — иерархическая структура, в виде которой ОС отображает файлы и каталоги (папки).
В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором будут сохранены файлы.

Дальше файлы группируются в каталоги (папки), в середине которых могут быть созданы вложенные каталоги (рис.

1).
Имена внешних информационных носителей. Диски, на которых хранится информация в компьютере, имеют собственные имена — каждый диск назван буквой латинского алфавита, а потом ставится двоеточие.

Так, для дискет всегда отводятся буквы А: и В:.

Логические диски винчестера именуются, начав с буквы С:. После всех имен логических дисков идут имена дисководов для компакт-дисков.

К примеру, установлены: дисковод для дискет, винчестер, разбитый на 3 логических диска и дисковод для компакт-дисков. Определить буквы всех информационных носителей.

А: — дисковод для дискет; С:, D:, Е: — логические диски винчестера; F: — дисковод для компакт-дисков.
Каталог (папка) — место на диске (специализированный системный файл), в котором хранится служебная информация о файлах (имя, расширение, дата создания, размер и т.д.).

Каталоги невысоких уровней вкладываются в каталоги более больших уровней и считаются для них вложенными.

Каталог верхнего уровня (надкаталог) в отношении к каталогам более невысокого уровня, именуют родительским. Верхним уровнем вложенности иерархической структуры считается корневой каталог диска (рис.

1). Каталог, с которым работает пользователь сейчас, именуется текущим.

Правила присвоения имени каталогу ничем не выделяются от правил присвоения имени файлу, хотя для каталогов не принято задавать увеличения имен. При записи пути доступа к файлу, проходящего через систему вложенных каталогов, все промежуточные каталоги делятся между собой конкретным символом.

Во многих ОС в качестве такого символа применяется «\» (обратная косая черта).
Условие неповторимости имени файла понятно — без этого нереально гарантировать однозначность доступа к данным. В средствах вычислительной техники условие неповторимости имени обеспечивается автоматично — создать файл с именем, тождественным уже имеющемуся, не могут ни пользователь, ни автоматика.

Когда применяется файл не из текущего каталога, программе, осуществляющей доступ к файлу, достаточно указать, где конкретно данный файл находится. Это выполняется при помощи указания пути к файлу.
Путь к файлу — это имя носителя (диска) и очередность имен каталогов, в ОС Windows разделенных символом «\» (в ОС линии UNIX применяется символ «/»).

Этот путь задает маршрут к тому каталогу, в котором находится необходимый файл.
Для указания пути к файлу применяют два разных метода.

В первом варианте каждому файлу дается безоговорочное имя пути (полное имя файла), которое состоит из имен всех каталогов от корневого до того, в котором есть файл, и имени самого файла.

К примеру, путь С:\Abby\Doc\otchet.doc значит, что корневой каталог диска С: содержит каталог Abby, который, со своей стороны, содержит подкаталог Doc, где находится файл otchet.doc. Полные имена путей всегда начинаются от имени носителя и корневого каталога и являются уникальными.

Используется и относительное имя пути. Оно применяется одновременно с понятием текущего каталога.

Пользователь может назначить один из каталогов текущим рабочим каталогом. В данном случае все имена путей, не начинающиеся с символа разделителя, считаются относительными и отсчитываются относительно текущего каталога.

К примеру, если текущим каталогом считается С:\Abby, тогда к файлу с полным путем С:\Abby\ можно обратиться как Doc\otchet.doc.
Файловые системы.

Каждый файл на диске имеет собственный адрес.

Чтобы понимать принцип доступа к данным, хранящейся в файле, требуется знать способ записи данных на носители информации.
Все современные дисковые операционные системы предоставляют создание файловой системы, необходимой для хранения данных на дисках и оснащения доступа к ним.

Принцип организации файловой системы — табличный.

Поверхность жёсткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора.
Перед применением диск размечается на дорожки и секторы (форматируется).

