стандартным программам, которые поставляются в ее составе, а также к программе «Проводник».

Документы являются меню, которое показывает 15 последних открытых документов и папок.

Настройка является каскадным меню, которое обеспечивает доступ ко всем инструментам, которые дают возможность изменять аппаратную или программную конфигурацию системы или установки Windows 98. Меню дает возможность перейти к папке «Панель управления», «Принтеры», «Шрифты» и к листам свойств панели задач.

Поиск – это меню, которое обеспечивает поиск файла или папки, а через сеть – конкретного компьютера. Для поиска имен файлов можно использовать расширение файлов, время и дату последней модификации, размер, а также содержимое файла как критерии поиска.

Справка является пунктом меню, которое открывает справочную систему

Команда Выполнить обеспечивает быстрый запуск прикладных программ. КомандаЗавершение работы дает возможность безопасно выключить компьютер без потери информации перезагрузить Windows 98 или выйти из се-

ти (без перезагрузки ОС).

В промежутке между кнопкой «Пуск» и часами на панели задач располагаются кнопки активных объектов, то есть объектов, загруженных в оперативную память (например, открытые папки, документы и т.п.). Объекты, которые сохраняются на диске и не загруженные в память, считаются неактивными. На кнопке отображается имя объекта (так на рис 3.3 активным является программа

Adobe Photoshop).

Например, если приложение работает с документом, то на этой кнопке отображается название файла, в котором сохраняется этот документ. Приложение, с которым работает пользователь в текущий момент, на панели задач отражается нажатой кнопкой. Поскольку на панели задач находятся все активные объекты, одним щелчком мыши на соответствующей кнопке можно перейти к работе с текущего объекта на другой.

На панели задач могут также располагаться значки прибавлений, которые чаще всего используются в работе. Они упорядочены на панели инструментов «Быстрый запуск».

Файловая система компьютера: имена файлов

Основным информационным объектом ОС Windows является файл.

Файл – это некоторый единый объем информации, связанный с общим именем и местоположением на диске

Файлы могут содержать текстовые документы, числовые данные, закодированную табличную и графическую информацию и т.п.

Поскольку ОС Windows ориентированна на работу с документами, файлы, в которых сохраняются данные, называют документами , а программы, которые создают и обрабатывают эти документы, –приложениями .

Для идентификации каждому файлу присваивается имя. Оно состоит из двух частей – собственного имени ирасширения , разделенных символом «точка». Расширения, как правило, определяет тип файла (приложение, текстовый документ, таблица, рисунок, проект программы и т.д.). Собственное имя может состоять из 1-255 символов, а расширения из 0-3 символов. В имени файла (в собственном имени и расширении), кроме букв и цифр, можно также употреблять символы: «$», «%», «’», «-», «пропуск», «@», «~», «!», «(», «)», «{», «}», «^», «#», «&», «+», «;», «=», «[», «]».

Поскольку расширения определяет тип файла, его еще называют просто типом. Как собственное имя, так и расширения могут быть заданы пользовате-

лем произвольно. Например: Текст.txt, Пояснительная записка.doc, Численные методы - Иванов.xlsи т.д .

В именах файлов можно употреблять как большие, так и строчные буквы, их написания запоминается системой, но при сравнениях имен эти символы будут считаться одинаковыми. Это означает, что в одной папке нельзя сохранять два разных файла, имена которых различаются только регистром букв.

Несмотря на допустимую произвольность в определении имени файла, на практике используют унифицированные (общепринятые) расширения. Некоторые из них приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Унифицированные расширения некоторых файлов

Унификация расширений упрощает работу с файлами. Чтобы начать работу с некоторым документом, достаточно дважды щелкнуть по его значку левой клавишей мыши. При этом Windows анализирует расширения файла и запускает на выполнение необходимое приложение, а потом загружает в него выбранный документ.

В команде поиска файлов, а также в других командах в именах файлов могут использоваться символы «?» и «*». Имена, которые содержат такие символы, называют шаблонами , илиродовыми именами . Они применяются для обозначения сразу нескольких файлов. Символ «?» в указанных позициях допускает наличие в них любого символа, а символ «*» обозначает любое количество символов в имени или расширении шаблона.

1) для документов План1997.xls, План1998.xlsи План1999.xlsшаблоном явля-

ется План199?.xls

2) для документов План1997.xls иПлан2000.xls шаблоном являетсяПлан*.xls

3) для документов План2001. xls иПлан2001.doc шаблоном является

План2001.*;

4) для документов План1999.xls, План2000.хlsи План2001.docшаблоном является План*.*;

5) для всех вышеприведенных файлов шаблоном будет *.* .

