Файловая структура данных

Файловая структура данных

Одной из главных задача ОС является организация и управление размещением данных. Все данные хранятся в дисковой памяти компьютера. К дискам пользователь обращается по имени дисковода:

·          а: - дисковод гибких магнитных дисков;

·          с:, d: - жесткий магнитный диск (жесткий диск может быть разбит на несколько логических дисков);

·          е: - CD-дисковод.

Любые данные хранятся в компьютере в виде файлов, поэтому файл является основной единицей хранения данных. Файлом называется именованный набор данных, хранящийся на диске или ином носителе информации. Это может быть текстовый документ, фотография, программа и т.д. Система, предназначенная для управления данными, размещенными в файлах, называется файловой системой. Основными задачами файловой системы является обеспечение хранения данных на машинных носителях и доступа к ним. Каждая ОС имеет свои особенности файловой системы.

ОС Windows XP поддерживает четыре файловые системы. Две из них - FAT (File Alocation Table – таблица расположения файлов) и NTFS (New Technology File System) предназначены для работы с магнитными дисками. Файловая система CDFS обеспечивает доступ и хранение данных на CD-RОМ. CDFS соответствует стандарту ISO 9660 и поддерживает длинные имена фай­лов. Файловая система UDF (Universal Disk Format) предназначена для обмена данными с накопителями СD-RОМ и DVD. Она соответствует стандарту ISO 13346.

Для человека наиболее просто оперировать с наборами данных, назначая им имена. Исходя из этого, обращение к файлу производится по имени.  Имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения (типа). Расширение не является обязательной частью, его может и не быть. Имя и расширение отделяются точкой. Правила задания имени файла определяются операционной системой и используемой файловой системой. Так, например, в ОС UNIX расширение файла является соглашением, и пользователь не обязан строго ему следовать.

В операционных системах MS-DOS и Windows 3.х использовались так называемые короткие имена файлов, соответствующие формату 8.3. В этом формате длина собственно имени ограничивается восемью символами, а расширение – тремя. В MS-DOS строчные и прописные буквы не различаются, поэтому имена ivan.txt и IVAN.txt будут считаться одинаковыми. В имени допустимо использовать только одну точку, отделяющую собственно имя от расширения. Помимо этого, существуют ограничения на использование некоторых символов и их сочетаний.

Современные ОС семейства Windows поддерживают длинные имена файлов. Длина имени, включая расширение, может составлять до 255 символов. Допустимо использовать несколько точек. В этом случае в качестве расширения будет приниматься часть имени, располагающаяся правее самой правой точки. В Windows строчные и прописные различаются, следовательно, имена файлов ivan.txt и IVAN.txt будут различаться. Как и в случае MS-DOS на имена файлов накладывается ряд ограничений. Так, при их составлении нельзя использовать наклонную черту, обратную наклонную черту, двоеточие, звездочку, знак вопроса, кавычки, угловые скобки, вертикальную черту (/ \ : * ? “ < > | ). Русские версии Windows предоставляют возможность давать русскоязычные названия файлам, однако следует помнить, что если хотя бы на одном из компьютеров не установлена кириллица, то при чтении имен файлов, содержащих русские буквы, могут возникнуть осложнения. По аналогичным причинам не рекомендуется использовать русские буквы для именования файлов, предназначенных для передачи по сети Интернет.

Для корректной работы программ, написанных в различное время, необходимо обеспечить совместимость длинных имен файлов с короткими. Действительно, с длинными именами могут работать только программы, разработанные специально для Windows. Программы же прежнего поколения, рассчитанные на DOS, воспринимают только имена файлов, записанные в формате 8.3. Для достижения совместимости при создании файла в Windows автоматически формируется короткое имя в формате 8.3. Оно составляется из первых шести символов длинного имени и порядкового номера после знака тильда «~» в случае, когда первые шесть символов повторяются. Например, имена университет.doc и университетский.doc запишутся в формате 8.3 следующим образом универ~1.doc и универ~2.doc. Программы, не имеющие возможность работать с длинными именами, оперируют с созданными таким образом короткими именами файлов.

Расширение файла указывает на тип хранимой информации и программу, с помощью которой создан этот файл. Оно используется для автоматической обработки файлов. Расширение задается пользователем или программой-приложением, создающей файл. Наиболее часто встречающиеся расширения имен файлов приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Расширения имен файлов

Файлы, как и все объекты окружающего нас мира, имеют свойства. Основные свойства файла определяются при  его создании: это имя с расширением, размер, дата и время создания. Для отображения общих свойств файла следует:

·                   щелчок правой кнопкой мыши на значке этого файла, в появившемся контекстном меню выбрать команду Свойства, вкладка Общие;

·                   выделить значок файла, меню Файл-Свойства, вкладка Общие.

 Общие свойства файла (см. рис. 4.1):

·                   Тип файла — тип файла;

·                   Приложение — имя приложения, использующегося для открытия файла по умолчанию. С помощью кнопки Изменить  в конце этой строки можно открыть вспомогательное окно и назначить иное приложение для открытия файла по умолчанию;

·                   Размещение — папка, в которой размещается файла;

·                   Размер — точный  размер файла;

·                   На диске — реальный размер занимаемого файлом места на дис­ке. Сравнив два последних свойства (Размер и На диске), пользователь может оценить потери дискового пространства, связанные с разбиением файла по кластерам. В случае, когда файл сжат, приводится размер сжатого файла;

·                   Создан   — дата создания файла;

·                   Изменен   — дата последнего редактирования файла;

·                   Открыт   — дата последнего открытия файла.

Рис. 4.1. Окно Свойства файла FAT

В нижней части окна (см. рис. 4.1) приводятся атрибуты файла. Атрибуты являются свойствами, которые определяют особенности обработки файла: возможности по его использованию, архивированию и скрытию. Значения атрибутов пользователь может установить по своему усмотрению. Для файлов файловой системы FAT доступны следующие атрибуты:

·                   Только чтение — используется для предотвращения случайно­го изменения или удаления файла. Данные, содержащиеся в файле с таким атрибутом, можно только читать, просматривать или печатать. Такой файл нельзя удалить с помощью обычных команд MS-DOS — Del и Erase. При удалении файлов с атрибутом «Только чтение» ОС выдает дополнительный запрос для подтверждения удаления файла;

·                   Архивный  — устанавливается после создания или редактирования фай­ла и указывает на необходимость его архивации;

·                   Скрытый —  назначается, как правило, для системных файлов, которые не подлежат изменению и при определенных настройках не отображаются на экране монитора.

При использовании файловой системы NTFS вид окна Свойства оказывается несколько иным (см. рис. 4.2).

Рис. 4.2. Окно Свойства файла NTFS

Файловая система NTFS позволяет устанавливать атрибуты, управляющие архивированием, индексацией, сжатием и шифрованием файла на диске. Их определение осуществляется в окне Дополнительные атрибуты, открывающемся  при нажатии кнопки Другие  в окне свойств файла на вкладке Общие.  Общий вид этого окна, содержащего атрибуты Файл готов для архивирования, Ин­дексировать содержимое для быстрого поиска, Сжимать содержимое для экономии места на диске, Шифровать содержимое для защиты, приведен на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Дополнительные атрибуты файла файловой системы NTFS

Дополнительные атрибуты:

·                   Файл готов для архивирования – определяет, нужно архивировать данный файл или нет;

·                   Ин­дексировать содержимое для быстрого поиска – определяет режим индексации файла. Индексирование облегчает процедуры поиска файла по таким параметрам, как дата, атрибуты или текст файла;

·                   Сжимать содержимое для экономии места на диске – показывает, нужно ли производить сжатие файла. Сжатие файлов позволяет экономить место на диске. Установка атрибута сжатия обеспе­чивает компрессию текстовых файлов на 50%, а исполняемых — на 40%. Сжа­тие файлов экономит место на диске, однако работа с диском замедляется, поскольку и сжатие, и распаковка требуют дополнительного времени. По умолчанию файлы и папки не сжимаются. Если атрибут сжатия установить для папки, то любой входящий в нее файл будет сжиматься автоматически;

·                   Шифровать содержимое для защиты – признак необходимости шифрования файла. Шифрование файла предназначено для предотвращения просмотра его содержимого посторонними лицами.

В некоторых ситуациях, когда приходится обращаться к группе файлов, используются шаблоны имен  файлов. Примерами таких случаев являются поиск файлов, удаление, копирование или переименование группы файлов. Существуют следующие шаблоны имен:

·                   "*" - шаблон замены нескольких символов. При наличии символа "*" в имени  файла может присутствовать любое допустимое количество любых допустимых символов;

·                   "?" - шаблон замены одного символа. При наличии символа "?" в имени  файла может присутствовать один допустимый символ или отсутствие символа.

Например, *.* - все файлы; а?.* - файлы с именами из двух символов, первый символ - "а", второй - любой и любые расширения. При поиске файлов по запросу  uni*.doc будет произведен поиск всех файлов, имена которых начинаются с символов uni и имеют расширение doc, а по запросу ?den?.* - всех файлов, имена которых состоят из пяти символов, содержат символы den во второй, третьей и четвертой позициях и имеют произвольное расширение.

Файлы можно объединять по какому-либо критерию в группы, называемые папками (директориями, каталогами). Папка является элементом структуры организации расположения файлов на диске, в котором содержатся данные о файлах (имя, размер, дата и время создания и т.д.). На самом деле папка – это файл, хранящий записи о файлах. Имя папки задается пользователем по тем же правилам, что и имя  файла, расширение не используется. На любом диске имеется одна (после форматирования) корневая папка (корневой каталог) с именем этого диска (а:\, с:\). Любая папка может содержать внутри себя другие  папки и файлы. Так образуется древовидная, иерархическая файловая система. Расположение файлов и папок на диске представляется в виде дерева (рис. 4.4).

A:\

SPORTS SCHOOL

EDUCATION

teachers.txt

                            students.txt

TRAINING

                            trainers.txt

doctors.txt

                   COMPETITION

judges.txt

Рис. 4.4. Дерево файлов и папок

На этом дереве в корневой папке диска А:\ создана папка SPORTS SCHOOL, в которой находятся вложенные папки EDUCATION, TRAINING, COMPETITION (имена папок – заглавными буквами и без расширений), в которых, в свою очередь, находятся файлы teachers.txt, students.txt, trainers.txt, doctors.txt, judges.txt (имена файлов прописными буквами и с расширениями). Для того, чтобы определить расположение файла, необходимо указать путь к файлу или полное имя файла. Путь к файлу состоит из последовательности имен диска, папки и всех подпапок, в которых находится данный файл, включая его имя.  Имя диска отделяется от остальной части имени двоеточием и обратной наклонной чертой «:\». Имена всех вложенных друг в друга папок разделяются обратной наклонной чертой «\».  Таким образом, путь к файлу начинается с имени диска (от корня) и содержит имена папок,  которые необходимо открыть, чтобы найти файл.

Например, а:\ SPORTS SCHOOL\EDUCATION\students.txt.