Однією з головних завдань ОС є забезпечення обміну даними між програмами та периферійними пристроями комп'ютера. У сучасних ОС функції обміну даними з периферійними пристроями виконує підсистеми введення-виводу. Підсистема вводу-виводу включає драйвери, керувати зовнішніми пристроями, і файлову систему.

Для надання зручності роботи користувача з даними, що зберігаються на дисках, ОС замінює фізичну організацію даних на її логічну модель. Логічна структура – ​​дерево каталогів, що відображається на екрані програмою «Провідник» та ін.

Файл- названа область зовнішньої пам'яті, в яку можна записувати і з якої зчитувати дані. Файли зберігаються у пам'яті, яка залежить від енергоживлення, зазвичай на магнітних дисках. Дані організовуються у файли з метою довготривалого та надійного зберігання інформації та з метою спільного використання інформації. Для файлу можуть бути атрибути, в комп'ютерних мережах – права доступу.

Файлова система включає:

Сукупність всіх файлів на логічному диску;

Структури даних, які використовуються для керування файлами – таблиці вільного та зайнятого простору на диску, таблиці розташування файлів тощо.

Системні програмні засоби, які дозволяють виконувати операції над файлами, такі як створення, видалення, копіювання, переміщення, перейменування, пошук.

Кожна ОС має власну файлову систему.

Функції файлової системи:

розподіл дискової пам'яті;

Присвоєння імені файлу;

Відображення імені файлу у відповідну фізичну адресу зовнішньої пам'яті;

Забезпечення доступу до даних;

Захист та відновлення даних;

Типи файлів

Файлові системи підтримують кілька функціонально різних типів файлів, до яких зазвичай входять:

Звичайні файли, або просто файли, які містять інформацію довільного характеру, яку заносить в них користувач або яка створюється в результаті роботи системних або програм користувача. Зміст звичайного файлу визначається програмою, яка з ним працює. Звичайні файли поділяються на два великі класи: здійсненні та нездійсненні. ОС повинна вміти розпізнавати власний файл.

Каталоги– особливий тип файлів, які містять системну довідкову інформацію про набір файлів, які розміщені в цьому каталозі (містить імена та відомості про файли). З точки зору користувача, каталоги дозволяють впорядкувати зберігання даних на диску. З точки зору ОС каталоги використовуються для керування файлами.

Спеціальні файли– це фіктивні файли, які відповідають пристроям введення-виводу та призначені для виконання команд введення-виводу.

Як правило, файлова система має ієрархічну структуру, на чолі якої має один кореневий каталог, ім'я якого збігається з ім'ям логічного диска, а рівні створюються за рахунок того, що каталог нижчого рівня входить до каталогу вищого рівня.

Кожен файл будь-якого типу має своє символьне ім'я, правила створення символьних імен свої в кожній ОС. В ієрархічно організованих файлових системах використовують три типи імен: просте або символьне, повне ім'я або складове і відносне.

Просте ім'явизначає файл у межах одного каталогу. Файли можуть мати однакові символьні імена, якщо вони розташовані у різних каталогах. "Багато файлів - одне просте ім'я".

Повне ім'яє послідовність простих символьних імен всіх каталогів, якими проходить шлях від кореня до даного файла, і саме імені файла. Повне ім'я файлу однозначно визначає файл у файловій системі. "Один файл - одне повне ім'я"

Відносне ім'яфайл визначається через поняття поточний каталог, тобто той каталог, в якому в даний момент знаходиться користувач. Файлова система фіксує ім'я поточного каталогу, щоб потім використовувати його як доповнення до відносного імені для створення повного імені. Користувач записує ім'я файлу, починаючи з поточного каталогу.

Якщо ОС підтримує кілька пристроїв зовнішньої пам'яті (жорсткий диск, дисковод, CD ROM), зберігання файлів може бути організовано двома способами:

1. На кожному з пристроїв розміщується автономна (своя власна) файлова система, тобто файли, що знаходяться на цьому пристрої, описуються своїми деревом каталогів не пов'язаних з деревом каталогів іншого пристрою;

2. Монтування файлових систем (ОС UNIX). Користувач може об'єднати файлові системи, що знаходяться на різних пристроях, в єдину файлову систему, яка матиме єдине дерево каталогів.

Атрибути файлів- властивості, що приписуються файлу. Основні атрибути – Тільки для читання, Системний, Прихований, Архівний.

Файлова система ОС повинна надати користувачеві набір операцій для роботи з файлами як системних дзвінків.Цей набір включає системні виклики: create (створити файл), read (читати), write (запис), close (закрити) та деякі інші. Працюючи з одним файлом, зазвичай, виконується не одна операція, а послідовність. Наприклад, під час роботи у текстовому редакторі. Яка б операція не виконувалася над файлом, ОС повинна виконати низку універсальних для всіх операцій дій:

1. За символьним ім'ям файла знайти його характеристики, які зберігаються у файловій системі на диску;

2. Скопіювати параметри файлу в ОП;

3. На підставі характеристик файлу перевірити права доступу на виконання операції (читання, запис, видалення);

4. Після виконання операції з файлом очистити область пам'яті, відведену під час зберігання характеристик файлу.

Робота з файлом починається із системного виклику OPEN, який копіює характеристики файлу та перевірять права доступу, та завершується системним викликом CLOSE,який звільняє буфер з характеристиками та унеможливлює продовження роботи з файлом без його повторного відкриття.

Файлова організація данихназивають розподіл файлів за каталогами, каталогів з логічних дисків. Логічний диск – Каталог – Файл. Користувач має можливість отримати інформацію про файлову організацію даних.

Принципи розміщення файлів, каталогів та системної інформації на конкретному пристрої зовнішньої пам'яті називається Фізичною організацією файлової системи.

Структура комп'ютера? Такі машини є практично в кожній великій компанії, а про рядових споживачів. Сьогодні кожна третя або навіть друга сім'я точно має таку техніку, причому навіть не в одному екземплярі.

Мабуть, молоде покоління може здогадуватися, про що йдеться. Але старші люди, молодість яких проходила в оточенні іншої техніки, можуть не знати. А тим часом інтерес до комп'ютерів стали виявляти і вони.