Файловая система компьютера: папки

Составными элементами ПК как хранилища информации являются диски (жесткие, гибкие и компакт-диски). Каждый из них сохраняет файлы, которые можно упорядочить по определенной тематике в папки. Каждая из папок, в свою очередь, может содержать файлы и другие подпапки. Таким образом, для пользователя папка это место, где сохраняются документы, приложения и прочие подпапки, а с точки зрения ОС – место на диске, в котором сохраняются имена файлов, сведения о размере, времени последнего обновления каждого файла и т.д., т.о.,

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

Каждая папка на диске изображается значком (). С точки зрения ОС Windows каждый диск и компьютер в целом также являются папками. Тем не менее, в силу их специфики, они обозначаются специальными значками с изо-

бражением диска () и компьютера ().

Папки целесообразно создавать только на жестких и компакт-дисках, которые имеют значительные емкости памяти, и следовательно, большое количество файлов.

Размещения файлов в разных папках дает возможность:

выделить в отдельные группы логически однородные файлы (например, все приложения или все файлы с данными);

выделить все файлы, которые принадлежат некоторой подсистеме (например, электронным таблицам, текстовому редактору, подсистеме начисления заработной платы и т.д.);

выделить все файлы каждого пользователя, если компьютер эксплуатирует несколько пользователей.

Папке присваивается имя. Требования к нему такие же, как и к имени файла. Как правило, расширения не используется (например, Личные письма, Мои документы).

На каждом диске может быть несколько папок, которые, в свою очередь, содержат другие подпапки. Каждая папка, кроме подпапок, может содержать еще и файлы. Так получается иерархическая древовидная структура папок на диске. Пример древовидной файловой структуры диска С: показан на рис. 3.5.

config.sys Program Files

Microsoft Office

Acrobat Acrobat Distiller

Рис. 3.5 Древовидная файловая структура диска С:

В корневой папке диска С: хранятся три файла: command.com, autoexec.bat, config.sys, а также одна папка Program Files, в которой содержатся три папки: Microsoft Office, Adobe и VB. В каждой из них есть свои файлы и папки.

Файловая система компьютера: полное имя файла

При древовидной файловой структуре перед именем файла необходимо указать его местоположение – цепочку подчиненных папок. Такая цепочка называется путем , илимаршрутом . При этом имена подпапок разделяются символом «\». Последний записывается после имени дисковода, а также перед именем файла.

Таким образом, полное имя файла задается следующими элементами:

именем дисковода 1 ;

маршрутом (цепочкой имен папок, в котором каждая следующая есть подпапкой предыдущей);

именем файла, которым завершается цепочка (файл должен находиться в последний упомянутой папке).

Полное имя файла имеет такой формат:

[дисковод:] [\путь\] имя файла

Элементы полного имени файла, которые содержатся в прямых скобках, могут отсутствовать (например, если файл находится на текущем диске или в текущей папке).

1 Английскими буквами А:, В: обозначаются дисководы для гибких дисков, буквами С: и т.д. – жесткие диски.

(ФС), обычно называемом каталогом , директорией или папкой. Имена файлов строятся по правилам, принятым в той или иной файловой и операционной системах (ОС). Многие системы позволяют назначать имена как обычным файлам, так и каталогам и специальным объектам (символическим ссылкам , блочным устройствам и т. п.).

Имя файла является частью полного имени файла , также называемого полным или абсолютным путём к файлу. Полное имя может включать следующие компоненты:

Имя файла необходимо для того, чтобы к файлу мог обратиться пользователь. В одном каталоге не может быть двух файлов с одинаковыми именами (некоторые файловые системы регистронезависимы, что оставляет возможность для создания файлов, имена которых отличаются регистром символов).

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой:

Имена файлов в разных системах

Полным , или абсолютным , называется имя файла, содержащее все директории до корня файловой системы. Относительные имена файлов не содержат полного пути и обычно привязываются к текущему каталогу .

Windows

• \ - разделитель подкаталогов
• / - разделитель ключей командного интерпретатора
• : - отделяет букву диска или имя альтернативного потока данных
• * - заменяющий символ (маска "любое количество любых символов")
• ? - заменяющий символ (маска "один любой символ")
• " - используется для указания путей, содержащих пробелы
• < - перенаправление ввода
• > - перенаправление вывода
• | - обозначает конвейер

В UNIX и UNIX-подобных ОС запрещен слеш (/) - разделитель подкаталогов - и символ конца строки (\0). Перечисленные выше символы (кроме слеша) использовать можно, но из соображений совместимости их лучше избегать.

