admin
Разница между файловой системой и файловой структурой
Файловая система и файловая структура накопителей во многих случаях считаются тезисами тождественными, синонимичными. Для обычного пользователя компьютера и других электронных устройств данные понятия упоминаются преимущественно в контексте форматирования носителя в той или иной системе.
Разница между ними есть, но исключительно в области терминологии или, допустим, теории информатики.
Обозначение
Файловая система — способ организации хранения, именования и управления данными, размещенными на накопителе, с помощью определенного 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 частным. Файловая структура — один из элементов файловой системы, одновременно с комплексом программных средств, реализующих управление файлами.
Отношения здесь примерно подобные, как между организацией “Научная библиотека” и книгохранилищем этой научной библиотеки. Организация “НБ” включает в себя и фонд, и штат служащих, и автоматизированные системы, и ресурсы очень разного рода, книгохранилище же представляет собой определенным образом организованный и функционирующий склад.
Файловая структура представляет собой древо каталогов, говоря иначе иерархическую структуру, демонстрирующую, как именно размещены файлы на накопителе.
Иерархия может быть маленькой глубины — это можно отнести к одноуровневым файловым системам, где применяется одноуровневая файловая структура. Файловая система предполагает определенный размер кластера, определённый вид управления файлами, определенную структуру логического диска (деление на сектора или тома).
Понятие файловой структуры относится исключительно к устройства системы каталогов.
Типы файловых систем — в чем разница между FAT32, NTFS и exFAT
Должно быть, вы уже неоднократно слыхали об аналогичных файловых системах, как FAT32, NTFS и exFAT. Но в чем же между ними разница?
Каждый вид обладает своим собственным набором хороших качеств и минусов . Конкретно благодаря этому нет единого варианта.
В этой статье мы разберем основные отличия трех файловых систем.
Говоря об операционной системе Windows, мы знаем точно, что она ставится только на закономерный раздел формата NTFS.
Съемные накопители и другие устройства хранения, сформированые на USB-интерфейсе, используют вид FAT32.
Одним из форматов, которые можно задействовать для форматирования Flash-накопителей, считается exFAT — преемник старой файловой системы FAT32.
Таким образом, мы имеем три основных формата хранения данных, везде используемых как для Windows, также и для очень разного рода носителей информации.
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 к примеру офис обычной 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 данного типа вышла из строя и здесь же приобретаем приличное количество неопознанных данных, проверить которые не будет никакой возможности.
В реальности существует множество файловых систем, например Flash File System, Tape File System и Disk File System, тем не менее мы остановимся только на основных — FAT32, NTFS и exFAT.
Что такое FAT32
Файловая система FAT32 является самой старой и опытной в истории технологий для компьютера. Ее путь начался с оригинальной 8-битной системы FAT во второй половине 70-ых годов двадцатого века, которая функционировала в середине независимого диска Microsoft Standalone Disk Basic-80.
Он был запущен специально для Intel 8080 NCR 7200 в 1977/1978 году, работая терминалом ввода данных с 8-дюймовыми гибкими дисками.
После обсуждений о введении системы с учредителем Microsoft Биллом Гейтсом, код был написан первым наемным работникам компании Марком Макдональдом.
Ключевой задачей файловой системы FAT была работа с данными в операционной системе Microsoft 8080/Z80 на базе платформы MDOS/MIDAS, написанной Марком Макдональдом.
В дальнейшем FAT претерпела некоторые изменения, постепенно переходя от своего первоначального вида к FAT12, FAT16 и, наконец, FAT32, название которой теперь тесно ассоциируется с внешними накопителями.
Основным отличием FAT32 от ее предшественников считается преодоление ограниченного объема доступной для хранения информации. 32-разрядная система выпустили в августе 1995 года совместно с релизом Windows 95 и в своем обновленном варианте позволила сделать больше верхние пределы размера файлов и хранилища данных до 4 Гб и 16 Тб.
Таким образом, FAT32 не нужна для хранения высоких объемов данных и установки тяжёлых приложений. Собственно из-за данной причины на жёстких дисках применяется файловая система NTFS, которая позволяет пользователям перестать думать о загружаемых объемах информации.
Резюмируя, система FAT32 прекрасно подойдет для хранения данных, объем которых не будет побольше 4 Гб, на любых съемных носителях. Ее популярность не ограничивается только компьютерной сферой.
