Was ist eine Datei und wie ist das Dateisystem organisiert? Die Namen von Dateien und Verzeichnissen auf verschiedenen Systemen. Dateinamentypen

Hallo lieber Benutzer, dieser Artikel wird sich auf ein Thema wie Dateien konzentrieren. Wir werden uns nämlich überlegen: Dokumentenverwaltung, Datentypen, Dateistruktur, Dateiattribute.

Dateisystem

Eine der Hauptaufgaben des Betriebssystems besteht darin, dem Benutzer Komfort beim Arbeiten mit auf Datenträgern gespeicherten Daten zu bieten. Dazu ersetzt das Betriebssystem die physische Struktur der gespeicherten Daten durch ein benutzerfreundliches logisches Modell, das von Dienstprogrammen wie Norton Commander, Far Manager oder Windows Explorer als auf dem Bildschirm angezeigter Verzeichnisbaum implementiert wird. Das Grundelement dieses Modells ist Datei was ist das gleiche wie Dateisystem im Allgemeinen kann es sowohl durch eine logische als auch durch eine physikalische Struktur charakterisiert werden.

Dokumentenverwaltung

Datei- benannter Bereich Externer Speicher, zum Lesen und Schreiben von Daten vorgesehen.

Dateien werden in einem stromunabhängigen Speicher abgelegt. Eine Ausnahme ist eine Ramdisk, wenn im OP eine Struktur erstellt wird, um ein Dateisystem zu simulieren.

Dateisystem(FS) ist eine Betriebssystemkomponente, die die Organisation der Erstellung, Speicherung und des Zugriffs auf benannte Datensätze – Dateien – bietet.

Das Dateisystem umfasst: Das Dateisystem umfasst:

• Die Sammlung aller Dateien auf der Festplatte.
• Sätze von Datenstrukturen, die zum Verwalten von Dateien verwendet werden (Dateiverzeichnisse, Dateideskriptoren, Tabellen zur Zuweisung von freiem und belegtem Speicherplatz).
• Systemkomplex Software-Tools die verschiedene Operationen an Dateien implementieren: Erstellen, Vernichten, Lesen, Schreiben, Benennen, Suchen.

Die von FS gelösten Aufgaben hängen von der Art und Weise ab, wie der Rechenprozess insgesamt organisiert wird. Der einfachste Typ ist FS in Einzelbenutzer- und Einzelprogramm-Betriebssystemen. Die Hauptfunktionen in einem solchen FS zielen darauf ab, folgende Aufgaben zu lösen:

• Dateibenennung.
• Programmierschnittstelle für Anwendungen.
• Abbildung des logischen FS-Modells auf die physische Organisation des Data Warehouse.
• Widerstandsfähigkeit des FS gegenüber Stromausfällen, Hardware- und Softwarefehlern.

Komplizierter werden FS-Aufgaben in Single-User-Multitasking-Betriebssystemen, die für einen Benutzer konzipiert sind, aber die gleichzeitige Ausführung mehrerer Prozesse ermöglichen. Zu den oben aufgeführten Aufgaben wird eine neue Aufgabe hinzugefügt – gemeinsame Nutzung einer Datei von mehreren Prozessen.

In diesem Fall handelt es sich bei der Datei um eine gemeinsam genutzte Ressource, was bedeutet, dass der FS den gesamten mit solchen Ressourcen verbundenen Problemkomplex lösen muss. Insbesondere: Es sollten Mittel zur Verfügung gestellt werden, um die Datei und ihre Teile zu blockieren, Kopien abzugleichen, Rennen zu verhindern und Deadlocks zu beseitigen. Bei Mehrbenutzersystemen stellt sich eine weitere Aufgabe: Die Dateien eines Benutzers vor unberechtigtem Zugriff durch einen anderen Benutzer zu schützen.

Die Funktionen des FS, das als Teil eines Netzwerkbetriebssystems arbeitet, werden noch komplexer, es muss den Schutz organisieren Dateien einen Benutzer vor dem unbefugten Zugriff eines anderen Benutzers.

Hauptzweck Dateisystem und sein entsprechendes Dateiverwaltungssysteme- Organisation der bequemen Verwaltung von Dateien, die als Dateien organisiert sind: Anstelle des einfachen Zugriffs auf Daten, die die spezifischen physischen Adressen des von uns benötigten Datensatzes angeben, verwenden wir den logischen Zugriff, der den Dateinamen und den darin enthaltenen Datensatz angibt.

