Что называется файловой структурой

Рис. 1.4. Пример иерархической файловой системы

Путь к файлу вместе с именем файла называют иногда полным именем файла.

Пример полного имени файла:

Однако иерархическая структура этих систем несколько различается. В иерархической файловой системе MS-DOS вершиной иерархии объектов является корневой каталог диска, который можно сравнить со стволом дерева, на котором растут ветки (подкаталоги), а на ветках располагаются листья (файлы).

Рис. 1.5. Иерархическая структура папок

Если мы хотим ознакомиться с ресурсами компьютера, необходимо открыть папку Мой компьютер.

1. В окне Мой компьютер находятся значки имеющихся в компьютере дисков. Активизация (щелчок) значка любого диска выводит в левой части окна информацию о его емкости, занятой и свободной частях.

Источник

Типы файловых систем, их предназначение и отличия

Рядовому пользователю компьютерных электронных устройств редко, но приходится сталкиваться с таким понятием, как «выбор файловой системы». Чаще всего это происходит при необходимости форматирования внешних накопителей (флешек, microSD), установке операционных систем, восстановлении данных на проблемных носителях, в том числе жестких дисках. Пользователям Windows предлагается выбрать тип файловой системы, FAT32 или NTFS, и способ форматирования (быстрое/глубокое). Дополнительно можно установить размер кластера. При использовании ОС Linux и macOS названия файловых систем могут отличаться.

Возникает логичный вопрос: что такое файловая система и в чем ее предназначение? В данной статье дадим ответы на основные вопросы касательно наиболее распространенных ФС.

Что такое файловая система

Обычно вся информация записывается, хранится и обрабатывается на различных цифровых носителях в виде файлов. Далее, в зависимости от типа файла, кодируется в виде знакомых расширений – *exe, *doc, *pdf и т.д., происходит их открытие и обработка в соответствующем программном обеспечении. Мало кто задумывается, каким образом происходит хранение и обработка цифрового массива в целом на соответствующем носителе.

Операционная система воспринимает физический диск хранения информации как набор кластеров размером 512 байт и больше. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги, которые также являются файлами, содержащими список других файлов в этом каталоге. Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Запись файлов большого объема приводит к необходимости фрагментации, когда файлы не сохраняются как целые единицы, а делятся на фрагменты. Каждый фрагмент записывается в отдельные кластеры, состоящие из ячеек (размер ячейки составляет один байт). Информация о всех фрагментах, как части одного файла, хранится в файловой системе.

Файловая система связывает носитель информации (хранилище) с прикладным программным обеспечением, организуя доступ к конкретным файлам при помощи функционала взаимодействия программ A PI. Программа, при обращении к файлу, располагает данными только о его имени, размере и атрибутах. Всю остальную информацию, касающуюся типа носителя, на котором записан файл, и структуры хранения данных, она получает от драйвера файловой системы.

На физическом уровне драйверы ФС оптимизируют запись и считывание отдельных частей файлов для ускоренной обработки запросов, фрагментации и «склеивания» хранящейся в ячейках информации. Данный алгоритм получил распространение в большинстве популярных файловых систем на концептуальном уровне в виде иерархической структуры представления метаданных (B-trees). Технология снижает количество самых длительных дисковых операций – позиционирования головок при чтении произвольных блоков. Это позволяет не только ускорить обработку запросов, но и продлить срок службы HDD. В случае с твердотельными накопителями, где принцип записи, хранения и считывания информации отличается от применяемого в жестких дисках, ситуация с выбором оптимальной файловой системы имеет свои нюансы.

Основные функции файловых систем

Файловая система отвечает за оптимальное логическое распределение информационных данных на конкретном физическом носителе. Драйвер ФС организует взаимодействие между хранилищем, операционной системой и прикладным программным обеспечением. Правильный выбор файловой системы для конкретных пользовательских задач влияет на скорость обработки данных, принципы распределения и другие функциональные возможности, необходимые для стабильной работы любых компьютерных систем. Иными словами, это совокупность условий и правил, определяющих способ организации файлов на носителях информации.

Основными функциями файловой системы являются:

Задачи файловой системы

Функционал файловой системы нацелен на решение следующих задач:

В многопользовательских системах реализуется задача защиты файлов от несанкционированного доступа, обеспечение совместной работы. При открытии файла одним из пользователей для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».