Она используется в игровых консолях, телевизорах с высокой видимыми линиями изображения, DVD-проигрывателях, Blu-Ray плеерах и любых других устройствах с USB-портом. FAT32 поддерживают все версии Windows, Linux и MacOS.
Что такое NTFS
В первой половине 90-ых годов 20 века компания Microsoft представила новую файловую систему NTFS (New Technology File System) совместно с появление ОС Windows NT 3.1.
Главной особенностью системы NTFS считается отсутствие каких-либо ограничений на размеры загружаемых файлов.
Даже в случае попытки превысить этот лимит, мы бы потерпели неудачу — настолько он велик.
Разработка появилась в середине 1980-х годов в период сотрудничества Microsoft 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 прекратить сотрудничество. Потом Microsoft и IBM сконцентрировались на производстве собственных файловых систем.
Для технологий для компьютера 1989 год отметился разработкой HPFS от IBM, которая применялась для ОС OS/2. Несколькими годами позже, в 1993, компания Microsoft запустила NTFS v1.0, которая стала официальной файловой системой для по которой 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 специально для Microsoft Windows XP.
В дальнейшем она не претерпевала особых изменений, хотя в нее и было внесено множество различных дополнений. Например, появилась возможность сжатия логических разделов, восстановление 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 полезных функциях, внедренных в NTFS v3.1, можно выделить расширение поддерживаемых форматов файлов, квоты использования диска, шифрование файлов и создание точек повторной обработки.
Примечательным считается тот момент, что новые версии NTFS полностью совместимы с предыдущими.
Файловая система NTFS имеет значительную особенность, когда дело доходит до ее восстановления, вследствие каких-нибудь повреждений.
Она содержит в себе определенную структуру данных, которая отслеживает любые изменения в системе и благодаря которой всегда можно вернуть способность к труду NTFS.
Эта файловая система поддерживается всеми версиями Windows, начав с Windows XP.
К великому разочарованию, MacOS не делит стремление к совместимости, продвигаемое Microsoft. Apple оставили для пользователей возможность чтения данных с дисков NTFS, тем не менее 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 Microsoft, которая удачно заменяет своего предка на поле, когда дело доходит до высоких объемов информации.
Как вы наверняка знаете, большинство современных цифровых фотокамер используют систему exFAT, поскольку она намного легче NTFS, но, в то же время, позволяет сохранять файлы размером более 4 Гб, в отличие от FAT32.
Таким образом, копируя на Flash-накопитель с файловой системой exFAT документ размером 6 Гб, вы не встретитесь с негативными последствиями, которые можно наблюдать, используя предшествующую версию системы.
Формат exFAT набирает все большую популярность и используется преимущественно с высокоемкими картами памяти SDXC.
Основной причиной тому считается небольшой размер файловой системы и, как прежде описывалось, возможность сохранять документы объемом более 4 Гб.
Интересным будет факт, что Microsoft хранит патент США 8321439, позволяющий быстро найти файл при помощи хэша имени.
Благодаря данной функции, любой документ можно отыскать в 3–4 раза быстрее.
Стоит отметить, что для файловой системы exFAT не выпустили всех доступных дополнений в единый доступ.
Для их приобретения поставщики обязаны приобрести ограниченную лицензию от Microsoft.
Данное действие было предпринято для того, чтобы поставщики не пытались монетизировать продукт Microsoft, отмечая себя частью компании, поскольку они имели бы в наличии исходный код файловой системы.
Поскольку Microsoft неизменны в своем упрямстве, многие пользователи занялись разработкой собственными 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, является более легкой, поскольку не содержит в себе разных дополнений, как вторая.
ExFAT поддерживает функции чтения, записи и совместима с операционными системами Mac, Android и Windows. Для Linux понадобится дополнительное ПО.
Сравнение файловых систем
FAT32:
exFAT:
Если понадобится восстановить закономерный раздел с неизвестной, повредившейся или удалённой файловой системой — вам помогут инструменты Starus Recovery.
Инструмент Starus Partition Recovery, или его аналоги, Starus FAT Recovery, Starus NTFS Recovery, предназначены для работы с определенными файловыми системами — FAT и NTFS. Основной софт способен взаимодействовать с обоими.
Cкачать и попробовать программы для восстановления файловых систем FAT32 и NTFS можно совершено бесплатно!