Визначення файлу

Роботою будь-якого комп'ютера керує операційна система, без якої неможливо використовувати його за прямим призначенням. Для розуміння того, що є ФС, необхідно вникнути в суть іншого терміну - файлу. З англійської слово file перекладається як " папка " і означає іменовану область даних диска чи іншого носія інформації. Також можна дати і таке визначення файлу: це послідовність певної кількості байтів, причому його довжина довільна.

Як зрозуміти файлову структуру персонального комп'ютера найбільш адекватно і про які дані йдеться? Зазвичай будь-яка інформація, що зберігається або обробляється - це:

• електронні документи;
• зображення;
• програмне забезпечення;
• музичні композиції;
• відеоконтент та інше.

Проте всю цю інформацію необхідно якось упорядкувати, що робиться для зручності користувача. Але це стосується не тільки файлів. Наприклад, ми зберігаємо взуття окремо від одягу. Те саме стосується і продуктів, адже ніхто не зберігає взуття поруч з ними?! Тому ми вдається до двох перевірених способів:

• сортування;
• угруповання.

Щодо файлів, то тут використовується 2 спосіб. За що відповідає операційна система. Але діє вона у вигляді файлової системи чи структури.

Що розуміти під файловою системою?

По суті файлова система є частиною операційної системи. Саме завдяки ній є можливість проводити різні операції з цифровою інформацією: давати імена файлів або змінювати їхню назву, а також видаляти їх, переміщувати та здійснювати інші дії. У цьому й полягає суть те, що таке файлова структура комп'ютера. Відповідь це питання ви знайдете далі.

Іноді через якийсь програмний збій інформація може бути втрачена, і тоді цей ресурс дозволяє відновити її. Простіше кажучи, файлова структура або скоріше система виступає як основний інструмент для роботи з цифровими даними.

Для групування файлів створюються звані каталоги, які називаються як папки. Це свого роду контейнери, всередині яких розміщена вся інформація та інші каталоги. Вони створюються за допомогою самої файлової системи.

Якщо необхідно виконати будь-яку дію над файлом (відкрити, перемістити і так далі), то операційна система звертається саме до файлової системи. Саме остання й провадить необхідні маніпуляції. Тепер можна сформувати зрозуміліше визначення файлової системи. Це - організаційний процес зберігання даних на якомусь носії.

Однак при покупці нового жорсткого диска на нього не можна відразу записати якусь інформацію. Справа в тому, що там відсутня структура файлової системи комп'ютера, вона створюється тільки після процесу форматування. До речі, якщо на носії вже присутні файли, то ця процедура видаляє все повністю, тому потрібно бути уважним.

Функціональність ФС

Файлова система виконує кілька корисних функцій:

• Може визначити розташування файлу, а також його ім'я, формат, розмір і параметри.
• Визначення порядку зберігання інформації на носії.
• Зберігання службової інформації (дефектні області диска).
• Визначення кількості файлів у каталозі.
• Визначає максимальну довжину для імен файлів та каталогів.
• Організація стійкості системи до можливих збоїв у харчуванні, і навіть апаратним і програмним помилкам.
• Визначення безпеки зберігання даних та здійснення швидкого доступу до них.

Оскільки для зберігання інформації використовуються переважно жорсткі диски, то організаційний порядок визначається саме щодо їх розділів (томів).

Ієрархія

Файлова структура комп'ютера має вигляд дерева. Уважний користувач може помітити, що вся інформація, що зберігається на комп'ютері, а саме на жорсткому диску, нагадує ієрархічну структуру.

Тобто всередині одного каталогу може бути інший, всередині якого ще одна і так далі. Все це дозволяє організувати робочий порядок і користувачі знають, що і де знаходиться.

Ті каталоги, які розміщені всередині інших - це, по суті, самі папки, яким можна також призначити імена. Тільки в них не записуються останні три (або більше) літери. Зазвичай це притаманно файлів, і таке розширення імені визначає їх тип. Папка ж містить у собі дані різного типу, тому немає потреби у її розширенні імені.

Звичайно, це зробити ніхто не заборонить, але тут не буде жодного сенсу. Крім того, папка зі значенням exe, наприклад, "Фільми.exe" здебільшого вказує на присутність вірусу – у цьому випадку не рекомендується відкривати її.

Атрибути файлів

Для полегшення роботи з файловою структурою персонального комп'ютера передбачено спеціальні параметри, які називаються атрибутами. Тобто це положення, що визначають правила перегляду або редагування даних. Залежно від цього існує 4 типи основних атрибутів:

• Read only – тільки для читання (R).
• System – системний (S).
• Hidden – прихований (H).
• Archive – архівний (A).

ПараметрR- Його сенс можна зрозуміти з його російської назви. Тобто це стосується режиму редагування: якщо у файлу активовано такий атрибут, то спроби змінити його не увінчаються успіхом. Також її неможливо знищити. Тому цей параметр є актуальним для локальних мереж, де доступ до даних є у більшості користувачів у межах цієї мережі.

АтрибутSвказує на належність файлів до операційної системи, та їх наявність необхідна стабільної роботи. У зв'язку з цим, при спробі видалити або перемістити такі дані (що небажано), система поставить питання, чи дійсно користувач бажає виконати операцію. Тим не менш, деякі віруси здатні маскуватися таким чином, що погано впливає на файлову структуру для зберігання інформації в комп'ютері.

ПараметрHпри активації приховує файли на вигляд. Це актуально для найважливіших системних даних, які можна видалити випадково.

АтрибутAвказує, що файл стиснутий.

Різновиди файлової системи

Існує кілька типів файлових систем, між якими рядовий користувач не знайде видимих ​​відмінностей. А тим часом кожному різновиду притаманні свої характеристики. Файлові системи поділяються залежно від призначення:

• для твердих дисків;
• для магнітних носіїв;
• для оптичних носіїв;
• для віртуального середовища;
• мережеві.

Найбільшого поширення набули такі файлові системи:

• EXFAT.
• NTFS.

Серед них є ті, що вже застаріли, інші ще використовуються. При цьому кожен тип має свої переваги і недоліки. Варто розглянути їх трохи докладніше.

