Sistemul de fișiere determină modul în care datele vor fi stocate pe disc și ce principii de acces la informațiile stocate pot fi utilizate atunci când le citesc.

Suntem obișnuiți să percepem informațiile de pe computerul nostru în formular fisiere specifice, ordonat (sau nu așa :)) așezat în foldere. Între timp, computerul dumneavoastră funcționează cu date pe un principiu complet diferit. Nu există fișiere solide pentru el pe hard disk. Acesta „vede” doar sectoarele clar adresate cu bytecode. Mai mult, codul unui fișier nu este întotdeauna stocat în sectoare adiacente (așa-numita fragmentare a datelor).

Cum „înțelege” computerul unde, de exemplu, ar trebui să caute documentul nostru text, care se află, să zicem, pe Desktop? Se pare că el este responsabil pentru asta Sistemul de fișiere hard disk. Și astăzi vom afla ce tipuri de sisteme de fișiere si care sunt caracteristicile lor.

Ce este un sistem de fișiere

Pentru a înțelege ce este un sistem de fișiere, cel mai bine este să folosiți metoda analogiilor. Să ne imaginăm că hard disk-ul este un fel de cutie în care sunt stocate cuburi multicolore. Aceste cuburi sunt părți fișiere diferite, stocate în celule de dimensiuni limitate numite clustere. Ele pot fi pur și simplu îngrămădite într-o grămadă sau pot avea o anumită ordine de plasare. Deci, dacă aceste cuburi condiționate sunt stocate nu într-o grămadă haotică, ci în conformitate cu un fel de logică, putem vorbi despre prezența unui fel de analog al unui sistem de fișiere.

Sistemul de fișiere determină ordinea în care datele sunt stocate pe disc și principiile de accesare a acestora, cu toate acestea, tipul de sistem de fișiere depinde în mare măsură de tipul de suport. De exemplu, este evident că pentru o bandă magnetică care acceptă înregistrarea numai blocuri secvenţiale de date, este potrivit doar un sistem de fişiere cu un singur nivel cu acces secvenţial la grupuri de informaţii, iar pentru o unitate SSD modernă - orice multi-nivel cu aleatoriu acces:

Pe baza principiului secvenței de stocare a blocurilor de date, sistemele de fișiere, așa cum am văzut deja, pot fi împărțite în cele care stochează clustere cu fragmente de fișiere. secvenţial sau arbitrar. În ceea ce privește nivelurile, FS poate fi împărțit în cu un singur nivelȘi asemănător unui copac(cu mai multe niveluri).

În primul caz, toate fișierele sunt afișate ca o singură listă plată, iar în al doilea - ca o listă ierarhică. În acest caz, nivelul investițiilor este, de regulă, nelimitat, iar ramificarea provine fie dintr-un singur („rădăcină” în UNIX), fie din mai multe directoare rădăcină (unități logice în Windows):

Caracteristicile sistemelor de fișiere includ, de asemenea, prezența diferitelor mecanisme care protejează structura datelor de eșecuri. Unul dintre cele mai moderne mecanisme de asigurare a toleranței la erori FS este Logare. Vă permite să înregistrați toate acțiunile efectuate cu fișiere în fișiere de servicii speciale (se numesc „jurnal” sau „jurnal”).

Înregistrarea poate fi complet, când pentru fiecare operațiune se creează o copie de rezervă nu numai a stării clusterelor, ci și a tuturor datelor înregistrate. O astfel de înregistrare este adesea folosită pentru diferite baze de date, dar încetinește semnificativ sistemul și crește dimensiunea jurnalelor (de fapt, jurnalele stochează o copie de rezervă completă a întregului sistem de fișiere cu toate datele sale).

Conectat mult mai des numai operatii logice și (opțional) starea clusterelor sistemului de fișiere. Adică, jurnalul înregistrează doar că, să zicem, un fișier numit „file.txt” cu o dimensiune de 52 KB a fost scris în astfel de clustere. Conținutul fișierului în sine nu apare în jurnal. Această abordare vă permite să evitați duplicarea datelor, accelerează procesul de lucru cu fișierele și reduce semnificativ dimensiunea jurnalului în sine. Singurul dezavantaj cu această metodă de jurnalizare, dacă apare o eroare, datele care sunt scrise se pot pierde (din moment ce nu există o copie a acestora), dar starea sistemului de fișiere în sine va rămâne operațională.

Formatare

Deoarece vorbim despre sisteme de fișiere în contextul computerelor moderne cu unitățile lor hard sau SSD, vom acorda mai multă atenție sistemelor de fișiere pe mai multe niveluri cu acces aleatoriu la clustere. Cel mai popular în lumea computerelor astăzi sunt: ​​FAT32, NTFS, exFAT, ext3/ext4, ReiserFS și HFS+.

Schimbarea sistemului de fișiere de pe disc se realizează prin formatare. Acesta prevede crearea la nivel de hard disk în sectorul său inițial de etichete speciale de servicii care definesc principiile accesului la date. În acest caz, clusterele cu date existente în timpul formatării sunt de obicei șterse sau marcate ca goale și disponibile pentru suprascriere. Excepțiile sunt cazuri speciale conversia sistemului de fișiere(de exemplu, de la FAT32 la NTFS), în care se păstrează întreaga structură de date.

Pentru formatare puteți folosi mijloace regulate sistem de operare (de exemplu, consolă comenzi Linux sau meniul contextual disc în Windows), funcții disponibile pe etapa pregătitoare Instalări de sistem de operare sau programe speciale. Singurul lucru de luat în considerare atunci când faceți o soluție software este că dvs sistem de operare este posibil să nu suporte sistemul de fișiere ales fără instalare Drivere suplimentare(ext3/4 pe Windows):

Există și un concept formatare la nivel scăzut . Inițial, a implicat curățarea discului și scrierea informațiilor speciale de service în grupurile sale pentru a alinia capetele de citire. Pentru hard disk-urile moderne, această funcție este nivelul programului nu se mai oferă (acest lucru se poate face doar cu ajutorul unor echipamente speciale), totuși, conceptul de formatare la nivel scăzut a fost păstrat, deși a fost ușor transformat.

Acum se realizează folosind un software special (HDD Low Level Format Tool pentru Windows) sau comenzi (DD pentru Linux). Când îl utilizați, toate clusterele de hard disk sunt suprascrise cu zerouri și orice marcaj este complet distrus. După aceasta, sistemul de fișiere dispare în esență și apare în Windows ca BRUT. Pentru a accesa unitatea după această formatare, trebuie să o formatați cu unul dintre sistemele de fișiere tradiționale de nivel superior disponibile.

Caracteristicile sistemelor de fișiere

Ei bine, acum să ne uităm la câteva caracteristici ale celor mai comune sisteme de fișiere.

FAT32

Unul dintre cele mai vechi sisteme de fișiere pe disc care este încă utilizat pe scară largă astăzi este FAT32(abreviat în engleză „File Allocation Table” - „table plasarea fișierelor"). Datorită prevalenței sale, este susținut de numărul maxim de toate tipurile de echipamente, de la radiouri auto până la computere moderne puternice. Majoritatea unităților flash vândute astăzi sunt formatate și în FAT32.

Acest FS a apărut pentru prima dată în Windows 95 OSR2 în 1996, devenind o dezvoltare logică a FAT16 (1983) chiar mai devreme. Unul dintre principalele motive pentru tranziția la un nou sistem de fișiere a fost apariția hard diskurilor încăpătoare (la acea vreme) cu o capacitate de peste 2 GiB (gibibyte - o versiune mai precisă de gigabyte (109) - 230 de octeți) ( dimensiunea maximă posibilă a partiției în FAT16). FAT32 a permis până la 268.435.445 clustere de maximum 32 KB, ceea ce este echivalent cu 8 TiB pe volum. Cu toate acestea, dacă dimensiunea clusterului este standard (512B), atunci dimensiunea maximă a volumului va fi doar puțin mai mare de 127 GB.