Файловая структура и файловые системы
Л 5.1. АРХИТЕКТУРА ПОСТРОЕНИЯ ОС
Ключевые 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 представляет собой 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, она сама является опорой для ПО более высоких уровней — прикладных и большинства служебных приложений.
Приложениями ОС именуют программы, предназначающиеся для работы под управлением данной конструкции.
Основная функция всех операционных систем — посредническая. Она состоит в обеспечении различных вариантов интерфейса:
· интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);
· интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);
· интерфейса между разными видами ПО (программный интерфейс).
Даже для одной аппаратной платформы, например такой, как
IBM PC, существует несколько операционных систем (ОС). К примеру, рассмотрим файловую структуру, основные объекты и приемы управления самых распространенных ОС: MS DOS и Windows XP.
Файловая структура личного компьютера.При хранении данных решаются две проблемы: как сохранить данные в наиболее компактном виде и как обеспечить к ним удобный и быстрый доступ (если доступ не гарантирован, то это не хранение).
Для оснащения доступа необходимо, чтобы данные имели упорядоченную структуру. При этом появляются адресные данные.
Без них нельзя получить доступ к обязательным элементам данных, входящих в структуру.
В качестве единицы хранения данных принят объект переменной длины, именуемый файлом.
Файл — это именованная очередность байтов произвольной длины. Поскольку файл в основном имеет нулевую длину, то создание файла состоит в присвоении ему имени и регистрации его в файловой системе — это одна из функций ОС.
Во многих случаях в индивидуальном файле хранят данные, которые относятся к одному типу.
В таком случае вид данных определяет вид файла.
Поскольку в определении файла нет ограничений на размер, можно представить себе файл, имеющий 0 байтов (пустой файл), и файл, имеющий любое число байтов.
В определении файла особое внимание уделяют имени. Оно фактически 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 может хранить и сведения о типе данных, заключенных в нем. Для автоматических средств работы с данными это важно, поскольку по имени файла (а точнее по его расширению) они могут автоматично определить адекватный метод извлечения информации из файла.
По способам именования файлов выделяют «короткое» (на имя файла отводится 8 символов, а на его расширение — 3 символа) и «длинное» имя (до 256 символов).
Имя файла от его увеличения разделяются точкой.
Расширение файла считается необязательным параметром и может отсутствовать.
В ОС MS DOS имя (меньше 8 символов) и расширение (меньше 3 символов) в основном состоят из прописных и строчных латинских букв, цифр и символов:
Следует помнить, 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 используют в качестве имен файлов:
AUX — имя дополнительного устройства ввода-вывода;
CON — имя клавиатуры при вводе или дисплея 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 появлением 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 специальных:
В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Расширением имени считаются все символы, идущие после последней точки.
Одновременно с «длинным» именем ОС Windows 95/98/Me/2000/XP делают также и короткое имя файла — оно необходимо для возможности работы с данным файлом на рабочих местах с старыми операционными системами.
Использование «длинных» имен файлов в последних ОС Windows имеет ряд параметров.
1. Если «длинное» имя файла включает пробелы, то в служебных операциях его необходимо заключать в кавычки. Рекомендуется не использовать пробелы, а заменить их символами подчеркивания.
2. В корневой папке диска (на верхнем уровне иерархической файловой структуры) нежелательно хранить файлы с длинными именами — в отличие от прочих папок в ней ограничено кол-во единиц хранения (чем длиннее имена, тем меньше файлов можно разместить в корневой папке).
3. Не считая ограничения на длину имени файла (256 символов) есть гораздо 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. Разрешается использовать символы любых алфавитов, также и русского, но если документ готовится для передачи, с заказчиком необходимо согласовать возможность воспроизведения файлов с аналогичными именами на его оборудовании.
5. Прописные и строчные буквы не выделяются ОС. Имена Письмо.txt и письмо. txt соответствуют одному и тому же файлу.
6. Программисты давно научились использовать расширение имени файла для передачи ОС, исполняющей программе или пользователю сведений о том, к какому типу относятся данные, которые есть в файле, и о формате, в котором они записаны.
Приложения систем советуют выбрать только основную часть имени и показать вид файла, а подобающее расширение имени приписывают автоматично.
В зависимости от увеличения все файлы делят на две большие группы: исполняемыеи неисполняемые.