Die Begriffe „Dateisystem“ und „Dateiverwaltungssystem“ sind zu unterscheiden: Das Dateisystem definiert zunächst die Prinzipien des Zugriffs auf als Dateien organisierte Daten. Und der Begriff "Dateiverwaltungssystem" sollte in Bezug auf eine spezifische Implementierung des Dateisystems verwendet werden, d.h. Es handelt sich um eine Reihe von Softwaremodulen, die die Arbeit mit Dateien in einem bestimmten Betriebssystem ermöglichen.

Beispiel

Datei FAT-System(Dateizuordnungstabelle) hat viele Implementierungen als Dateiverwaltungssystem

• Das für die ersten PCs entwickelte System hieß schlicht FAT (jetzt nur noch FAT-12). Es wurde entwickelt, um mit Disketten zu arbeiten, und eine Zeit lang wurde es verwendet, um mit zu arbeiten Festplatte.
• Dann wurde es verbessert, um mit größeren Festplatten zu arbeiten, und diese neue Implementierung wurde FAT-16 genannt. dieser Name wird auch in Bezug auf die SUF von MS-DOS selbst verwendet.
• Die OS/2-Implementierung von FMS wird als Super-FAT bezeichnet (der Hauptunterschied besteht in der Möglichkeit, erweiterte Attribute für jede Datei zu unterstützen).
• Es gibt auch eine Version von SUF für Windows 9x / NT usw. (FAT-32).

Datentypen

Reguläre Dateien: enthalten Informationen beliebiger Art, die der Benutzer in sie eingibt oder die durch die Arbeit von System- und Benutzerprogrammen gebildet werden. Der Inhalt einer regulären Datei wird von der Anwendung bestimmt, die damit ausgeführt wird.

Reguläre Dateien können zwei Arten haben:

1. Software(ausführbar) - sind Programme, die in der Befehlssprache des Betriebssystems geschrieben sind und einige Systemfunktionen ausführen (mit Erweiterungen ..exe, .com, .bat).
2. Datei- alle anderen Dateitypen: Text- und Grafikdokumente, Tabellenkalkulationen, Datenbanken usw.

Kataloge Ist einerseits eine Gruppe von Dateien, die der Benutzer aus irgendeinem Grund zusammenfügt (z enthalten Systemhilfeinformationen zu einer Gruppe von Dateien, die nach einem informellen Kriterium (Dateityp, Speicherort auf der Festplatte, Zugriffsrechte, Erstellungs- und Änderungsdatum) nach Benutzern gruppiert sind.

Spezielle Dateien Sind Dummy-Dateien mit E / A-Geräten verbunden, die verwendet werden, um den Dateizugriffsmechanismus zu vereinheitlichen und Externe Geräte... Spezielle Dateien ermöglichen es dem Benutzer, I / O-Operationen durch das übliche Schreiben von Dateien oder Lesen von Dateien durchzuführen. Diese Befehle werden zuerst von FS-Programmen verarbeitet, und dann wird das Betriebssystem irgendwann während der Ausführung der Anfrage in Befehle zur Steuerung des entsprechenden Geräts umgewandelt (PRN, LPT1 - für den Druckerport (symbolische Namen, für OS - diese sind Dateien), CON - für die Tastatur).

Beispiel... Con text1 kopieren (Tastaturarbeit).

Dateistruktur

Dateistruktur- der gesamte Satz von Dateien auf der Festplatte und die Beziehungen zwischen ihnen (die Reihenfolge, in der die Dateien auf der Festplatte gespeichert werden).

Arten von Dateistrukturen:

• einfach, oder einstufig: Verzeichnis ist eine lineare Folge von Dateien.
• hierarchisch oder mehrstufig: Ein Verzeichnis selbst kann Teil eines anderen Verzeichnisses sein und darin viele Dateien und Unterverzeichnisse enthalten. Die hierarchische Struktur kann zwei Typen haben: "Baum" und "Netzwerk". Verzeichnisse bilden einen "Baum", wenn die Datei nur ein Verzeichnis betreten darf (OS MS-DOS, Windows) und "Netzwerk" - wenn die Datei mehrere Verzeichnisse gleichzeitig betreten kann (UNIX).
• Die Dateistruktur kann als Graph dargestellt werden, der die Hierarchie von Verzeichnissen und Dateien beschreibt:

Dateinamentypen

Dateien werden durch Namen identifiziert. Benutzer geben Dateien symbolische Namen, dies berücksichtigt die Beschränkungen des Betriebssystems sowohl hinsichtlich der verwendeten Zeichen als auch hinsichtlich der Länge des Namens. In frühen Dateisystemen waren diese Grenzen recht eng. Also im beliebten FAT-Dateisystem die Länge der Namen ist durch das bekannte 8.3-Schema begrenzt (8 Zeichen für den Namen selbst, 3 Zeichen für die Namenserweiterung), und in UNIX System V darf ein Name nicht mehr als 14 Zeichen enthalten.

