Файловая технология организации данных современных пк кратко

Обновлено: 05.07.2024

Данные – это информация, представленная в форме, пригодной для ее передачи и обработки с помощью компьютера Программа – последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных

Файл – это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти. Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла.расширение , определяющее его тип (программа, данные и т.д.). Документ. doc Таблица .xls

Хранение информации  накопители на оптических дисках : CD - ROM - Compact Disk Read Only Memory (только чтение), DVD - ROM – Digital Video Disk (цифровой видео диск), CD - R и DVD - R – ( recordable – записываемый), CD - RW и DVD - RW – (rewritabel – перезаписываемый).  накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД),  накопители на гибких магнитных дисках (НГМД),

Логическая структура поверхности магнитного диска Схема дисковода:

Логическая структура гибкого диска, формата 3.5"

Структура записей в каталоге Таблица размещения файлов ( FAT – File Allocation Table) – содержит полную информацию о секторах, которые занимают файлы Существует несколько файловых систем: FAT , NTFS , ufs , s 5 и др. Наиболее используемыми являются FAT и NTFS .

NTFS - это усовершенствованная файловая система , специально предназначенная для использования в современных операционных системах класса NT - Windows 2000 и Windows XP. Как и любая другая система, NTFS делит все полезное место на кластеры - блоки данных, используемые единовременно. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров - от 512 байт до 64 Кбайт, неким стандартом же считается кластер размером 4 Кбайт. Сложность логической структуры NTFS значительно осложняет дефрагментацию дисков, поэтому для облегчения этого процесса в состав операционных систем Windows 2000 и XP включено стандартное API дефрагментации, разработанное Microsoft, которое и использует большинство программ-дефрагментаторов.

Логическая структура жестких дисков

Накопители на оптических носителях В процессе считывания информации с лазерных дисков луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как поверхность лазерного диска имеет участки с различными коэффициентами отражения, то отраженный луч также меняет свою интенсивность (логические 0 или 1). CD-ROM и DVD-ROM

Файловая система (ФС) - функциональная часть ОС, т.е. это порядок хранения и - организации файлов на диске. Виды файловой структуры : Одноуровневая ФС - линейная последовательность имен файлов, используется для дисков с небольшим количеством файлов; Многоуровневая иерархическая ФС - представляет собой древовидную структуру, служит для хранения сотни и тысячи файлов. Каталог (Папка) верхнего уровня содержит вложенные папки 1уровня, которые могут содержать папки 2 уровня и тд Для хранения информации каждый диск разбивается на 2 области: каталог (directory) или папка - содержит названия файлов и указание на начало их размещения на диске; область хранения файлов, содержит текст.

Чтобы найти файл надо знать : 1)имя файла; 2) где хранится файл Пример: C:\GAMES\CHESS\zena.exe Имя диска – С папка 1уровня – GAMES папка 2уровня – CHESS ; имя файла - zena.exe Полное имя файла (полный путь к файлу) в Windows системах состоит из буквы диска, после которого ставится двоеточие и наклонная черта (обратный слеш), затем через обратные слеши перечисляются подкаталоги, в конце пишется имя файла. Пример: C:\Windows\System32\calc.exe

В процессе работы наиболее часто над файлами производят следующие операции: копирование, перемещение, удаление, переименование.

Корневой каталог - начальный каталог в структуре каталогов устройства внешней памяти, в котором могут храниться файлы и другие подкаталоги.

Дерево файлов - структура каталогов, подкаталогов и файлов на диске, указывающая на расположение - файлов в подкаталогах и каталогах; и - подкаталогов в каталогах.

Файловая система не допускает, чтобы логические диски, каталоги, файлы были с одинаковыми ИДЕНТИФИКАТОРАМИ!

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Современная методика и технология организации и проведения внеклассной воспитательной работы

Существенной стороной деятельности педагогического коллектива школы является организация и руководство внеклассной воспитательной работой. Значительную часть эт.

Роль ИКТ-технологий в создании имиджа современной образовательной организации

Выступление директора на августовской педагогической конференции.

В публмкации представлен опыт работы по теме "Технология организации учебно-исследовательской деятельности на уроках биологии как средство достижения нового качества образования" и результативность пр.

Презентация к уроку технологии "Перспективные направления развития современных технологий" 10 класс.

Презентация к уроку технологии "Перспективные направления развития современных технологий" 10 класс. Раздел программы "Технологии в современном мире". Учебник для учащихся.

. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОРГАНИЗАЦИИ ТРЕНИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА ПО ВИДАМ СПОРТА

ПЛАН 1. Цель и задачи спортивной тренировки.2.

Проектная работа учителей музыки и ИЗО, направленная на создание театрального кружка в рамках внеклассной работы в школе.

В настоящее время в образовании активно используются разнообразные инновационные технологии. Мы с вами поговорим о технологии проведения квест-игр. Ниже приведена методика составления и проведения кве.

Файловая система – система управления совокупностью файлов и папок, которые сохраняются на внешних носителях ПК.

Имена дисков состоят из буквы латинского алфавита,вслед за которым ставят двоеточие.

Имена гибких дисков - А: , В: .

Имя винчестера - С: .

Имена дополнительных дисков – D:, E:, F: .

Текущий (активный) диск - это диск, к которому производится обращение операционной системы по умолчанию.

Файл - это логически связанная совокупность данных, размещенных на диске или другом носителе информации. Файлом может быть программа, текст, входные и выходные данные. Файлы различают именами. Имя файла состоит из двух частей: основного имени и расширения. В имени файла можно использовать буквы и цифры, пробелы, точки, знаки подчеркивания и другие (кроме некоторых специальных символов ). Например:

Имя файла - Документ. doc

основное имя расширение

Основное имя файла может состоять от 1 до 255 символов и, как правило, устанавливается пользователем. Расширение включает 3 символа, которые указывают, каким приложением Windows был создан файл.

Winword.exe - исполнимый файл (программа текстового редактора);

Project.vbp - проект Visual Basic;

Документ.doc - файл текстового редактора Microsoft Word;

Таблица1.xls - файл табличного редактора Microsoft Excel;

Рисунок.bmp- графический файл.

В именах файлов могут быть обобщающие (замещающие) символы * и ? . Это позволяет выделять группы файлов. Например:

*.bak- все файлы с любым основным именем, но с расширением bak;

а. doc - все файлы, начинающиеся в основном имени с символа а и любыми тремя символами и расширением doc.

Все существующие на диске файлы для удобства группируют по отдельным признакам. Такая группа файлов имеет собственное имя и называется папкой. Требования к имени папки аналогичны имени файла. В папку могут быть записаны имена файлов, а также имена вложенных папок. Главная папка ПК – это Рабочий стол.

Путь к папке(файлу)- в общем случае состоит из имени диска и перечня папок, разделенных наклонной чертой "\". Например, путь к личной папке TM2642 студента факультета ТМ:

U:\ TM\ 05\ 4\ TM2642

Имена дисков состоят из буквы латинского алфавита,вслед за которым ставят двоеточие.

Имена гибких дисков - А: , В: .

Имя винчестера - С: .

Имена дополнительных дисков – D:, E:, F: .

Текущий (активный) диск - это диск, к которому производится обращение операционной системы по умолчанию.

Имя файла - Документ. doc

основное имя расширение

Winword.exe - исполнимый файл (программа текстового редактора);

Project.vbp - проект Visual Basic;

Документ.doc - файл текстового редактора Microsoft Word;

Таблица1.xls - файл табличного редактора Microsoft Excel;

Рисунок.bmp- графический файл.

*.bak- все файлы с любым основным именем, но с расширением bak;

а. doc - все файлы, начинающиеся в основном имени с символа а и любыми тремя символами и расширением doc.

Информация на дисках (жестких дисках, дискетах, оптических дисках, флэш-картах и т.д.) хранится в файлах.

Файл — это поименованная область на диске или другом носителе информации. В файлах могут храниться тексты программ, документы, готовые к выполнению программы и любые другие данные.

Чтобы операционная система и другие программы могли обращаться к файлам, файлы должны иметь обозначен ие. Это обозначение обычно называется именем файла. Оно состоит из двух частей, ра зделенных точкой: имя.расширение

Например, Доклад по информатике. doc или Схема ПК. jpg

Требования к именам файлов:

1) Длина имени меньше 255 символов

2) Разрешается использовать символы национальных алфавитов

3) Разрешается использовать в имени файла пробелы, точки и другие знаки препинания и математические символы, кроме | \ / ? *"

Расширение файла является необязательным. Оно, как правило, описывает содержание файла и по нему можно узнать какая программа его создала. Кроме того, многие программы позволяют по расширению имени файла вызвать соответствующую программу и сразу загрузить в нее этот файл – это весьма полезно, т.к. экономит время.