Расширение имени файла

Расширение имени файла (англ. filename extension , часто говорят просто расширение файла или расширение ) - последовательность символов, добавляемых к имени файла и предназначенных для идентификации типа (формата) файла . Это один из распространённых способов, с помощью которых пользователь или программное обеспечение компьютера может определить тип данных, хранящихся в файле. Расширение отделяется от основной части имени файла последней точкой . Иногда могут использоваться несколько расширений, следующих друг за другом, например, «.tar.gz».

ОС или менеджер файлов могут устанавливать соответствия между расширениями файлов и приложениями . Когда пользователь открывает файл с зарегистрированным расширением, автоматически запускается соответствующая этому расширению программа. Некоторые расширения могут показывать, что файл является исполняемым (в Windows).

См. также

Литература

• Робачевский А. Н., Немнюгин С. А., Стесик О. Л. Имен файлов / Базовая файловая система System V / Глава 4. Файловая система // Операционная система UNIX. - 2-е изд. - СПб. : БХВ-Петербург, 2008. - С. 338-339. - 656 с. - ISBN 978-5-94157-538-1

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Имя файла" в других словарях:

Совокупность байтов, выделяющих файл из множества других файлов. Атрибутами файла являются: имя файла и тип содержимого; дата и время создания файла; имя владельца файла; размер файла; права доступа к файлу; метод доступа к файлу. См. также:… … Финансовый словарь

- (англ. filename extension, часто говорят просто расширение файла или расширение) последовательность символов, добавляемых к имени файла и предназначенных для идентификации типа (формата) файла. Это один из распространённых способов, с… … Википедия

перенос файла - Передача файла из одного каталога либо папки в другую. Нередко при переносе пользователь изменяет имя файла. В результате файл записывается в новом месте и стирается в старом. В отличие от этого, при копировании файла он появляется в новом месте… …

Формат файла для хранения 3D объектов, созданный компанией Microsoft. Этот формат хранит информацию о геометрии 3D объекта (координаты вершин и координаты нормалей), текстурные координаты, описание материалов, пути и названия к текстурам, которые … Википедия

Формат спецификация структуры данных, записанных в компьютерном файле. Формат файла обычно указывается в его имени, как часть, отделённая точкой (обычно эту часть называют расширением имени файла, хотя, строго говоря, это неверно). Например,… … Википедия

атрибуты файла - Идентифицируемые атрибуты файла (имя и др.) [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом EN file attributes … Справочник технического переводчика

Файловая система

Файл – это любой набор информации, сохраненный на диске под собственным именем. Файлом могут быть программы, тексты, рисунки, наборы данных и т.п. Файлы хранятся на диске в виде иерархической древовидной структуры.

Диски обозначаются буквами латинского алфавита и знаком двоеточия. Жесткий диск может быть разбит на несколько логических дисков, которые обозначаются буквами С:, D:, E: и т.д.

По существу папка представляет собой особый тип файла, в котором содержится информация о находящихся в ней файлах и папках.

Адрес указывает на расположение файла или папки в файловой системе. Он начинается с имени диска, а затем записывается последовательность названий папок. Имя диска называют корневым каталогом . Адрес имеет еще одно название «полный путь».

Формат записи адреса: Имя диска:\Папка1\Папка2\ .

Полное имя файла состоит из имени файла и полного пути. Каждый файл, хранящийся в компьютере, имеет уникальное полное имя. В одной папке не может быть двух файлов с одинаковыми именами, в разных папках это допустимо.

Запись файлов на диск производится частями. Наименьшее место, которое могут занимать на диске записываемые данные, составляет один кластер – это минимальный адресуемый элемент диска. Кластер может состоять из одного или нескольких секторов. Объем сектора составляет 512 байт.

Система организации хранения файлов называется файловой системой . Windows поддерживает три файловые системы: FAT16 (или просто FAT), FAT32 и NTFS. Выбор файловой системы осуществляется при установке Windows и форматировании диска.

При форматировании на диске выделяется системная область, которая состоит из трех частей: загрузочного сектора, таблицы размещения файловой и корневого каталога.

В загрузочном секторе (Boot Record) хранятся данные о формате диска и его файловой системе.

В корневом каталоге содержится перечень файлов, находящихся на диске. Запись о файле содержит имя файла, адрес первого кластера, объем файла, а также время и дату его создания.