EFS

Повністю звучить так: Encrypting File System. Дана файлова структура операційної системи персонального комп'ютера найкраща через те, що всі дані розташовуються в зашифрованому вигляді. Завдяки цьому цей тип поширений і працює з операційними системами всього сімейства Windows.

Шифрування задається просто. Для цього потрібно зайти у властивості файлу, натиснути кнопку «Інші», знайти пункт «Шифрувати вміст для захисту даних» і поставити поруч галочку. Після цього натиснути "Примітити" та "ОК". Крім цього, можна вказати кому дозволено доступ до зашифрованого файлу.

Universal Disk Format або UDF

Ця файлова система призначена для носіїв інформації, зокрема оптичних дисків. Підтримується операційною системою Windows XP та старшою. Має свої особливості: довжина імені файлів не перевищує 255 символів (ASCII-кодування) або 127 (Unicode-кодування).

Що ж до регістру, він може бути як нижнім, і верхнім. При цьому максимальна довжина колії становить 1023 символи.

EXFAT

Що таке файлова структура комп'ютера EXFAT? Переважно вона використовується для переносних накопичувачів інформації (флешки). Це свого роду посередник між Windows та Linux, який відповідальний за перетворення файлів з однієї системи на іншу. У Windows Vista та Windows 7 можна відформатувати накопичувачі за допомогою стандартного інструменту.

EXT

Дана файлова система розроблялася спеціально для операційних систем, які засновані на ядрі Linux. Перші розробки були представлені до суду користувачів у 1992 році. На сьогоднішній день вже є кілька версій:

• ext2;
• ext3;
• ext3cow;
• ext4.

Остання система є найдосконалішою та новою, а тому й актуальною. Сучасні дистрибутиви Linux використовують ext4. Зрозуміти, що таке файлова структура комп'ютера, можна і на прикладі інших, більш відомих систем, про які йтиметься нижче.

FAT

Тепер настала черга для відомих систем, серед яких FAT. Система була створена наприкінці минулого століття, а за її розробку відповідальні Білл Гейтс та Марк МакДональд. Через свою простоту вона використовується в багатьох флеш-накопичувачах і в даний час.

Існує кілька її різновидів:

• FAT12.
• FAT16.
• FAT32.

Між собою вони відрізняються розрядністю, тобто кількістю біт, що приділяється для зберігання одного кластера. Відповідно, чим вище розрядність, тим більший обсяг може підтримувати система FAT. Найперша її версія підтримувала невеликий обсяг даних за сучасними мірками – лише 2 Гб. Відповідно, для розділів або дисків з великим обсягом вона не підходить, тому швидко застаріла.

Щодо ж FAT32 йдеться вже про 127 гігабайтів, у чому її максимальний розмір для диска. І в даний час в більшості випадків вона використовується.

NTFS

Що таке файлова структура комп'ютера NTFS? Ця найпопулярніша на сьогодні система, яку почала розробляти компанія Microsoft, відома нам із серії операційних систем Windows. Головна її якість полягає в тому, що у випадку, що відбувся збою операційної системи, всі дані будуть збережені, оскільки подібний різновид здатний самовідновлюватися.

Також є й інша особливість – її структура представлена ​​у вигляді певної таблиці. Перші 16 даних у реєстрі – це сама файлова система. Кожен байт - це теж свого роду таблиця, де міститься дзеркальний файл із розширенням MFT, і навіть дані реєстрації, які знадобляться у разі відновлення інформації. Крім них, тут є і відомості щодо самого файлу з даними, який був збережений на жорсткому диску.

Вперше система NTFS була представлена ​​в 1993 одночасно з виходом Windows NT 3.1. Якщо порівнювати з іншим різновидом - FAT, то тут можна знайти чимало поліпшень. Наприклад, тепер немає обмежень щодо розмірів жорсткого диска чи його розділів. Також стали підтримуватись деякі корисні функції: жорсткі посилання, шифрування, стиснення.

На закінчення

Тепер, знаючи визначення, що таке файлова структура комп'ютера, будь-який користувач зможе вибрати собі відповідний варіант, який його більше влаштує. Кожна з описаних систем має свої особливості, що й визначило для деяких з них подальшу долю.

Які вже більше не використовуються. Пов'язано це, з тим, що обсяг даних постійно збільшується. І якщо раніше цілком вистачало 80-100 Гб, то тепер це мізерна кількість. Наразі рахунок ведеться вже на терабайти.

Файли на комп'ютері створюються та розміщуються на основі системних принципів. Завдяки їх реалізації користувач отримує можливість комфортно звертатися до потрібної інформації, не замислюючись про складні алгоритми доступу до неї. Як організована робота файлових систем? Які з них найпопулярніші сьогодні? Які різницю між файловими системами, адаптованими для ПК? І тими, що використовуються в мобільних пристроях – смартфонах чи планшетах?

Файлові системи: визначення

Згідно з поширеним визначенням, файлова система - це сукупність алгоритмів та стандартів, що задіяні з метою організації ефективного доступу користувача ПК до даних, розміщених на комп'ютері. Деякі фахівці вважають її частиною Інші IT-експерти, визнаючи той факт, що вона безпосередньо пов'язана з ОС, вважають, що файлова система є незалежним компонентом управління комп'ютерними даними.

Яким чином використовувалися комп'ютери до того, як було винайдено файлову систему? Інформатика - як наукова дисципліна - зафіксувала той факт, що тривалий час управління даними здійснювалося у вигляді структурування у межах алгоритмів, закладених у конкретних програмах. Таким чином, один із критеріїв файлової системи – це наявність стандартів, однакових для більшості програм, що використовують доступ до даних.

Принципи роботи файлових систем

Файлова система - це, передусім, механізм, який передбачає задіяння апаратних ресурсів комп'ютера. Як правило, йдеться про магнітні або лазерні носії - жорсткі диски, CD, DVD, флешки, ще не встигли застаріти дискети. Для того щоб зрозуміти, як відповідна система працює, визначимося з тим, що таке власне сам файл.

