Файловая система в Windows
Представляет собой запоминающее устройство с несколькими круглыми жесткими пластинами покрытыми слоем ферромагнитного материала расположенные на одной оси привода и с подвижными считывающими головками. В работе жесткого диска (винчестера) используется принцип магнитной записи. Мы не будем углубляться в устройство и работу жестких дисков, а рассмотрим в общих чертах файловую систему компьютера.
Файловая система компьютера (ФС) — описание способа хранения, распределения, наименования и обеспечения доступа к информации, хранящейся на жестком диске компьютера. Именно файловая система жесткого диска определяет правила наименования файлов и каталогов, ограничения на максимальные размеры файла и раздела, длину имени файла, максимальный уровень вложенности каталогов и другие моменты. Кстати, максимальный размер файла в файловой системе FAT32 составляет 4 Гбайта.
В ОС Windows наиболее распространенной на сегодняшний день является файловая система NTFS, заменившая устаревшую файловую систему FAT. Именно файловую систему NTFS лучше всего использовать на сегодняшний день. Чтобы жесткий диск можно было использовать в компьютере, его необходимо подготовить, отформатировать в выбранную файловую систему. Программа форматирования создает на жестком диске компьютера структуру в соответствии с правилами файловой системы Windows после чего диск становится виден в операционной системе и его можно использовать. Форматирование жесткого диска осуществляется силами операционной системы или сторонней программы. При этом выбирается тип файловой системы жесткого диска, размер кластера и способ форматирования.
Кластер — упрощенно, минимальная ячейка на жестком диске для хранения информации, эдакая коробочка для хранения файлов. Кластер имеет вполне конкретные стандартизованные размеры равные 512 байт раньше и 4 096 байт в настоящее время. В одном кластере хранится только один файл, если он меньше размера кластера, то все равно занимает весь кластер. Когда файл не помещается целиком в одном кластере, то он записывается кусочками по разным кластерам, необязательно соседним. Поскольку размеры файлов крайне редко кратны размеру кластера, то на диске файлы практически всегда занимают больше места, чем их реальный размер. Чтобы было понятнее, возьмем для наглядности такой пример. Есть 9 кирпичей, из них 3 белых и 6 красных, а в контейнер помещается только 5 кирпичей одного типа. Чтобы хранить наши кирпичи нам понадобится 3 контейнера, хотя емкость двух контейнеров 10 кирпичей. Вот наглядная иллюстрация, как это происходит.
В файловой системе компьютера происходит точно также. В этом легко убедиться, если кликнуть правой кнопкой мыши по файлу и выбрать свойства.
Файл размером 6 байт занимает в файловой системе жесткого диска 4 096 байт , т.е. один кластер. Соответственно маленький размер кластера больше подходит для хранения маленьких файлов, а большой размер кластера для хранения больших. Тогда место на диске будет использоваться более рационально. Так же происходит и с ярлыками.
Структура файловой системы Windows
Первоначально, вся информация в виде файлов записывалась в файловую систему Windows в одну кучу, однако с ростом количества информации и емкости дисков это стало очень неудобно. Попробуйте найти нужную вам вещь в коробке, среди десятков других. Выходом из этой ситуации стало создание древовидной структуры папок (директорий или каталогов) сильно облегчающих структурирование и поиск информации. Внутри каталога создаются подкаталоги, и файлы группируются по логическому принципу удобному пользователю.
Дальнейший рост емкости дисков привел к следующему очевидному шагу, разбить один физический носитель информации на несколько логических разделов (дисков). Логически выделенная часть смежных блоков на диске называется раздел (partition). Такая структура файловой системы применяется в настоящее время в операционной системе Windows.
Это позволяет упростить структурирование информации, повысить надежность хранения данных за счет разделения системных и пользовательских файлов, более гибко управлять правами доступа к файлам, увеличить скорость дисковых операций. Каждый созданный логический диск воспринимается операционной системой, как независимый, хотя фактически он виртуален. Благодаря этому каждому разделу жесткого диска можно назначить произвольную файловую систему или настроить размер кластера, а так же иметь несколько операционных систем на одном компьютере.
Первый физический сектор жесткого диска отведен для хранения главной загрузочной записи (MBR), необходимой для начальной загрузки операционной системы, а так же хранит таблицу разделов.