Baza FAT32, după cum sugerează și numele, este un tabel de fișiere. Stochează înregistrările fișierelor existente, precum și ora la care au fost create și ultima accesate. Nu există jurnalizare, așa că procesele de citire/scriere în acest sistem de fișiere sunt mai rapide decât, de exemplu, în NTFS, care păstrează jurnalele mai complete. Tocmai datorită performanței sale bune, FAT32 este încă utilizat pe scară largă astăzi.

Principalul dezavantaj al FAT32 este acest moment Limita maximă de dimensiune a fișierului este de 4 GiB. Fișierele care depășesc acest prag trebuie împărțite în părți, ceea ce, la rândul său, le face dificil de accesat. În plus, FAT32 are și alte limitări în Mediul Windows. De exemplu, folosind instrumente standard, nu veți putea crea partiții mai mari de 32 GB. Prin urmare, unitățile flash de 64 GB sau mai mult vor trebui formatate fie folosind software special, fie pe Linux.

Cu toate acestea, în acest caz, deși accesul la media va fi păstrat, acesta va fi îngreunat de „frâne” atât la citirea, cât și la scrierea datelor. Prin urmare, atunci când utilizați unități mai mari de 32 GB, este mai bine să le formatați în alte sisteme de fișiere, cum ar fi exFAT sau NTFS.

NTFS

Dacă linia Windows 95/98 a continuat tradițiile sistemului de operare DOS deja învechit la acea vreme, atunci linie nouă NT sa concentrat inițial pe inovație. Prin urmare, odată cu apariția Windows NT 3.1 în 1993, un nou sistem de fișiere a fost creat special pentru acesta NTFS(abreviat ca „New Technology File System” - „New Technology File System”).

Acest sistem de fișiere este încă principalul pentru toată lumea versiuni moderne Windows, deoarece oferă o viteză bună de operare, acceptă unități cu o capacitate de până la 16 EiB (exbibyte - 260) (cu o dimensiune maximă a clusterului de 64 KB) fără restricții privind dimensiunile fișierelor și are o funcționalitate destul de bună în arsenalul său. De exemplu, NTFS este un sistem de fișiere de jurnal și acceptă, de asemenea, distribuirea rolurilor de utilizator pentru accesul la date individuale, ceea ce nu a fost cazul în FAT32.

La fel ca FAT32, NTFS se bazează pe un tabel, dar este o bază de date mai avansată și este numită MFT(abreviat în engleză " Fisierul principal Table" - "principal file table"). Rândurile din acest tabel corespund fișierelor stocate pe o anumită partiție, iar coloanele conțin atributele acestor fișiere (data creării, dimensiunea, drepturile de acces etc.).

În plus, pentru a crește toleranța la erori în NTFS, revista USN(abreviat în engleză „Update Sequence Number” - literal „număr de ordine de actualizare”). Acest jurnal, similar cu tabelul FAT32, înregistrează date despre modificările aduse unui anumit fișier. Cu toate acestea, dacă tabelul FAT32 a înregistrat doar ora ultimului acces la date, care nu a oferit niciun beneficiu practic special, atunci USN poate salva starea anterioară a sistemului de fișiere, ceea ce permite restabilirea acestuia în caz de defecțiuni. .

O altă caracteristică a NTFS este suportul său fluxuri de date alternative(Engleză: „Alternate Data Streams” - ADS). Ele au fost concepute inițial pentru a delimita execuția diverse procese. Apoi (în Windows 2000) au fost folosite pentru a stoca unele atribute de fișier (nume autor, pictogramă etc.), similar cu modul în care se făcea în HFS de la MacOS. În Windows modern, fluxurile alternative pot stoca aproape orice informație. Unii viruși chiar folosesc acest lucru pentru a-și ascunde prezența în sistem.

Faptul este că fluxurile alternative nu sunt detectate de Windows Explorer și, de fapt, sunt invizibile pentru utilizatori și pentru majoritatea programelor. Cu toate acestea, le puteți vizualiza și chiar le puteți utiliza, de exemplu, pentru a ascunde orice date folosind un software special. Este convenabil să vizualizați datele în fluxuri alternative utilizând programul NTFS Stream Explorer și să le utilizați pentru a ascunde fișiere folosind Xp-lore:

Caracteristicile suplimentare care merită menționate pentru NTFS sunt suportul pentru criptare, compresia datelor, legăturile „soft” și „hard” către fișiere (din păcate, nu există o astfel de opțiune pentru foldere), cote de disc pentru diferiți utilizatori ai sistemului, precum și, desigur, diferențierea drepturilor de acces la fișiere.

NTFS a fost creat inițial exclusiv pentru Windows, cu toate acestea, astăzi este acceptat de majoritatea playerelor media (unitățile flash pot fi și formatate în el), sisteme de operare sisteme Linuxși MacOS (deși cu unele restricții de înregistrare). Este de remarcat, totuși, suportul slab pentru NTFS pe populare console de jocuri. Dintre acestea, doar Xbox One are suport pentru el.

exFAT

Odată cu creșterea volumului unităților flash în a doua jumătate a anilor 2000, a devenit clar că sistemul de fișiere FAT32 folosit în mod obișnuit își va epuiza în curând potențialul. Utilizați NTFS jurnalizat pentru unitățile flash cu acestea cantitate limitata ciclurile de rescriere și funcționarea mai lentă s-au dovedit a nu fi pe deplin recomandabile. Prin urmare, în 2006, aceeași corporație Microsoft a lansat un nou sistem de fișiere exFAT(abreviat „Extended FAT” - „extended FAT”) livrat cu sistemul de operare Windows Embedded CE 6.0:

A devenit o continuare logică a dezvoltării FAT32, motiv pentru care uneori este numit și FAT64. Principalul atu al noului sistem de fișiere a fost eliminarea restricțiilor privind dimensiunile fișierelor și creșterea limitei teoretice pentru o partiție de disc la 16 E&B (ca în NTFS). În același timp, din cauza lipsei de jurnalizare, exFAT a păstrat o viteză ridicată de acces la date și compact.

Un alt avantaj al exFAT a fost capacitatea de a crește dimensiunea clusterului la 32 MB, ceea ce a optimizat semnificativ stocarea fișierelor mari (de exemplu, video). În plus, stocarea datelor în exFAT este organizată astfel încât să minimizeze procesele de fragmentare și rescriere a acelorași clustere. Toate acestea au fost făcute, din nou, de dragul optimizării funcționării unităților flash, pentru care sistemul de fișiere a fost dezvoltat inițial.

Datorită faptului că exFAT este un sistem de fișiere relativ nou, există anumite restricții privind utilizarea acestuia. ÎN Ferestrele pline suportul său a apărut doar în Vista SP1 (deși există o actualizare pentru Windows XP SP2 - ). MacOS acceptă exFAT începând cu versiunea 10.6.5, dar Linux necesită instalarea unui driver separat (unele distribuții îl au încorporat, altele sunt doar pentru citire).

ext2, ext3 și ext4

Dacă în mediu Windows dejaÎn timp ce NTFS stăpânește de zeci de ani, tabăra Linux a fost în mod tradițional foarte diversă, inclusiv printre sistemele de fișiere utilizate. Adevărat, există o linie dintre ele care este folosită implicit de majoritatea distribuțiilor. Acestea sunt sisteme de fișiere ale familiei ext(Prescurtare în engleză „Extended File System” - „extended file system”), care din 1992 au fost inițial create special pentru Linux.

A doua versiune este cea mai utilizată ext2, care, la fel ca NTFS, a apărut în 1993. Adevărat, spre deosebire de NTFS, ext2 nu este un sistem de fișiere de jurnal. Acesta este atât plusul, cât și minusul său. Avantajul este că este unul dintre cele mai rapide sisteme de fișiere pentru scrierea datelor. De asemenea, lipsa de logare face de preferat să-l folosești pe unități flash și unități SSD. Prețul performanței este toleranță scăzută la erori.

