Организация файловой системы Файловая система — это часть

Организация файловой системы Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

В широком смысле понятие "файловая система" включает: совокупность всех файлов на диске • наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске • комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами. •

этапы подготовки диска к работе Низкоуровневое форматирование диска; Создание разделов диска Создание логических дисков в расширенном разделе; Логическое форматирование логических дисков.

Логическая структура жесткого диска

MBR - Master Boot Record главная загрузочная запись (внесистемный загрузчик) Partition Table Каждая строка в таблице описывает один раздел: активный раздел или нет. номер сектора, соответствующего началу раздела; номер сектора, соответствующего концу раздела; размер раздела в секторах; код операционной системы, т. е. , какой ОС принадлежит данный раздел; Активный раздел – если он содержит программу загрузки операционной системы, используется как логический диск с именем С:

Раздел называется активным, если он содержит программу загрузки операционной системы. Первичный раздел- Primary Partition, это тот раздел, который содержит загрузчик операционной системы и саму ОС. Таким образом, первичный раздел является активным разделом, используется как логический диск с именем C: . Начиная с версии WINDOWS -2000 активный раздел называется системным, а загрузочным называется логический диск, который содержит системные файлы WINDOWS. Загрузочный логический диск может совпадать с системным разделом, но может находиться в другом разделе того же жесткого диска или на другом жестком диске.

Логическое форматирование логических дисков Расширенный - раздел Extended Partition может разбиваться на несколько логических дисков с именами от D: до Z: . загрузочная запись - Boot Record; таблицы размещения файлов (FAT-таблицы File Allocation Table); корневой каталог файлов - Root Directory; область данных.

Загрузочный сектор логического диска -программа начальной загрузки ОС ; - параметры, описывающие характеристики логического диска: размер секторов диска в байтах, количество секторов на диске, количество секторов на дорожку, размер кластера количество копий FAT (обычно 2) и количество секторов, занимаемых FAT, количество элементов в корневом каталоге Указатель типа магнитного носителя информации и т. д.

Корневой каталог файлов (файл-каталог) имя файла (8 байт); расширение имени (3 байта); двоичный код атрибутов файла (1 байт); 0 -только для чтения 1 - скрытый 2 - системный 3 - метка диска 4 - подкаталог 5 - флаг архивации 6 - зарезервирован 7 - зарезервирован резервное поле (10 байт); код времени создания файла (2 байта); код даты создания файла (2 байта); номер первого кластера, занимаемого файлом – точка входа в FAT (2 байта); размер файла (4 байта).

FAT-таблицы Каждому кластеру в FAT ставится в соответствие элемент FAT с тем же номером. Число элементов FAT совпадает с числом кластеров на диске. Номера элементов FAT Значения элементов FAT (номера кластеров, занимаемых файлами) 1 102 2 300 … …

Пример последовательного доступа к файлу Номера элементов Значения FAT элементов FAT Пояснение 100 (Точка входа в FAT) 102 следующий кластер файла – № 102 101 000 свободный кластер 102 104 следующий кластер файла – № 104 103 FF 7 дефектный кластер 104 500 следующий кластер файла – № 500 … …. 500 503 следующий кластер файла – № 503 501 000 свободный кластер 502 FF 7 дефектный кластер 503 FFF последний кластер файла 504 000 свободный кластер … …

Проблемы дефрагментации Операционные системы MS-DOS, OS/2, Wndows 95, Windows NT реализуют 16 -разрядные поля в таблицах размещения файлов. Такая файловая система называется FAT 16. Она позволяет разместить в FATтаблицах не более 216=65536 записей о местоположении данных. Операционные системы Windows 98/2000 и выше обеспечивают более совершенную файловую систему – FAT 32 с 32 -разрядными полями в таблицах размещения файлов. Это позволяет работать с любыми современными большого объёма жесткими дисками. Примеры более совершенных файловых систем: NTFS – в ОС Windows ХР, Win. FS (Windows File System) – в ОС Windows Vista.

Способы сокращения потерь дисковой памяти Разбиение жесткого диска на несколько разделов или логических дисков; Использование таблиц размещения файлов с 32 -разрядными полями; Использование таблиц размещения файлов, имеющих механизмы дописывания остатков блоков различных файлов в частично заполненные кластеры.

Загрузка операционной системы При включении питания или перезагрузке ПК проходит стадию POST Power On Self Test. В это время компьютер работает под управлением BIOSа. BIOS определяет конфигурацию ПК, которая записана в CMOSе. Затем BIOS пытается обнаружить загрузочный диск. Порядок поиска загрузочного диска (флоппи-дисководы, жесткий диск, устройства CD-ROM) задается BIOS. С жесткого диска загрузка происходит в два этапа. BIOS считывает главную загрузочную запись -MBR и передает ей управление. Программный код, находящийся в MBR просматривает таблицу разделов диска, находит активный раздел, загружает вторую часть загрузчика Boot Record содержит загрузочный код операционной системы. Этот код и осуществляет запуск ОС, по способу, данной операционной системы. Как правило, главная загрузочная запись, не зависит от конкретной ОС. Например, на компьютерах семейства Intel одна и та же MBR служит для запуска Windows NT/2000/XP, Windows 95/98 и их комбинаций с MS-DOS. Загрузочный сектор раздела Boot Record зависит как от операционной системы, так и от используемой файловой системы.