Таблица размещения файлов (File Allocation Table, сокращенно FAT) содержит описание порядка расположения всех файлов в кластерах данного диска, а также информацию о дефектных участках диска. Количество ячеек FAT-таблицы соответствует количеству кластеров на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов, т.е. последовательность адресов кластеров, в которых хранятся файлы. Порядковый номер ячейки FAT-таблицы соответствует адресу кластера.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой, - это название файла и его расширение.

Расширение в имени файла служит для обозначения его типа. По расширению файла ОС определяет программу. С помощью которой был создан файл. Некоторые расширения показывают, что файл является программой.

Файлы программ называются исполняемыми файлами. Они имеют расширение com или exe .

В имени файла запрещено использование следующих служебных символов: \ / : * ? “ < > |.

Имеются некоторые отличия в задании имен файлов в ОС MS DOS и Windows. В MS DOS длина имени не должна превышать 8 символов, в Windows – 256 символов. В MS DOS нельзя использовать символы русского алфавита и пробелы, а в Windows можно.

Для обозначения группы файлов применяются шаблоны, в которых используются подстановочные символы. Звездочка (*) обозначает любое количество любых символов, вопросительный знак (?) – один любой символ. Например, шаблон p* означает, что имя файла начинается на букву р, шаблон р???л – что в имени файла между буквами р и л находятся три любых знака, а шаблон *.txt обозначает все файлы с расширением txt.

В некоторых программах используется знак вертикальной черточки (|), обозначающий исключение некоторых шаблонов. Например, *.*|*.bak означает все файлы, кроме файлов с расширением bak.

По способам именования файлов различают “короткое” и “длинное” имя.

Согласно соглашению, принятому в MS-DOS, способом именования файлов на компьютерах IBM PC было соглашение 8.3., т.е. имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени. На имя файла отводится 8 символов, а на его расширение – 3 символа.

Имя от расширения отделяется точкой. Как имя, так и расширение могут включать только алфавитно-цифровые символы латинского алфавита. Имена файлов, записанные в соответствии с соглашением 8.3, считаются “короткими”.

С появлением операционной системы Windows 95 было введено понятие “длинного” имени. Такое имя может содержать до 256 символов. Этого вполне достаточно для создания содержательных имен файлов. “Длинное” имя может содержать любые символы, кроме девяти специальных: \ / : * ? “ < > |.

Примеры правильных имён: aaa.b

реферат.txt

реферат по истории.doc

Примеры неправильных имен: ааа.bbb.ccc (две точки)

света*оля.txt (недопустимый символ)

реферат (нет расширения)

Doc (нет имени)

схема. (нет расширения, хотя и поставлена точка)

В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Имя файла заканчивается расширением, состоящим из трех символов. Расширение используется для классификации файлов по типу.

1) Расширение может быть любым, но обычно используются стандартные, указывающие тип файла:

txt – текстовый файл

doc, docx – текстовый файл, созданный в редакторе Word

xls, xlsx – электронная таблица

bmp – графический файл

wav – музыкальный файл

avi – видеоклип

exe, com – исполняемый файл (программа), т.е. именно с такого файла и начинается работа с какой-либо программой.

sys – системные файлы

2) Расширение может отсутствовать, но этого стараются не допускать, т. к. в этом случае трудно определить тип файла.

3) Иногда Windows расширения не отображает (просто не показывает!)

Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему. Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ “\” (обратный слеш - обратная косая черта). Например: D:\Documents and Settings\ТВА\Мои документы\lessons-tva\ robots.txt

Всё, что пишется левее имени, называется адресом файла.

Имена дисков:

А: – дискеты

С: – винчестер. Если винчестер разбит на части (логические диски), то в зависимости от их количества обозначения ведутся в алфавитном порядке: С: D: E: …

компакт-диски - обозначаются буквой, «оставшейся» после обозначений винчестеров (далее по алфавиту). Например, Е: (винчестер разбит на два логических диска), D: (винчестер не разбит на логические диски), F: (винчестер разбит на три логических диска).

Примеры полных имен файлов:

C:\ TRAINS \ BABYTYPE \babytype.exe – Файл babytype.exe следует искать на диске С: в папке TRAINS во вложенной папке BABYTYPE.

D:\ GAMES \ readme.doc – Файл readme.doc следует искать на диске D: в папке GAMES.

A: \ PASCAL – Папка PASCAL находится в корневой папке диска А:

Замечания:

1) В Windows для каждого файла, папки и диска существует специальное графическое обозначение, зависящее от их типа - пиктограмма (значок). Поэтому если расширение файлов Windows не отображает, то тип файла можно определить по его значку.