Исполняемые файлы — это такие файлы, которые могут делаться собственными силами, т.е. не просят каких-нибудь специальных 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) — во многих случаях это драйвер внешнего устройства;
· bat — командный файл ОС MS DOS (autoexec.bat).
Неисполняемые файлы для запуска просят установки специальных программ.
Так, например, Для того чтобы просмотреть текстовый документ, требуется наличие какого-либо текстового редактора.
По расширению неисполняемого файла можно судить о типе данных, хранящихся в этом файле. Приведем некоторые стандартные увеличения и названия программ, которые предназначаются для работы с файлами указанных расширений:
ASM — текст программы на языке ассемблер;
AVI, MPEG, MPG, WMV и т.д. — различные форматы видеофайлов, для просмотра воспользуйтесь, например, Windows Media Player — вид данных : изображение;
BAS — текст программы на языке Бейсик;
BMP — документ, созданный в графическом редакторе, например, 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, например, в СУБД FoxPro;
DOC — документ, созданный в текстовом процессоре Microsoft Word — вид данных: текст;
DWG, DXF — графические файлы, выполненные в AutoCAD;
HTML — документ, высчитанный на публикацию на просторах интернета;
LIB — библиотека (во многих случаях объектных модулей);
MDB — файл базы данных, созданный в СУБД Microsoft Access;
MP3, MID, WMA, WAV – различные форматы звуковых файлов — вид данных: звук;
PAS — текст программы на языке Паскаль;
PDF — PDF-документ, созданный и предназначенного для просмотра в программе Adobe Reader;
PPT — файл презентации, созданной в Microsoft PowerPoint;
PSD — графический файл, созданный в графическом процессоре Adobe Photoshop;
RAR — архивный файл, созданный программой архиватором WinRar;
RTF — документ, созданный в текстовом редакторе WordPad;
TIF, GIF, JPG — различные форматы графических файлов;
TXT — текстовый файл, например, созданный в программе Блокнот;
XLS — электронная книга, созданная в табличном процессоре Microsoft 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 позволяет их контролировать и менять. Состояние атрибутов учитывается при проведении автоматических операций с файлами.
Основных атрибутов 4-ре:
· Только для чтения (Read only);
Предмет «Только для чтения» снижает возможности работы с файлом. Работа по его установке значит, что файл не предназначается для внесения изменений.
Предмет «Незаметный» сигнализирует операционной системе противоракетной обороны то, что данный файл не следует отображать на экране при проведении файловых операций.
Это мера защиты против нечаянного (умышленного или неумышленного) повреждения файла.
Аксессуаром «Системный» помечаются файлы, обладающие важными функциями для работы самой ОС.
Его отличительная черта в том, что средствами ОС его изменить невозможно.
По большей части, большинство файлов, имеющих установленый предмет «Системный», имеют также и установленый предмет «Незаметный».
Предмет «Архивный» в прошлом использовался для работы программ запасного копирования.
Намечалось, что каждая программа, изменяющая файл, должна автоматично устанавливать этот атрибут, а средство запасного копирования должно его сбрасывать.
Таким образом, очередному резервному копированию подлежали только те файлы, у которых этот атрибут был поставлен. Современные программы запасного копирования используют другие средства для установки факта изменения файла, и данный атрибут во внимание не принимается, а его изменение вручную средствами ОС не имеет практического значения.
Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая в этом случае называется 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 носителей информации.
Диски, на которых хранится информация в компьютере, имеют свои 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.
Например, установлены: дисковод для дискет, винчестер, разбитый на 3 логических диска и дисковод для компакт-дисков. Определить буквы всех носителей информации.
А: — дисковод для дискет; С:, D:, Е: — логические диски винчестера; F: — дисковод для компакт-дисков.
Каталог (папка) — место на диске (специальный системный файл), в котором хранится служебная информация о файлах (имя, расширение, дата создания, размер и т.д.).
Каталоги низких уровней вкладываются в каталоги более высоких уровней и являются для них вложенными.
Каталог верхнего уровня (надкаталог) в отношении к каталогам более низкого уровня, называют родительским. Верхним уровнем вложенности иерархической структуры считается корневой каталог диска (рис.
1).
Каталог, с которым работает пользователь в настоящий момент, называется текущим.
Правила присвоения имени каталогу ничем не отличаются 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 разделяются между собой определенным символом.
