Файловая структура операционных систем

Файловая структура операционных систем

В Windows имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения, разделённых точкой. Собственно имя может содержать до 255 символов (букв латинского или русского алфавита, цифр, знаков препинания и т. д., кроме “, /, \, *, ?, |, <, >, :. Расширение может содержать до трёх символов такого же типа, как имя. Оно используется для уточнения назначения файла и для запуска соответствующего приложения. Например, файлы с расширениями: com, exe, bat — исполняемые (запускающие файлы программ); bat, txt, doc — текстовые; pas, bas, с, for — тексты программ на известных языках программирования (Паскале, Бейсике, Си, Фортране соответственно); dbf— файл базы данных. Файлы при записи на внешнее запоминающее устройство могут объединяться в группы, называемые папками (или каталогами, директориями). Имена папок формируются по тем же правилам, что и файлов, но обычно расширение не присваивается. Эта структура аналогична структуре книжного тома и называется деревом папок. Внешнее запоминающее устройство (например, диск) называется томом и является корневой папкой.

Все устройства компьютера имею свои логические имена, по которым ОС их распознаёт. Например:

- CON – логическое имя консоли (при выводе информации это дисплей, при вводе – клавиатура);

- PRN – логическое имя принтера.

Диски и другие внешние носители именуются буквами латинского алфавита. Например, дискетам присваиваются имена A: или B:. Жёсткий магнитный диск («винчестер») имеет логическое имя C:. Он может быть «разбит» специальной программой на несколько частей, например на три части (при этом физически диск остаётся целым). В этом случае каждая часть имеет своё логическое имя и воспринимается ОС как отдельный диск, т. е. ОС «видит» три «винчестера»: C:, D:, и E:, хотя физически он один. Такая разбивка выполняется в целях защиты информации и ускорения поиска и записи информации. При подключении других устройств они получают свободные логические номера: F:, G: и т. д.

Запись вида D:\KOI\VOVA.TXT называется путь к файлу VOVA.TXT или маршрут. Она показывает операционной системе, что файл VOVA.TXT следует искать на диске D: в папке KOI. Развитые многопользовательские файловые системы обеспечивают защиту и разделение данных, хранящихся в файлах, при работе с ними разных пользователей. Так, например, каждый файл и папка может иметь владельца. Обычно это пользователь, создавший их. Владелец может назначить тип защиты файла от других пользователей.

Часть операционной системы, работающая с файлами и обеспечивающая хранение данных на диске и доступ к ним, называется файловой системой (ФС). Поддержка файловой системы — основного хранилища системной и пользовательской информации – важнейшая характеристика операционной системы. Файловая система, прежде всего – это система управления данными.

Файловые системы создают для пользователей некоторое виртуальное представление внешних запоминающих устройств ЭВМ, позволяя работать с ними не на низком уровне команд управления физическими устройствами, а на высоком уровне наборов и структур данных. Пользователь не обязан знать, в каком физическом порядке и где именно находятся его данные. Файловая система скрывает от пользователя картину реального расположения информации во внешней памяти, обеспечивает независимость программ от конкретной конфигурации ЭВМ, т. е. предоставляет логический уровень работы с файлами. Файловая система также обеспечивает стандартные реакции на ошибки, возникающие при обмене данными.

В файловой системе существует минимальная единица информации — кластер, размер которого является нижним пределом размера записываемой на носитель информации в рамках файловой системы. Минимальной единицей информации со стороны аппаратного обеспечения является сектор. От файловой системы требуется выполнение следующих действий:

• 
  определение физического расположения частей файла;
  
• 
  определение наличия свободного места и выделение его для вновь создаваемых файлов.
  

4. Операции с файлами

При работе с файлами пользователю предоставляются средства для создания новых файлов, операции по считыванию и записи информации и т. п., не затрагивающие конкретные вопросы программирования работы канала по пересылке данных, по управлению внешними устройствами.

Для упрощения работы со сложными программными системами, такими, например, как DOS, созданы программы-оболочки, которые уже упоминались выше. Их ещё называют файловыми менеджерами, так как их основное назначение – упрощение работы с файлами. Они преобразуют неудобный командный пользовательский интерфейс в дружественный графический интерфейс или интерфейс типа "меню". Эти программы состоят из нескольких модулей, один из которых, называемый резидентным, постоянно находится в оперативной памяти компьютера и для выполнения каких-либо заданных пользователем функций загружает с диска в свободные области памяти необходимые исполнительные модули.

Файловые менеджеры предоставляют пользователю удобный доступ к файлам и обширные сервисные услуги. Первый широко известной программой-оболочкой был файловый менеджер Norton Commander. Самыми популярными сегодня в России являются файловые менеджеры Total Commander, FAR Manager и Frigate. Все программы работают под управлением Windows>98/NT/2000/XP.

Перечень процедур управления файловой системой с помощью этих программ весьма широк. Основными из них являются:

• 
  выбор диска, папки и файла;
  
• 
  создание новой папки и файла;
  
• 
  просмотр и корректировка файлов;
  
• 
  копирование, перемещение, удаление файлов и папок;
  
• 
  поиск файлов и папок на дисках;
  
• 
  сравнение папок на дисках;
  
• 
  просмотр и корректировка атрибутов файлов;
  

С целью защиты информации от случайного повреждения или полной потери выполняется резервное копирование данных с помощью специализированных программ. Например, в Windows 2000 имеются средства резервного копирования и восстановления данных (Backup And Recovery Tools) — программа Backup Wizard (Мастер архивации). Чаще, однако, пользователи применяют другие программы: Handy Backup или BackUp32.

Существуют специальные программы записи компакт-дисков, просмотра, конвертации и сравнения файлов. Перечислим кратко лишь основные программы этого класса. Из программ записи компакт-дисков наиболее известна Nero — пожалуй, лучший универсальный пакет этого класса, обладающий простым и удобным пользовательским интерфейсом, поддерживающий русский язык и технологию защиты от сбоев. Вместе с приложением Nero Burning Rom объединяет целый набор дополнительных программ. Может создавать копии дисков, имеется кодирование данных, редактирование звука и т. п. Поддерживает всю гамму пишущих приводов — CD-R/RW, DVD-R/RW, DVD+R/RW, DVD-RAM.

Программа Roxio Easy Media Creator 7 также работает с мультимедийным набором любых видов, может выполнять сравнимый с Nero набор функций.

Большинство технической документации поставляется в формате PDF. Для работы с ним существует программа Acrobat Reader компании Adobe. Версии этой программы поддерживают проигрывание встроенных в документ аудиофайлов, распечатку документов и т. п. Программа PDFWord 1.3 предназначена для экспорта изображений и текста из PDF-файла в документ Word в формате RTF. MegaView 7.05 считается лидером в классе программ просмотра и конвертации. Она поддерживает в общей сложности свыше 100 различных форматов, реализует многие функции редактирования. Кроме того, программа позволяет производить различные операции с файлами (переименовывать, копировать, удалять, архивировать) прямо на CD или DVD.

Сравнивать различные модификации файлов пользователям приходится довольно часто. Универсальной программой является программа Compare Suite 1.0. Она может генерировать различные отчеты, отражающие статистические изменения и фиксирующие различия в сравниваемых папках и файлах, может сравнивать и архивы. Программа Excel Compare 1.0 предназначена для сравнения файлов электронных таблиц Microsoft Excel.