2) Иногда для быстрого поиска файла, папки или диска на рабочем столе создают их ярлыки. Ярлык - это небольшой файл, содержащий полное имя нужного файла, папки или диска (т.е. ссылается на них). Значок ярлыка всегда имеет «стрелочку» в левом нижнем углу.

Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической структуры – людям так удобнее, а все необходимые преобразования берет на себя операционная система.

К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной системы:

ü создание файлов и присвоение им имен;

ü создание каталогов (папок) и присвоение им имен;

ü переименование файлов и каталогов (папок);

ü копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между каталогами (папками) одного диска;

ü удаление файлов и каталогов (папок);

ü навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);

ü управление атрибутами файлов.

Графический интерфейс Windows позволяет проводить операции над файлами с помощью мыши с использованием метода Drag&Drop (перетащи и оставь). Существуют также специализированные приложения для работы с Файлами, так называемые файловые менеджеры: Norton Windows Commander, Проводник и др. В некоторых; случаях возникает необходимость работать с интерфейсом командной строки. В Windows предусмотрен режим работы с интерфейсом командной строки MS-DQS.

Работа с носителями информации:

Виды форматирования . Существуют два различных вида форматирования дисков: полное и быстрое форматирование. Полное форматирование включает в себя как физическое форматирование (проверку качества магнитного покрытия дискеты и ее разметку на дорожки» секторы), так и логическое форматирование (создание каталога и таблицы размещения файлов). После полного формирования вся хранившаяся на диске информация будет уничтожена. Быстрое форматирование производит лишь очистку корневого каталога и таблицы размещения файлов. Информация, то есть сами файлы, сохраняется и в принципе возможно восстановление файловой системы. В целях защиты информации от несанкционированного копирования можно задавать нестандартные параметры форматирования диска (количество дорожек, количество секторов и др.). Такое форматирование возможно в режиме MS-DOS.

Дефрагментация дисков. Замедление скорости обмена данными может происходить в результате фрагментации файлов. Фрагментация файлов (фрагменты файлов хранятся в различных, удаленных друг от друга кластерах) возрастает с течением времени, в процессе удаления одних файлов и записи других. Так как на диске могут храниться сотни и тысячи файлов в сотнях тысяч кластеров, то фрагментированность файлов будет существенно замедлять доступ к ним (магнитным головкам придется постоянно перемещаться с дорожки на дорожку) и в конечном итоге приводить к преждевременному износу жесткого диска. Рекомендуется периодически проводить дефрагментацию диска, в процессе которой файлы записываются в кластеры, последовательно идущие друг за другом.

Классификация операционных систем

Операционная система составляет основу программного обеспечения ПК. Операционная система представляет комплекс системных и служебных программных средств, который обеспечивает взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение ПК, входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений.

Для того чтобы компьютер мог работать, на его жестком диске должна быть установлена (записана) операционная система. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

Операционные системы различаются особенностями реализации алгоритмов управления ресурсами компьютера, областями использования. Так, в зависимости от алгоритма управления процессором, операционные системы делятся на:

1. Однозадачные (MS DOS) и многозадачные (OS/2, Unix, Windows)

В однозадачных системах используются средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователями. Многозадачные ОС используют все средства, которые характерны для однозадачных, и, кроме того, управляют разделением совместно используемых ресурсов: процессор, ОЗУ, файлы и внешние устройства.

В зависимости от областей использования многозадачные ОС подразделяются на три типа:

ü Системы пакетной обработки (ОС ЕС) предназначены для решения задач, которые не требуют быстрого получения результатов. Главной целью ОС пакетной обработки является максимальная пропускная способность или решение максимального числа задач в единицу времени. Эти системы обеспечивают высокую производительность при обработке больших объемов информации, но снижают эффективность работы пользователя в интерактивном режиме.

ü Системы с разделением времени (Unix, Linux, Windows) – для выполнения каждой задачи выделяется небольшой промежуток времени, и ни одна задача не занимает процессор надолго. Если этот промежуток времени выбран минимальным, то создается видимость одновременного выполнения нескольких задач. Эти системы обладают меньшей пропускной способностью, но обеспечивают высокую эффективность работы пользователя в интерактивном режиме.

ü Системы реального времени (RT11) применяются для управления технологическим процессом или техническим объектом, например, летательным объектом, станком и т.д.

2. Однопользовательские (MS DOS) и многопользовательские (Unix, Linux, Windows 95 - XP)

В многопользовательских ОС каждый пользователь настраивает для себя интерфейс пользователя, т.е. может создать собственные наборы ярлыков, группы программ, задать индивидуальную цветовую схему, переместить в удобное место панель задач и добавить в меню Пуск новые пункты.