Во многих ОС в качестве такого символа применяется «\» (обратная косая черта).
Требование оригинальности имени файла ясно — без этого невозможно гарантировать однозначность доступа к данным. В средствах вычислительной техники требование оригинальности имени обеспечивается автоматично — создать файл с именем, тождественным уже имеющемуся, не могут ни пользователь, ни автоматика.
Когда используется файл не из текущего каталога, программе, осуществляющей доступ к файлу, необходимо указать, где именно этот файл находится. Это делается с применением 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 нужный файл.
Для указания пути к файлу используют два различных метода.
В варианте который был первым каждому файлу дается абсолютное имя пути (полное имя файла), состоящее из имен всех каталогов от корневого до того, в котором есть файл, и имени самого файла.
Например, путь С:\Abby\Doc\otchet.doc значит, что корневой каталог диска С: содержит каталог Abby, который, с собственной стороны, содержит подкаталог Doc, где находится файл otchet.doc. Полные имена путей всегда начинаются от имени носителя и корневого каталога и являются уникальными.
Применяется и относительное имя пути. Оно применяется совместно с понятием текущего каталога.
Пользователь может назначить один из каталогов текущим рабочим каталогом. В таком случае все имена путей, не начинающиеся с символа разделителя, считаются относительными и отсчитываются относительно текущего каталога.
Например, 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 свой адрес.
Чтобы понимать принцип доступа к данным, хранящейся в файле, необходимо знать способ записи данных на носители информации.
Все современные дисковые операционные системы представляют создание файловой системы, нужной 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 использованием 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.
Не считая пользовательской информации, секторы содержат служебную информацию, например, собственный 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.
Обычный объем сектора — 512 байт. На одной стороне размещается 80 дорожек.
Каждая дорожка содержит 18 секторов.
Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным 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 специальных таблицах расположения файлов (FAT-таблицах). Поскольку нарушение FAT-таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляют особые требования надежности и она есть в 2-ух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется Средствами ОС.
Наименьшей физической единицей хранения информации считается сектор. Поскольку размер FAT-таблицы ограниченный, то для дисков, их размер превышает 32 Мбайта, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным.
Благодаря этому группы секторов условно соединяются в кластеры. Кластер считается наименьшей единицей адресации к данным.
Размер кластера, в отличие от размера 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 точно определяется тремя числами: номерами поверхности диска, цилиндра и сектора на дорожке.
И контроллер диска работает с диском именно в этих терминах.
А пользователь желает использовать не сектора, цилиндры и поверхности, а файлы и каталоги. Из-за этого как-то требуется при операциях с файлами и каталогами на дисках перевести это в понятные контроллеру действия: чтение и запись определенных секторов диска.
А чтобы это сделать необходимо установить правила, по которой выполняется этот перевод, иначе говоря прежде всего, определить, как должна сберегаться и организовываться информация на дисках. Набор этих правил и называется файловой системой.
Файловая система — это набор соглашений, определяющих организацию данных на носителях информации. Наличие данных соглашений позволяет операционной системе, другим 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 узнать, какие участки диска свободны, а какие — нет;
· формат каталогов и другой служебной информации на диске.
Для использования дисков, записанных (размеченных) с помощью некоторой файловой системы, ОС или специальная программа должна поддерживать эту файловую систему.
Файловая система, наиболее распространенная на IBM PC-совместимых компьютерах, была введена еще в начале 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.
Во многих случаях эта файловая система называется FAT, так как самой важной структурой данных в ней считается таблица расположения файлов на диске, по-английски — file allocation table, кратко — 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 более чем из 8 символов плюс три символа в расширении имени.
Она приводит к значительным потерям (до 20%) дискового пространства из-за больших 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 может достигать 32 Кбайт. Таким образом, на диске емкостью
2 Гбайта с 20000 файлов потери составят 320 Мбайт, говоря иначе около 16%. Наконец, файловая система FAT малопроизводительна, особенно для больших дисков, не приспособлена к многозадачной работе (все операции просят обращений к таблице расположения файлов, а благодаря этому до завершения одной операции нельзя начинать иную).
При разрабатывании Windows 95 фирма Microsoft решила не вводить новую файловую систему, а залатать имеющуюся файловую систему FAT, позволив присваивать файлам и каталогам длинные имена. Эта файловая система стала называться FAT 32.
