Файловая система это часть операционной системы которая определяет способ организации

Файловая система — что это такое и их виды

Файловая система является важной частью любого накопителя информации. Она позволяет организовывать файловое пространство и работать с ней операционной системе.

Все это нужно, чтобы мы могли быстро получать доступ к своим файлам, записывать новые, и вообще взаимодействовать со своим накопителем информации.

Прошлый материал был посвящен сочетанию клавиш WIN + R. Сегодня мы разберем понятие/определение файловой системы, рассмотрим, какие они бывают и чем отличаются друг от друга.

Что такое файловая система

Файловая система (File System, ФС) — определяет и контролирует, как будут храниться и именоваться данные на носителе/накопителе информации: флешке, жестком или ssd диске и других. От нее зависит способ хранения данных на накопителе, сам формат данных и то, как они будут записываться/читаться в дальнейшем.

Также ее можно назвать программным интерфейсом, который позволяет структурировать данные на накопителе, чтобы программное обеспечение могло быстро получить к ним доступ.

Файловая система делает организованную структуру на накопителе информации. Все записанные данные на нем хранятся в своих определенных местах, под определенными именами и с присвоенными атрибутами. Если бы ФС не было, то файлы хранились бы на носителе просто в одном большом массиве данных и определить, где начало какого файла и его конец, было бы невозможно. Система бы просто не знала, как вытащить необходимый файл.

Что определяет файловая система:

• Структура
• Правила хранения и чтения данных
• Размер кластеров
• Формат содержимого
• Размер имен файлов
• Максимально возможный размер файла и раздела. К примеру, в ФАТ32 максимальный размер всего 4 ГБ, т.е. 4 294 967 295 байт.
• Набор атрибутов файла

Как это работает

Файловая система, созданная на носителе информации, позволяет получать к ней доступ программному обеспечению — читать и записывать данные на накопитель, т.е. вообще работать с ним.

Операционная система видит накопитель информации, как один большой набор кластеров, в которых хранятся данные. Размер этих кластеров определяет файловая система. При записи файлов она разбивает их на части по размеру кластера, структурирует и записывает каждый в свой кластер по определенному порядку.

Когда программное обеспечение хочет получить доступ к какому-либо файлу, хранящемуся на носителе, оно запрашивает у ФС его по имени, размеру и атрибутам. Когда же происходит запись то, наоборот, отправляет в ФС все эти данные, а она уже сама осуществляет запись в соответствии со своими правилами.

Прочитает ли ваше устройство флешку или SD карту с определенной файловой системой, определяет то, какая операционная система установлена на этом устройстве. С компьютерами все просто, здесь читается практически любая ФС на носителях, и более того — мы сами можем определять ее при форматировании. Windows, Linux, Mac OS, Android и IOS — универсальные ОС, которые поддерживают сразу несколько разных видов файловых систем.

А вот в случае с оборудованием типа: магнитол, телевизоров, DVD плееров с USB входом и другим аналогичным — прочитает ли оно флешку, к примеру, в формате NTFS, будет зависеть уже от производителя этого оборудования. Поэтому, перед тем, как покупать такую аппаратуру, или записывать файлы для нее на накопитель, посмотрите какую ФС она вообще поддерживает.

Интересно! Термин файловая система раньше использовался для описания метода хранения бумажных документов/файлов. Только в 1 961 году его начали применять для использования к компьютерам, причем своего значения он не потерял.

Есть определенные файловые системы, которые используются повсеместно, это: FAT32, NTFS и exFAT. Это универсальные ФС, которые видят все ОС: Windows, Linux, Mac OS, IOS, Android и другие. А также их читают практически все фотоаппараты, видеокамеры, телевизоры и другое оборудование. Есть и ФС, которые были специально разработаны для работы в определенных приложениях, к примеру, ISO 9660 разработана специально для оптических дисков.

Интересно! ФС могут быть напрямую не связанными с накопителем информации. Есть и виртуальные, и сетевые ФС, они определяют способ доступа к данным, хранящимся на удаленной машине.

FAT (таблица размещения файлов) — это простая ФС с классической архитектурой. Была разработана еще в 1 976 годах Биллом Гейтсом и Марком МакДональдом для MS-DOS и Windows. До сих пор применяется для некоторых флеш накопителей. Используется исключительно для небольших флеш накопителей, дисков и простых структур папок.

Представляет собой групповой метод организации информации. Чтобы размещать файлы выделена отдельная логическая область в начале тома.