В многопользовательских ОС существуют средства защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей.

3. Однопроцессорные и многопроцессорные системы

Одним из важных свойств ОС является наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие средства существуют в OS/2, Net Ware, Widows NT.По способу организации вычислительного процесса эти ОС могут быть разделены на асимметричные и симметричные.

4. Локальные и сетевые.

Одни из важнейших признаков классификации ЭВМ. ОС применяются на автономных ПК или ПК, которые используются в компьютерных сетях в качестве клиента.

В состав локальных ОС входит клиентская часть ПО для доступа к удаленным ресурсам и услугам. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами ПК включенных в сеть с целью совместного использования ресурсов. Они представляют мощные средства разграничения доступа к информации, ее целостности и другие возможности использования сетевых ресурсов.

Файловая система - порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах , мобильных телефонах и т. п. Файловая система определяет формат содержимого и способ физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов . Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки ), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

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

Файл - это понятие, привычное любому пользователю компьютера. Для пользователя каждый файл - это отдельный предмет, у которого есть начало и конец и который отличается от всех остальных файлов именем и расположением («как называется» и «где лежит»). Как и любой предмет, файл можно создать, переместить и уничтожить, однако без внешнего вмешательства он будет сохраняться неизменным неопределенно долгое время. Файл предназначен для хранения данных любого типа - текстовых, графических, звуковых, исполняемых программ и многого другого. Аналогия файла с предметом позволяет пользователю быстро освоиться при работе с данными в операционной системе.

Имена файлов:

Файлы идентифицируются именами. Пользователи дают файлам символьные имена, при этом учитываются ограничения ОС как на используемые символы, так и на длину имени. До недавнего времени эти границы были весьма узкими. Так в популярной файловой системе FAT длина имен ограничивается известной схемой 8.3 (8 символов - собственно имя, 3 символа - расширение имени), а в ОС UNIX System V имя не может содержать более 14 символов. Однако пользователю гораздо удобнее работать с длинными именами, поскольку они позволяют дать файлу действительно мнемоническое название, по которому даже через достаточно большой промежуток времени можно будет вспомнить, что содержит этот файл. Поэтому современные файловые системы, как правило, поддерживают длинные символьные имена файлов. Например, Windows NT в своей новой файловой системе NTFS устанавливает, что имя файла может содержать до 255 символов, не считая завершающего нулевого символа.

Длинные имена поддерживаются не только новыми файловыми системами, но и новыми версиями хорошо известных файловых систем. Например, в ОС Windows 95 используется файловая система VFAT, представляющая собой существенно измененный вариант FAT. Среди многих других усовершенствований одним из главных достоинств VFAT является поддержка длинных имен. Кроме проблемы генерации эквивалентных коротких имен, при реализации нового варианта FAT важной задачей была задача хранения длинных имен при условии, что принципиально метод хранения и структура данных на диске не должны были измениться.

Обычно разные файлы могут иметь одинаковые символьные имена. В этом случае файл однозначно идентифицируется так называемым составным именем, представляющем собой последовательность символьных имен каталогов. В некоторых системах одному и тому же файлу не может быть дано несколько разных имен, а в других такое ограничение отсутствует. В последнем случае операционная система присваивает файлу дополнительно уникальное имя, так, чтобы можно было установить взаимно-однозначное соответствие между файлом и его уникальным именем. Уникальное имя представляет собой числовой идентификатор и используется программами операционной системы. Примером такого уникального имени файла является номер индексного дескриптора в системе UNIX.

Типы файлов:

Файлы бывают разных типов: обычные файлы, специальные файлы, файлы-каталоги.

Обычные файлы в свою очередь подразделяются на текстовые и двоичные. Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII-коде. Это могут быть документы, исходные тексты программ и т.п. Текстовые файлы можно прочитать на экране и распечатать на принтере. Двоичные файлы не используют ASCII-коды, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например, объектный код программы или архивный файл. Все операционные системы должны уметь распознавать хотя бы один тип файлов - их собственные исполняемые файлы.

Специальные файлы - это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла. Эти команды обрабатываются вначале программами файловой системы, а затем на некотором этапе выполнения запроса преобразуются ОС в команды управления соответствующим устройством. Специальные файлы, так же как и устройства ввода-вывода, делятся на блок-ориентированные и байт-ориентированные.

Каталог - это, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет), а с другой стороны - это файл, содержащий системную информацию о группе файлов, его составляющих. В каталоге содержится список файлов, входящих в него, и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами).