Відповідно до загальноприйнятого у середовищі IT-експертів визначенню, це область даних фіксованої величини, що виражається у базових одиницях виміру інформації - байтах. Розташовується файл на дисковому носії, як правило, у вигляді кількох пов'язаних між собою блоків, що мають конкретну "адресу" доступу. Файлова система визначає ці координати і " повідомляє " їх, своєю чергою, ОС. Яка зрозуміло транслює відповідні дані користувачеві. Відбувається звернення до даних з метою їх зчитування, модифікування, створення нових. Конкретний алгоритм роботи з "координатами" файлів може бути різним. Він залежить від типу комп'ютера, ОС, специфіки даних, що зберігаються, та інших умов. Тому є різні види файлових систем. Кожна оптимізована для використання в конкретній ОС або для роботи з певними типами даних.

Адаптування дискового носія до використання у вигляді алгоритмів конкретної файлової системи називається форматуванням. Відповідні апаратні елементи диска - кластери - підготовляються до наступного запису на них файлів, а також читання їх відповідно до стандартів, закладених у тій чи іншій системі керування даними. Як змінити файлову систему? У більшості випадків це можна зробити лише переформатувавши носій даних. Як правило, файли при цьому стираються. Однак є варіант, при якому, задіявши спеціальні програми, все ж таки можна, хоча це, як правило, вимагає великої кількості часу, поміняти систему управління даними, залишивши останні недоторканими.

Файлові системи працюють не без помилок. Можливі деякі збої у створенні роботи з блоками даних. Але вони здебільшого не критичні. Як правило, немає проблем із тим, як виправити файлову систему, усунути помилки. У ОС Windows для цього, зокрема, передбачено вбудовані програмні рішення, доступні для будь-якого користувача. Наприклад, програма "Перевірка диска".

Різновиди

Які види файлових систем можна назвати найпоширенішими? Ймовірно, насамперед ті, що використовуються найпопулярнішою ОС для ПК у світі – Windows. Основні файлові системи Windows - це FAT, FAT32, NTFS та його різні модифікації. Поряд із комп'ютерами популярність набули смартфони та планшети. Більшість із них, якщо говорити про глобальний ринок і не розглядати відмінності в технологічних платформах, управляється ОС Android та iOS. Ці ОС використовують свої алгоритми роботи з даними, відмінні від тих, якими характеризуються файлові системи Windows.

Стандарти, відкриті для всіх

Зазначимо, що останнім часом на світовому ринку електроніки спостерігається деяка уніфікація стандартів щодо роботи ОС з різними типами даних. Це простежується у двох аспектах. По-перше, на різних пристроях під управлінням двох несхожих типів ОС часто використовується та сама файлова система, однаково сумісна з кожною ОС. По-друге, сучасні версії ОС, зазвичай, здатні розпізнавати як типові собі файлові системи, а й ті, що зазвичай застосовують у інших ОС - як у вбудованих алгоритмів, і з допомогою стороннього програмного забезпечення. Наприклад, сучасні версії Linux зазвичай без проблем розпізнають зазначені файлові системи для Windows.

Структура файлової системи

Незважаючи на те, що види файлових систем представлені в досить великій кількості, працюють вони загалом за дуже схожими принципами (загальну схему ми виклали вище) і в рамках подібних структурних елементів або об'єктів. Розглянемо їх. Які основні об'єкти файлової системи?

Один із ключових - Він являє собою ізольовану область даних, в якій можуть розміщуватись файли. Структура каталогів – ієрархічна. Що це означає? Один або кілька каталогів можуть бути розміщені в іншому. Який, у свою чергу, входить до складу "вищого". Найголовнішим вважається кореневий каталог. Якщо говорити про принципи, на базі яких працює файлова система Windows - 7, 8, XP або іншої версії, - кореневим каталогом вважається логічний диск, що позначається буквою - як правило, C, D, E (але можна налаштувати будь-яку, що є в англійському алфавіті). Що ж до, наприклад, ОС Linux, там кореневим каталогом виступає магнітний носій загалом. У цій та інших ОС, заснованих на її принципах – до таких належить Android – логічні диски не використовуються. Чи можна зберігати файли без каталогів? Так. Але це дуже зручно. Власне, комфорт у користуванні ПК - одна з причин застосування файлових систем принципу розподілу даних по каталогах. Називатися вони можуть по-різному. У Windows каталоги називаються папками, в Linux - переважно так само. Але традиційне, що використовується протягом багатьох років назва каталогів у цій ОС – "директорії". Як і попередніх Windows і Linux ОС - DOS, Unix.

У середовищі IT-фахівців немає однозначної думки щодо того, чи вважати файл структурним елементом відповідної системи. Ті, хто вважає, що це не зовсім коректно, аргументують свою думку тим, що система цілком може існувати і без файлів. Нехай це з практичного погляду та марне явище. Навіть якщо на диску жодних файлів не записано, відповідна система все одно може бути. Як правило, магнітні носії, що продаються в магазинах, не містять жодних файлів. Але на них вже є відповідна система. Відповідно до іншої точки зору, файли слід вважати невід'ємною складовою систем, якими вони управляються. Чому? А тому, що, як вважають експерти, алгоритми їхнього залучення адаптовані насамперед під роботу саме з файлами в рамках тих чи інших стандартів. Для чого іншого аналізовані системи не призначені.

Ще один елемент, присутній у більшості файлових систем - це область даних, що містять відомості про розміщення конкретного файлу в певному місці. Тобто розмістити ярлик можна в одному місці диска, проте при цьому можливе забезпечення доступу до потрібної області даних, що знаходиться в іншій частині носія. Вважати, що ярлики - це повноцінні об'єкти файлової системи, можна, якщо домовитися, що є також і файли.

Так чи інакше не буде помилкою сказати, що всі три типи даних – файли, ярлики та каталоги – є елементами відповідних систем. Принаймні, ця теза відповідатиме одній з найпоширеніших точок зору. Найважливіший аспект, що характеризує те, як працює файлова система - це принципи іменування файлів та каталогів.