Pentru a îmbunătăți stabilitatea ext2, a fost dezvoltată o versiune îmbunătățită în 2001 ext3. A introdus jurnalizarea, care poate funcționa în trei moduri: „scriere înapoi” (se scriu doar metadatele sistemului de fișiere), „ordonat” (înregistrarea se face întotdeauna ÎNAINTE de a schimba FS) și „jurnal” (o copie de rezervă completă a metadatelor și a fișierelor în sine. fiind schimbat).

În rest, nu au existat inovații speciale. Și viteza de lucru, în comparație cu versiunea anterioara, a scăzut semnificativ, așa că deja în 2006 a apărut un prototip al următoarei etape de dezvoltare a sistemului de fișiere ext4, a cărui lansare finală a avut loc în 2008. Al patrulea sistem de fișiere extins a păstrat jurnalizarea, dar a crescut semnificativ viteza de citire a datelor, care a fost chiar mai mare decât în ​​ext2!

Alte inovații demne de remarcat includ o creștere a volumului maxim al unei partiții de disc la 1 EiB (de la 32 TiB în ext2 și ext3), o creștere a dimensiunii maxime a fișierului la 16 TiB (de la 2 TiB în versiunile anterioare) și apariția un mecanism de extindere (din engleză „extent” - „space”). Acesta din urmă vă permite să accesați nu blocuri individuale, așa cum este implementat în alte sisteme de fișiere (și în ext3 în special), ci la spații de disc combinate din clustere secvențiale, cu un volum total de până la 128 MB, ceea ce crește semnificativ performanța și reduce fragmentarea datelor.

Astăzi, suportul pentru sistemele de fișiere din familia ext de o versiune sau alta este prezent în mod implicit în aproape toate sistemele Linux. Dintre acestea, aproape toate sistemele lansate în 2010 și mai vechi suportă ext4. Pentru a accesa partițiile ext în Windows și MacOS pentru a instala software și/sau drivere speciale.

ReiserFS

Un alt sistem de fișiere tânăr și promițător „originar” din lumea Linux este ReiserFS. Prin eforturile echipei dezvoltatorului american Hans Reiser, a devenit primul sistem de fișiere jurnal care a fost adăugat la Nucleul Linux versiunea 2.4.1 în 2001, chiar înainte ca suportul ext3 să fie adăugat.

De fapt, la fel ca ext3 care a urmat, ReiserFS a făcut posibilă utilizarea jurnalizării complete sau parțiale pe Linux. Cu toate acestea, spre deosebire de ext3, avea o dimensiune admisă a fișierului mai mare (până la 8 TiB față de 2) și lungime maxima nume de fișier egal cu 255 de caractere, nu de octeți (4032 de octeți).

De asemenea, una dintre caracteristicile ReiserFS pentru care utilizatorii s-au îndrăgostit de el a fost capacitatea de a schimba dimensiunea unei partiții fără a o demonta. ext2 nu avea o astfel de funcție, dar ulterior a apărut în ext3, deși ReiserFS a fost și primul în acest sens.

În ciuda o serie de avantaje față de sistemele de fișiere alternative ale vremurilor sale, ReiserFS nu a fost lipsit de dezavantaje. Cele mai semnificative dintre ele includ toleranța la erori destul de slabă în caz de deteriorare a structurii metadatelor și un algoritm de defragmentare ineficient. Prin urmare, din 2004, au început lucrările de îmbunătățire a sistemului de fișiere, care a devenit cunoscut ca Reiser4.

Adevărat, în ciuda o serie de inovații, îmbunătățiri și corecții, noul sistem de fișiere a rămas în rezerva câtorva entuziaști. Cert este că în 2006, Hans Reiser a comis uciderea propriei sale soții și a fost luat în custodie și ulterior încarcerat. În consecință, compania sa Namesys, care dezvolta Reiser4, a fost desființată. De atunci, sprijinul și modificarea sistemului de fișiere au fost efectuate de un grup de dezvoltatori sub supravegherea dezvoltatorului rus Eduard Shishkin.

În cele din urmă, suportul pentru Reiser4 nu a fost încă adăugat la nucleul Linux, dar ReiserFS este disponibil. Prin urmare, mulți continuă să-l folosească în diferite ansambluri ca sistem de fișiere implicit.

HFS

Vorbind despre sistemele de fișiere caracteristice diferitelor sisteme de operare, nu putem să nu menționăm MacOS cu acesta HFS(abreviat în engleză: „Hierarchical File System” - „hierarchical file system”). Primele versiuni ale acestui sistem au apărut în 1985 împreună cu sistemul de operare sistem Macintosh Sistem 1.0:

Conform standardelor moderne, acest sistem de fișiere era foarte ineficient, așa că în 1998, împreună cu MacOS 8.1, versiunea sa îmbunătățită numită HFS+ sau Mac OS Extended, care se menține până în zilele noastre.

Ca și predecesorul său, HFS+ împarte discul în blocuri de 512 KB (implicit), care sunt combinate în clustere responsabile cu stocarea anumitor fișiere. Cu toate acestea, noul FS are adresare pe 32 de biți (în loc de 16 biți). Acest lucru vă permite să evitați restricțiile privind dimensiunea fișierului scris și oferă suport pentru o dimensiune maximă a volumului de până la 8 E&B (și în cele mai recente revizuiri până la 16 E&B).

Alte avantaje ale HFS+ includ înregistrarea (un întreg volum ascuns numit HFSJ), precum și multithreading. Mai mult, dacă în NTFS fluxurile alternative nu au reglementări deosebit de clare cu privire la tipurile de informații stocate, atunci în HFS+ se disting în mod specific două fluxuri: un flux de date (stochează datele principale ale fișierelor) și un flux de resurse (stochează metadatele fișierelor).

HFS+ este aproape ideal pentru HDD-urile tradiționale, totuși, la fel ca ReiserFS discutat mai sus, nu are cei mai eficienți algoritmi pentru combaterea fragmentării datelor. Prin urmare, odată cu răspândirea unităților SSD și introducerea lor în echipamentele Apple, acestea sunt din ce în ce mai mult înlocuite de sistemul de fișiere dezvoltat în 2016. APFS(abreviat în engleză " Fișier Apple System" - "Fișier Sistem Apple"), introdus în macOS desktop High Sierra(10.13) și mobil iOS 10.3.

În multe privințe, APFS este similar cu exFAT în ceea ce privește optimizarea proceselor de citire/scriere, cu toate acestea, spre deosebire de acesta, are jurnalizare, acceptă distribuirea drepturilor de acces la date, are algoritmi îmbunătățiți de criptare și compresie a datelor și poate funcționa și cu volume mai mari. la 9 YB (nu râde - „yobibyte”) datorită adresei pe 64 de biți!

Singurul dezavantaj al APFS este că este susținut doar de modern Tehnologia Appleși nu este încă disponibil pe alte platforme.