Вся информация о файлах хранится в особых областях раздела (томах). Структура справочников зависит от типа файловой системы. Справочник файлов позволяет ассоциировать числовые идентификаторы уникальных файлов и дополнительную информацию о них с непосредственным содержимым файла, хранящимся в другой области раздела.

Операционные системы и типы файловых систем

Существует три основных вида операционных систем, используемых для управления любыми информационными устройствами: Windows компании Microsoft, macOS разработки Apple и операционные системы с открытым исходным кодом на базе Linux. Все они, для взаимодействия с физическими носителями, используют различные типы файловых систем, многие из которых дружат только со «своей» операционкой. В большинстве случаев они являются предустановленными, рядовые пользователи редко создают новые дисковые разделы и еще реже задумываются об их настройках.

В случае с Windows все выглядит достаточно просто: NTFS на всех дисковых разделах и FAT32 (или NTFS) на флешках. Если установлен NAS (сервер для хранения данных на файловом уровне), и в нем используется какая-то другая файловая система, то практически никто не обращает на это внимания. К нему просто подключаются по сети и качают файлы.

На мобильных гаджетах с ОС Android чаще всего установлена ФС версии ext4 во внутренней памяти и FAT32 на карточках microSD. Владельцы продукции Apple зачастую вообще не имеют представления, какая файловая система используется на их устройствах – HFS+, HFSX, APFS, WTFS или другая. Для них существуют лишь красивые значки папок и файлов в графическом интерфейсе.

Более богатый выбор у линуксоидов. Но здесь настройка и использование определенного типа файловой системы требует хотя бы минимальных навыков программирования. Тем более, мало кто задумывается, можно ли использовать в определенной ОС «неродную» файловую систему. И зачем вообще это нужно.

Рассмотрим более подробно виды файловых систем в зависимости от их предпочтительного использования с определенной операционной системой.

Файловые системы Windows

Исходный код файловой системы, получившей название FAT, был разработан по личной договоренности владельца Microsoft Билла Гейтса с первым наемным сотрудником компании Марком Макдональдом в 1977 году. Основной задачей FAT была работа с данными в операционной системе Microsoft 8080/Z80 на базе платформы MDOS/MIDAS. Файловая система FAT претерпела несколько модификаций – FAT12, FAT16 и, наконец, FAT32, которая используется сейчас в большинстве внешних накопителей. Основным отличием каждой версии является преодоление ограниченного объема доступной для хранения информации. В дальнейшем были разработаны еще две более совершенные системы обработки и хранения данных – NTFS и ReFS.

FAT (таблица распределения файлов)

Числа в FAT12, FAT16 и FAT32 обозначают количество бит, используемых для перечисления блока файловой системы. FAT32 является фактическим стандартом и устанавливается на большинстве видов сменных носителей по умолчанию. Одной из особенностей этой версии ФС является возможность применения не только на современных моделях компьютеров, но и в устаревших устройствах и консолях, снабженных разъемом USB.

Пространство FAT32 логически разделено на три сопредельные области:

К недостатком стандарта FAT32 относится ограничение размера файлов на диске до 4 Гб и всего раздела в пределах 8 Тб. По этой причине данная файловая система чаще всего используется в USB-накопителях и других внешних носителях информации. Для установки последней версии ОС Microsoft Windows 10 на внутреннем носителе потребуется более продвинутая файловая система.

С целью устранения ограничений, присущих FAT32, корпорация Microsoft разработала обновленную версию файловой системы exFAT (расширенная таблица размещения файлов). Новая ФС очень схожа со своим предшественником, но позволяет пользователям хранить файлы намного большего размера, чем четыре гигабайта. В exFAT значительно снижено число перезаписей секторов, ответственных за непосредственное хранение информации. Функция очень важна для твердотельных накопителей ввиду необратимого изнашивания ячеек после определенного количества операций записи. Продукт exFAT совместим с операционными системами Mac, Android и Windows. Для Linux понадобится вспомогательное программное обеспечение.