Імена файлів та каталогів у різних системах

Якщо домовитися, що файли - це все ж таки складові елементи відповідних їм систем, то варто розглянути їх базову структуру. Що можна відзначити насамперед? Для зручності організації доступу до них у більшості сучасних систем керування даними передбачено дворівневу структуру іменування файлів. Перший рівень – це назва. Другий – розширення. Візьмемо для прикладу музичний файл Dance.mp3. Dance – це назва. Mp3 – розширення. Перше покликане розкривати для користувача зміст змісту файлу (а для програми бути орієнтиром для швидкого доступу). Друге означає тип файлу. Якщо він MP3, то неважко здогадатися, що йдеться про музику. Файли з розширенням Doc – це, як правило, документи, Jpg – картинки, Html – веб-сторінки.

Каталоги, своєю чергою, мають однорівневу структуру. Вони мають тільки назву, розширення немає. Якщо говорити про відмінності між різними видами систем управління даними, то перше, на що слід звернути увагу - це реалізовані в них принципи іменування файлів і каталогів. Щодо ОС Windows специфіка така. У найпопулярнішій у світі операційній системі файли можуть мати назву будь-якою мовою. Максимальна довжина, щоправда, у своїй обмежена. Конкретний її інтервал залежить від використовуваної системи управління даними. Зазвичай це значення не більше 200-260 символів.

Загальне правило всім ОС і відповідних їм систем управління даними - у одному каталозі що неспроможні бути файли з однаковими найменуваннями. У Linux при цьому є якась "лібералізація" цього правила. В одному каталозі можуть бути файли з однаковими літерами, але у різному регістрі. Наприклад, Dance.mp3 та DANCE.mp3. У Windows це неможливо. Ці правила встановлені також і в аспекті розміщення каталогів всередині інших.

Адресація файлів та каталогів

Адресація файлів та каталогів – найважливіший елемент відповідної системи. У ОС Windows її формат користувача може виглядати так: C:/Documents/Music/ - це доступ до каталогу Music. Якщо нас цікавить якийсь конкретний файл, то адреса може мати такий вигляд: C:/Documents/Music/Dance.mp3. Чому "користувацький"? Справа в тому, що на рівні програмно-апаратної взаємодії компонентів комп'ютера структура доступу до файлів набагато складніша. Файлова система визначає розташування файлових блоків і взаємодіє з ОС здебільшого в рамках прихованих від користувача операцій. Однак у користувача ПК дуже рідко виникає потреба користуватися іншими форматами "адрес". Майже завжди доступ до файлів здійснюється у зазначеному стандарті.

Порівняння файлових систем для Windows

Ми вивчили загальні принципи роботи файлових систем. Розглянемо тепер особливості найпоширеніших їх видів. У Windows найчастіше використовують такі файлові системи, як FAT, FAT32, NTFS, і навіть exFAT. Перша в цьому ряду вважається застарілою. Вона, водночас, тривалий час була певним флагманом індустрії, але зі зростанням технологічності ПК її можливості перестали задовольняти запити користувачів і потреб у ресурсах із боку програмного забезпечення.

Покликана замінити FAT файлова система – це FAT32. Як вважають багато IT-експертів, зараз вона найпопулярніша, якщо говорити про ринок ПК під керуванням Windows. Вона найчастіше використовується при зберіганні файлів на жорстких дисках та флешках. Також можна відзначити, що ця система керування даними досить регулярно використовується в модулях пам'яті різних цифрових пристроїв – телефонах, фотоапаратах. Основна перевага FAT32, яку виділяють IT-експерти, таким чином, Незважаючи на те, що створено дану файлову систему компанією Microsoft, працювати з даними в рамках закладених у ній алгоритмів можуть більшість сучасних ОС, включаючи ті, що інстальовані на зазначені типи цифрової техніки.

Є система FAT32 і ряд недоліків. Насамперед можна відзначити обмеження на розмір одного взятого файлу - він не може бути більшим за 4 Гб. Також у системі FAT32 не можна вбудованими засобами Windows задати логічний диск, розмір якого був би більшим за 32 Гб. Але це можна зробити, встановивши додаткове спеціалізоване ПЗ.

Інша популярна система управління файлами, розроблена Microsoft - це NTFS. Як вважають деякі IT-експерти, за більшістю параметрів вона перевершує FAT32. Але ця теза справедлива, якщо йдеться про роботу комп'ютера під керуванням Windows. Система NTFS не така універсальна, як FAT32. Особливості її функціонування роблять використання файлової системи не завжди комфортним, зокрема, в мобільних пристроях. Одна з ключових переваг NFTS – надійність. Наприклад, у тих випадках, коли жорсткий диск раптово відключає живлення, ймовірність того, що файли пошкодяться, зводиться до мінімуму, завдяки передбаченим в NTFS алгоритмам дублювання доступу до даних.

Одна з нових файлових систем від Microsoft - exFAT. Найкраще вона адаптована для флешок. Базові принципи роботи в ній ті ж, що й у FAT32, але є також і значуща модернізація в деяких аспектах: наприклад, немає жодних обмежень за розміром одиничного файлу. Водночас система exFAT, як відзначають багато IT-експертів, серед тих, що мають низьку універсальність. На комп'ютерах під керуванням ОС, відмінних від Windows, робота з файлами під час використання exFAT може бути утруднена. Більше того, навіть у деяких версіях Windows, таких як XP, дані на дисках, відформатованих за алгоритмами exFAT, можуть не читатися. Потрібно встановити додатковий драйвер.

Зазначимо, що через залучення досить широкого спектра файлових систем в ОС Windows у користувача можуть виникати періодичні складності в аспекті сумісності різних пристроїв з комп'ютером. У ряді випадків, наприклад, потрібно встановити драйвер файлової системи WPD (Windows Portable Devices - технології, що використовується під час роботи з переносними пристроями). Іноді його може опинитися під рукою в користувача, унаслідок чого зовнішній носій ОС може розпізнати. Файлова система WPD може вимагати додаткових програм адаптації до операційного середовища на конкретному комп'ютері. У ряді випадків користувач буде змушений звертатися до IT-фахівців для вирішення проблеми.

Як визначити, яка саме файлова система - exFAT або NTFS, а можливо, FAT32 - оптимальна для використання в конкретних випадках? Рекомендації IT-фахівців загалом такі. Можна використовувати два основних підходи. Згідно з першим, слід розмежовувати типові файлові системи жорстких дисків, а також ті, що краще адаптовані до флеш-накопичувачів. FAT і FAT32, як вважають багато фахівців, краще підходять для "флешок", NTFS - для вінчестерів (через технологічні особливості роботи з даними).