Вот некоторые примеры расширений:

Атрибуты файлов

Назначение этих атрибутов:

Каталог (директорий, папка) — это специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения о размере файлов, времени их последнего обновления, атрибуты (свойства) файлов и т.д. Если в каталоге хранится имя файла, то говорят, что этот файл находится в данном каталоге. На каждом диске может быть несколько каталогов. В каждом каталоге может быть много файлов, но каждый файл всегда регистрируется т олько в одном каталоге. Каталог, с которым в настоящий момент работает пользователь, называется текущим.

На каждом носителе информации может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется установленной файловой системой.

Файловая система - это система хранения файлов и организации каталогов. На каждом диске имеется один главный, или корневой , каталог. В нем регистрируются файлы и подкаталоги (каталоги 1-го уровня). Для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков) удобно применять одноуровневую файловую систему , когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен файлов. Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска файлы организуются в многоуровневую иерархическую файловую систему . Тогда в каталогах 1-го уровня регистрируются файлы и каталоги 2-го уровня и т.д.

Имена дисководов

Любой жесткий диск можно разделить на несколько частей и работать с ними как с отдельными дисками. Эти части называются логическими дисками , или разделами диска. Каждый логический диск имеет имя (букву), по которому к нему можно обращаться.

Текущий дисковод — это тот дисковод, с которым Вы работаете в настоящее время.

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.

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:

размещение и упорядочивание на носителе данных в виде файлов;
определение максимально поддерживаемого объема данных на носителе информации;
создание, чтение и удаление файлов;
назначение и изменение атрибутов файлов (размер, время создания и изменения, владелец и создатель файла, доступен только для чтения, скрытый файл, временный файл, архивный, исполняемый, максимальная длина имени файла и т.п.);
определение структуры файла;
поиск файлов;
организация каталогов для логической организации файлов;
защита файлов при системном сбое;
защита файлов от несанкционированного доступа и изменения их содержимого.

Задачи файловой системы

Функционал файловой системы нацелен на решение следующих задач:

присвоение имен файлам;
программный интерфейс работы с файлами для приложений;
отображение логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
поддержка устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;
содержание параметров файла, необходимых для правильного взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.).

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

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.

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:

зарезервированный сектор для служебных структур;
табличная форма указателей;
непосредственная зона записи содержимого файлов.

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)

ReFS (Resilient File System)

Последняя разработка Microsoft, доступная для серверов Windows 8 и 10. Архитектура файловой системы в основном организована в виде B + -tree. Файловая система ReFS обладает высокой отказоустойчивостью благодаря реализации новых функций:

Copy-on-Write (CoW) – никакие метаданные не изменяются без копирования;
данные записываются на новое дисковое пространство, а не поверх существующих файлов;
при модификации метаданных новая копия хранится в свободном дисковом пространстве, затем система создает ссылку из старых метаданных на новую версию.

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:

HFS+, которая является усовершенствованной версией HFS, ранее применяемой на компьютерах Macintosh, и ее более соверешенный аналог APFS. Стандарт HFS+ используется во всех устройствах под управлением продуктов Apple, включая компьютеры Mac, iPod, а также Apple X Server.
Кластерная файловая система Apple Xsan, созданная из файловых систем StorNext и CentraVision, используется в расширенных серверных продуктах. Эта файловая система хранит файлы и папки, информацию Finder о просмотре каталогов, положениях окна и т.д.

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.

Операционная система Windows не умеет делать на флешках больше одного раздела. С этой задачей легко справится Linux, который можно запустить, например, в виртуальной среде. Второй вариант - использование специальной утилиты для работы с логической разметкой, такой как MiniTool Partition Wizard Free . Обнаружив на карточке дополнительный первичный раздел с ext3/ext4, приложение Андроид Link2SD и аналогичные ему предложат куда больше вариантов.

Флешки и карты памяти быстро умирают как раз из-за того, что любое изменение в FAT32 вызывает перезапись одних и тех же секторов. Гораздо лучше использовать на флеш-картах NTFS с ее устойчивой к сбоям таблицей $MFT. Небольшие файлы могут храниться прямо в главной файловой таблице, а расширения и копии записываются в разные области флеш-памяти. Благодаря индексации на NTFS поиск выполняется быстрее. Аналогичных примеров оптимизации работы с различными накопителями за счет правильного использования возможностей файловых систем существует множество.

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

Читайте также: