15. Файловая система (основные понятия).

В процессе форматирования на диске выделяется системная об­ласть, которая состоит из трех частей: загрузочного сектора (размещается на каж­дом диске в логическом секторе с номером 0), таб­лицы размещения файлов - сокра­щенно FAT - располагается по­сле загрузочного сектора и со­дер­жит описа­ние порядка расположения всех файлов в секторах дан­ного диска (а также инфор­ма­цию о дефектных участках дис­ка). За FAT-табли­цей следует ее точная копия, что повы­шает на­дежность сохранения этой очень важ­ной таблицы (начиная с опера­ционной системы Windows 98 исполь­зуется FAT32 с 32-разрядными полями в таб­лице раз­мещения файлов) и корневого ката­лога (все­гда находится за копией FAT) - в нем содержится перечень файлов и дирек­торий, на­ходящихся на диске. Не­посред­ст­венно за корневым ка­талогом располага­ются дан­ные, организованные в файлы. Фай­ловая сис­тема (часть ОС, работающая с файлами и обеспечивающая хра­нение данных на диске и доступ к ним) во многом определяет скорость и эф­фектив­ность работы магнитных носителей, надеж­ность и секретность хране­ния информации на них. От нее требуется четкое выпол­нение следующих действий:

• определение физического расположения частей файла;

• определение наличия свободного места и выделение его для вновь создавае­мых файлов.

Файл - это поиме­нованная область на диске или дру­гом носителе ин­формации (точ­нее, файл - логи­чески связанная совокупность дан­ных или программ, для раз­меще­ния которой во внешней памяти выделяется имено­ванная об­ласть). Пользова­тель во время работы с компьютером имеет дело не с битами или байтами (и даже не с сек­торами и кла­стерами), а с фай­лами, ко­торые можно «за­пускать», «просматри­вать», «ре­дактиро­вать», «пе­реимено­вывать», «перено­сить», «копи­ровать», «удалять». Заметим, что файлы объе­диня­ются в осо­бые струк­туры, ко­торые носят название «папки» (каталоги, ди­ректории). На диске файл не требует для своего размещения непрерывного про­странства, обычно он за­нимает свободные кластеры в раз­ных час­тях диска (све­дения о номерах класте­ров хра­нятся в FAT-таб­лице).

В фай­лах могут храниться разнооб­раз­ные виды и формы представ­ления ин­формации (тексты, рисунки, программы, таб­лицы и т.д.). Для ха­рактери­стики файла исполь­зуются следующие параметры: ос­новное имя файла; объем файла в байтах; дата и время создания файла; специаль­ные атрибуты (только для чтения, системный, скрытый архивированный). Каждый файл имеет свое индиви­дуальное имя, состоя­щее из двух частей: собственно имя (назва­ние) и иден­тифика­тор, опре­деляющий его тип (называемый расшире­нием: exe, com – «ис­пол­няемый», хранящий в себе про­грамму файл; txt, doc – текстовый файл; hlp – файл справки; bmp – гра­фическая ин­формация и др.). Полное имя файла (при обра­щении к нему) имеет сле­дующий вид: [диско­вод:] [путь\] имя файла. Путь - это це­почка соподчи­ненных каталогов (па­пок), которую необходимо пройти по иерар­хи­ческой струк­туре к ка­талогу, где за­регистрирован искомый файл.

В MS-DOS, например, имя файла может содержать от 1 до 8 символов и рас­ширение от 0 до 3 символов. В некоторых ОС, например в UNIX, расши­рения фай­лов являются просто соглашениями, и ОС не заставляет пользова­теля их строго придерживаться. Сис­тема Windows, напротив, знает о расши­рениях файлов и на­зна­чает ка­ждому расши­рению определенное значение. Пользователи или процессы мо­гут ре­гистрировать расширения в ОС, указы­вая програм­му, создающую данное расшире­ние. При двой­ном щелчке мы­шью на имени файла запускается программа, назна­ченная этому расшире­нию, с именем файла в качестве параметра. Например, двой­ной щел­чок мы­шью на имени file.doc запускает MS Word, который открыва­ет этот файл.

Файловая система скрывает от программистов картину реального распо­ложения информации во внешней памяти, обеспечивает независимость про­грамм от особен­ностей конкретной конфигурации ЭВМ (или, как еще гово­рят, логический уровень работы с файлами). Наиболее распространенным видом файлов являются файлы с последовательной структурой (такого рода файлы можно рассматривать как набор составных элементов, назы­ваемых логическими записями или блоками, длина кото­рых может быть как фиксированной, так и переменной, и доступ к кото­рым - после­дователь­ный). В ряде файловых систем предусматривается использова­ние более сложных логических структур файлов, чем последовательная. Например, за­писи в файле могут образовывать древовидные структуры, может использо­ваться ин­дексно-последовательная организация файлов (с упорядочением записей по значе­нию некоторых полей) или, так называемая, библиотечная структура фай­лов (ис­пользующая уровень учетной информации или ката­лога, облегчающей поиск и дос­туп к отдельным компонентам файлов).

Роль учетного механизма, позволяющего обслуживать десятки и сотни файлов, в файловой системе очень важна. Общим приемом является сведение учетной ин­формации о расположении файлов на магнитном диске в одно ме­сто - его каталог (директорий, папку), который представляет собой список элементов, характеризую­щих конкретный файл (имя файла, его тип, ме­сто­положение на диске, длину). В простых операционных системах местополо­жение каталога на маг­нитном диске (дискете) и его размер фиксированы. В более сложных системах ката­лог мо­жет на­ходиться в любом месте диска, но на него должна иметься ссылка в, так назы­ваемой, метке тома, находящейся в фиксирован­ном месте и формируемой при ини­циализа­ции диска.