Существует четыре версии этой ФС, самые известные и распространенные на данный момент — FAT32 и exFAT (FAT64). Цифра в конце названия означает количество бит, которые отведены для хранения кластера.

FAT32

FAT32 — это разновидность файловой системы FAT. На данный момент является предпоследней версией этой ОС, прямом перед exFAT. Имеет расширенный размер тома, т.е. использует 32-разрядную адресацию кластеров.

Появилась вместе с Windows 95. Поддерживается практически всеми ОС. Но, практически уже не используется, так как, имеет ограничение на размер файла в 4Гб и полный размер накопителя может быть только менее 8 терабайт.

Представляет собой пространство, разделенное на три части: одна область для служебных структур, форма указателей в виде таблиц и зона для хранения самих файлов.

NTFS — это файловая система, являющаяся стандартом для Windows и других ОС. Поддерживается практическими всеми устройствами и не имеет лимита на размер файлов в 4 Гб.

Была разработана на смену FAT, обладает более высокой производительностью, защитой, механизмом хранения информации. Данные располагаются в главной таблице — MFT. Файлы можно именовать на любом языке в стандарте юникода UTF.

Интересно! Именно данную ФС на данный момент используют практически во всех накопителях информации, для: компьютеров и ноутбуков, телефонов, телевизоров и других устройств.

exFAT

exFAT — это улучшенная система FAT32, избавленная от ее недостатков. Была создана специально для SSD дисков, здесь используется куда меньшее количество перезаписей секторов, что увеличивает срок службы таких дисков. Ограничения на размер данных нет и увеличен размер кластера.

Из минусов — не все ОС и устройства видят ее на данный момент, те же Windows Vista без Service Pack и более ранние просто не могут с ней работать. Это же относится и к некоторым моделям устройств: телевизоров, планшетов, магнитол и других.

В заключение

Это была основная информация, которую нужно знать по этой теме. Каждый раз, перед тем, как форматировать свой диск, вберите правильную ФС для него и все будет работать исправно.

Источник

Учитель информатики

Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.

Файловая система компьютера

Информатика. 10 класса. Босова Л.Л. Оглавление

§9. Файловая система компьютера

9.1. Файлы и каталоги

Из курса информатики основной школы вам известно, что файл — это поименованная совокупность данных определённого размера, размещаемая на внешних устройствах (носителях информации) и рассматриваемая в процессе обработки как единое целое.

Файл характеризуется набором параметров (имя, размер, дата создания, дата последней модификации) и атрибутами, используемыми операционной системой для его обработки (архивный, системный, скрытый, только для чтения). Размер файла выражается в байтах.

На каждом компьютерном носителе информации (жёстком, оптическом диске или флеш-памяти) может храниться большое количество файлов. Для удобства поиска информации файлы по определённым признакам объединяют в группы, называемые каталогами или папками.

Каталог (папка) — это поименованная совокупность файлов и подкаталогов (вложенных каталогов). Можно сказать, что каталог — это тоже файл, но только содержащий в себе информацию о заключённых в него файлах. Правда папки можно создавать средствами операционной системы, а вот для создания большинства типов файлов понадобится использование прикладного программного обеспечения.

9.2. Функции файловой системы

Работу пользователя с файлами обеспечивает подсистема ОС, называемая файловой системой.

Файловая система — это часть ОС, определяющая способ организации, хранения и именования данных на носителе информации.

Современные файловые системы решают следующие задачи:

• определяют правила построения имён файлов и каталогов;
• поддерживают программный интерфейс работы с файлами для приложений (предоставляют приложениям функции для работы с файлами);
• определяют порядок размещения файлов на диске;
• обеспечивают защиту данных в случае сбоев и ошибок;
• обеспечивают установку прав доступа к данным для каждого конкретного пользователя;
• обеспечивают совместную работу с файлами (если один пользователь открыл файл, то для остальных устанавливается режим «только чтение»).

Рассмотрим некоторые из этих функций более подробно.

Правила построения имён файлов и каталогов. Файловые системы современных ОС допускают использование имён длиной до 255 символов, причём в них можно использовать буквы национальных алфавитов и пробелы.

В ОС Windows в имени файла запрещено использование следующих символов: \, /, :, *, ?, , |. В Linux эти символы, кроме /, допустимы, хотя использовать их следует с осторожностью, т. к. некоторые из них могут иметь специальный смысл, а также из соображений совместимости с другими ОС.

Операционная система Linux, в отличие от Windows, различает строчные и прописные буквы в имени файла, например: FILE.txt, file.txt и FiLe.txt — это в Linux три разных файла.