Comparația sistemelor de fișiere

Astăzi ne-am uitat la multe sisteme de fișiere populare diferite, așa că nu ar strica să rezumam toate datele despre ele într-un singur tabel:

Caracteristici / FS	FAT32	NTFS	exFAT	ext2	ext4	ReiserFS	HFS+	APFS
Anul implementării	1996	1993	2008	1993	2006	2001	1998	2016
Scopul aplicatiei		Windows unități detașabile, Linux	unități detașabile, Windows Vista+, Linux	Linux, stocare detașabilă	Linux	Linux	MacOS	MacOS
Dimensiunea maximă a fișierului	4 GiB	16 E&B	16 E&B	2 TiB	16 TiB	8 TiB	16 E&B	9 YiB
Dimensiunea maximă a volumului	8 TiB	16 E&B	64 ZiB (zebibyte)	32 TiB	1 E&B	16 TiB	16 E&B	9 YiB
Logare	-	+	-	-	+	+	+	+
Gestionarea drepturilor de acces	-	+	-	-	+	+	+	+

concluzii

După cum puteți vedea, fiecare sistem de operare are propriul său sistem de fișiere optim, care vă permite să lucrați cu datele cel mai eficient. De exemplu, pentru Windows este NTFS, pentru MacOS este HFS+ sau APFS. Singurele excepții de la regulă sunt numeroasele distribuții Linux. Există mai mult de o duzină de sisteme de fișiere, fiecare cu propriile avantaje și dezavantaje.

Majoritatea utilizatorilor de Windows ar trebui să-și amintească doar cele trei FS cele mai comune: FAT32 - pentru unități flash mici și echipamente vechi, NTFS - pentru majoritatea computerelor și exFAT - pentru unități flash încăpătoare și unități SSD externe (relevanța formatării unei unități de sistem în exFAT este încă argumente relevante din cauza lipsei de exploatare forestieră și susceptibilitate mai mare la defecțiuni).

P.S. Se acordă permisiunea de a copia și cita în mod liber acest articol, cu condiția ca un link activ deschis către sursă să fie indicat și paternitatea lui Ruslan Tertyshny să fie păstrată.

Un computer are de obicei mai multe discuri. Fiecărui disc i se atribuie un nume care este specificat Literă latină cu două puncte, de exemplu, A:, B:, C: etc. Este acceptat în mod standard că A: și B: sunt unități de dischetă și unități C:, D: etc. – hard disk-uri, unități optice sau discuri electronice.

Discurile electronice fac parte memorie cu acces aleator, care pentru utilizator arată ca un VZU. Viteza schimbului de informații cu un disc electronic este mult mai mare decât cu un dispozitiv de stocare extern electromecanic. Când discurile electronice funcționează, piesele electromecanice nu sunt uzate. Cu toate acestea, după oprirea alimentării, informațiile pornesc disc electronic nu este salvat.

Discurile magnetice existente fizic pot fi împărțite în mai multe discuri logice, care vor arăta la fel pentru utilizator pe ecran ca și fizic. discuri existente. Unitate logică este o parte a unui hard disk obișnuit care are propriul nume.

Se apelează discul pe care este înregistrat sistemul de operare sistemic(sau boot) disc. Hard disk C: este cel mai adesea folosit ca disc de pornire. Când se tratează viruși sau defecțiuni ale sistemului, sistemul de operare este adesea încărcat de pe o dischetă. Sunt disponibile discuri optice care pot fi, de asemenea, bootabile.

Pentru nou disc magnetic informațiile ar putea fi înregistrate, acestea trebuie să fie preformatate. Formatare- Aceasta este pregătirea unui disc pentru înregistrarea informațiilor.

În timpul formatării, informațiile de service sunt scrise pe disc (se face marcarea), care este apoi folosită pentru a scrie și a citi informații, pentru a corecta viteza de rotație a discului și, de asemenea, pentru a aloca o zonă de sistem, care constă din trei părți:

ü sectorul de boot,

ü tabele de alocare a fișierelor,

ü directorul rădăcină.

Sectorul de boot(Boot Record) se află pe fiecare disc în sectorul logic numărul 0. Conține date despre formatul discului, precum și un scurt program utilizat în procedura de pornire a sistemului de operare.

Există o zonă pe hard disk numită zona de pornire principală. intrare MBR (Master Boot Record) sau sectorul principal de boot. MBR-ul indică din care unitate logică Sistemul de operare trebuie să fie încărcat.

Tabelul de alocare a fișierelor(File Allocation Table - abreviat ca FAT) se află după sectorul de pornire și conține o descriere a ordinii în care toate fișierele sunt localizate în sectoare a acestui disc, precum și informații despre zonele defecte ale discului. Tabelul FAT este urmat de aceasta copie exactă, ceea ce crește fiabilitatea salvării acestui tabel foarte important.

Directorul rădăcină(Root Directory) este întotdeauna în spatele copiei FAT. Directorul rădăcină conține o listă de fișiere și directoare situate pe disc. Direct în spatele directorului rădăcină se află datele.

Sistemul de fișiere este o parte a sistemului de operare care asigură organizarea și stocarea fișierelor, precum și efectuarea de operațiuni asupra fișierelor.

Sisteme de fișiere

Informațiile de pe discuri sunt scrise în sectoare de lungime fixă ​​și fiecare sector și locația fiecăruia înregistrarea fizică(sectoarele) de pe un disc sunt determinate în mod unic de trei numere: numerele suprafeței discului, cilindrul și sectorul de pe pistă. Și controlerul de disc funcționează cu discul în exact acești termeni. Și utilizatorul dorește să folosească nu sectoare, cilindri și suprafețe, ci fișiere și directoare. Prin urmare, sistemul de operare sau alt program trebuie să traducă operațiunile cu fișiere și directoare de pe discuri în acțiuni pe înțelesul controlerului: citirea și scrierea anumitor sectoare ale discului. Și pentru a face acest lucru, este necesar să se stabilească regulile prin care se realizează această traducere, adică, în primul rând, să se determine cum ar trebui să fie stocate și organizate informațiile pe discuri.

Un sistem de fișiere este un set de convenții care definesc organizarea datelor pe mediile de stocare. Având aceste convenții, sistemul de operare, alte programe și utilizatorii pot lucra cu fișiere și directoare

Sistemul de fișiere definește:

1. cum sunt stocate fișierele și directoarele pe disc;

2. ce informații sunt stocate despre fișiere și directoare;

3. cum poți afla ce părți ale discului sunt libere și care nu;

4. formatul directoarelor și al altor informații de serviciu de pe disc.

Pentru a utiliza discuri scrise cu un sistem de fișiere, sistemul de operare sau programul special trebuie să accepte acel sistem de fișiere.

Informațiile sunt stocate în principal pe discuri, iar sistemele de fișiere utilizate pe acestea determină organizarea datelor în mod specific magnetic dur discuri.

Sistemele de operare ale familiei MS Windows folosesc următoarele sisteme de fișiere - FAT, FAT 32, NTFS.

Sistemul de fișiere FAT

FAT este cel mai simplu sistem de fișiere acceptat de Windows NT. Baza dosarului sisteme FAT este un tabel de alocare a fișierelor care este plasat chiar la începutul volumului. În caz de deteriorare, două copii ale acestui tabel sunt stocate pe disc. În plus, tabelul de alocare a fișierelor și directorul rădăcină trebuie să fie stocate într-o locație specifică de pe disc (pentru a determina corect unde se află fișierele de boot). Un disc formatat cu sistemul de fișiere FAT este împărțit în clustere, a căror dimensiune depinde de dimensiunea volumului. Concomitent cu crearea fișierului, se creează o intrare în director și se stabilește numărul primului cluster care conține datele. O astfel de intrare în tabelul de alocare a fișierelor semnalează că acesta este ultimul cluster al fișierului sau indică următorul cluster.

Actualizarea tabelului de alocare a fișierelor are mare importanțăși necesită mult timp. Dacă tabelul de alocare a fișierelor nu este actualizat în mod regulat, poate duce la pierderea datelor. Durata operației se explică prin necesitatea de a muta capetele de citire pe pista zero logic a discului de fiecare dată când tabelul FAT este actualizat. Directorul FAT nu are o structură specifică și fișierele sunt scrise în primul găsit spatiu liber pe disc. În plus, sistemul de fișiere FAT acceptă doar patru atribute de fișier: System, Hidden, Read-Only și Archive.

