- 7 -

Урок 12. Файловая система компьютера.

(INFlesson12.doc _16.02.2009).

Под файловой системой понимают функциональную часть операционной системы, которая обеспечивает выполнение операций над файлами. Любая информация (текст, изображение, программа, видеофильм и т.д.) на внешнем носителе хранится в виде файла. Файл (file) – это определённое количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти. Файл – это наименьшая единица хранения информации, которая хранится, передаётся и обрабатывается как единое целое. В файлах на устройствах внешней памяти хранится всё программное обеспечение компьютера.

С каждым файлом связываются:

– составное имя файла;

– атрибуты файла;

– дата создания;

– время создания;

– длина файла.

Составное имя файла представляет собой совокупность имени файла и его расширения. Расширение имени файла характеризует тип (содержимое) файла и указывается после имени через точку (proba.txt). Расширение имени файла является необязательным элементом и поэтому при создании файла может не задаваться, однако это снижает информативность составного имени файла. Если расширение есть, то от основного имени файла оно отделяется точкой. Например: Risunok.bmp, tovar.txt. При наличии расширения в имени файла можно судить о назначении файла, так как для расширений установилось некоторое соглашение, фиксирующее для ОС тип обработки файлов. Например, расширение com (от command) или exe (от executable) имеют файлы программ, предназначенных для исполнения по вызову пользователя; doc (от document) – файлы документов, подготовленные в текстовом редакторе Microsoft Word; bak (от backup) – резервные копии; bas – файлы с текстами программ на языке BASIC; bmp – файлы, созданные средствами графического редактора Paint. В зависимости от ОС длина имени и расширения могут быть различными. В DOS, например, имя файла не должно быть более 8 символов, а расширение – до трёх символов. В ОС Windows поддерживаются длинные имена файлов – до 255 символов. При задании имени файла можно использовать любые символы, кроме некоторых «специальных» символов (\ / : * ? " < > |). В этом легко убедиться: если ввести при задании имени недопустимый символ, то ОС выводит сообщение об ошибке.

Атрибуты файла определяют способы его использования и право доступа к нему. Итак, у файла выделяют следующие атрибуты:

R (Read only) – файл только для чтения и не может быть ни удалён, ни изменён;

A (Archive) – архивный файл, этот атрибут приписывается каждому создаваемому файлу и сбрасывается средствами архивирования и резервирования файлов;

S (System) – системный файл.

Файлу могут быть присвоены одновременно любые из перечисленных атрибутов или ни один.

Дата создания и время создания приписываются файлу по показаниям системных часов.

Длина файла указывается в байтах и связывается с ним после его создания или обновления.

Файловая система обеспечивает выполнение следующих основных функций:

– создание и удаление файлов;

– переименование и пересылку файлов;

– чтение, запись, а также обновление (чтение и запись) файлов;

– поиск файлов;

– считывание и смену атрибутов файлов;

– считывание и изменение даты и времени, а также длины файлов.

Файловая система предоставляет средства поиска не одного, а сразу группы файлов путём задания так называемых шаблонов. Шаблоном (образцом) является составное имя файла, в полях имени и/или расширении которого используются символы-заменители. С помощью шаблона обозначается группа файлов, составные имена которых имеют некоторые общие признаки, например файлы, имена которых начинаются с буквы «а» или все файлы с расширением «txt» и др. При этом в самом шаблоне используются символы-заменители – «?» (вопросительный знак) и «*» (звёздочка).

Заменитель «?» обычно указывает на любой (но единственный) символ в данной позиции. В полях имени файла и расширения допускается использовать несколько заменителей «?». Заменитель «*» в имени (расширении) файла обозначает, что на её месте могут стоять любые допустимые символы. Например, шаблону а*.* соответствуют все файлы, которые начинаются с буквы а и имеют любые символы в расширении.

Примеры:

*.bak	– все файлы с расширением .bak из текущего каталога
c*.d*	– все файлы с именем, начинающимся с «c», и расширением, начинающимся с «d», из текущего каталога
a:\doc\ABC??? . *	– все файлы из каталога a:\doc с именем, начинающимся с АВС и состоящим не более чем из 6 символов

Независимо от операционных систем все файлы можно разделить на текстовые и двоичные (по-другому бинарные) файлы. Текстовые файлы предназначены для чтения человеком. Они состоят из строк символов, причём каждая строка оканчивается двумя специальными символами «возврат каретки» (CR) и «новая строка» (LF). В текстовых файлах используются в качестве информационных символы с десятичными кодами 32 – 126 и 128 – 254.

Файлы, не являющиеся текстовыми, по традиции называются двоичными. Они представляют собой последовательность из любых символов.

Разделение файлов на текстовые и двоичные является важным для различных операционных систем, поскольку назначение и обработка двоичных и текстовых файлов в операционных системах различаются.

Файловые структуры.

В рамках изучаемой темы будем рассматривать лишь файлы, хранящиеся на дисках. На одном компьютере может быть несколько дисководов – устройств работы с дисками. Каждому дисководу присваивается однобуквенное имя: А, В, С. Часто на персональных компьютерах диск большой ёмкости, встроенный в системный блок (его называют жестким диском), делят на разделы. Отформатированный дисковый раздел называют логическим диском и ему присваивается имя: C, D, E и так далее. Имена А и В обычно относятся к сменным дискам малого объёма – гибким дискам (дискетам). Их тоже можно рассматривать как имена логических дисков, каждый из которых полностью занимает реальный (физический) диск. Следовательно, A, B, C, D – все это имена логических дисков. Имя логического диска, содержащего файл, является первой «координатой», определяющей место расположения файла.