Порядок размещения файлов на диске. Файл, представляемый нами как единое целое, на самом деле может быть разбросан «кусочками» по всему диску. Минимальный размер такого «кусочка» (кластера, блока) — от 512 байт до 64 Кбайт в зависимости от используемой файловой системы. При размещении на диске каждому файлу отводится целое число кластеров. Например, на файл размером 65 Кбайт будет отведено два кластера по 64 Кбайта, при этом второй кластер будет считаться занятым, хотя фактически значительная его часть использоваться не будет.

Использование кластеров больших размеров обеспечивает следующие преимущества:

1) повышается скорость чтения/записи файлов, имеющих большие размеры;
2) увеличивается максимальный объём диска, который поддерживает файловая система.

Как вы можете это объяснить?

Почему в файловой системе с большими кластерами (блоками) невыгодно хранить маленькие файлы? К чему это может привести?

Защита данных в случае сбоев и ошибок. Эта функция обеспечивается за счёт журналирования, суть которого состоит в следующем. Перед началом выполнения операций с файлами ОС записывает (сохраняет) список действий, которые она будет проводить с файловой системой.

Эти записи хранятся в отдельной части файловой системы, называемой журналом. Как только изменения файловой системы внесены в журнал, она применяет эти изменения к файлам, после чего удаляет эти записи из журнала. Если во время выполнения операций с файлами произошёл сбой, то по записям в журнале можно определить пострадавшие файлы и восстановить их.

9.3. Файловые структуры

Совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними называют файловой структурой диска. Первоначально файловые системы поддерживали только одноуровневые файловые структуры: все файлы хранились в одном каталоге.

Для хранения большого (сотни и тысячи) количества файлов используются иерархические (многоуровневые) файловые структуры: файлы группируются в каталоги, каталоги могут группироваться в каталоги более высокого уровня.

Пользователь, объединяя по собственному усмотрению файлы в каталоги, может создать удобную для себя систему хранения информации.

Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом. Древовидные иерархические структуры можно изображать вертикально и горизонтально (рис. 2.10).

Чтобы обратиться к нужному файлу (каталогу), хранящемуся на некотором диске, можно указать путь (адрес каталога) — набор символов, показывающий расположение файла в файловой системе.

Рис. 2.10. Типовая древовидная иерархическая структура, принятая в Windows

Полное имя файла — запись пути к файлу, завершаемая именем файла.

Е:\Документы\Задачи — путь к файлу Расчёты.xlsx;

Е:\Документы\Задачи\Расчёты.xlsx — полное имя файла Расчёты.xlsx.

Для того чтобы «добраться» до нужного файла в многоуровневой файловой структуре, пользователю совсем не обязательно перемещаться по каталогам, образующим путь к файлу. Современные операционные системы имеют специальные инструменты, позволяющие достаточно быстро находить нужные файлы даже в том случае, когда точно не известно их расположение. Если пользователь знает только некоторую часть имени файла (например, он знает, что в имени файла обязательно должна быть цифра 7), то для его поиска можно воспользоваться маской имени файла.

Маска имени файла — последовательность букв, цифр и других допустимых в именах файлов символов, а также символов «?» и «*», определяющая те или иные требования к имени файла.

Символ «?» (вопросительный знак) означает, что на его месте в имени файла должен быть ровно один произвольный символ. Символ «*» (звёздочка) означает, что на его месте в имени файла может быть последовательность любых символов произвольной длины, в том числе «*» может задавать и пустую последовательность.

Рассмотрим несколько примеров масок:

• маске *.* соответствуют абсолютно все файлы, поскольку набор произвольных символов указывается как для имени, так и для расширения файла;
• маске *.трЗ соответствуют все аудиозаписи формата mp3;
• маска info.* позволит отобрать файлы всех типов с именем info;
• маске info*.* будут соответствовать все файлы, начинающиеся с info;
• маске *info.* будут соответствовать все файлы, имена которых заканчиваются на info;
• маска . * позволит отобрать все файлы с трёхбуквенными именами;
• маске info. * будут соответствовать все файлы, имена которых состоят из шести символов и начинаются с info;
• маска info??*.* позволяет найти все файлы, имена которых начинаются с info и содержат шесть и более символов.

Подумайте, какая из трёх следующих масок позволит отобрать больше всего файлов:

Пример. В каталоге находится 6 файлов:

motors.dat;

torsten.docx;

motors.doc;

victoria.docx;

storch.doc;

x_torero.doc.

