Организация хранения информации на носителях

 

Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой сис­темы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы зависит от операционной системы. Наиболее распространенный тип табличный.

Диск представляется как набор поверхностей. У гибких дисков их всего две, у CD одна, у DVD от 1 до 4-х, же­сткие диски состоят из нескольких пластин, поэтому количество поверхностей у них больше. Ка­ждая поверхность диска разделяется на кольцевые дорожки, а каждая дорожка – на секторы. Раз­мер сектора фиксирован и равен 512 байт. Чтобы найти на диске тот или иной файл, надо знать, где он расположен, то есть его адрес. Проще всего было записать адрес в виде номера поверхно­сти, номера дорожки и номера сектора, но на самом деле это выполняется не со­всем так. Дело в том, что у каждой поверхности есть своя головка для чтения-записи, и эти го­ловки перемещаются не порознь, а одновременно. Поэтому вместо понятия дорожки используют понятие цилиндра.

Цилиндр – это совокупность всех дорожек, имеющих одинаковые номера, то есть равноуда­ленных от оси вращения.

Поэтому реально местоположение файла на жестком диске определяется номером цилин­дра, номером поверхности и номером сектора.

Сектор – это наименьшая единица хранения данных, но для адресации она используется далеко не во всех файловых системах. Для этого она слишком мала. Поэтому операционные сис­темы Windows используют для адресации более крупную единицу хранения, называемую класте­ром.

Кластер – это группа соседних секторов. Размер кластера может зависеть от размера жест­кого диска. Чем больше диск, тем больше размер кластера. Типовые значения 8, 16, 32 или 64 сек­тора.

Файловая система предусматривает ряд специальных областей на диске, выделенных для организации пространства диска в процессе его форматирования: головную запись загрузки, таб­лицу разбиения диска (FAT), запись загрузки для каждого диска, таблицу размещения файлов и корневой каталог. Все остальное на диске отводится для хранения данных и программ.

FAT предоставляет собой базу данных, связывающую кластеры области данных и про­грамм с файлами. В этой базе для каждого кластера предусматривается только один элемент. Эле­менты FAT могут содержать номер следующего кластера занятого файлом, кластер свободен, кла­стер содержит один или несколько секторов с физическими дефектами и не может использоваться, последний кластер файла.

Поскольку нарушение FAT-таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляются особые требования надежности, и она существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами операционной системы.

Операционные системы Windows реализуют 16, 32-разрядные поля в таблицах размещения файлов. Такие файловые системы называются FAT16 и FAT32. Кроме того, операционные сис­темы Windows 2000/XP могут использовать файловую систему NTFS, особенности которой мы рассмотрим на следующем практическом занятии.

Файловая система FAT16 позволяет разместить в FAT таблицах не более 65536 записей (2¹⁶). Из-за этого ограничения данные операционной системы не позволяют работать с жесткими дисками размером более 2 Гбайт. (65536*512*64/1024/1024/1024=2 Гбайт).

В файловой системе FAT32 как элементы FAT, так и номера секторов 32-разрядные, кото­рые представляют собой максимально возможную емкость диска. (2³²=4294967296*512=2Тбайт)

Можно было бы предположить, что для минимизации потерь места на диске в FAT32 бу­дут использоваться кластеры размером в один сектор. Но спецификации FAT32 размер кластера со­ставляет:

 

Емкость диска, Гбайт	Размер кластера, Кбайт
Менее 8
8 - 16
16 - 32
32 и более

 

Одним из факторов для принятия такого решения, послужило размер самой FAT. Для каж­дого элемента в FAT требуется 8 байт. На 2 Гбайтном диске FAT займет 32 Мбайта дискового пространства, а если в кластере будет 8 секторов - всего 4. Но причина даже не в экономии диско­вого пространства, а в ускорении доступа к диску, так как специальная программа считывает таб­лицу FAT в оперативную память. Очевидно, что этого проще добиться, если каждая отдельная таблица FAT занимает 2, а не 16 Мбайт.

Когда программа отправляет запрос к операционной системе с требованиями предоставить содержимое какого-либо файла, ОС просматривает запись каталога для него, чтобы найти первый кластер этого файла. Затем она обращается к элементу FAT для данного кластера, чтобы найти следующий кластер в цепочке. Повторяя этот процесс, пока не обнаружит последний кластер файла, ОС точно определяет, какие кластеры принадлежат данному файлу и в какой последова­тельности. Файл занимает всегда целое количество кластеров. Неиспользованная часть кластера называется потерянным местом.

Несмотря на то, что данные о местоположения файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они предоставляются в виде иерархической структуры.

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

- создание файлов и присвоение им имен;

- создание каталогов (папок) и присвоение им имен;

- переименование файлов и каталогов;

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

- удаление файлов и каталогов (папок);

- управление атрибутами файлов.

Файл – это именованная последовательность байтов произвольной длины. Поскольку из этого определения вытекает, что файл может иметь нулевую длину, то фактически создание файла состоит в присвоении ему имени и регистрации его в файловой системе. По способам именования файлов различают «короткое» и «длинное» имя. До появления операционной системы Windows 95 общепринятым соглашением было 8.3. Согласно этому соглашению имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени. На имя отводится от 1 до 8 символов, а на расши­рение до 3-х символов. Имя от расширения отделяется точкой, расширения может и не быть. Как имя, так и расширение могут включать только алфавитно-цифровые символы латинского алфавита и некоторые специальные символы.

Основным недостатком «коротких» имен является их низкая содержательность. 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. В имени файла запрещается использовать логические имена устройств:

А: В: С: D: и т.д. – логическое имя диска (Состоит из латинской буквы от A до Z и символа: )

LPT1-9 – логические имена параллельных портов

COM1-4 - логические имена последовательных портов

PRN – порт принтера

NUL – нулевое устройство и др.

