Online video hd
Смотреть подборки видео
Официальный сайт travelspo 24/7/365
Смотреть видео бесплатно
|
||||||||||||
|
РефератыИнформатика, программирование (2816)Файловая структура диска
Размер: 199.74 KB
Скачан: 405 Добавлен: 21.11.2006
Котласский филиал очное отделение Факультет: технический Курсовая работа Дисциплина: информатика Выполнила студентка 1 курса Гр С-12 Жубрева Ольга Александровна Проверил: Котлас 2002 Содержание. Вступление. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . § 1 Понятие файловой системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . § 2 Файловая система MS-DOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . § 3 Файловая система Windows 95 . . . . . . . . . . . . . . . . . . § 4 Файловая система Windows NT . . . . . . . . . . . . . . . . . . Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Вступление . В методическом пособии раскрыта сущность понятия “файловая система”, которое является одним из важнейших понятий в курсе “Програмное обеспечение ЭВМ”, а также представлена структура файловых систем таких операционных систем, как MS-DOS, Windows 95, Windows NT. Попыткой достигнуть этой цели и определяется структура настоящего пособия : материал темы разбит на 4 основных части (части представлены в виде параграфоф), каждая из частей также по мере необходимости разбита на более мелкие детальные части. 3 1.1. Определение файловой системы. Файл (по английски File) - папка,скоросшиватель. Файл - это поименованная область памяти на каком-либо физическом носителе, предназначенная для хранения информации. Совокупность средств операционной системы, обеспечивающих доступ к информации, на внешних носителях называется системой управления файлами или файловой системой. Файловая система (file system) – функциональная часть операционной системы, которая отвечает за обмен данными с внешними запоминающими устройствами. ОРГАНИЗАЦИЯ ДОСТУПА К ФАЙЛУ Структура каталога Надеемся, что вы хорошо представляете себе организацию хранения книг в библиотеке и соответственно процедуру поиска нужной книги по ее шифру из каталога. Перенесите свое представление об этом на способ хранения файлов на диске и организацию к нему доступа. Доступ — процедура установления связи с памятью и размещенным в ней файлом для записи и чтения данных. Имя логического диска, стоящее перед именем файла в спецификации, указывает логический диск, на котором следует искать файл. На этом же диске организован каталог, в котором хранятся полные имена файлов, а также их характеристики: дата и время создания; объем (в байтах); специальные атрибуты. По аналогии с библиотечной системой организации каталогов полное имя файла, зарегистрированное в каталоге, будет служить шифром, по которому операционная система находит месторасположение файла на диске. Каталог — справочник файлов с указанием месторасположения на диске. Различают два состояния каталога — текущее (активное) и пассивное. MS Текущий (активный) каталог — каталог, в котором работа пользователя производится в текущее машинное время. 4 В операционной системе MS DOS принята и ер ар хическая с т рук т ур а Рис. 9.1. Иерархическая структура организации каталога Родительский каталог — каталог, имеющий подкаталоги. Подкаталог — каталог, который входит в другой каталог. Таким образом, любой каталог, содержащий каталоги нижнего уровня, может быть, с одной стороны, по отношению к ним родительским, а с другой стороны, подчиненным по отношению к каталогу верхнего уровня. Как правило, если это не вызывает путаницы, употребляют термин "каталог", подразумевая или подкаталог, или родительский каталог в зависимости от контекста. Примечание. В структуре каталогов могут находиться каталоги, не содержащие ни одного файла или подкаталога. Такие подкаталоги Правила наименования подкаталогов такие же, как и правила наименования файлов (см. подразд. 9.1). Для формального отличия от файлов обычно подкаталогам присваивают только имена, хотя можно добавить и тип по тем же правилам, что и для файлов. Доступ к содержимому файла организован из главного каталога, через цепочку соподчиненных каталогов (подкаталогов) я-го уровня. В каталоге любого уровня могут храниться записи как о файлах, так и о каталогах нижнего уровня. называются пустыми. На рис. 9.2 приведена простейшая структура каталога, где в главном каталоге 0-го уровня хранятся только записи о файлах, каталогов нижнего уровня не существует . 