С помощью маски из них была отобрана следующая группа файлов:

motors.doc;

storch.doc;

victoria.docx;

x_torero.doc.

Какая из следующих масок была при этом использована?

1) *tor?*.d*;

2) ?tor*.doc;

3) *?tor?*.do*;

4) *tor?.doc*.

Выясним, какие группы файлов позволит выбрать каждая из масок. Результаты анализа представим в таблице:

Здесь мы серым цветом выделили строки, соответствующие файлам, которые должны быть отобраны.

Если файл соответствует маске, то в ячейке, находящейся на пересечении строки с именем файла и столбца с именем маски, будем ставить « + », в противном случае — «-».

В столбце искомой маски, знаки «+» должны соответствовать отобранным файлам, знаки «—» — всем прочим.

Анализируя маску *tor?*.d*, ставим знак «+» в ячейку, соответствующую файлу motors.dat. Данная маска позволяет отобрать файл, который не входит в интересующую нас группу, следовательно, она не может обеспечить отбор нужных файлов. Дальнейшее рассмотрение этой маски можно прекратить.

Маска ?tor*.doc не позволит отобрать файл motors.dat, но она же не позволит отобрать и подлежащий отбору файл motors.doc. Следовательно, дальнейшее рассмотрение этой маски можно прекратить.

Маска *?tor?*.do* позволяет отобрать только те файлы, которые нам нужны. Её можно использовать для решения задачи.

Но, возможно, задача имеет не одно решение. Проверяем маску *tor?.doc*. Она не позволит нам отобрать файл storch.doc.

Итак, решением задачи может быть только третья маска (*?tor?*.do*).

САМОЕ ГЛАВНОЕ

Файл — это поименованная совокупность данных определённого размера, размещаемая на внешних устройствах (носителях информации) и рассматриваемая в процессе обработки как единое целое.

Каталог (папка) — это поименованная совокупность файлов и подкаталогов (вложенных каталогов).

Файловая система — это часть ОС, определяющая способ организации, хранения и именования данных на носителе информации.

Для того чтобы «добраться» до нужного файла в многоуровневой файловой структуре, пользователь может перемещаться по каталогам, образующим путь к файлу. Кроме того, можно воспользоваться поиском по маске имени файла.

Вопросы и задания

1. Что такое файл? Что такое каталог?

2. Согласны ли вы с тем, что каталог — это файл? Обоснуйте свою точку зрения.

3. Что такое файловая система? Какие задачи она решает?

4. Что такое кластер?

5. На рисунке изображён логический диск, разделённый на кластеры. Размер каждого кластера составляет 16 Кбайт. Используемые кластеры — серые, свободные кластеры — белые.

На диск требуется записать файлы: файл А размером 20 Кбайт, затем файл В размером 30 Кбайт, затем файл С размером 65 Кбайт, и наконец — файл D размером 60 Кбайт.

Операционная система для хранения каждого файла пытается искать смежные (соседние) свободные кластеры, чтобы избежать фрагментации файла — рассеивания содержимого файла по диску, приводящего к уменьшению производительности.

В какие кластеры может быть записано содержимое файлов при соблюдении этого условия?

6. В Windows существует три возможных варианта файловой системы: NTFS, FAT32 и редко используемая устаревшая система FAT (также известная как FAT 16). Найдите в Интернете информацию об этих файловых системах. Какая из них является предпочтительной файловой системой для Windows 8?

7. Перемещаясь из одного каталога в другой, пользователь последовательно посетил каталоги Байкал, Путешествия, Фото, Е:, Документы, География, Карты, География, Изображения. При каждом перемещении пользователь либо спускался в каталог на уровень ниже, либо поднимался на уровень выше. В каталоге, из которого были начаты перемещения, пользователь скопировал файл 1245.jpg. Этот файл он вставил в каталог, в котором оказался в результате своих перемещений, переименовав его в Листвянка.jpg. Укажите полные имена файлов 1245.jpg и Листвянка.jpg.

8. Определите, какое из следующих имён файлов удовлетворяет маске ?ba*r.?xt.

1) bar.txt; 2) obar.txt; 3) obar.xt; 4) barr.txt.

9. В каталоге находится 6 файлов:

chifera.dat;

deLafer.doc;

chifera.doc;

oferta.doc;

ferrum.doc;

tokoferol.doc.

Определите, с помощью какой маски из каталога будет отобрано ровно три файла.

1) *fer?*.d*;

2) ?fer*.doc;

3) *?fer*?.do*;

4) *fer?.doc.

Дополнительные материалы к главе смотрите в авторской мастерской.

Источник