В разных файловых системах могут использоваться в качестве атрибутов разные характеристики, например:

• · информация о разрешенном доступе,
• · пароль для доступа к файлу,
• · владелец файла,
• · создатель файла,
• · признак "только для чтения",
• · признак "скрытый файл",
• · признак "системный файл",
• · признак "архивный файл",
• · признак "двоичный/символьный",
• · признак "временный" (удалить после завершения процесса),
• · признак блокировки,
• · длина записи,
• · указатель на ключевое поле в записи,
• · длина ключа,
• · времена создания, последнего доступа и последнего изменения,
• · текущий размер файла,
• · максимальный размер файла.

Каталоги могут непосредственно содержать значения характеристик файлов, как это сделано в файловой системе MS-DOS, или ссылаться на таблицы, содержащие эти характеристики, как это реализовано в ОС UNIX.

Каталоги могут образовывать иерархическую структуру за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в каталог более высокого уровня.

/libhistory.so.5.2

(Иерархическая файловая система в Unix и UNIX-подобных операционных системах):

Иерархия каталогов может быть деревом или сетью. Каталоги образуют дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог, и сеть - если файл может входить сразу в несколько каталогов. В MS-DOS каталоги образуют древовидную структуру, а в UNIX"е - сетевую. Как и любой другой файл, каталог имеет символьное имя и однозначно идентифицируется составным именем, содержащим цепочку символьных имен всех каталогов, через которые проходит путь от корня до данного каталога.

Логическая организация файла:

Программист имеет дело с логической организацией файла, представляя файл в виде определенным образом организованных логических записей. Логическая запись - это наименьший элемент данных, которым может оперировать программист при обмене с внешним устройством. Даже если физический обмен с устройством осуществляется большими единицами, операционная система обеспечивает программисту доступ к отдельной логической записи. На рисунке 2.33 показаны несколько схем логической организации файла. Записи могут быть фиксированной длины или переменной длины. Записи могут быть расположены в файле последовательно (последовательная организация) или в более сложном порядке, с использованием так называемых индексных таблиц, позволяющих обеспечить быстрый доступ к отдельной логической записи (индексно-последовательная организация). Для идентификации записи может быть использовано специальное поле записи, называемое ключом. В файловых системах ОС UNIX и MS-DOS файл имеет простейшую логическую структуру - последовательность однобайтовых записей.

Физическая организация и адрес файла:

Физическая организация файла описывает правила расположения файла на устройстве внешней памяти, в частности на диске. Файл состоит из физических записей - блоков. Блок - наименьшая единица данных, которой внешнее устройство обменивается с оперативной памятью. Непрерывное размещение - простейший вариант физической организации (рисунок 2.34,а), при котором файлу предоставляется последовательность блоков диска, образующих единый сплошной участок дисковой памяти. Для задания адреса файла в этом случае достаточно указать только номер начального блока. Другое достоинство этого метода - простота. Но имеются и два существенных недостатка. Во-первых, во время создания файла заранее не известна его длина, а значит не известно, сколько памяти надо зарезервировать для этого файла, во-вторых, при таком порядке размещения неизбежно возникает фрагментация, и пространство на диске используется не эффективно, так как отдельные участки маленького размера (минимально 1 блок) могут остаться не используемыми.

Следующий способ физической организации - размещение в виде связанного списка блоков дисковой памяти (рисунок 2.34,б). При таком способе в начале каждого блока содержится указатель на следующий блок. В этом случае адрес файла также может быть задан одним числом - номером первого блока. В отличие от предыдущего способа, каждый блок может быть присоединен в цепочку какого-либо файла, следовательно фрагментация отсутствует. Файл может изменяться во время своего существования, наращивая число блоков. Недостатком является сложность реализации доступа к произвольно заданному месту файла: для того, чтобы прочитать пятый по порядку блок файла, необходимо последовательно прочитать четыре первых блока, прослеживая цепочку номеров блоков. Кроме того, при этом способе количество данных файла, содержащихся в одном блоке, не равно степени двойки (одно слово израсходовано на номер следующего блока), а многие программы читают данные блоками, размер которых равен степени двойки.

Популярным способом, используемым, например, в файловой системе FAT операционной системы MS-DOS, является использование связанного списка индексов. С каждым блоком связывается некоторый элемент - индекс. Индексы располагаются в отдельной области диска (в MS-DOS это таблица FAT). Если некоторый блок распределен некоторому файлу, то индекс этого блока содержит номер следующего блока данного файла. При такой физической организации сохраняются все достоинства предыдущего способа, но снимаются оба отмеченных недостатка: во-первых, для доступа к произвольному месту файла достаточно прочитать только блок индексов, отсчитать нужное количество блоков файла по цепочке и определить номер нужного блока, и, во-вторых, данные файла занимают блок целиком, а значит имеют объем, равный степени двойки.