5 На рис. 9.3 приведена иерархическая структура каталога, где в каталогах любого уровня хранятся записи о файлах и каталогах нижнего уровня. Причем переход в каталог нижнего уровня может быть организован только последовательно через соподчиненные каталоги. Рис. 9.2. Простейшая структура каталога, в котором отсутствуют каталоги нижнего уровня 6 Рис. 93,.. Типовая структура каталога ,состоящего из каталогов нижнего уровня: при обозначении каталога нижнего уровня используются три цифры: первая цифра обозначает номер уровня; вторая — порядковый номер этого каталога на данном уровне, третья указывает, на каком уровне зарегистрировано его имя. Каждый каталог имеет имя КАТ с индексами. Нельзя перейти из главного каталога сразу в каталог, например 5-го уровня. Описанный выше принцип организации доступа к файлу через каталог является основой файловой системы. Файловая система — часть операционной системы, управляющая размещением и доступом к файлам и каталогам на диске. Путь и приглашение Доступ к файлу можно организовать следующим образом: 7 Взаимодействие пользователя с операционной системой осуществляется с помощью командной строки, индицируемой на экране дисплея. В начале командной строки всегда имеется приглашение, которое заканчивается символом Приглашение операционной системы — индикация на экране дисплея информации, означающей готовность операционной системы к вводу команд пользователя. [pic] Пример 9.8. А:\ Текущим дисководом является дисковод с гибким диском А, текущим каталогом — главный, на что указывает символ \. С:\КАТ1\КАТ2 Текущим диском является жесткий диск С. Текущим каталогом — каталог второго уровня КАТ2, входит в каталог первого уровня КАТ1, который, в свою очередь, зарегистрирован в главном каталоге. . файл находится в текущем каталоге (путь отсутствует). При организации доступа к файлу достаточно указать его полное имя; . файл находится в пассивном каталоге одного из нижних уровней, подчиненного текущему каталогу. При организации доступа к файлу необходимо указать путь, в котором перечислены все имена каталогов нижнего уровня, лежащих на этом пути (включая каталог, в котором зарегистрирован данный файл); файл находится в пассивном каталоге на другой ветке по отношению к местонахождению текущего каталога иерархической структуры. При организации доступа к файлу необходимо указать путь, начиная с главного каталога, т.е. с символа \. Это объясняется тем, что в иерархической структуре движение возможно только по вертикали сверху- вниз 8 . . Горизонтальные переходы из каталога в каталог недопустимы.В нижеприведенных примерах иллюстрируются возможные варианты пути. [pic] Пример 9.9. Условие: файл F1.TXT зарегистрирован в текущем каталоге 1-го уровня К1 жесткого диска С. Поэтому на экране индицируется приглашение С:\К1 Пояснение: в этом случае путь отсутствует, и для доступа к файлу достаточно указать только его полное имя F1.TXT Пример 9.10.[pic] Условие: файл F1.TXT зарегистрирован в каталоге 2-го уровня К2 жесткого диска С. Текущий каталог — К1. Поэтому на экране индицируется приглашение Пояснение: в этом случае путь будет начинаться от каталога К1 вниз через подчиненный ему каталог К2. Поэтому перед полным именем файла указывается путь от текущего каталога К2 \ F1.TXT 9 Познакомившись с понятием пути, вернемся к введенному в подразд. 9.1 понятию спецификации файла. Существует сокращенная спецификация файла и полная спецификация файла, в образовании которой участвует путь. На рис. [pic] Рис. 9.4. Форматы спецификаций (в [ ] указан необязательный параметр) Пример 9.12. Сокращенная форма спецификации файла C:\KIT.BAS Файл с программой на Бейсике KIT.BAS находится в главном каталоге жесткого диска. Полная форма спецификации файла С:\КАТ1\КАТ2\ВООК1.ТХТ Текстовый файл ВООК1.ТХТ зарегистрирован в каталоге второго уровня КАТ2 жесткого диска С. Структура записей в каталоге Теперь вам предстоит знакомство со структурой хранящихся в каталоге записей со сведениями о файлах и подкаталогах нижнего уровня. Запись о файле в каталоге содержит имя и тип файла, объем файла в байтах, дату создания, время создания и еще ряд параметров, необходимых операционной системе для организации доступа. 4 file(s) 359560 bytes free Количество файлов на диске. Обьем свободного пространства диска, байт2-й вариант. 10