У межах другого підходу значення має значення носія. Якщо йдеться про використання порівняно невеликого об'єму диска або флешки, відформатувати їх можна у FAT32. Якщо диск більшого розміру, можна спробувати exFAT. Але тільки в тому випадку, якщо не передбачається використання носіїв на інших комп'ютерах, особливо тих, де стоять не найсвіжіші версії Windows. Якщо йдеться про великі жорсткі диски, у тому числі і зовнішні, їх доцільно форматувати в NTFS. Приблизно такі критерії, якими може бути обрана оптимальна файлова система - exFAT або NTFS, FAT32. Тобто використовувати якусь із них слід, враховуючи розмір носія, його тип, а також версію ОС, на якому накопичувач переважно використовується.

Файлові системи для Mac

Інша популярна програмно-апаратна платформа на світовому ринку комп'ютерної техніки – Macintosh від Apple. ПК цієї лінійки працюють під управлінням операційної системи Mac OS. Які особливості роботи з файлами в комп'ютерах Mac? У найсучасніших ПК від Apple використовується файлова система Mac OS Extended. Раніше у комп'ютерах Mac робота з даними керувалася відповідно до стандартів HFS.

Головне, що можна відзначити в аспекті її характеристик: на диску, яким керує файлова система Mac OS Extended, можуть розміщуватися файли дуже великого обсягу – може йтися про кілька мільйонів терабайт.

Файлова система в Android-пристроях

Найпопулярніша ОС для мобільних пристроїв - вигляді електронної техніки, яка не поступається за популярністю ПК, - це Android. Як здійснюється керування файлами на девайсах відповідного типу? Зазначимо перш за все, що дана операційна система - фактично "мобільна" адаптація ОС Linux, яка завдяки відкритому програмному коду може бути модифікована з перспективою використання на найширшому спектрі пристроїв. Тому керування файлами в мобільних девайсах під керуванням Android здійснюється в цілому за тими ж принципами, що й у Linux. Деякі з них ми відзначили вище. Зокрема, керування файлами в Linux здійснюється без поділу носія на логічні диски, як це відбувається у Windows. Що ще цікавого містить у собі файлова система Android?

Кореневим каталогом в Android, як правило, виступає область даних, що називається /mnt. Відповідно, адреса потрібного файлу може виглядати приблизно так: /mnt/sd/photo.jpg. Крім того, є ще одна особливість системи управління даними, що реалізована в цій мобільній ОС. Справа в тому, що флеш-пам'ять девайса, як правило, класифікована на кілька розділів, таких як, наприклад, System або Data. При цьому спочатку заданий розмір кожного з них змінити не можна. Приблизну аналогію щодо даного технологічного аспекту можна виявити, згадавши, що не можна (якщо не використовувати спеціальне ПЗ) змінювати розмір логічних дисків у Windows. Він має бути фіксованим.

Ще одна цікава особливість організації роботи з файлами в Android – відповідна операційна система, як правило, записує нові дані в конкретну область диска – Data. Робота, наприклад, з розділом System у своїй не здійснюється. Тому, коли користувач задіє функцію скидання програмних налаштувань смартфона або планшета до рівня "заводських", то на практиці це означає, що файли, що записані в область Data, просто стираються. Розділ System, як правило, залишається незмінним. Більш того, будь-які коригування вмісту в System користувач, не маючи спеціалізованого ПЗ, здійснювати не може. Процедура, пов'язана з оновленням системної області носія Android-пристрою, називається перепрошивкою. Не форматування, хоча обидві операції часто здійснюються одночасно. Як правило, перепрошивка застосовується з метою встановлення на мобільний пристрій новішої версії ОС Android.

Таким чином, ключові принципи, на базі яких працює файлова система Android - відсутність логічних дисків, а також жорстке розмежування доступу до системних і даних користувача. Не можна сказати, що цей підхід принципово відрізняється від того, що реалізований у Windows, проте, як вважають багато IT-експертів, в ОС від Microsoft для користувачів є дещо більша свобода в роботі з файлами. Втім, як вважають деякі фахівці, це не можна вважати однозначною перевагою Windows. "Ліберальний" режим в аспекті управління файлами задіяють, звичайно ж, не тільки користувачі, але й комп'ютерні віруси, до яких Windows дуже сприйнятлива (на відміну від Linux та її "мобільної" реалізації у вигляді Android). У цьому, як вважають експерти, полягає одна з причин того, що вірусів для Android-пристроїв настільки небагато - чисто з технологічної точки зору вони не можуть повною мірою функціонувати в операційному середовищі, що працює за принципами суворого контролю доступу до файлів.

Файлова система дозволяє систематизувати програми та дані та організувати впорядковане управління цими об'єктами.

p align="justify"> На операційні системи персональних комп'ютерів наклала глибокий відбиток концепція файлової системи, що лежить в основі ОС Unix. У ОС Unix підсистема введення-виводу уніфікує спосіб доступу як до файлів, і до периферійним пристроям. Під файлом при цьому розуміють набір даних на диску, терміналі або іншому пристрої.

Файлова система - Це функціональна частина операційної системи, що забезпечує виконання операцій над файлами. Файлова система дозволяє працювати з файлами та директоріями (каталогами) незалежно від їх вмісту, розміру, типу тощо.

Файлова система - Це система управління даними.

Система управління даними – система, користувачі якої звільняються від більшості операцій із фізичного маніпулювання файлами і можуть зосередити увагу головним чином логічних властивостях даних.

Файлові системи ОС створюють для користувачів деяке віртуальне уявлення зовнішніх пристроїв, що дозволяють запам'ятовувати, дозволяючи працювати з ними не на низькому рівні команд управління фізичними пристроями, а на високому рівні наборів і структур даних.

Файлова система (призначення):

• приховує картину реального розташування інформації у зовнішній пам'яті;
• забезпечує незалежність програм від особливостей конкретної конфігурації комп'ютера (логічний рівень роботи з файлами);
• забезпечує стандартні реакції на помилки, що виникають під час обміну даними.