С точки зрения оборудования разметка — это процесс записи на носитель служебной информации, отмечающей конец и начало каждого сектора.
Секторы – это блоки, в которых размещаются данные.

Нумеруются, начав с единицы.

Кроме пользовательской информации, секторы содержат служебную информацию, к примеру, свой номер.
Дорожка — концентрическая окружность, по которой двигаются головки чтения-записи при перемещении или поиске данных.

Дорожки нумеруются с нуля.

Нулевой номер имеет самая внешняя дорожка на диске.
Традиционный объем сектора — 512 байт.

На одной стороне размещается 80 дорожек.

Каждая дорожка содержит 18 секторов.
Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих различным поверхностям и присутствующих на равном удалении от оси вращения.

Физическая структура хранения данных представлена на рисунке 2.

Рис.

2. Физическая структура хранения информации
Информацию о том, где диска записан тот или иной-файл, хранятся в системной области диска в специализированных таблицах расположения файлов (FAT-таблицах). Потому как нарушение FAT-таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляют специальные требования надежности и она есть в 2-ух экземплярах, идентичность которых постоянно находится под контролем Средствами ОС.

Наименьшей физической единицей хранения информации считается сектор. Потому как размер FAT-таблицы ограниченный, то для дисков, их размер превосходит 32 Мбайта, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору возможным не представляется.

Поэтому группы секторов условно соединяются в кластеры. Кластер считается наименьшей единицей адресации к данным.

Размер кластера, в отличии от размеров сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.
Как было сказано прежде, информация на дисках записывается в секторах фиксированной длины, и каждый сектор и расположение каждой физической записи (сектора) на диске определенно определяется тремя числами: номерами поверхности диска, цилиндра и сектора на дорожке.

И контроллер диска работает с диском именно в данных терминах.

А пользователь хочет применять не сектора, цилиндры и поверхности, а файлы и каталоги. Благодаря этому как-то требуется при операциях с файлами и каталогами на дисках перевести это в понятные контроллеру действия: чтение и запись конкретных секторов диска.

А чтобы это сделать нужно установить правила, по которой делается этот перевод, другими словами, прежде всего, определить, как должна сберегаться и организовываться информация на дисках. Набор данных правил и именуется файловой системой.

Файловая система — это набор соглашений, определяющих организацию данных на носителях информации. Наличие данных соглашений позволяет операционной системе, иным программам и пользователям работать с файлами и каталогами, а не просто с участками (секторами) дисков.

Файловая система определяет:
· как хранятся файлы и каталоги на диске;
· какие хранятся сведения о файлах и каталогах;
· как можно выяснить, какие участки диска свободны, а какие — нет;
· формат каталогов и другой служебной информации на диске.
Для применения дисков, записанных (размеченных) при помощи некоторой файловой системы, ОС или специализированная программа должна поддерживать эту файловую систему.
Файловая система, самая популярная на IBM PC-совместимых компьютерах, была введена еще перед началом 80-х годов в операционных системах MS DOS 1.0 и 2.0.

Эта файловая система достаточно примитивна, так как ее создали для хранения данных на дискетах.

В большинстве случаев эта файловая система именуется FAT, так как наиболее животрепещущей структурой данных в ней считается таблица расположения файлов на диске, по-английски — file allocation table, коротко — FAT. Эта таблица содержит информацию о том, какие участки (кластеры) диска свободны, и о цепочках кластеров, образующих файлы и каталоги.

В файловой системе FAT имена файлов и каталогов должны состоять не больше чем из 8 символов плюс три символа в расширении имени. Она приводит к существенным потерям (до 20%) дискового пространства из-за внушительных размеров кластеров на дисках высокой емкости.