NTFS (файловая система новой технологии)

Стандарт NTFS разработан с целью устранения недостатков, присущих более ранним версиям ФС. Впервые он был реализован в Windows NT в 1995 году, и в настоящее время является основной файловой системой для Windows. Система NTFS расширила допустимый предел размера файлов до шестнадцати гигабайт, поддерживает разделы диска до 16 Эб (эксабайт, 10 18 байт ). Использование системы шифрования Encryption File System (метод «прозрачного шифрования») осуществляет разграничение доступа к данным для различных пользователей, предотвращает несанкционированный доступ к содержимому файла. Файловая система позволяет использовать расширенные имена файлов, включая поддержку многоязычности в стандарте юникода UTF, в том числе в формате кириллицы. Встроенное приложение проверки жесткого диска или внешнего накопителя на ошибки файловой системы chkdsk повышает надежность работы харда, но отрицательно влияет на производительность.

ReFS (Resilient File System)

Все это позволяет повысить надежность хранения файлов, обеспечивает быстрое и легкое восстановление данных.

Файловые системы macOS

Для операционной системы macOS компания Apple использует собственные разработки файловых систем:

Файловые системы Linux

В отличие от ОС Windows и macOS, ограничивающих выбор файловой системы предустановленными вариантами, Linux предоставляет возможность использования нескольких ФС, каждая из которых оптимизирована для решения определенных задач. Файловые системы в Linux используются не только для работы с файлами на диске, но и для хранения данных в оперативной памяти или доступа к конфигурации ядра во время работы системы. Все они включены в ядро и могут использоваться в качестве корневой файловой системы.

Основные файловые системы, используемые в дистрибутивах Linux:

Ext2, Ext3, Ext4 или Extended Filesystem – стандартная файловая система, первоначально разработанная еще для Minix. Содержит максимальное количество функций и является наиболее стабильной в связи с редкими изменениями кодовой базы. Начиная с ext3 в системе используется функция журналирования. Сегодня версия ext4 присутствует во всех дистрибутивах Linux.

JFS или Journaled File System разработана в IBM в качестве альтернативы для файловых систем ext. Сейчас она используется там, где необходима высокая стабильность и минимальное потребление ресурсов (в первую очередь в многопроцессорных компьютерах). В журнале хранятся только метаданные, что позволяет восстанавливать старые версии файлов после сбоев.

ReiserFS также разработана в качестве альтернативы ext3, поддерживает только Linux. Динамический размер блока позволяет упаковывать несколько небольших файлов в один блок, что предотвращает фрагментацию и улучшает работу с небольшими файлами. Недостатком является риск потери данных при отключении энергии.

XFS рассчитана на файлы большого размера, поддерживает диски до 2 терабайт. Преимуществом системы является высокая скорость работы с большими файлами, отложенное выделение места, увеличение разделов на лету, незначительный размер служебной информации. К недостаткам относится невозможность уменьшения размера, сложность восстановления данных и риск потери файлов при аварийном отключении питания.

Btrfs или B-Tree File System легко администрируется, обладает высокой отказоустойчивостью и производительностью. Используется как файловая система по умолчанию в OpenSUSE и SUSE Linux.

Другие ФС, такие как NTFS, FAT, HFS, могут использоваться в Linux, но корневая файловая система на них не устанавливается, поскольку они для этого не предназначены.

Дополнительные файловые системы

В операционных системах семейства Unix BSD (созданы на базе Linux) и Sun Solaris чаще всего используются различные версии ФС UFS (Unix File System), известной также под названием FFS (Fast File System). В современных компьютерных технологиях данные файловые системы могут быть заменены на альтернативные: ZFS для Solaris, JFS и ее производные для Unix.

Кластерные файловые системы включают поддержку распределенных хранилищ, расширяемость и модульность. К ним относятся:

Практический пример использования файловых систем

Владельцы мобильных гаджетов для хранения большого объема информации используют дополнительные твердотельные накопители microSD (HC), по умолчанию отформатированные в стандарте FAT32. Это является основным препятствием для установки на них приложений и переноса данных из внутренней памяти. Чтобы решить эту проблему, необходимо создать на карточке раздел с ext3 или ext4. На него можно перенести все файловые атрибуты (включая владельца и права доступа), чтобы любое приложение могло работать так, словно запустилось из внутренней памяти.

Надеюсь, краткий обзор основных ФС поможет решить практические задачи в части правильного выбора и настройки ваших компьютерных устройств в повседневной практике.

Источник

Файловая структура диска

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Информационные носители могут вмещать установленное количество файлов. Все файлы создаются с помощью системы программирования, к ним относят копирование, перемещение, переименование, удаление. К основным параметрам файла, кроме имени и типа, относится объём, время, дата создания, значок (так можно определить, где создавался файл, где сохранился и какого он типа). Внутри файла может содержаться еще один файл.