Файлова структура

Вся сукупність файлів на диску та взаємозв'язків між ними називається файловою структурою. Розвинені операційні системи мають ієрархічну - багаторівневу файлову структуру, організовану як дерева.

Використовується деревоподібна структура каталогів. дерево каталогів. Запозичена у Unix. Ієрархічна структура - Структура системи, частини (компоненти) якої пов'язані відносинами включення або підпорядкування.

Ієрархічна структура зображується орієнтованим деревом, у якому вершини відповідають компонентам, а дуги – зв'язкам.

дерево каталогів диска G

Орієнтоване дерево – це граф із виділеною вершиною (коренем), у якому між коренем та будь-якою вершиною існує єдиний шлях. При цьому можливі два варіанти орієнтації: або всі шляхи орієнтовані від кореня до листя, або всі шляхи орієнтовані від листя до кореня.

Дерева використовуються при описі та проектуванні ієрархічних структур.

Корінь – початкова позиція, листя – остання позиція.

Розділи

Будь-який жорсткий або магнітооптичний диск у процесі форматування можна розділити на кілька частин і працювати з ними як окремими (самостійними) дисками. Ці частини називаються розділамиабо логічними дисками. Розбиття диска на кілька логічних дисків може бути необхідним через те, що ОС не можуть працювати з дисками, розмір яких перевищує певну величину. Дуже зручно зберігати дані і програми користувача окремо від системних програм (ОС), адже ОС може «злетіти з комп'ютера».

Розділ- Область диска. Під логічним диском (розділом)в комп'ютері розуміється будь-який носій інформації, з яким операційна система працює як з цілим цілим об'єктом.

Ім'я диска- Позначення логічного диска; запис у кореневому каталозі.

Логічні диски (розділи) позначаються латинськими літерами A, B, C, D, E, … (32 літери від A до Z).

Літери A, B зарезервовані для позначення дискет.

С – жорсткий диск, зазвичай із якого виробляється завантаження ОС.

Інші літери – логічні диски, компакт-диски тощо. Максимальна кількість логічних дисків для Windows – нескінченна.

В таблиці розділів вказується розташування початку та кінця цього розділу та число секторів у цьому розділі (місце та розмір).

Файлова структура логічного диска

Щоб звернутися до інформації на диску, що знаходиться у файлі, треба знати фізичну адресу першого сектора (№ поверхні + № доріжки + № сектора), загальна кількість кластерів, яку займає даний файл, адреса наступного кластера, якщо розмір файлу більше, ніж розмір одного кластера

Елементи файлової структури:

стартовий сектор (Початкового завантаження, Boot-сектор);

таблиця розміщенняфайлів (FAT - File Allocation Table);

кореневий каталог (Root Directory);

область даних (що залишилося вільним дисковий простір).

Boot-Сектор

Boot-Сектор - Перший (початковий) сектор диска. Знаходиться на 0 стороні, 0 доріжці.

Boot-сектор містить службову інформацію:

розмір кластера диска (кластер - блок, який об'єднує в групу кілька секторів для скорочення розміру FAT-таблиці);

місце розташування FAT-таблиці (у вoot-секторі знаходиться покажчик на те, де розташована FAT-таблиця);

розмір FAT-таблиці;

кількість FAT-таблиць (завжди є як мінімум 2 копії таблиці для забезпечення надійності та безпеки, тому що руйнування FAT веде до втрати інформації та важко відновлюється);

адреса початку кореневої директорії та її максимальний розмір.

У Вoot-секторі знаходиться блок початкового завантаження (завантажувач) - завантажувальний запис Boot Record.

Завантажувач - обслуговуюча програма, яка поміщає програму, що виконується, в оперативну пам'ять і приводить її в стан готовності до виконання.

FAT (таблиця розміщення файлів)

FAT (File Allocation Table) – таблиця розміщення файлів. У ній визначено, які ділянки диска відносяться до кожного файлу. Область даних диска представлена ​​в ОС як послідовність кластерів.

FAT- Це масив елементів, що адресують кластери області даних диска. Кожному кластеру області даних відповідає один елемент FAT. Елементи FAT служать як ланцюжок посилань на кластери файлу області даних.

Структура таблиці розміщення файлів:

FAT складається з елементів довжиною 16/32/64 біта. Усього в таблиці може бути до 65520 таких елементів, кожен з них (крім перших двох) відповідає кластеру диска. Кластер є тією одиницею, в якій розподіляється простір в області даних на диску для файлів та каталогів. Перші два елементи таблиці (з номерами 0 і 1) зарезервовані, кожен із інших елементів таблиці визначає стан кластера диска з тим самим номером. Елемент може вказувати, що кластер вільний, що дефектний кластер, що кластер належить файлу і є останнім кластером у файлі. Якщо кластер належить файлу і не є його останнім кластером, елемент таблиці містить номер наступного кластера в цьому файлі.

FAT- Вкрай важливий елемент файлової структури. Порушення FAT можуть призвести до повної або часткової втрати інформації на всьому логічному диску. Саме тому на диску зберігається дві копії FAT. Існують спеціальні програми, які контролюють стан FAT та виправляють порушення.

Для різних ОС потрібні різні версії FAT

Windows 95 FAT 16, FAT 32

Windows NT (XP) NTFS

Novell Netware TurboFAT

UNIX NFS, ReiserFS

Логічна структура носія інформації

Комп'ютер служить для зберігання, перетворення та візуалізації інформації, що зберігається на диску як окремих файлів. Файл- названа область пам'яті, розташована на зовнішньому носії (дискета, жорсткий диск, CD). Можна дати й інше визначення: файл- Це ділянка зовнішнього носія, де зберігаються дані.