Связывают это с тем, что в конце последнего кластера файла остается не занятое место, в среднем равное половине кластера. А на больших дисках размер кластеров FAT достигает 32 Кбайт. Аналогичным образом, на диске емкостью
2 Гбайта с 20000 файлов потери составят 320 Мбайт, другими словами около 16%. Наконец, файловая система FAT малопроизводительна, тем более для больших дисков, не приспособлена к многозадачной работе (все операции просят обращений к таблице расположения файлов, а поэтому до окончания одной операции нельзя начинать иную).
При разрабатывании Windows 95 фирма Микрософт решила не вводить новую файловую систему, а залатать имеющуюся файловую систему FAT, позволив присваивать файлам и каталогам длинные имена. Эта файловая система стала именоваться FAT 32.

Принятый в Windows 95 подход прекрасен тем, что дает возможность применять старые диски с файловой системой FAT — на них начинают записываться длинные имена. Но все таки такое решение очень искусственное, и многие программы — для починки файловой системы дисков, «сжатия» дисков, запасного копирования и т.д. — приводят к потере длинных имен на диске.

FAT 32 поддерживает небольшие размеры кластеров, что дает возможность более эффективно применять дисковое пространство.
При разрабатывании ОС Windows NT была создана новая файловая система — NTFS.

Она была направлена на диски значительного объема, содержащие много файлов, в них приняты значительные меры по обеспечению эффективности хранения данных и контроля доступа к ним.

Эта файловая система поддерживает длинные имена файлов. На логических дисках емкостью 1-2 Гбайта файловая система NTFS дает возможность хранить в среднем на 10-15% больше информации, чем FAT.

А доступ к файлам в ней выполняется намного быстрее, тем более в многозадачной обстановке.
При формировании файловой системы NTFS программа форматирования создаёт файл Master File Table (MTF) и остальные области для хранения метаданных. Метаданные применяются NTFS для реализации файловой структуры.

Первые 16 записей в MTF зарезервированы самой NTFS.

Расположение файлов метаданных записано в загрузочном секторе диска. Если первая запись в MTF повреждена, NTFS считывает вторую запись для нахождения копии первой.

Полная копия загрузочного сектора располагается в конце тома. В MTF хранятся метаданные, например копия первых четырех записей (гарантирует доступ к MTF например если первый сектор повреждён).

MTF содержит информацию о том — метку и номер версии. В MTF находится таблица имен атрибутов и описания, корневой каталог и др.

Другие строки MTF содержат записи для любого файла и каталога, размещенных на данном томе.

Разработчики NTFS, помня об эффективности, старались также гарантировать надежность файловой системы и восстанавливаемость данных при сбоях. Для этого, например, NTFS повторяет всю критически существенную информацию и обеспечивает регистрацию всех изменений на дисках в специализированном файле регистрации, причем для любого изменения запоминается и способ его отмены.

В результате фактически при любых сбоях NTFS автоматично восстанавливается. NTFS также (в отличии от FAT) способна работать с логическими дисками и файлами размером более 2 Гбайт — самый большой размер логических дисков и файлов — 4х10 18 байт.
Сравнительные характеристики файловых систем представлены в табл.

1. Если файловая система на диске не поддерживается этой ОС, то любая информация на этом диске окажется недоступной (во время работы в данной операционной системе, естественно).

Для этих логических дисков может быть либо совсем не назначена буква (другими словами к диску нельзя будет обратиться), либо при любом доступе к диску будет выдаваться сообщение об ошибке.
Особенная файловая система разработана для компакт-дисков (CD-ROM).

Это оказалось нужным, так как само физическое устройство компакт-дисков не такое, как у жёстких дисков или дискет: в них информация записывается не в кольцевых дорожках, а в единственной спиралеобразной дорожке (как у аудиокомпакт-дисков).