Разделы бывают двух видов: первичный (основной) и дополнительный (расширенный). В первом секторе основного раздела располагается загрузочный сектор, обеспечивающий загрузку ОС с данного раздела жесткого диска. Всего на физическом диске может быть четыре раздела и только один из них расширенный. Дополнительный раздел представляет собой оболочку для любого количества других логических разделов. Это позволяет обойти ограничение, только четыре раздела на физическом диске.
Вот и все, что мы хотели рассказать о файловой системе компьютера в операционной системе Windows.
Файловая структура операционных систем. Операции с файлами
3.2.1. Понятие файла, папки и ярлыка, путь к файлу
Вся информация (программы, документы, таблицы, рисунки и пр.) хранится в файлах.
Под файломпонимают логически связанную совокупность однотипных данных или программ, для размещения которой во внешней памяти выделяется именованная область.
Файловая система обеспечивает возможность доступа к конкретному файлу и позволяет найти свободное место при записи нового файла. Она определяет схему записи информации, содержащейся в файлах, на физический диск.
Файлы на диске записываются в свободные кластеры, поэтому фрагменты одного и того же файла могут находиться в разных местах диска. Относительно производительности системы наиболее предпочтительным является такой вариант размещения файла, когда его фрагменты занимают подряд идущие кластеры. Windows9х использует файловые системы FAT16 и FAT32, WindowsNT – файловую систему NTFS.
Каждый файл имеет имя и расширение. Расширение указывает на тип файла.
Имя файла в Windows (полное, с указанием директорий, его содержащих) может иметь до 255 символов. Расширение отделяется от имени точкой. В Windows каждому типу файла ставится в соответствие свой значок.
Файл– это поименованная совокупность данных, хранимых во внешней памяти и имеющих определенную структуру.
Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла (в ОС Windows имя файла может иметь длину до 255 символов, причем можно использовать русский алфавит) и расширение, определяющее его тип (программные – имеют расширение .exe или .com и файлы данных – например, текстовый редактор Word сохраняет документы в файлах типа .doc, табличный процессор Excel – файлы типа .xls и т.д.).
В имени и расширении файла нельзя использовать следующие символы:
* ? \ / | : «
Другим важным объектом файловой системы Windows является папка. Папка Windows играет ту же роль, что и обычная папка для хранения документов в делопроизводстве: она позволяет упорядочить хранение документов. В среде Windows термин «папка» приобретает более широкое толкование — как хранилище объектов. Поэтому естественно говорить «папка содержит файлы».
Папка (каталог) – поименованное место на диске для хранения файлов.
На каждом носителе информации может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется используемой файловой системой. Каждый диск разбивается на две области – область хранения файлов и каталог (папка). Каталог содержит имя файла и указание на начало его размещения на диске. Если провести аналогию диска с книгой, то область хранения файлов соответствует ее содержанию, а каталог – оглавлению. Причем книга состоит из страниц, а диск – из секторов.
Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска используется многоуровневая иерархическая файловая система, которая имеет древовидную структуру. Начальный, корневой каталог содержит вложенные каталоги первого уровня, в свою очередь, каждый из последних может содержать вложенные каталоги второго уровня и т.д. В каталогах всех уровней могут храниться и файлы.
Например, в корневом каталоге могут находиться два вложенных каталога 1-го уровня (Каталог_1, Каталог_2) и один файл (Файл_1). В свою очередь в каталоге 1-го уровня (Каталог_1) находятся два вложенных каталога второго уровня (Каталог_1.1, Каталог_1.2) и один файл (Файл_1.1).
РИС. (3.2)31 Многоуровневая иерархическая файловая структура
В случае обращения к файлу необходимо указать его путь. Путь– это последовательность из имен логического диска, папок и вложенных папок, разделенных символом «\».
Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему. Понятно, что в этом случае на одном носителе не может быть двух файлов с тождественными полными именами.
Например, полное имя файла Устав.doc, который находится на диске С: в папке Договора, которая входит в папку Документы, можно записать следующим образом:
РИС. (3.2)32 Полное имя файла
Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла.
Просмотреть каталог можно двумя способами:
· открыть папку Мой компьютер
· открыть программу Проводник
Для поиска нужного файла, выполнить команду Пуск – Найти – Файлы и папки
Файлы и папки можно переносить/копировать из каталога в каталог (перетаскиванием или через буфер обмена), удалять, переименовывать, создавать.