Es ist jedoch für den Benutzer viel bequemer, mit langen Namen zu arbeiten, da Sie damit einer Datei einen wirklich mnemonischen Namen geben können, mit dem Sie sich auch nach ausreichend langer Zeit merken können, was die Datei ist enthält. Daher unterstützen moderne Dateisysteme im Allgemeinen lange symbolische Dateinamen.

Beispielsweise gibt Windows NT in seinem NTFS-Dateisystem an, dass ein Dateiname bis zu 255 Zeichen lang sein darf, ohne das abschließende Nullzeichen.

Der Wechsel zu langen Namen führt zu einem Kompatibilitätsproblem mit zuvor erstellten Anwendungen, die kurze Namen verwenden. Damit Anwendungen nach bisherigen Konventionen auf Dateien zugreifen können, muss das Dateisystem in der Lage sein, Dateien mit langen Namen äquivalente Kurznamen (Aliasnamen) bereitzustellen. Somit ist eine der wichtigen Aufgaben das Problem, die entsprechenden Kurznamen zu generieren.

Es gibt drei Arten von symbolischen Namen: einfach, zusammengesetzt und relativ:

1. Einfacher Name kennzeichnet eine Datei innerhalb desselben Verzeichnisses, wird Dateien unter Berücksichtigung der Nomenklatur des Symbols und der Länge des Namens zugeordnet.
2. Vollständiger Name ist eine Kette einfacher symbolischer Namen aller Verzeichnisse, durch die der Pfad vom Root zur angegebenen Datei führt, Plattenname, Dateiname. Auf diese Weise, Vollständiger Name ist ein zusammengesetzt, in denen einfache Namen durch das Betriebssystemtrennzeichen voneinander getrennt sind.
3. Die Datei kann auch identifiziert werden relativer Name... Der relative Dateiname wird durch den Begriff "aktuelles Verzeichnis" definiert. Zu jedem Zeitpunkt ist eines der Verzeichnisse aktuell, und dieses Verzeichnis wird vom Benutzer selbst auf Befehl des Betriebssystems ausgewählt. Das Dateisystem erfasst den Namen des aktuellen Verzeichnisses, sodass er als Ergänzung zu relativen Namen verwendet werden kann, um einen vollständig qualifizierten Dateinamen zu bilden.

In der baumartigen Dateistruktur gibt es eine Eins-zu-Eins-Entsprechung zwischen einer Datei und ihrem vollständigen Namen – „eine Datei – ein vollständiger Name“. In einer Netzwerkdateistruktur kann eine Datei in mehreren Verzeichnissen enthalten sein, dh sie kann mehrere vollständige Namen haben; hier stimmt die Entsprechung - "eine Datei - viele vollständige Namen".

Definieren Sie für Datei 2.doc alle drei Namenstypen, vorausgesetzt, das aktuelle Verzeichnis ist 2008_year.

• Einfacher Name: 2.doc
• Vollständiger Name: C: \ 2008_year \ Documents \ 2.doc
• Relativer Name: Dokumente \ 2.doc

Dateiattribute

Attribute sind ein wichtiges Merkmal einer Datei. Attribute Informationen, die die Eigenschaften von Dateien beschreiben. Beispiele für mögliche Dateiattribute:

• Nur-Lese-Flag;
• Das Schild " versteckte Datei"(Versteckt);
• Das Schild " Systemdatei"(System);
• Attribut der Archivdatei;
• Dateityp (normale Datei, Verzeichnis, spezielle Datei);
• Der Eigentümer der Datei;
• Dateiersteller;
• Passwort für den Dateizugriff;
• Informationen zu zulässigen Dateizugriffsvorgängen;
• Zeitpunkt der Erstellung, letzter Zugriff und letzte Änderung;
• Aktuelle Dateigröße;
• Maximale Dateigröße;
• Unterschreiben "vorübergehend (nach Abschluss des Vorgangs löschen)";
• Sperrzeichen.