Эта файловая система именуется CDFS.
Сравнительные характеристики файловых систем

NTFS	FAT 32	FAT
Поддерживаемые операционные системы	Windows NT с 4 пакетом обновлений, Windows 2000, Windows XP	MS-DOS, Windows 95 OSR2, Windows 98, Windows Millennium Edition, Windows NT, Windows 2000, Windows XP	MS-DOS, Windows 95 OSR2, Windows 98, Windows Millennium Edition, Windows NT, Windows 2000, Windows XP
Потенциальные размеры логических дисков	Оптимальный самый маленький размер логического диска (тома) равён приблизительно 10 МБ. Допускаются размеры томов более 2 ТБ. Не может применяться для эластичных дисков	Закономерный диск (том) объемом от 512 МБ до 2 ТБ. Может применяться для эластичных дисков	Закономерный диск (том) объемом до 4 ГБ. Может применяться для эластичных дисков
Потенциальные размеры хранимых файлов	Самый большой размер файла ограниченный лишь размером тома	Самый большой размер файла равён 4 ГБ	Самый большой размер файла равён 2 ГБ

Дата добавки: 2014-01-06 ; Просмотров: 1817 ; Нарушение авторских прав?
Нам важно ваше мнение!

Был ли полезен опубликованный материал?

Да | Нет

Разница между файловой системой и файловой структурой

Файлы и файловые структуры
Каждое подключаемое к компьютеру устройство внешней памяти имеет логическое имя.
В ОС Windows приняты логические имена устройств внешней памяти, которые состоят из одной латинской буквы и знака двоеточия:
• для жёстких дисков и их логических разделов – C:, D:
• для оптических дисководов — имена, следующие по алфавиту после имени последнего имеющегося на компьютере жёсткого диска или раздела жёсткого диска
• ля дисководов эластичных дисков (дискет) — А: и В:
• для подключаемой к компьютеру флэш-памяти — имя, следующее за последним именем оптического дисковода (к примеру, F 🙂

Файл — это поименованная область внешней памяти.
Файловая система — это часть ОС, определяющая способ организации, хранения и именования файлов на носителях информации.

Имя файла состоит из 2-ух частей, поделённых точкой: собственно имени файла и увеличения. Собственно имя файлу даёт пользователь.

Расширение имени в большинстве случаев задаётся программой автоматично при разработке файла.
В таблице приведены варианты самых популярных типов файлов и их увеличения:

Каталог — это поименованная совокупность файлов и подкаталогов (вложенных каталогов).

Каталог самого верхнего уровня именуется корневым каталогом.
В ОС Windows корневые каталоги обозначаются прибавлением к логическому имени соответствующего устройства внешней памяти знака «\» (А:\, C:\, D:\, E:\)

Файловая структура диска — это совокупность файлов на диске и связей между ними.
Обычные файловые структуры могут применяться для дисков с меньшим (до нескольких десятков) количеством файлов.

В Windows каталоги на различных дисках способны образовывать несколько некоторых деревьев.

Иерархические файловые структуры применяются для хранения большого (сотни и тысячи) количества файлов.

Путь к файлу — имена всех каталогов от корневого до того, в котором конкретно находится файл.

В ОС Windows путь к файлу начинается с логического имени устройства внешней памяти; после имени каждого подкаталога ставится обратный слэш:
Постепенно записанные путь к файлу и имя файла составляют полное имя файла.

Не может быть 2-ух файлов, имеющих одинаковые полные имена.

Делаются файлы при помощи систем программирования и прикладного ПО.

Ключевые операции с файлами:
• копирование (создаётся копия файла в ином каталоге или на другом носителе);
• перемещение (выполняется перенос файла в другой каталог или на другой носитель, исходный файл уничтожается);
• переименование (выполняется переименование собственно имени файла);
• убирание (в исходном каталоге объект уничтожается).
В поисках файла можно применить маску имени файла — очередность букв, цифр и других допустимых в именах файлов символов, также:

? (вопросительный символ) — значит ровно один свободный символ;

* (звездочка) — значит любую (также и пустую) очередность символов произвольной длины.

К примеру, по маске n?.* будут найдены файлы с произвольными расширениями и двухбуквенными именами, начинающимися с буквы «n».