[pic] Рис. 9.7. В главном каталоге хранятся файлы и подкаталоги 11
12 1.2. Файловая система FAT. Операционными системами Windows используется, разработанная еще для FAT представляет собой матрицу, которая устанавливает соотношение между файлами и папками раздела и их физическим местоположением на жестком диске. Перед каждым разделом жесткого диска последовательно расположены две копии FAT. Подобно загрузочным секторам, FAT располагается за пределами области диска, видимой для файловой системы. При записи на диск файлы не обязательно занимают пространство, эквивалентное их размеру. Обычно файлы разбиваются на кластеры определенного размера, которые могут быть разбросаны по всему разделу. В результате таблица FAT представляет собой не список файлов и их местоположения, а список кластеров раздела и их содержимого, а в конце каждого описания содержится ссылка на следующий занимаемый файлом кластер. Элементы таблицы FAT представляют собой 12-, 16- и 32-битовые шестнадцатьричные числа, размер которых определяется программой FDISK, а значение непосредственно создается программой FORMAT. Все гибкие диски, а также жесткие диски размером до 16 Мбайт используют в FAT 12-битовые элементы. Жесткие и съемные диски, имеющие размер от 16 Мбайт и более, обычно используют 16-битовые элементы. Файловая система FAT использовалась во всех версиях MS-DOS и в первых двух выпусках OS/2 (версии 1.0 и 1.1). Каждый логический том имел собственный FAT, который выполнял две функции: содержал информацию распределения для каждого файла в томе в форме списка связей модулей распределения (кластеров) и указывал, какие модули распределения свободны. Когда таблица FAT была изобретена, это было превосходное решение для управления дисковым пространством, главным образом потому что гибкие диски, на которых она использовалась, редко были размером более, чем несколько Mb. FAT была достаточно мала, чтобы находиться в памяти постоянно, позволяла обеспечивать очень быстрый произвольный доступ к любой части любого файла. Когда FAT была применена на жестких дисках, она стала слишком большой для резидентного нахождения в памяти и ухудшала производительность системы. Кроме того, так как информация относительно свободного дискового пространства рассредотачивалась "поперек" большого количества секторов FAT, она была непрактична при распределении файлового пространства, и фрагментация файлов оказалась препятствием высокой эффективности. Кроме того, использование относительно больших кластеров на жестких дисках привело к большому количеству неиспользуемых участков, так как в среднем для каждого файла половина кластера была потрачена впустую. В течение нескольких лет Microsoft и IBM делали попытку продлить жизнь файловой системы FAT благодаря снятию ограничений на размеры тома, улучшению cтратегий распределения, кэширования имен пути, и перемещению таблиц и буферов в расширенную память. Но они могут расцениваться только как временные меры, потому что файловая система просто не подходила к большим устройствам произвольного доступа. 13 § 2 Файловая система операционной системы MS-DOS. Одно из понятий файловой системы MS DOS - логический диск. Логические диски : В некотором приближении можно считать, что, "с точки зрения" MS- Буквы A и B - отведены строго под имеющиеся в IBM PC флоппи-диски ( Начиная с буквы C, именуются логические диски(разделы) HDD ( винчестер). На рисунках дано изображение логического диска. В случае, если данный IBM PC имеет только один FDD, буква B пропускается Только логические диски A и C могут быть системными. Файловая структура логического диска : Чтобы обратиться к информации на диске(находящейся в файле),надо знать физический адрес первого сектора, (Nповерхности+Nдорожки+Nсектора), общее количество кластеров, занимаемое данным файлом, адрес следующего кластера, если размер файла больше, чем размер одного кластера и т.