Загрузочный сектор распознает файловую систему, запускает специальную программу - загрузчик из корневой папки системного диска — NTLDR. Этот файл предназначен для инициализации загрузки собственно самой операционной системы. Загрузчик собирает данные об аппаратной конфигурации, строит ее описание в памяти. На данном этапе производится загрузка некоторых драйверов из реестра. Реестр – это база данных параметров настройки системы и работающих в ней приложений. Затем NTLDR считывает специальный текстовый конфигурационный файл BOOT. INI, находящийся в корневом каталоге системного диска. Файл BOOT. INI позволяет системе находить папку Windows, если она расположена не на системном разделе диска, управляет содержимым меню выбора операционной системы во время загрузки ПК, управляет самим процессом загрузки системы. Файл BOOT. INI поддерживает загрузку множества версий ОС: Windows NT/2000/XP, Windows 9 X, MS DOS, а так же. OS/2, Linux, Unix. После этого уже начинается выполнение обычных программ из файлов, находящихся на диске, что и приводит к полной загрузке всей операционной системы и к возможности запускать прикладные программы.

Файлы и каталоги Имена файлов обычно состоят из двух частей – имени и расширения, например: doclad. doc – файл текстового процессора Word; list. txt – стандартный текстовый файл; *. exe, *. com – расширения исполняемых файлов. Правила создания имени файла: В длинных именах нельзя использовать следующие символы: ? : */ ><| Указанные ниже имена зарезервированы CON, AUX, COM 1, COM 2, COM 3, COM 4, LPT 1, LPT 2, LPT 3, PRN, NUL

Файл- это именованная последовательность байтов произвольной длины. Соглашение 8. 3 для записи в каталоге отводит один 32 байтный элемент, Windows - до 21 элемента. В момент записи файла на диск система Windows, прежде всего, проверяет имя файла. Если она «видит» , что в этом имени не более восьми символов и при этом в нем нет пробелов, то система «понимает» , что перед ней обычное короткое имя файла и отводит для него один 32 -байтный элемент. Если система обнаруживает, что в имени файла более восьми символов или в нем использованы пробелы, то она воспринимает это имя как длинное и отводит для него два и более элемента. В первом элементе в поле имени записываются первые восемь символов имени, в поле расширения имени записывается первые три символа последней точки, и затем дата создания файла и прочее. Остальная часть информации записывается в дополнительных элементах, которых может быть до 20. Таким образом, длинное имя файла может занимать от 2 до 21 элементов.

Для обращения к группам файла или в поисковых операциях применяются шаблоны, образуемые с помощью символов «*» и «? » . Символ «*» трактуется как любая последовательность любых символов символ «? » как любой один символ. Примеры: *. EXE – все файлы с расширением EXE; A*. COM – все файлы типа. COM, имена которых начинаются с буквы А; *. * – все файлы текущего каталога; ? ? ? . BAS – все файлы с расширением. BAS и с именами, имеющими не более 3 букв; А? . * – все файлы, имена которых начинаются с А и состоят из 1 или 2 букв.

Маршрут (путь) доступа к файлу

Каждая программа представлена на диске файлами с расширениями. ехе или. com Данные с которыми работает программа - файлами с теми или иными расширениями. Именованная группа файлов называется каталогом. WINDOWS изменила терминологию: Файлы *. ехе или *. сот называются приложениями Файлы- данные называются документами Каталоги - папками. Расширение файла называется типом. Тип можно зарегистрировать: т. е. указать системе, с какой программой связано расширение. Расширение может соответствовать только одному приложению, однако одно приложение может обрабатывать документы нескольких типов.

Некоторые расширения имен файлов, создаваемых прикладными программами в ОС Windows Тип файла Расширения Исполнимые файлы . exe, . com, . bat Текстовые файлы . txt, . doc, . rtf Графические файлы . gif, . bmp, . jpg, . jpeg, . tif Звуковые файлы . wav, . midi, . mp 3, . wma Видеофайлы . avi, . mpeg Web-страницы . htm, . html Программы на языках программирования . pas, . bas Файлы данных . dat, . dbf Архиваторы данных . arj, . rar, . zip

Обслуживание файловой структуры • • Создание файлов и присвоение им имен; Создание каталогов и присвоение имен; Переименование файлов и каталогов; Копирование и перемещение файлов; Удаление файлов и каталогов; Навигация по файловой структуре; Управление атрибутами файлов.