Принятый в Windows 95 подход великолепен тем, что позволяет использовать старые диски с файловой системой FAT — на них начинают записываться длинные имена. Но все таки такое заключение 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 меньшие размеры кластеров, что позволяет более эффективно использовать дисковое пространство.
При разрабатывании ОС Windows NT была создана новая файловая система — NTFS.
Она была направлена на диски большого объема, содержащие много файлов, в них приняты существенные 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 позволяет хранить в среднем на 10-15% больше информации, чем FAT.
А доступ к файлам в ней делается гораздо быстрее, особенно в многозадачной обстановке.
При формировании файловой системы NTFS программа форматирования делает файл Master File Table (MTF) и другие области для хранения метаданных.
Метаданные используются 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, к примеру копия первых четырех записей (гарантирует доступ к MTF к примеру 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. Прочие строки MTF содержат записи для любого файла и каталога, расположенных на данном томе.
Разработчики NTFS, помня об эффективности, старались также обеспечить надежность файловой системы и восстанавливаемость данных при сбоях. Для этого, к примеру, NTFS повторяет всю критически значительную информацию и обеспечивает регистрацию всех изменений на дисках в специальном файле регистрации, причем для любого изменения запоминается и способ его отмены.
В результате практически при любых сбоях NTFS автоматично восстанавливается. NTFS также (в отличие от FAT) может работать с логическими дисками и файлами размером более 2 Гбайт — очень 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 (в ходе работы в этой операционной системе, естественно).
Для данных логических дисков может быть либо абсолютно не назначена буква (говоря иначе к диску нельзя будет обратиться), либо при любом доступе к диску будет выдаваться сообщение об ошибке.
Особая файловая система разработана для компакт-дисков (CD-ROM).
Это оказалось необходимым, 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 называется 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 | Хороший самый небольшие размеры логического диска (тома) равён примерно 10 МБ. Допускаются размеры томов более 2 ТБ. Не может использоваться для эластичных дисков | Закономерный диск (том) объемом от 512 МБ до 2 ТБ. Может использоваться для эластичных дисков | Закономерный диск (том) объемом до 4 ГБ. Может использоваться для эластичных дисков |
| Потенциальные размеры хранимых файлов | Очень большой размер файла ограниченный исключительно размером тома | Очень большой размер файла равён 4 ГБ | Очень 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, состоящих 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 (например, 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 во многих случаях задаётся программой автоматично при разрабатывании файла.
В таблице приведены варианты самых распространенных типов файлов и их увеличения:
Каталог — это поименованная совокупность файлов и подкаталогов (вложенных каталогов).
Каталог самого верхнего уровня называется корневым каталогом.
В ОС Windows корневые каталоги обозначаются добавлением к логическому имени соответствующего устройства внешней памяти знака «\» (А:\, C:\, D:\, E:\)
Файловая структура диска — это совокупность файлов на диске и связей между ними.
Простые файловые структуры могут использоваться для дисков с небольшим (до нескольких десятков) количеством файлов.
В Windows каталоги на самых разных дисках могут образовывать несколько некоторых деревьев.
Иерархические файловые структуры используются для хранения большого (сотни и тысячи) количества файлов.
Путь к файлу — имена всех каталогов от корневого до того, в котором именно находится файл.
В ОС Windows путь к файлу начинается с логического имени устройства внешней памяти; после имени каждого подкаталога ставится обратный слэш:
Понемногу записанные путь к файлу и имя файла составляют полное имя файла.
Не может быть 2-ух файлов, имеющих одинаковые полные имена.
Выполняются файлы с помощью систем программирования и прикладного ПО.
Основные операции с файлами:
• копирование (создаётся копия файла в другом каталоге или на другом носителе);
• перемещение (делается перенос файла в другой каталог или на другой носитель, исходный файл уничтожается);
• переименование (делается переименование собственно имени файла);
• убирание (в исходном каталоге объект уничтожается).
В поиске файла можно задействовать маску имени файла — очередность букв, цифр и прочих допустимых в именах файлов символов, также:
?
(вопросительный символ) — значит ровно один свободный символ;
* (звездочка) — значит любую (также и пустую) очередность символов произвольной длины.
Например, по маске n?.* будут найдены файлы с произвольными расширениями и двухбуквенными именами, начинающимися с буквы «n».