У файлі можуть зберігатися найрізноманітніші дані: текст, результати розрахунків, графічні зображення, картинки, ігри, програми – машинні інструкції у двійковому коді. Кожен файл має ім'я, яке складається із двох частин, розділених точкою. До складу імені файлу входять:

Власне ім'я файлудовжиною трохи більше восьми символів під керуванням DOS і трохи більше 255 символів під керуванням Windows;

- точка, крапка;

- розширення імені файлу, що вказує тип інформації, що зберігається у файлі; розширення імені файлу може бути будь-яким зручним користувачеві або взагалі бути відсутнім. Проте є і стандартні розширення. Наприклад, файли з розширеннями exeі com- це готові до виконання програми в машинних кодах (інструкціях), які можна безпосередньо запускати виконання. Файл із розширенням bat- це командний файл, призначення якого полягає у виконанні групи команд MS-DOS, які у ньому як тексту. Розширення pas, с, cpp, bas, forзазвичай містяться в іменах файлів з текстами програм відповідними мовами програмування - Object Pascal, C, C++, Бейсік, Фортран. Файли з текстовою інформацією зазвичай мають розширення txt. Файлу, створеному за допомогою текстового редактора WORD, буде надано розширення doc. Розширення xlsнадається файлам, створеним за допомогою електронних таблиць EXCEL. Файли зображень можна відрізнити за розширеннями gif, pcx, pic, музичні файли - за розширеннями mp3і wav, а розширення aviі datвідповідають файлам із відео інформацією. Файли гіпертекстових сторінок, завантажених із глобальної мережі Інтернет, містять у своїх іменах розширення htmі html.

Ім'я файлу та розширення не можна використовувати такі символи: \ /, : * ? >< | ". Кроме того, ряд имен файлов задействован для служебных целей: prn (имя зарезервировано для принтера), com1, com2, com3, com4 (имена зарезервированы для четырех последовательных портов), lpt1, lpt2 (имена двух параллельных портов, к ним обычно подключаются принтеры), con(устройство консоль, клавиатура при вводе, дисплей при выводе), nul (фиктивное устройство) . Не використовуйте їх за іншим призначенням ніколи, навіть якщо потім відбувається розширення. Імена типу CON.TXT урізаються до CON і сприймаються як ім'я пристрою

Для визначення розташування файлу необхідно вказати ім'я диска, на якому він знаходиться. Ім'я диска складається з двох символів: латинської літери, що визначає ім'я диска, та символу ":". Перший дисковод для дискет має ім'я А:, другий (якщо він є) - ім'я В:. Жорсткий диск зазвичай поділено на кілька логічних дисків, перший з яких має ім'я З:, другий - D:і т.д. Наступні літери призначені для вказівки назв CD приводів.

Таким чином, запис A:format.comпозначає, що на дискеті є файл, що виконується з ім'ям format.com.

На дисках можуть зберігатися тисячі та десятки тисяч файлів. Дуже складно пам'ятати про призначення кожного з них. У зв'язку з цією проблемою розробки ідеології файлової системи було введено поняття каталогу (папки).

Каталог (папка)- Група файлів, об'єднаних за якимось логічним принципом.

Якщо йдеться про файл, що зберігається на певному диску, то, крім імені диска, необхідно знати, де саме на диску знаходиться файл. Він може розміщуватися безпосередньо на диску або бути поміщений в один із каталогів цього диска. Усередині каталогу, крім окремих файлів, можуть бути інші каталоги. Розглянемо приклад. Нехай на диску D:є каталоги TP(тут знаходяться файли, необхідні для роботи із системою програмування ТУРБО ПАСКАЛЬ), каталог PCX(програми роботи з графічними зображеннями), каталог STUD(каталог студентських робіт) та файли abc.pasі rc.pcx. Всередині каталогу ТРє каталоги BGIі BIN. Всередині каталогу STUDє файл abc.pas(Рис. 2.1).

Отже, є два файли з ім'ям abc.pas. Як зрозуміти, про який із них йдеться? Для цього, крім імені диска, необхідно вказати ім'я каталогу, де знаходиться файл:

D:STUDabc.pas- файл abc.pas, що знаходиться на диску D:у каталозі STUD;

D:\abc.pas- файл abc.pas, що знаходиться безпосередньо на диску D:.

А для того, щоб звернутися до файлу turbo.exe, необхідно вказати, що цей файл знаходиться на диску D:у каталозі ТР, у підкаталозі BIN, тобто. необхідно знати шляхдо цього файлу. Отже, якщо ми знаємо ім'я файлу та шлях до нього, то можемо записати повне ім'я файлу.

Наприклад, повне ім'я файлу trip.chr, - D:\TP\BGI\trip.chr.

Працюючи на ПК часто виникає необхідність переходу з одного каталогу до іншого. Каталог, у якому ми зараз перебуваємо, називається поточним. Якщо вказано лише ім'я файлу, то йдеться про файл із поточного каталогу. Щоб звернутися до файлу з іншого каталогу, потрібно вказати повне ім'я файлу. Наприклад, запис D:trip.chrозначає звернення до файлу з поточного каталогу диска D:, а - D:STUDabc.pas- до файлу, який знаходиться в каталозі, що не є поточним. Якщо ж під час роботи ми не увійдемо до жодного каталогу диска, то кажуть, що ми знаходимося в головному каталозі диска. Для вказівки головного каталогу необхідно після імені диска вказати символ "\" (C:\;D:\). D:\rc.pcxі D:\abc.pas- файли, що у головному каталозі диска D:.

У всіх розглянутих вище прикладах йшлося про звернення до одного файлу. Як зробити, якщо потрібно звернутися до групи файлів? Немає сенсу звертатися до кожного файлу окремо, тому що є можливість звертатися до групи файлів одного виду. Для цього використовують спеціальні символи підстановки (маски) – *і?.

Знак питання замінює на ім'я файлу один символ. Наприклад, E:a?.pas(Всі файли поточного каталогу диска E:з розширенням pas, ім'я файлу складається з двох символів і починається з символу a); a??b.txt(Всі файли з розширенням txt, перший символ імені файлу a, останній - символ b, довжина імені файлу 4 символи, файли знаходяться в поточному каталозі поточного диска).

Символ * можна використовувати для заміни кількох символів. Його можна застосувати для заміни як одного, так і всіх символів імені файлу та його розширення. Починаючи з тієї позиції, в якій вводиться зірочка, вона замінює всі символи. Наприклад: D:\TP\*.txt(Всі файли з розширенням txt, що знаходяться в каталозі TPдиска D:); C:R*.pas(Всі файли з розширенням pas, імена яких починаються з символу R, що знаходяться у поточному каталозі диска З:); D:\abc.*(Всі файли з ім'ям abcкореневого каталогу диска D:).

Принтери