Вся совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними называется файловой структурой. Различные операционные системы могут поддерживать разные организации файловых структур. Существуют две разновидности файловых структур:

● простая или одноуровневая;

● иерархическая – многоуровневая.

Одноуровневая файловая структура – это простая последовательность файлов. Для отыскания файла на диске достаточно указать лишь имя файла. Например, если файл tetris.exe на диске в дисководе «А», то его «полный адрес» выглядит так: A: \ tetris.exe

Операционные системы с одноуровневой файловой структурой используются на простейших ЭВМ, оснащённых только гибкими дисками.

Многоуровневая файловая структура – древовидный (иерархический) способ организации файлов на диске. Для организации файлов в ОС семейства Windows принята иерархическая структура, включающая диски, файлы и каталоги (папки).

Для удобства работы с файлами их объединяют в группы по какому-либо признаку, как правило, тематическому. Файлы, имеющие одинаковую объектную принадлежность (файлы операционной системы, документы, офисные программы, игровые программы результаты расчётов, домашние задания, рисунки и т.д.), размещаются в отдельных каталогах. Такая структура хранения информации позволяет уверенно ориентироваться в принадлежности той или иной информации, особенно если учесть, что на современных носителях информации могут храниться тысячи, а то и десятки тысяч файлов! Работа с информацией была бы значительно затруднена, если бы она была беспорядочно размещена на носителе. Такой группе файлов присваивают имя и называют папкой. Список файлов и/или папок называется каталогом. Каталог иногда называют директорией (от английского слова "directory" – справочник, указатель). Файлы и каталоги, зарегистрированные в одном каталоге, должны иметь уникальные имена. Файлы (или каталоги), зарегистрированные на одном и том же носителе информации, но в разных каталогах, могут иметь совпадающие имена.

Если проводить аналогию с традиционным «бумажным» способом хранения информации, то файл может представляться как некоторый озаглавленный документ (текст, рисунок) на бумажных листах. Следующий по величине элемент файловой структуры называется каталогом. Продолжая «бумажную» аналогию, каталог будем представлять как папку, в которую можно вложить множество документов, то есть файлов. Каталог также получает собственное имя (представим, что оно написано на обложке папки).

Каталог сам может входить в состав другого, внешнего по отношению к нему каталога. Это аналогично тому, как папка вкладывается в другую папку большего размера. Таким образом, каждый каталог может содержать внутри себя множество файлов и вложенных каталогов (их называют подкаталогами). Каталог самого верхнего уровня, который не вложен ни в какие другие, называется корневым каталогом.

Система каталогов представляет собой древовидную структуру; каталог всех папок и файлов, представленных на логическом диске, называют корневым.

Графическое представление иерархической файловой структуры называется деревом.

Рис. 1. Пример иерархической файловой структуры.

На рис. 1 имена каталогов обозначены заглавными буквами, а файлов – строчными. Здесь в корневом каталоге имеется два подкаталога: IVANOV и PETROV и один файл fin.com. Каталог IVANOV содержит в себе два подкаталога PROGS и DATA. Каталог DATA – пустой; в каталоге PROGS имеются три файла и т.д. На дереве корневой каталог обычно обозначается символом \.

Второй «координатой», определяющей место положения файла, является путь к файлу на диске. Путь к файлу – это последовательность, состоящая из имён каталогов, начиная от корневого и заканчивая тем, в котором непосредственно хранится файл. До того, как на компьютерах стали применяться оболочки ОС, требовалось указывать последовательность каталогов, через которые надо пройти, чтобы обратиться к нужному файлу. Эта последовательность, записанная через

\ (название знака – обратная косая черта, обратный слэш, бэкслэш), называется путём к данному файлу. В современных оболочках этот путь выстраивают обычно, последовательно открывая папки. Путь к файлу определяет направление поиска требуемого документа. Для разъяснения понятия «путь к файлу» уместно привести всем знакомый фрагмент из сказки: «На дубе висит сундук, в сундуке – заяц, в зайце – утка, в утке – яйцо, в яйце – игла, на конце которой смерть Кащеева».

В ОС Windows папки и файлы образуют на дисках иерархическую файловую структуру. Организация файловой структуры очень проста. Файлы находятся в папках. Папки вложены в другие папки, более высокого уровня. Папка самого высокого уровня называется корневой (её имя совпадает с обозначением диска) – она одна на каждом диске. Назначение файловой структуры – обеспечить однозначное отыскание любого файла, если известно его имя и путь поиска. Путь поиска начинается с корневой папки и далее ведёт через вложенные папки к той папке, где находится разыскиваемый файл. Создание и обслуживание файловой структуры – это одна из основных функций операционной системы.

Последовательно записанные имя логического диска, путь к файлу и имя файла составляют полное имя файла. Полные имена некоторых файлов, указанных на рис. 1, в символике MS-DOS выглядят так:

C:\fin.com

C:\LVANOV\PROGS\prog1.pas

C:\PETROV\DATA\task.dat