Существует одноуровневая и многоуровневая файловая структура. Современные операционные системы, больше склоняются к использованию многоуровневой файловой системе или еще ее называют «иерархичной».

Одноуровневая структура применяется для дисков с маленьким количеством файлов (несколько десятков), расположенных по имени в алфавитном порядке. Файлы такой структуры просто искать, в поисковую строку ввести первую букву названия файла.

Иерархичная файловая структура позволяет хранить на диске большое количество объёмных файлов (около тысячи и больше) поделенных на папки, составляющие целую систему вложенных папок с файлами.

Жесткий диск является основным устройством внутренней памяти ПК и имеет достаточно большую емкость. На нем сохраняются все необходимые программы операционной системы.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Файловая структура диска схематически выглядит как дерево.

Источник

Информатика. 7 класс

Конспект урока

Файл и файловая система

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Файл – это поименованная область внешней памяти.

Операции над файлами:

Маска представляет собой последовательность букв, цифр и прочих допустимых символов, среди которых также могут встречаться следующие символы:

? – означает ровно один произвольный символ

* – означает любую последовательность символов, в том числе, и пустую.

Каталог – это поименованная совокупность файлов и подкаталогов.

Файловая структура – это совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними.

Простые файловые структуры могут использоваться для дисков с небольшим (до нескольких десятков) количеством файлов.

Иерархические файловые структуры используются для хранения большого (сотни и тысячи) количества файлов.

Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом.

Последовательно записанные: путь к файлу и имя файла, составляют полное имя файла.

1. Босова Л. Л. Информатика: 7 класс. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2017. – 226 с.

Теоретический материал для самостоятельного изучения.

Компьютер человеку даёт большие возможности: создавать, копировать, передавать, хранить информацию различного рода. Данные в компьютере могут быть разными, это и документы, и рисунки, и программы, и музыка и многое другое. Так вот, все данные и программы в компьютере хранятся в виде файлов. Сегодня на уроке мы и узнаем, что такое файл.

Вам уже известно, что все программы и данные хранятся во внешней памяти компьютера в виде файлов. Файл – это поименованная область внешней памяти.

Файл характеризуется набором параметров: именем, размером, датой создания, датой последней модификации и атрибутами, которые используются операционной системой для его обработки: является ли файл системным, скрытым или предназначен только для чтения. Размер файла выражается в байтах.

Файлы, которые содержат данные – графические, текстовые называются документами, а файлы, содержащие прикладные программы, – файлами-приложениями.

Причём, файлы-документы создаются и обрабатываются с помощью файлов-приложений.

Имя файла состоит из двух частей, разделённых точкой: собственно имени файла и расширения. Имя файлу даёт пользователь, делать это нужно осмысленно, отражая в имени содержание файла. Имя файла может содержать до 255 символов национальных алфавитов и пробелы. Но в имени файлов есть и запрещённые символы, например, знак вопроса, звёздочка. Расширение имени файла задаётся программой автоматически, оно содержит 3–4 символа, которые записываются после точки.

Над файлами можно выполнять следующие действия: копирование, перемещение, переименование, удаление, поиск.

Если имя файла указано неточно, то можно использовать маску имени файла. Маска представляет собой последовательность букв, цифр и прочих допустимых символов.

На каждом компьютерном носителе информации может храниться большое количество файлов. Для удобства поиска информации файлы объединяют в группы, называемые каталогами или папками. Каталогам, как и файлам, дают собственные имена. Каждый каталог может содержать множество файлов и вложенных каталогов, может входить в состав другого каталога, тем самым, образуя определённую структуру хранения файлов. Её называют файловой структурой. Файловая структура – это совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними.

Любой информационный носитель операционной системы Windowsимеет корневой каталог, который создаётся без участия человека. Корневые каталоги имеют специальное обозначение с указанием имени соответствующего устройства и знака «\» (обратный слэш).

Простые файловые структуры могут использоваться для дисков с небольшим количеством файлов. В этом случае оглавление диска представляет собой линейную последовательность имён файлов.

Иерархические файловые структуры используются для хранения большого количества файлов. Иерархия – это расположение частей целого в порядке от высшего к низшим. Корневой каталог содержит файлы и вложенные каталоги первого уровня.

Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом, его можно изображать вертикально и горизонтально.