Pe un computer sub Control Windows NT pe oricare dintre sistemele de fișiere acceptate nu poate fi anulat. Programul de anulare a ștergerii încearcă să acceseze direct hardware-ul, ceea ce nu este posibil folosind Windows N.T. Cu toate acestea, dacă fișierul a fost localizat într-o partiție FAT, atunci prin pornirea computerului în modul MS-DOS, ștergerea fișierului poate fi anulată. Sistemul de fișiere Grăsimea este mai bunăÎn general, este potrivit pentru utilizare pe discuri și partiții de până la 200 MB, deoarece rulează cu o supraîncărcare minimă.

Ca regulă generală, nu trebuie să utilizați sistemul de fișiere FAT pentru discuri și partiții mai mari de 200 MB. Acest lucru se datorează faptului că performanța sistemului de fișiere FAT se degradează rapid pe măsură ce dimensiunea volumului crește. Permisiunile nu pot fi setate pentru fișierele aflate pe partițiile FAT. Partițiile FAT au o limită de dimensiune: 4 GB pentru Windows NT și 2 GB pentru MS-DOS.

Când formatați un hard disk sau o unitate flash, o pregătiți pentru ca sistemul de operare să stocheze informații. În timpul formatării, toate informațiile sunt șterse și este instalat un sistem de fișiere curat.

Poate ați auzit de sistemul de fișiere FAT sau NTFS, dar știți care dintre ele este folosit pe sistemul dvs.? Acest articol explică modul în care este structurat sistemul de fișiere și care sunt diferențele dintre diferitele sisteme de fișiere. De asemenea, vă voi arăta cum să aflați ce sisteme de fișiere folosesc unitățile dvs.

Ce este un sistem de fișiere?

Spațiul pe disc este împărțit în sectoare, fiecare având o dimensiune de aproximativ 512 octeți. Sectoarele sunt grupate în clustere. Clusterele, numite și blocuri de alocare, variază în dimensiune de la 512 de octeți la 64 de kiloocteți, deoarece sunt de obicei formate din mai multe sectoare. Clusterele sunt blocuri adiacente de spațiu pe disc.

Sistemele de operare se bazează pe sistemul de fișiere pentru a organiza stocarea în clustere a informațiilor. Sistemul de fișiere este o bază de date care conține informații despre starea fiecărui cluster. În esență, sistemul de fișiere spune sistemului de operare în ce cluster (sau clustere) este stocat fișierul și unde pot fi scrise date noi.

Despre ce sisteme de fișiere ar trebui să știți?

Practic, sistemul de operare Windows folosește sistemul de fișiere FAT (File Allocation Table), FAT32 și NTFS (New Technology File System).

Pe scurt, NTFS poate stoca fișiere mai mari de 4 GB, iar partițiile pot fi mai mari de 32 GB. NTFS gestionează spațiul liber mai bine decât sistemul de fișiere FAT sau FAT32 și, prin urmare, are ca rezultat o fragmentare mai mică a discului. NTFS acceptă, de asemenea, unele caracteristici de securitate, inclusiv criptarea fișierelor din mers.

În comparație cu NTFS, sistemele de fișiere FAT și FAT32 sunt adaptate la spațiu mai mic și lucrează mai puțin intens cu hard diskși, prin urmare, funcționează mai rapid cu unități flash mici. În plus, FAT și FAT32 sunt sisteme de fișiere multiplatforme. Principalul dezavantaj al FAT și FAT32 este limita de dimensiune a partiției de 32 GB, precum și limita de dimensiune a fișierului de 2 GB și, respectiv, 4 GB.

Pentru a stoca informații pe unități flash, este utilizat în principal un fișier de fișier nou. sistem exFAT(Extended File Allocation Table), cunoscut și sub numele de FAT64. La fel ca NTFS, acceptă fișiere mai mari de 4 GB și partiții mai mari de 32 GB, iar sistemul său de gestionare a fișierelor evită fragmentarea discului. În același timp, este rapid, optimizat pentru media mobilă și procesarea fișierelor media.

Ce sisteme de operare funcționează cu aceste sisteme de fișiere?

FAT și FAT32 sunt disponibile pentru citire/scriere pe aproape toate sistemele de operare. Anterior, formatarea unui disc pentru sistemul de fișiere NTFS era calea cea buna faceți-l inoperabil în afara sistemului de operare Windows. Cu toate acestea, suportul pentru citire/scriere NTFS este acum integrat în multe distribuții Linux. Există, de asemenea, un hack care vă permite să lucrați cu acest sistem de fișiere pe Mac OS X versiunea 10.6, deși pare a fi instabil, așa că se recomandă utilizarea MacFuse. Pe de altă parte, exFAT necesită instalarea de drivere atât în ​​Windows XP, cât și în Linux și este acceptat ultimele versiuni Windows (Vista SP1, Windows 7, 8) și Mac OS X.

De ce este importantă dimensiunea clusterului?

Dacă ați formatat deja discul, trebuie să știți că puteți selecta dimensiunea clusterului (sau dimensiunea blocului de alocare).

În funcție de dimensiunea clusterului (de la 512 de octeți la 64 de kiloocteți), fișierul poate fi stocat în unul sau sute sau mii de clustere. Când dimensiunea fișierului este mai mică decât dimensiunea clusterului, spațiul rămas este irosit. Acest fenomen se numește „spațiu pierdut”. În consecință, stocarea multor fișiere mici pe un disc cu o dimensiune mare de cluster va avea ca rezultat cantități mari de spațiu irosit. Pe de altă parte, dacă alegem o dimensiune mică a clusterului, fișierele mari vor fi împărțite în mai multe bucăți mici, ceea ce poate încetini operațiunile discului, deoarece va dura mai mult timp pentru a citi fișierul corespunzător. Cu alte cuvinte, alegeți cu înțelepciune dimensiunea clusterului.

Cum să aflați tipul sistemului de fișiere de pe un disc?

Sistemul de fișiere este specificat în proprietățile discului. Accesați My Computer, faceți clic dreapta pe discul dorit si mai departe in meniul contextual selectați Proprietăți. În fila General, în linia Sistem de fișiere, veți vedea tipul sistemului de fișiere.

Pentru a afla dimensiunea clusterului unui disc cu sistemul de fișiere NTFS, utilizați combinația de taste + [R], se va deschide fereastra Run. Asigurați-vă că sunteți autentificat ca utilizator cu drepturi administrative. În fereastra Run a program, tastați cmd în caseta de text și faceți clic pe OK. Apoi, introduceți comanda > fsutil fsinfo ntfsinfo și apăsați Enter.

În Windows XP și Windows 7, puteți, de asemenea, vizualiza și modifica dimensiunea clusterului folosind aplicații dezvoltatori terți, De exemplu, .

Ce sistem de fișiere preferați să utilizați pe discuri și de ce? Ați întâmpinat probleme când utilizați fișierul sisteme NTFS, și cum ați rezolvat aceste probleme?

Sistemul de fișiere. Discuri

Un computer are de obicei mai multe discuri. Fiecărui disc i se atribuie un nume, care este specificat printr-o literă latină cu două puncte, de exemplu, A:, B:, C: etc. Este acceptat în mod standard că A: și B: sunt unități de dischetă și unități C:, D: etc. – hard disk-uri, unități optice sau discuri electronice.

Discurile electronice fac parte din RAM, care pentru utilizator arată ca VRAM. Viteza schimbului de informații cu un disc electronic este mult mai mare decât cu un dispozitiv de stocare extern electromecanic. Când discurile electronice funcționează, piesele electromecanice nu sunt uzate. Cu toate acestea, după oprirea alimentării, informațiile de pe discul electronic nu sunt salvate.

Discurile magnetice existente fizic pot fi împărțite în mai multe discuri logice, care pentru utilizator vor apărea pe ecran în același mod ca și discurile fizice. Unitate logică este o parte a unui hard disk obișnuit care are propriul nume.