В заключение рассмотрим задание физического расположения файла путем простого перечисления номеров блоков, занимаемых этим файлом. ОС UNIX использует вариант данного способа, позволяющий обеспечить фиксированную длину адреса, независимо от размера файла. Для хранения адреса файла выделено 13 полей. Если размер файла меньше или равен 10 блокам, то номера этих блоков непосредственно перечислены в первых десяти полях адреса. Если размер файла больше 10 блоков, то следующее 11-е поле содержит адрес блока, в котором могут быть расположены еще 128 номеров следующих блоков файла. Если файл больше, чем 10+128 блоков, то используется 12-е поле, в котором находится номер блока, содержащего 128 номеров блоков, которые содержат по 128 номеров блоков данного файла. И, наконец, если файл больше 10+128+128 (128, то используется последнее 13-е поле для тройной косвенной адресации, что позволяет задать адрес файла, имеющего размер максимум 10+ 128 + 128(128 + 128).

Права доступа к файлу:

Определить права доступа к файлу - значит определить для каждого пользователя набор операций, которые он может применить к данному файлу. В разных файловых системах может быть определен свой список дифференцируемых операций доступа. Этот список может включать следующие операции:

• · создание файла,
• · уничтожение файла,
• · открытие файла,
• · закрытие файла,
• · чтение файла,
• · запись в файл,
• · дополнение файла,
• · поиск в файле,
• · получение атрибутов файла,
• · установление новых значений атрибутов,
• · переименование,
• · выполнение файла,
• · чтение каталога,

и другие операции с файлами и каталогами.

В самом общем случае права доступа могут быть описаны матрицей прав доступа, в которой столбцы соответствуют всем файлам системы, строки - всем пользователям, а на пересечении строк и столбцов указываются разрешенные операции (рисунок 2.35). В некоторых системах пользователи могут быть разделены на отдельные категории. Для всех пользователей одной категории определяются единые права доступа. Например, в системе UNIX все пользователи подразделяются на три категории: владельца файла, членов его группы и всех остальных.

Общая модель файловой системы:

Функционирование любой файловой системы можно представить многоуровневой моделью, в которой каждый уровень предоставляет некоторый интерфейс (набор функций) вышележащему уровню, а сам, в свою очередь, для выполнения своей работы использует интерфейс (обращается с набором запросов) нижележащего уровня.

Задачей символьного уровня является определение по символьному имени файла его уникального имени. В файловых системах, в которых каждый файл может иметь только одно символьное имя (например, MS-DOS), этот уровень отсутствует, так как символьное имя, присвоенное файлу пользователем, является одновременно уникальным и может быть использовано операционной системой. В других файловых системах, в которых один и тот же файл может иметь несколько символьных имен, на данном уровне просматривается цепочка каталогов для определения уникального имени файла. В файловой системе UNIX, например, уникальным именем является номер индексного дескриптора файла (i-node).

На следующем, базовом уровне по уникальному имени файла определяются его характеристики: права доступа, адрес, размер и другие. Как уже было сказано, характеристики файла могут входить в состав каталога или храниться в отдельных таблицах. При открытии файла его характеристики перемещаются с диска в оперативную память, чтобы уменьшить среднее время доступа к файлу. В некоторых файловых системах (например, HPFS) при открытии файла вместе с его характеристиками в оперативную память перемещаются несколько первых блоков файла, содержащих данные.

Следующим этапом реализации запроса к файлу является проверка прав доступа к нему. Для этого сравниваются полномочия пользователя или процесса, выдавших запрос, со списком разрешенных видов доступа к данному файлу. Если запрашиваемый вид доступа разрешен, то выполнение запроса продолжается, если нет, то выдается сообщение о нарушении прав доступа.

На логическом уровне определяются координаты запрашиваемой логической записи в файле, то есть требуется определить, на каком расстоянии (в байтах) от начала файла находится требуемая логическая запись. При этом абстрагируются от физического расположения файла, он представляется в виде непрерывной последовательности байт. Алгоритм работы данного уровня зависит от логической организации файла. Например, если файл организован как последовательность логических записей фиксированной длины l, то n-ая логическая запись имеет смещение l((n-1) байт. Для определения координат логической записи в файле с индексно-последовательной организацией выполняется чтение таблицы индексов (ключей), в которой непосредственно указывается адрес логической записи.