д. Все это очень туманно, трудно и не нужно. MS DOS избавляет пользователя от такой работы и ведет ее сама. Для обеспечения доступа к файлам - файловая система MS DOS организует и поддерживает на логическом диске определенную файловую структуру. 14 Элементы файловой структуры : Стартовый сектор(сектор начальной загрузки,Boot-сектор) : Здесь записана информация, необходимая MS DOS для работы с диском : За стартовым сектором располагается FAT. FAT(таблица размещения файлов) : Область данных диска(см.выше) представлена в MS DOS как последо- вательность пронумерованных кластеров. FAT - это массив элементов, адресующих кластеры области данных диска. Каждому кластеру области данных соответствует один элемент FAT. FAT - крайне важный элемент Файловой структуры.Нарушения в FAT могут привести к полной или частичной потери информации на всем логическом диске. Корневой каталог : Это определенная область диска,создаваемая в процессе инициализации (форматировании) диска, где содержится информация о файлах и каталогах, хранящихся на диске. Корневой Каталог всегда существует на отформатированном диске. На одном диске всегда бывает только один корневой каталог. Размер корневого каталога для данного диска - величина фиксированная, поэтому максимальное количество "привязанных" к нему файлов и других (дочерних) каталогов Итак, подытоживая все выше сказанное, можно сделать вывод MS-DOS - 16- разрядная операционная система, работающая в реальном режиме процессора. : 15 § 4 Файловая система операционной системы Windows 95. 4.1. Предыстория создания FAT 32. В сфере персональных компьютеров в 1987 г. возник кризис. Значительные изменения структуры файловой системы в DOS 4.0 позволили операционной системе работать с дисками емкостью до 128 Мбайт; с внесением в последующем незначительных дополнений этот предел был поднят до 4.2. Описание FAT 32. Для систем Windows 95 фирма Microsoft разработала новое расширение системы FAT - FAT32, без каких-либо громких заявлений предусмотренное в пакете OEM Service Pack 2. Система FAT32 устанавливается только в новых PC, и не рассчитывайте получить ее при переходе к новой версии Windows 95, хотя, по утверждению 4.2.1. Области диска Эта файловая система предусматривает ряд специальных областей на диске, выделенных для организации пространства диска в процессе его форматирования - головную запись загрузки, таблицу разбиения диска, запись загрузки, таблицу размещения файлов (от которой система FAT и получила свое название) и корневой каталог. На физическом уровне пространство диска разбивается на 512-байт области, называемые секторами. В системе FAT место для файлов выделяется блоками, которые состоят из целого числа секторов и именуются кластерами. 4.2.2. Цепочка FAT FAT представляет собой базу данных, связывающую кластеры дискового пространства с файлами. В этой базе для каждого кластера предусматривается только один элемент. Первые два элемента содержат информацию о самой системе FAT. Третий и последующие элементы ставятся в соответствие кластерам дискового пространства, начиная с первого кластера, отведенного для файлов. Элементы FAT могут содержать несколько специальных значений, указывающих, что . кластер свободен, т.е. не использован ни одним файлом ; . кластер содержит один или несколько секторов с физическими дефектами и не должен использоваться ; . данный кластер - последний кластер файла . 16 Для любого используемого файлом, но не последнего кластера элемент Каждый каталог - независимо корневой или подкаталог - также представляет собой базу данных. В каталоге DOS для каждого файла предусмотрена одна главная запись (В среде Windows 95 для длинных имен файлов введены дополнительные записи). В отличие от FAT, где каждый элемент состоит из единственного поля, записи для файла в каталоге состоят из нескольких полей . Некоторые поля - имя, расширение, размер, дата и время - могут быть выведены на экран по команде DIR. Но в системе FAT предусмотрено поле, которое не отображаетс командой DIR, - поле с номером первого кластера, отведенного под файл. Когда программа отправляет запрос к операционной системе, с требованием