Se apelează discul pe care este înregistrat sistemul de operare sistemic(sau boot) disc. Hard disk C: este cel mai adesea folosit ca disc de pornire. Când se tratează viruși sau defecțiuni ale sistemului, sistemul de operare este adesea încărcat de pe o dischetă. Sunt disponibile discuri optice care pot fi, de asemenea, bootabile.

Pentru ca informațiile să fie scrise pe un nou disc magnetic, acestea trebuie formatate în prealabil. Formatare- Aceasta este pregătirea unui disc pentru înregistrarea informațiilor.

În timpul formatării, informațiile de service sunt scrise pe disc (se face marcarea), care este apoi folosită pentru a scrie și a citi informații, pentru a corecta viteza de rotație a discului și, de asemenea, pentru a aloca o zonă de sistem, care constă din trei părți:

sectorul de boot,

tabele de alocare a fișierelor,

directorul rădăcină.

Sectorul de boot(Boot Record) se află pe fiecare disc în sectorul logic numărul 0. Conține date despre formatul discului, precum și un scurt program utilizat în procedura de pornire a sistemului de operare.

Există o zonă pe hard disk numită MBR (Master Boot Record) sau sectorul principal de boot. MBR specifică de pe ce unitate logică trebuie să pornească sistemul de operare.

Tabelul de alocare a fișierelor(File Allocation Table - abreviat FAT) se află după sectorul de pornire și conține o descriere a ordinii de locație a tuturor fișierelor din sectoarele unui anumit disc, precum și informații despre zonele defecte ale discului. Tabelul FAT este urmat de o copie exactă a acestuia, ceea ce crește fiabilitatea stocării acestui tabel foarte important.

Directorul rădăcină(Root Directory) este întotdeauna în spatele copiei FAT. Directorul rădăcină conține o listă de fișiere și directoare situate pe disc. Direct în spatele directorului rădăcină se află datele.

Sistemul de fișiere este o parte a sistemului de operare care asigură organizarea și stocarea fișierelor, precum și efectuarea de operațiuni asupra fișierelor.

Fişier

Deoarece datele de adresă au și o dimensiune și trebuie, de asemenea, stocate, stocarea datelor în unități mici, cum ar fi octeții, este incomod. De asemenea, sunt incomod de stocat în unități mai mari (kiloocteți, megaocteți etc.), deoarece umplerea incompletă a unei unități de stocare duce la ineficiența stocării.

Stocarea și preluarea informațiilor pe dispozitivele de stocare externe are important. Dispozitivele de stocare externe sunt un fel de depozite de informații, unde programele și datele sunt stocate mult timp până când sunt necesare pentru a rezolva o problemă. Acum imaginați-vă că mărfurile sunt depozitate într-un depozit fără niciun sistem. Cu cât depozitul este mai mare, cu atât este mai dificil să găsești produsul potrivit. Sau să luăm, de exemplu, un dulap în care sunt depozitate diverse documente, cărți, rapoarte, certificate etc. În lipsa unei organizații specifice de depozitare, găsirea documentelor necesare, mai ales dacă numărul acestora este semnificativ, poate fi o sarcină foarte dificilă și consumatoare de timp.

Unitatea de stocare a datelor este un obiect de lungime variabilă numit fișier.

Fişier este o colecție numită de date care are o anumită organizare internă și ocupă o anumită zonă a purtătorului de informații.

De obicei în dosar separat stocarea datelor aparținând aceluiași tip. În acest caz, tipul de date determină tip fișier.

Deoarece nu există o limită de dimensiune în definiția unui fișier, vă puteți imagina un fișier având 0 octeți (un fișier gol) și un fișier având orice număr de octeți.

Numele fișierului trebuie să fie unic - fără aceasta este imposibil să se garanteze accesul fără ambiguitate la date. În tehnologia informatică, cerința unicității numelui este asigurată automat - nici utilizatorul, nici automatizarea nu pot crea un fișier cu un nume identic cu unul existent.

Fișierul poate conține: un program în codurile mașinii, text program într-un limbaj algoritmic, text document, raport, fișă de salariu, articol, date numerice, înregistrarea vorbirii umane sau melodie muzicală, desen, ilustrare, desen, fotografie, video etc.

Fișierul este creat la indicația utilizatorului sau automat, folosind diverse sisteme software, precum sisteme de operare, shell-uri, instrumente de programare etc. In spate fișier creat i se atribuie un anumit nume, îi este alocat spațiu pe disc și este înregistrat într-un anumit mod în sistemul de operare. Fișierul nou creat poate fi completat cu unele informații.

Fiecare fișier are un număr de proprietăți caracteristice - atribute. Cele mai importante atribute ale fișierului sunt:

Nume,

extensie,

ora și data creării.

Nume de fișier, la fel ca numele unei persoane, numele unui document, o carte, servește pentru a putea distinge un fișier de altul, pentru a indica fișierul dorit. În diferite sisteme de operare, numele fișierelor sunt formate după reguli diferite. De exemplu, în sistemul de operare MS DOS, numele fișierului este

succesiune de litere ale alfabetului latin,

unele caractere speciale (~, _, -, $, &, @, %,",!,(>)> (>). #).

Numele poate conține de la unu la opt (1 ... 8) caractere și este selectat în mod arbitrar. Este recomandabil să selectați numele fișierelor, astfel încât utilizatorul să își poată aminti cu ușurință ce este exact stocat în acest fișier. De exemplu, un fișier care conține un raport pentru al 4-lea trimestru poate fi numit otchet4, un fișier cu fișă de salariu poate fi numit vedzarpl, iar un fișier cu un fel de desen poate fi numit imagine.

În sistemul de operare MS DOS, numele fișierului nu poate conține

spatii,

scrisori alfabet rusesc,

În plus, nu poate conține mai mult de opt caractere. În general, acestea sunt restricții destul de semnificative. De exemplu, un fișier care conține raportul unei companii pentru trimestrul 4, pe care l-am numit otchet4, ar fi de preferință numit „Raport pentru trimestrul 4”, în cazuri extreme „Otchet za 4 kvartal”, folosind așa-numita transliterație , când cuvintele unei limbi sunt scrise cu litere ale alteia. În sălile de operație sisteme Unixși Windows 9.x, restricțiile privind lungimea numelui, utilizarea spațiilor și punctelor în nume au fost eliminate. Și în sistemul de operare Windows 9.x, în plus, puteți folosi litere rusești în nume. Astfel, un fișier în Unix poate fi numit „Raport za 4 kvartal”, iar în Windows 9.x este permis și numele „Raport pentru al 4-lea trimestru”.

Pe lângă nume, fiecare fișier poate avea sau nu extensie. Extensia este folosită pentru a caracteriza conținutul fișierului într-un anumit mod. De exemplu, extensii docși txt indică faptul că fișierul conține un document sau text, în timp ce extensia bmp este un fișier care conține o imagine în format bitmap. Extensia, dacă există, este separată de numele fișierului printr-un punct. În sistemul de operare MS DOS, extensia poate conține de la unul la trei caractere, de exemplu, otchet4.doc, vedzarpl.txt, picture.bmp, iar în sistemele Unix și Windows 9.x sunt permise mai mult de trei caractere. Dacă nu există o extensie, atunci nu există niciun punct în numele fișierului.

Dacă un fișier este creat folosind orice sistem software, atunci, de regulă, primește automat o extensie standard pentru acest sistem, iar utilizatorul trebuie doar să selecteze sau să specifice numele. Ulterior, folosind extensii standard sistem software recunoaște fișierele „sa”. Sistemele de operare oferă o serie de extensii standard (Tabelul 3.1).