Расширением имени считается все символы, идущие после последней точки. Имеются стан­дартные типы расширений:

*.COM – исполняемый файл (до 64 Кбайт)

*. EXE – исполняемый файл

*.BAT – командный (пакетный файл)

*.DAT – файл данных

*.DLL – файл динамически компонуемых библиотек

*.BAK – резервная копия файла

*.SYS – системный файл

*.TMP - временный файл

*.TXT – текстовый файл

*.BAS – файл с текстом программы на языке BASIC

и др.

Наряду с длинным именем операционные системы Windows создают также и короткое имя.

Использование длинных имен в операционных системах Windows имеет ряд особенностей:

1. Если «длинное» имя файла включает пробелы, то в служебных операциях его надо заклю­чать в кавычки. Рекомендуется не использовать пробелы, а заменять их знаком подчерки­вания.

2. В корневой папке диска нежелательно хранить файлы с длинными именами.

3. Полная спецификация файла (диск, путь доступа к файлу, имя файла и расширение) не должно превышать 260 символов.

4. Прописные и строчные буквы не различаются операционной системой.

5. Расширение имени файла в программах вводить не рекомендуется, так как приложения (про­граммы) при­писывают их к именам файлов автоматически.

Важными элементами иерархической структуры, необходимыми для обеспечения удобного доступа к файлам, являются каталоги (папки). Файлы объединяются в каталоги по любому при­знаку, заданному их создателем (по типу, по принадлежности, по назначению и т.п.). Каталоги низких уровней вкладываются в каталоги более высоких уровней и являются вложенными (подка­талогами), а те в свою очередь являются для них родительскими каталогами. Верхним уровнем вложенности иерархической структуры является корневой каталог, который создается форматиро­ванием диска и входит в структуру диска.

В корневом каталоге регистрируются подкаталоги первого уровня, а в тех в свою очередь второго и т.д.

Каталог (за исключением корневого) – это файл, который содержит информацию о входя­щем в него файлах и подкаталогах.

Каждый каталог представляет собой базу данных, которая включает: имя файла, атрибут файла (системный, скрытый, архивный, только для чтения), время и дата создания или последней корректировки, начальный кластер и размер файла.

Правила присвоения имени каталогу ничем не отличается от правил присвоения имени файлу, хотя негласно для каталогов не принято задавать расширения имен. В иерархических структурах данных адрес объекта задается маршрутом (путем доступа) ведущим от вершины структуры к объекту. При записи пути доступа к файлу, все промежуточные каталоги разделяются между собой символом \ (обратный слэш).

Таким образом, если задать имя диска, полный путь доступа к файлу, имя файла и расши­рение то получим полную спецификацию файла.

 

Логическое имя диска: \Полный путь\Имя файла.Расширение

Пример: C: \USER\NFS\dd.txt

 

С появлением операционной системы Windows 95 вместо понятия каталог, стало приме­няться понятие папка. Эти термины равнозначны, отличие этих понятий не в организа­ции хранения данных, а в принятой терминологии.

К основным операциям с файловой структурой относятся:

- навигация по файловой структуре;

- запуск программ и открытие документов;

- создание папок;

- копирование, перемещение, переименование, создание файлов и папок;

- создание ярлыков.

Основной наиболее используемой функцией операционной системы является навигация по файловой структуре. Удобство этой операции часто воспринимают как удобство работы с опера­ционной системой. С основными операциями с файловой структурой в операционной системе Windows мы познакомимся при ее изучении на практике.

Вывод по второму вопросу: для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним, все современные дисковые операционные системы имеют в своем составе файловую систему. Теоретические знания о файловой системе позволят нам практически изучить основные операции с файловой структурой, которые выполняет любой пользователь, использующий в своей практиче­ской деятельности компьютер.

Приложение № 8

Требование к поисковой лабораторной работе

Понятие

Характеристика

Поисковая лабораторная работа

По ряду учебных предметов изучению теоретического материала может предшествовать поисковая лабораторная работа по инструкции, на основании которой учащиеся сами должны сделать выводы о свойствах тех или иных веществ, взаимосвязи и зависимости между ними, способах выявления этих свойств. За поисковой лабораторной работой следует эвристическая беседа, в ходе которой под руководством преподавателя учащиеся на основе проведенных наблюдений и экспериментов делают обобщения и теоретические выводы. Выполнение отдельными группами учащихся экспериментов с разными веществами или различными способами обогащает коллективный опыт, делает теоретические положения более обоснованными, убедительными.

Лабораторная работа

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A. между органами государственного управления и коммерческими организациями
2. II. Организация выполнения выпускной квалификационной работы
3. II. Организация Российского флота в 1914–1918 гг
4. III. Организация деятельности службы
5. III. Порядок хранения, содержания и ремонта Боевого знамени
6. IV. Организация и несение караульной службы в подразделениях
7. IV. Организация функционирования сооружений и устройств железнодорожного транспорта
8. Автономная некоммерческая организация
9. Акционерное общество (АО) – коммерческая организация, образованная одним или несколькими лицами, с уставным капиталом, разделенным на доли, права на которые удостоверяются ценными бумагами – акциями.
10. Биологическое разнообразие. Генетический полиморфизм популяций как основа биологического разнообразия. Проблема сохранения биоразнообразия
11. Бурты для хранения свеклы, моркови и картофеля
12. В роли займодавца по кредитному договору может выступать только банк или иная кредитная организация, имеющая соответствующую лицензию Центробанка.