предоставить ей содержимое какого-то файла ОС просматривает запись каталога дл него, чтобы найти первый кластер этого файла. Затем она обращается к элементу FAT для данного кластера, чтобы найти следующий кластер в цепочке. Повторяя этот процесс, пока не обнаружит последний кластер файла, ОС точно определяет, какие кластеры принадлежат данному файлу и в какой последования. Таким путем система может предоставить программе любую часть запрашиваемого ею файла. Такой способ организации файла носит название цепочки FAT. В системе FAT файлам всегда выделяется целое число кластеров. На 1,2- На 850-Мбайт жестком диске с 16-Кбайт кластерами при среднем размере файлов порядка 50 Кбайт около 16% отведенного под файлы дискового пространства будет потеряно на неиспользуемые, но выделенные файлам области. Один из способов высвобождения пространства на диске - с помощью программ сжатия диска, например DriveSpace, которая выделяет "потерянные места" для использования другими файлами. 4.2.3. Другие изменения в FAT32 Чтобы обеспечить возможность работы с возросшим числом кластеров, в записи каталога для каждого файла должно выделяться 4 байт для начального кластера файла (вместо 2 байт в системе FAT16). Традиционно кажда запись в каталоге состоит из 32 байт (рис. 1). В середине этой записи 10 байт не используются (байты с 12-го по 21-й), которые Microsoft зарезервировала дл своих собственных нужд в будущем. Два из них теперь отводятся как дополнительные байты, необходимые дл указания начального кластера в системе Операционная система всегда предусматривала наличие на диске двух экземпляров FAT, но использовался только один из них. С переходом к FAT32 операционная система может работать с любой из этих копий. Еще одно изменение состоит в том, что корневой каталог, раньше имевший фиксированный размер и строго определенное место на диске, теперь можно свободно наращивать по мере необходимости подобно подкаталогу. Теперь не существует ограничений на число записей в корневом каталоге. Это особенно важно, поскольку под каждое длинное имя файла используется несколько записей каталога. Сочетание перемещаемого корневого каталога и возможности использования обеих копий FAT - неплохие предпосылки для беспрепятственного динамического изменения размеров разделов диска, например уменьшени раздела с целью высвобождения места для другой операционной системы. Этот новый подход менее опасен, чем применявшиеся в программах независимых поставщиков для изменения разделов диска при работе с FAT16. Из всего выше сказанного можно сделать вывод : MS-DOS была чисто 16-разрядной операционной системой и работала в реальном режиме процессора. В версиях Windows 3.1 часть кода была 16- разрядной, а часть — 32-разрядной. Windows 3.0 поддерживала реальный режим работы процессора, при разработке версии 3.1 было решено отказаться от его поддержки. 17 Windows 95 является 32 -разрядной операционной системой, которая работает только в защищенном режиме процессора. Ядро, включающее управление памятью и диспетчеризацию процессов, содержит только 32-разрядный код. Это уменьшает издержки и ускоряет работу. Только некоторые модули имеют 16- разрядный код для совместимости с режимом MS-DOS. Windows 95 32-разрядный код используется везде, где только возможно, что позволяет обеспечить повышенную надежность и отказоустойчивость системы. Помимо этого, для совместимости с устаревшими приложениями и драйверами используется и 16- разрядный код. § 5 Файловая система операционной системы Windows NT. 5.1. Краткое описание операционной системы Windows NT. На данный момент мировая компьютерная индустрия развивается очень стремительно .