Важным понятием в среде Windows является ярлык. Изображается он значком с черной стрелкой в левом углу.
Ярлык– это ссылка на какой-либо объект, вторичное (дополнительное) изображение этого объекта, указывающая на его местоположение. Ярлык служит для ускорения запуска программ или документов. Объект и его ярлык обычно находятся в разных местах. Особенно эффективно использование ярлыка тогда, когда объекты находятся на нижних уровнях иерархической структуры подчиненности папок, а ярлыки – на верхних.
Можно создавать ярлыки программ, папок, файлов, дисков, принтеров и т.д. Значок ярлыка повторяет значок объекта с добавленной к нему стрелкой.
Ярлык можно легко создать или уничтожить, что никак не влияет на связанный с ним объект. У каждого объекта может быть множество ярлыков.
Файловая система ОС обеспечивает основные операции над файлами: их открытие, копирование, перемещение, объединение, удаление, закрытие. Вторую группу представляют операции чтения и записи составных элементов файла. Особая группа операций обеспечивает печать содержимого каталогов или файлов, управление правами доступа к файлам, поиска файлов и т.д.
3.2.2. Файловая система, ее структура и функции.
Все современные ОС обеспечивают создание файловой системы, которая предназначена для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним.
Основные функции файловой системы можно разделить на две группы:
1. Функции для работы с файлами (создание, удаление, переименование файлов и т.д.).
2. Функции для работы с данными, которые хранятся в файлах (запись, чтение, поиск данных и т.д.).
Принцип организации файловой системы – табличный. Данные о том, в каком месте на диске записан файл, хранится в таблице размещения файлов (File Allocation Table, FAT).
Эта таблица размещается в начале тома. В целях защиты тома на нем хранятся две копии FAT. В случае повреждения первой копии FAT дисковые утилиты могут воспользоваться второй копией для восстановления тома.
По принципу построения FAT похожа на оглавление книги, так как операционная система использует ее для поиска файла и определения кластеров, которые этот файл занимает на жестком диске.
Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора 512 байт. Поскольку размер FAT – таблицы ограничен, то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным.
В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.
К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной системы:
· создание файлов и присвоение им имен;
· создание каталогов (папок) и присвоение им имен;
· переименование файлов и каталогов (папок);
· копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между каталогами (папками) одного диска;
· удаление файлов и каталогов (папок);
· навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);
· управление атрибутами файлов
3.2.3 Операции с файлами
Если щелкнуть правой кнопкой мыши на любом файле, то появится контекстное меню
РИС. (3.2)33 Контекстное меню файла
Открыть— будет вызвана программа, связанная с этим файлом, и в нее будет загружен выбранный файл. Данное действие является действием по умолчанию (в меню оно выделено жирным), поэтому будет выполнено при двойном щелчке на файле
Открыть с помощью — позволяет выбрать другую программу для открытия данного файла. Нужно отметить, что Windows подбирает программы в списке Открыть с помощью так, чтобы они действительно могли работать с данным типом файла, например, музыкальный файл Windows не предложит открыть в браузере или графическом редакторе.
Отправить— позволяет отправить файл по электронной почте, на съемный носитель данных и т.д.
Вырезать— используется для перемещения файла Копировать — используется для копирования файла
Создать ярлык — создает ярлык для данного файла, потом ярлык можно перетащить в другой каталог, например, на Рабочий стол Удалить — удаляет файл в Корзину
Переименовать— позволяет переименовать файл
Свойства— отображает окно свойств файла, позволяющее просмотреть информацию о файле (размер, тип, дату создания и модификации), а также изменить атрибуты файла
В конкретном всплывающем меню могут быть и другие пункты, добавленные посторонними программами, например, в меню на рис имеются четыре пункта архиватора WinRAR и один пункт брандмауэра Outpost Pro (Сканировать на наличие spyware).
Маски в именах файлов
Для некоторых видов работ с файлами (групповых операций или поиска) используется маска, содержащая символы подстановки «*» и «?».
Символ «?» в маске означает, что вместо него должен стоять любой символ.
Символ «*» в маске означает, что вместо него может быть подставлено любое сочетание символов. То есть их может не быть совсем, либо быть несколько (1, 2, 3 и т.д.).