Tabelul 3.1

Unele extensii MS DOS și Windows 9.x

Fișierele cu extensia .com (comun) și .exe (execute) conțin programe în limbajul mașinii. Aceste fișiere sunt adesea numite fișiere de program. Diferențele dintre fișierele com și fișierele exe se referă la organizarea lor internă. Aceste diferențe nu afectează în niciun fel modul în care fișierele sunt tratate. Fișierele cu extensia .bat (lot) conțin secvențe arbitrare de comenzi ale sistemului de operare. Astfel de fișiere sunt de obicei numite fișiere batch. Termen « fișier executabil" combină conceptele " fişier program" Și " fișier batch" Cu alte cuvinte, un „fișier executabil” înseamnă că fișierul conține fie un program în limbajul mașinii care poate fi executat direct de procesorul computerului (fișiere cu extensiile .exe și .com), fie o secvență de comenzi ale sistemului de operare (.bat). fișier) care sunt și ele executate, dar numai prin accesarea programelor și instrumentelor sistemului de operare corespunzătoare.

Un atribut important al unui fișier este acesta lungime. Lungimea fișierului este egală cu cantitatea de spațiu pe care fișierul o ocupă pe disc sau bandă și, prin urmare, este măsurată în octeți. Valoarea acestui atribut este utilizată pentru a determina dacă un fișier poate fi plasat pe o zonă liberă a suportului de disc și în alte scopuri.

Când un fișier este scris inițial pe disc și când se fac modificări la fișier folosind ceasul de sistem ( program special, inclus în sistemul de operare) înregistrează automat ora și data la care fișierul a fost scris pe dispozitivul de disc. Atributele de dată și oră sunt utilizate pentru a identifica cele mai recente versiuni ale unui fișier.

Pe lângă atributele principale ale fișierelor considerate în sistemul de operare MS DOS, fișierele au încă patru atribute - numai citire, sistem, ascuns și arhivă. Fiecare dintre aceste atribute are exact două stări - atributul este pornit sau atributul este dezactivat.

Activarea atributului de numai citire înseamnă că fișierul nu poate fi modificat în niciun fel. În plus, distrugerea unui astfel de fișier este complicată. Atributul de sistem este de obicei activat numai pentru fișierele principale ale sistemului de operare. Atributul ascuns este activat pentru acele fișiere care, la vizualizarea listei de fișiere aflate pe un dispozitiv de disc, nu sunt incluse în această listă de către comanda sistemului de operare.

Sistemele de operare oferă o modalitate de a face acțiunile colective cu fișiere mai ușoare. Acțiunea care trebuie efectuată pe un grup de fișiere este specificată o singură dată, dar odată cu acțiunea, nu este specificat numele complet al unui singur fișier, ci un nume special care permite sistemului de operare să recunoască toate fișierele din grup și apoi efectuați acțiunea dorită asupra lor. Acest nume se numește un wildcard, un model sau o mască. Numele grupului de fișiere este format folosind caracterele „*” și „?”.

Caracterul * găsit într-un nume de grup este interpretat de sistemul de operare ca „orice secvență de caractere de nume”. Astfel, numele de grup a* corespunde oricăror nume care încep cu litera „a”: a1, azbuka, a2z4.

Simbol? perceput de sistemul de operare ca oricare un singur personaj, adică se potrivește exact cu un caracter de nume arbitrar. De exemplu, modelul otchet?.doc corespunde oricăror nume cu extensia .doc, în numele căruia segmentul de nume otchet este urmat de exact un caracter, de exemplu, otchet1.doc, otchet4.doc, otchet%.doc, otchet#.doc etc.

Încă câteva exemple:

Txt – fișiere cu orice nume din două litere și extensia .txt;

*.bak – fișiere cu orice nume și extensie .bak;

prog1.* – fișiere cu numele progl și orice extensie;

*.* – fișiere cu orice nume și orice extensie.

Cataloage

Pentru a citi conținutul unui fișier, trebuie să cunoașteți locația acestuia pe dispozitivul de disc. Fiecare fișier ocupă un grup specific de sectoare de pe disc. Prin urmare, locația fișierului poate fi specificată prin specificarea numerelor de sector și piste, ocupat cu dosarul. Cu toate acestea, această metodă de specificare a locației fișierului este foarte incomod, deoarece în acest caz utilizatorul trebuie să cunoască numerele tuturor sectoarelor de disc care sunt alocate fișierului. Pentru a crește eficiența schimbului de date, mai multe sectoare consecutive sunt combinate în cluster, iar schimbul se realizează imediat de către întregul grup de sectoare (vezi Fig. 2.7). Această schemă de organizare a schimbului crește semnificativ viteza operațiunilor de schimb de date cu hard disk-uri. Pentru a evita specificarea a trei numere separate (număr suprafata de lucru, numărul pistei și numărul sectorului) ca adresă a sectorului de la care începe clusterul, a fost introdusă o singură numerotare continuă pentru toate clusterele de discuri. Pentru a determina clusterul în care începe fișierul, este suficient să specificați un singur număr - numărul de serie al clusterului de pe disc.

Catalog se numește tabel de sistem de fișiere pe disc care conține o listă a tuturor fișierelor scrise pe acest disc. Pentru fiecare fișier, acest tabel indică valorile tuturor atributelor sale, precum și numărul primului cluster alocat fișierului.

Din punct de vedere al scopului său, un catalog poate fi comparat cu un cuprins dintr-o carte, în care este indicat numărul paginii de început pentru fiecare capitol, sau cu un inventar de documente depozitate într-un arhivă. La fel ca într-o carte, pentru a determina poziția unui anumit capitol, puteți determina după titlul capitolului din conținutul cărții pe ce pagină începe, astfel încât sistemul de operare, după numele fișierului, găsește în directorul cluster-ul în care începe.

Analogia dintre catalog și cuprinsul unei cărți este doar parțială datorită faptului că clusterele sunt alocate unui fișier de pe disc nu ca o matrice continuă, ci împrăștiate, în timp ce într-o carte sunt plasate toate paginile unui capitol. consecutiv. Imaginați-vă că un capitol dintr-o carte ocupă paginile 5, 15, 16, 17, 31, 123, 124 în loc să ocupe paginile 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 la rând. Această alocare necontinuă a clusterelor la fișiere este organizată în scopul optimizării utilizării spatiu liber disc în timpul numeroaselor distrugeri și scrieri de fișiere.

Pentru a ști în continuare ce clustere și în ce ordine sunt alocate pentru stocarea unui fișier, sistemul de fișiere oferă un tabel de alocare a fișierelor (FAT). Directorul conține doar numărul de grup de început al fișierului. Și tabelul FAT conține numerele tuturor celorlalte grupuri ocupate de fișier. În marea majoritate a cazurilor, utilizatorul nu trebuie să lucreze cu tabelul FAT, deoarece acesta este completat când fișierul este scris și analizat automat când este citit.

Pentru clustere, există o adresare liniară: toate clusterele sunt numerotate de la 1 la 2n (aici n este capacitatea de biți FAT). Pentru un FAT pe 16 biți, numărul de clustere de pe disc este 216 = 65536. Nu este dificil de calculat că pentru discuri de 1 GB, un cluster este de 32 KB.

mărimea modern hard discurile depășesc de obicei 1 GB. Când scrieți informații pe astfel de discuri, o parte semnificativă a spațiului pe disc poate fi irosită, deoarece, de exemplu, în cazul FAT pe 16 biți, fișierele de 31 KB și mai puțin de 1 KB fiecare ocupă aceeași cantitate de spațiu pe disc - 32 KB. Spațiul nefolosit al unui cluster se numește „proploie cluster”. Cu cât este mai mare numărul de fișiere mici scrise pe disc, cu atât sunt mai mari pierderile pe marginile clusterului.

Cea mai naturală modalitate de a crește eficiența utilizării clusterelor este reducerea dimensiunii acestora. În prezent sistemul de fișiere este FAT32, care utilizează 232 de clustere.

