Все современные ОС обеспечивают создание файловой системы, которая предназначена для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним.

Основные функции файловой системы можно разделить на две группы:

1. Функции для работы с файлами (создание, удаление, переименование файлов и т. д.).


2. Функции для работы с данными, которые хранятся в файлах (запись, чтение, поиск данных и т. д.).

Известно, что файлы используются для организации и хранения данных на машинных носителях.

Файл – это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем или поименованная область на машинных носителях.

Структурирование множества файлов на машинных носителях осуществляется с помощью каталогов.

Каталог – специальное место на диске, в котором хранятся атрибуты (параметры и реквизиты) файлов.

 

На самом деле, каталог является файлом специального вида. Каждый диск изначально имеет один каталог, который создаётся операционной системой, – корневой.

Другие каталоги создаются либо пользователем, либо могут быть автоматически созданы программами. Каталог может включать множество подкаталогов, в результате чего на дисках образуются разветвленные файловые структуры.

Организация файлов в виде древовидной структуры называется файловой системой.

Принцип организации файловой системы – табличный. Данные о том, в каком месте на диске записан файл, хранятся в таблице размещения файлов (File Allocation Table, FAT).

Эта таблица размещается в начале тома. В целях защиты тома на нём хранятся две копии FAT. В случае повреждения первой копии FAT дисковые утилиты могут воспользоваться второй копией для восстановления тома.

По принципу построения FAT похожа на оглавление книги, так как операционная система использует её для поиска файла и определения кластеров, которые этот файл занимает на жёстком диске.

Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора 512 байт. Поскольку размер FAT-таблицы ограничен, то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным.

В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от ёмкости диска.

Операционные системы MS DOS, Windows 95, Windows NT реализуют 16-разрядные поля в таблицах размещения файлов.

Файловая система FAT32 была введена в Windows 95 OSR2 и поддерживается в Windows 98 и Windows 2000.

FAT32 обеспечивает эффективное расходование дискового пространства дисков размером до 2 Тбайт. FAT32 использует более мелкие кластеры, что позволяет повысить эффективность использования дискового пространства.

В Windows XP применяется FAT32 и NTFS. Более перспективным направлением в развитии файловых систем стал переход к NTFS (New Technology File System – файловая система новой технологии) с длинными именами файлов и надёжной системой безопасности.

Объём раздела NTFS не ограничен. В NTFS минимизируется объём дискового пространства, теряемый вследствие записи небольших файлов в крупные кластеры. Кроме того, NTFS позволяет экономить место на диске, сжимая сам диск, отдельные папки и файлы.

По способам именования файлов различают «короткое» и «длинное» имя.

Согласно соглашению, принятому в MS-DOS, способом именования файлов на компьютерах IBM PC было соглашение 8.3, т. е. имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени. На имя файла отводится 8 символов, а на его расширение – 3 символа.

Имя от расширения отделяется точкой. Как имя, так и расширение могут включать только алфавитно-цифровые символы латинского алфавита.

Имена файлов, записанные в соответствии с соглашением 8.3, считаются «короткими».

С появлением операционной системы Windows 95 было введено понятие «длинного» имени. Такое имя может содержать до 256 символов. Этого вполне достаточно для создания содержательных имен файлов.

«Длинное» имя может содержать любые символы, кроме девяти специальных:

\ / : * ? « < > |.

В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Имя файла заканчивается расширением. Расширение используется для классификации файлов по типу.

Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путём доступа к нему. Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ «\» (обратный слеш – обратная косая черта).

Например: D:\Documents and Settings\ТВА\Мои документы\lessons\robot.txt.

Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической структуры – людям так удобнее, а все необходимые преобразования берёт на себя операционная система.

К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной системы:

• создание файлов и присвоение им имён;


• создание каталогов (папок) и присвоение им имён;


• переименование файлов и каталогов (папок);


• копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между каталогами (папками) одного диска;


• удаление файлов и каталогов (папок);


• навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);


• управление атрибутами файлов [1].