Производительность систем возрастает ,а следовательно возрастают возможности обработки больших объёмов данных . Операционные системы класса MS-DOS уже не справляются с таким потоком данных и не могут целиком использовать ресурсы современных компьютеров. Поэтому в последнее время происходит переход на более мощные и наиболее совершенные операционные системы класса UNIX , примером которых и является Windows NT, выпущенная корпорацией Microsoft Когда пользователь впервые видит операционную систему Microsoft Windows NT является 32-ух разрядной операционной системой с приоритетной многозадачностью . В качестве фундаментальных компонентов в состав операционной системы входят средства обеспечения безопасности и развитый сетевой сервис. Windows NT также обеспечивает совместимость со многими другими операционными и файловыми системами , а также с сетями. Как показано на следующем рисунке ,Windows NT представляет из себя модульную (более совершенную ,чем монолитная )операционную систему, которая состоит из отдельных взаимосвязанных относительно простых модулей. Основными модулями Windows NT являются (перечислены в порядке следования от нижнего уровня архитектуры к верхнему ) : уровень аппаратных абстракций HAL (Hardware Abstraction Layer ), ядро (Kernel ) , исполняющая система (Executive), защищенные подсистемы (protected subsystems) и подсистемы среды (environment subsystems ). 18 Модульная структура Windows NT 19 5.2. Файловая система Windows NT. Когда Windows NT впервые вышла в свет, в ней была предусмотрена поддержка трех файловых систем. Это таблица размещения файлов (FAT), обеспечивавшая совместимость с MS-DOS, файловая система повышенной производительности (HPFS), обеспечивавшая совместимость с LAN Manager, и новая файловая система, носившая название Файловой системы новых технологий NTFS обладала рядом преимуществ в сравнении с использовавшимися на тот момент для большинства файловых серверов файловыми системами. Для обеспечения целостности данных в NTFS имеется журнал транзакций. Одним из основных преимуществ NTFS является безопасность. NTFS предоставляет возможность вносить записи контроля доступа (Access Control С другой стороны, ACL представляет собой контейнер, содержащий одну или более записей ACE. Это позволяет ограничить доступ отдельных пользователей или групп пользователей к определенным каталогам или файлам в сети. Кроме того NTFS поддерживает работу с длинными именами, имеющими длину до 255 символов и содержащими заглавные и строчные буквы в любой последовательности. Одной из главных характеристик NTFS является автоматическое создание эквивалентных имен, совместимых с MS-DOS. Также NTFS имеет функцию сжатия, впервые появившуюся в NT версии Итак, из всего вышесказанного можно сделать вывод : Чтобы быть совместной с различными операционными системами, Windows 20 Заключение . MS-DOS - 16-разрядная операционная система, работает в реальном режиме процессора. В версиях Windows 3.1 часть кода - 16-разрядная, а часть Windows 95 является 32-разрядной операционной системой, которая работает только в защищенном режиме процессора. Ядро, включающее управление памятью и диспетчеризацию процессов, содержит только 32-разрядный код. Это уменьшает издержки и ускоряет работу. Только некоторые модули имеют 16- разрядный код для совместимости с режимом MS-DOS. В Windows 95 32-разрядный код используется везде, где только возможно, что позволяет обеспечить повышенную надежность и отказоустойчивость системы. Помимо этого, для совместимости с устаревшими приложениями и драйверами используется и 16- разрядный код. Система Windows NT не является дальнейшим развитием ранее существовавших продуктов . Её архитектура создавалась с нуля с учётом предъявляемых к современной операционной системе требований . Стремясь обеспечить совместимость (compatible) новой операционной системы, разработчики Windows NT сохранили привычный интерфеис Windows и реализовали поддержку существующих файловых систем (таких, как FAT ) и различных приложений (написанных для MS - Dos , Windows 3.x). Разработчики также включили в состав Windows NT средства работы с различными сетевыми средствами . Надёжность и отказоустойчивость (reliability and robustness) обеспечивают архитектурными особенностями, которые защищают прикладные программы от повреждения друг другом и операционной системой. Windows NT использует отказоустойчивую структурированную обработку особых ситуаций на всех архитектурных уровнях, которая включает восстанавливаемую файловую систему NTFS и обеспечивает защиту с помощью встроенной системы безопасности и усовершенствованных методов управления памятью . 21 ----------------------- [pic] |
|
В хорошем качестве hd видео
Онлайн видео бесплатно