In Dateisystemen unterschiedlichen Typs können unterschiedliche Attributsätze verwendet werden, um Dateien zu charakterisieren (z .).

Der Benutzer kann mit den dafür vom Dateisystem bereitgestellten Werkzeugen auf die Attribute zugreifen. Normalerweise dürfen Sie die Werte aller Attribute lesen, aber nur einige davon ändern, zum Beispiel können Sie die Berechtigungen der Datei ändern, aber Sie können das Erstellungsdatum oder die aktuelle Dateigröße nicht ändern.

Dateiberechtigungen

Das Bestimmen der Zugriffsrechte auf eine Datei bedeutet, für jeden Benutzer eine Reihe von Operationen festzulegen, auf die er anwenden kann Diese Datei... Verschiedene Dateisysteme können ihre eigene Liste mit differenzierten Zugriffsoperationen haben. Diese Liste kann die folgenden Operationen enthalten:

• Dateierstellung.
• Vernichtung der Datei.
• in eine Datei schreiben.
• Öffnen einer Datei.
• Schließen der Datei.
• aus einer Datei lesen.
• Datei hinzufügen.
• in Datei suchen.
• Dateiattribute abrufen.
• Setzen neuer Attributwerte.
• Umbenennung.
• Dateiausführung.
• ein Verzeichnis lesen usw.

Im allgemeinsten Fall Zugangsrechte kann durch eine Matrix von Zugriffsrechten beschrieben werden, in der Spalten allen Dateien im System, Zeilen - allen Benutzern entsprechen und die erlaubten Operationen an der Kreuzung von Zeilen und Spalten angezeigt werden:

Auf einigen Systemen können Benutzer in separate Kategorien unterteilt werden. Für alle Benutzer derselben Kategorie sind einheitliche Zugriffsrechte definiert, z. B. in UNIX-System Alle Benutzer fallen in drei Kategorien: den Eigentümer der Datei, Mitglieder seiner Gruppe und alle anderen.

Dateisystem (eng. Dateisystem) - Vorschriften, die die Art und Weise der Organisation, Speicherung und Benennung von Daten auf Speichermedien bestimmen. Es definiert das Format der physischen Speicherung von Informationen, die normalerweise in Form von Dateien gruppiert werden. Das jeweilige Dateisystem bestimmt die Größe des Dateinamens (Ordners), die maximal mögliche Datei- und Abschnittsgröße sowie eine Reihe von Dateiattributen. Einige Dateisysteme bieten Dienstfunktionen, wie z. B. Zugriffskontrolle oder Dateiverschlüsselung.

Das Dateisystem verknüpft auf der einen Seite das Speichermedium und auf der anderen die API für den Zugriff auf Dateien. Wenn ein Anwendungsprogramm auf eine Datei zugreift, hat es keine Ahnung, wie sich die Informationen in einer bestimmten Datei befinden und auf welchen physischen Medientyp (CD, Festplatte, Magnetband oder Flash-Speicherblock) sie geschrieben werden. Das Programm kennt nur den Namen der Datei, ihre Größe und ihre Attribute. Es empfängt diese Daten vom Dateisystemtreiber. Es ist das Dateisystem, das bestimmt, wo und wie die Datei auf das physische Medium (zB eine Festplatte) geschrieben wird.

In Hinsicht auf Betriebssystem, die gesamte Festplatte ist eine Gruppe von Clustern mit einer Größe von 512 Bytes und mehr. Dateisystemtreiber organisieren Cluster in Dateien und Verzeichnisse (die eigentlich Dateien sind, die eine Liste von Dateien in diesem Verzeichnis enthalten). Dieselben Treiber verfolgen, welche der Cluster gerade verwendet werden, welche frei sind, welche als fehlerhaft gekennzeichnet sind.

Das Dateisystem steht jedoch nicht unbedingt in direktem Zusammenhang mit dem physischen Speichermedium. Es gibt virtuelle Dateisysteme sowie Netzwerkdateisysteme, die nur eine Möglichkeit darstellen, auf Dateien zuzugreifen, die sich auf entfernter Computer.