Чтобы обратиться к нужному файлу, который хранится, например, на жёстком диске, можно указать путь к файлу. То есть имена всех каталогов от корневого до того, в котором находится файл. Такую запись называют полным именем файла.

Учитель работал в каталоге Д:\Уроки\7 класс \Практические работы. Затем перешёл в дереве каталогов на уровень выше, спустился в подкаталог Презентации и удалил из него файл Введение.ppt. Каково полное имя файла, который удалил учитель?

Учитель работал с каталогом: Д:\Уроки\7 класс\Практические работы. Поднявшись на один уровень вверх, он оказался в каталоге Д:\Уроки\7 класс. После этого учитель спустился в каталог Презентации, путь к файлам которого имеет вид: D:\Уроки\7 класс \Презентации. В этом каталоге он удалил файл Введение.ppt, полное имя которого Д:\Уроки\7 класс \Презентации\ Введение.ppt.

Итак, сегодня мы узнали, что такое файл, какое имя он может иметь, какие операции можно выполнять над файлами. Также познакомились с понятиями каталог, файловая структура диска.

Материал для углубленного изучения темы.

Файловый менеджер Double Commander.

Double Commander‑ бесплатный файловый менеджер с двухоконным интерфейсом. Программа работает на разных операционных системах: Windows, Linux, MAC OS.

В программу встроены инструменты для группового переименования файлов и синхронизации, все операции выполняются в фоновом режиме, реализована поддержка вкладок, встроен просмотр файлов, эскизов, работа с архивами, расширенный поиск файлов, функция приостановки файловых операций, имеется поддержка некоторых плагинов для TotalCommander и т. д.

Внешний вид DoubleCommader является традиционным для программ подобного типа. Сверху расположены панели инструментов, список дисков, вкладки, собственно, список файлов, внизу находится командная строка и кнопки для тех, кто еще не запомнил наиболее часто используемые файловые операции, но можно скрыть эту панель,

DoubleCommander имеет огромное количество настроек. Настроить можно практически каждый элемент окна, главное найти нужные галочки или поля ввода.

Работа с избранными папками осуществляется с помощью меню, выпадающего при нажатии на кнопку «*». Выглядит оно следующим образом:

Сверху перечислены папки, добавленные в избранные, а снизу два пункта меню для добавления/удаления папки из выбранной панели в список.

Что касается группового переименования, то интерфейс для него выглядит следующим образом:

При переименовании можно использовать регулярные выражения и различные поля вроде счетчика (чтобы добавлять к каждому последующему файлу свой номер), даты, времени создания файла.

В DoubleCommander есть возможность с помощью горячих клавиш (или пункта меню) копировать в буфер обмена имя файла или полный путь до него, Правда, это решается двумя горячими клавишами: сначала переходим к «редактированию пути» в заголовке панели, затем выделенный путь можно скопировать с помощью стандартной комбинации Ctrl+C. Панель быстрого фильтра, позволяет искать файлы/папки в текущей папке, а при необходимости скрыть все файлы и папки, не удовлетворяющие критерию поиска.

Для поиска файлов в DoubleCommander довольно удобный интерфейс. Есть возможность вынесения результатов поиска на панель.

Программа DoubleCommander создана коллективом разработчиков из России, которые стремятся создать файловый менеджер, аналогичный по функциональности TotalCommander. Программа активно развивается.

Разбор решения заданий тренировочного модуля.

№1.Тип задания: выделение цветом.

Так как маска – это последовательность букв, цифр и других, допустимых в именах файлов символов, среди которых встречаются следующие: «?» – означает ровно один последовательный символ, «*» – означает любую (в том числе и пустую) последовательность символов произвольной длины. Рассмотрев маску?ese*ie.?t*, вопросительный знак – это один символ, т.е. s, * – это последовательность символов произвольной длины, т.е. может подойти ответ первый и последний, т.к. * – это ещё и пустой символ. Но, рассматривая расширение, и также рассуждая, последний вариант ответа не подходит, потому что на втором месте стоит буква t. Следовательно, выделяем цветом первый вариант ответа.

№2.Тип задания: восстановление последовательности элементов.

Восстановите полное имя файла.

Файл Онегин.doc хранится на жёстком диске в каталоге ПОЭЗИЯ, который является подкаталогом каталога ЛИТЕРАТУРА. В таблице приведены фрагменты полного имени файла:

Источник

• визитки установка дверей шаблоны →