Discutat mai sus structură simplă directorul în care toate fișierele formează unul singur lista comuna, poate asigura funcționarea satisfăcătoare a sistemului de operare numai în cazul discurilor de dimensiuni mici și limitează numărul total de fișiere care pot fi scrise pe disc. Astfel, pe o dischetă de 1,44 MB, directorul rădăcină poate conține informații despre cel mult 224 de fișiere. Și când spațiul pe disc devine suficient de mare și, prin urmare, sute și mii de fișiere pot fi scrise pe disc, o structură simplă de directoare duce la o încetinire semnificativă a procesului de căutare a unui fișier pe disc sau directorul devine plin.

Directorul din sistemele de operare are o structură mai complexă. Grupuri arbitrare de fișiere directoare pot fi combinate și formate subdirectoare.Pe unele sisteme de operare sunt numite subdirectoare foldere. De fapt, subdirectoarele, ca și directorul rădăcină, sunt tabele situate pe disc și care conțin informații despre fișierele alocate subdirectorului. Spre deosebire de directorul rădăcină, poziția subdirectoarelor de pe disc nu este legată de zona sistemului. Prin urmare, dimensiunile subdirectoarelor pot fi destul de arbitrare, ceea ce face posibilă eliminarea restricției privind numărul de fișiere specificat într-un subdirector.

Subdirectoarele sunt create de utilizatori la propria discreție. Fiecare subdirector are propriul nume (de obicei fără extensie), care este selectat conform acelorași reguli ca și numele fișierului.

Gruparea și includerea fișierelor într-un subdirector se poate face după orice criteriu. De exemplu, într-un subdirector separat numit WINDOWS (Fig. 3.3), este recomandabil să colectați toate fișierele legate de sistemul de operare. În același mod, este recomandabil să grupați într-un subdirector separat toate fișierele necesare funcționării oricărui editor de text sau program de joc. Dacă mai mulți utilizatori lucrează pe rând pe o mașină, atunci este logic să organizați subdirectoare separate pentru fiecare utilizator. De exemplu, numiți subdirectoarele: utilizator1, utilizator2, utilizator3,... (utilizator - utilizator), grupând fișierele primului utilizator în subdirectorul user1, al doilea în subdirectorul user2 etc. Pe lângă eliminarea restricțiilor cantitative asociate cu utilizarea unui director, acest lucru creează o anumită ordine la stocarea informațiilor pe discuri.

Toate subdirectoarele situate în directorul rădăcină sunt clasificate ca primul nivel. În fig. 3.3 subdirectoarele de primul nivel sunt subdirectoarele Windows, user1, Fișiere de program. Directorul rădăcină, în raport cu subdirectoarele de prim nivel incluse în acesta, este numit părintească, iar subdirectoarele în raport cu rădăcina sunt luate în considerare filiale sau cuibărit.

Fiecare subdirector de prim nivel, la rândul său, este structurat exact la fel ca și cel rădăcină. Într-un subdirector de nivel întâi, pot fi organizate subdirectoare de nivel al doilea etc. De exemplu, proprietarul subdirectorului user1 poate grupa în acest subdirector toate rapoartele pe care le-a pregătit într-un subdirector separat numit otcheti și, de exemplu, fișierele care conțin informații despre contactele de afaceri pot fi colectate în subdirectorul kontakti. Subdirectoarele de nivel întâi sunt considerate părinți ale subdirectoarelor de nivelul doi pe care le conțin. Subdirectoarele de nivel al doilea acționează ca copii ai subdirectoarelor de nivel întâi.

Orez. 3.3. Structura arborelui catalog

Structura directorului seamănă cu un arbore. Directorul rădăcină poate fi mapat la trunchiul unui copac, subdirectoarele acționează ca ramuri, iar fișierele sunt frunzele copacului. Această structură de directoare este numită asemănător unui copac sau ierarhic.

În sistemele de operare cu interfață grafică, directoarele sunt afișate ca foldere. Figura arată arborele de foldere al unuia dintre discuri. Din fig. 3.4 puteți vedea că în directorul rădăcină sunt patru foldere: A, B, C și D. În același timp, în interiorul folderului A se află folderele A1 și A2. Folder C conține folderele C1 și C2. În folderul A1 există folderul A11, iar în ultimul folder există folderul A111. O cruce pe arbore indică faptul că există și alte foldere în folderele corespunzătoare (există foldere în folderele D și A12 care nu sunt vizibile). Această figură nu arată fișierele care pot fi localizate fie în directorul rădăcină, fie în orice folder.

Orez. 3.4. Directoare ca foldere

Calea către fișier

Sistemul de operare caută un fișier într-un director după numele complet. Aceasta înseamnă că, în principiu, nu pot exista două fișiere diferite cu același nume în același director sau subdirector . Vă reamintim că numele constă din numele fișierului și extensia acestuia. De asemenea, nu este permis să aveți două subdirectoare imbricate cu aceleași nume într-un singur director sau subdirector.

Directoarelor sau subdirectoarelor li se permite să aibă fișiere sau subdirectoare subdirectoare cu același nume. Dar atunci numele fișierului nu este suficient pentru a indica fără ambiguitate fișierul dorit. Pentru a distinge fișierele cu același nume, este necesar să indicați și subdirectoarele în care se află. Dar, în cazul general, trebuie să specificați nu doar un subdirector, ci întregul lanț de subdirectoare, care trebuie urmat de la directorul rădăcină până la subdirectorul care conține fișierul pe care îl căutați pentru a ajunge la fișierul dorit și a determina locația sa.

Lanțul de nume de subdirectoare care trebuie parcurse, începând de la directorul rădăcină și terminând cu subdirectorul care conține fișierul, se numește calea sau ruta către fișier.

În sistemele de operare MS DOS și Rădăcină Windows Directorul din cale este indicat de caracterul \. Același simbol separă numele subdirectoarelor din lanț unul de celălalt, precum și numele fișierului de numele subdirectoarelor în care se află. Acest simbol se numește back slash.

Astfel, pentru fișierele aflate în directorul rădăcină (vezi Figura 3.3), calea este doar desemnatorul directorului rădăcină \, iar fișierele sunt specificate după cum urmează:

Fișierul din subdirectorul user1 are calea \user1:

\user1\picture.bmp.

Și calea către fișierele din subdirectorul kontakti trebuie să includă numele ambelor subdirectoare - \user1\kontakti:

\user1\kontakti\ivanov.doc,

\user1\kontakti\postavki.txt

Căile pot fi specificate nu numai pentru fișiere, ci și pentru subdirectoare. Deci, pentru subdirectorul kontakti calea este \user1.

Deoarece computerul dvs. include mai multe dispozitive de disc diferite, pentru a identifica unic un fișier, trebuie să specificați pe ce dispozitiv se află acesta. Acest lucru se poate face prin specificarea numelui dispozitivului de disc care conține fișierul. Numele dispozitivului este de obicei plasat înaintea căii către fișier. Numele complet fişier (specificația fișierului) conține

ü Nume dispozitiv,

ü calea către fișier,

ü numele fișierului.

<имя носителя>\<имя каталога-1>\...\<имя каталога-N>\<собственное имя файла>.

Dacă, de exemplu, un director a cărui structură este prezentată în Fig. 3.3 se află pe hard diskul C:, apoi specificația completă a fișierului postavki.txt arată astfel:

C:\user1\kontakti\postavki.txt

Dacă acest director este activat floppy disk, adică pe dispozitivul de disc A:, atunci specificația va fi scrisă după cum urmează:

A:\user1\kontakti\postavki.txt

O specificație completă a fișierului identifică complet și fără ambiguitate fișierul dorit, care este ceea ce are nevoie sistemul de operare pentru a executa cu precizie comenzile utilizatorului. Dacă se face cea mai mică greșeală în specificația fișierului, de exemplu, cel puțin un caracter lipsește sau este distorsionat, sistemul de operare nu va putea găsi un astfel de fișier.