So funktioniert das Dateisystem. Für jeden Windows-Datei erstellt einen Pfad, der einen Namen darstellt lokale Festplatte und die Namen von Verzeichnissen und Unterverzeichnissen. Somit ist der Pfad eine Art Adresse, unter der das Programm die Datei findet. Den Pfad zu einigen nützlichen Dateien finden Sie in der Seitenleiste unten. Wenn ein Programm eine bestimmte Datei benötigt, sendet es eine Anfrage an Windows, die das Betriebssystem an das Dateisystem umleitet. Anhand des Pfads ermittelt das Dateisystem den physischen Ort des Objekts auf der Festplatte und überträgt es an Windows. Das Dateisystem erstellt eine Datenbank, die die verschiedenen Dateiadressen auf der Festplatte ihren jeweiligen Pfaden zuordnet. Im gängigen NTFS-Dateisystem heißt eine solche Datenbank MFT (Master File Table).

Warum das Kopieren länger dauert als das Verschieben. Beim Verschieben einer Datei wird nur der Eintrag in der Hauptdateitabelle geändert und die Adresse der auf der Festplatte gespeicherten Datei bleibt gleich. Beim Kopieren muss das Dateisystem die Daten neu speichern, was in der Regel Zeit in Anspruch nimmt.

Reis. 3.8. Kopieren von Dateien

Ob die Reihenfolge im Dateisystem beibehalten wird. Wie ein Lagerhaus kann eine Festplatte mit der Zeit unübersichtlich werden. Alte Dateien werden in freien Bereichen gelöscht oder überschrieben, neue Daten werden hinzugefügt ... Außerdem speichert Windows Dateien in den ersten freien Sektoren auf der Festplatte, die "zur Hand kommen" und teilt Dateien in mehrere Teile (Fragmente) auf - wenn dies der Fall ist nicht in den freien Bereich passen. Daher beginnen im Laufe der Zeit mehrere Adressen demselben Pfad zu entsprechen, und die Zeit zum Öffnen einer großen Datei, beispielsweise eines Fotos, nimmt ständig zu. Mit der Defragmentierung können Sie die Integrität von Dateien wiederherstellen und so die Geschwindigkeit Ihres PCs erhöhen.

Wie sich Dateisysteme unterscheiden. Je nach Anforderung des Speichermediums kann eines von mehreren Dateisystemen verwendet werden. Der Hauptunterschied zwischen Dateisystemen ist die maximal zulässige Dateigröße.

Welche Dateisysteme gibt es. Computer verwenden fünf Arten von Dateisystemen.

FAT16 (Dateizuordnungstabelle 16). Es wurde 1983 entwickelt und konnte nur mit Dateien bis zu einer Größe von 2 GB korrekt arbeiten. Zugelassen waren Datenträger mit einer Kapazität von nicht mehr als 4 GB und einer Speicherung von nicht mehr als 65.536 Dateien. FAT32 und NTFS haben dieses veraltete Dateisystem nun ersetzt.

FAT32. Aufgrund der ständig wachsenden Datenmenge, die auf der Festplatte gespeichert wurde, wurde 1997 das Dateisystem FAT32 eingeführt. Es unterstützt Dateien bis zu einer Größe von 4 GB, Festplatte Kapazität bis zu ca. 8 TB und kann ca. 270 Millionen Dateien speichern. Neben Windows 95 und höher können auch andere Betriebssysteme wie Apples Mac OS X das Dateisystem FAT32 verwenden. Derzeit ist die durchschnittliche Dateigröße deutlich gestiegen - zum Beispiel beträgt das Volumen eines Videofilms deutlich mehr als 4 GB, daher ist es sinnvoll, FAT32 nur auf Wechseldatenträgern (Flash-Laufwerke bzw externe hart Scheiben).

NTFS (Dateisystem der neuen Technologie). Es ist derzeit das Standarddateisystem für Windows. Es kann bisher undenkbare 16-TB-Dateien verwalten und unterstützt Festplatten bis zu 256 TB. Das Dateisystem kann eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Dateien speichern - über 4 Mrd. Sollen größere Dateien und größere Festplatten verwendet werden, kann NTFS erweitert werden. Ein weiterer Vorteil des Systems ist die Protokollierung. Mit Hilfe dieser Technologie ändern sich alle NTFS-Dateien schreibt zuerst in einen separaten Bereich auf der Festplatte. Dadurch wird der Verlust von Daten während der Speicherung vermieden, beispielsweise bei einem Stromausfall.

exFAT (erweiterte Dateizuordnungstabelle). Entwickelt für Speicherkarten, um das Speichern von Dateien zu ermöglichen größere Größe... Allerdings funktioniert exFAT nur unter Windows mit ServicePack 2 und höher, in Windows Vista mit ServicePack 1 oder Windows 7. Da dieses Dateisystem nur von Windows unterstützt wird, wird es praktisch nicht verwendet.

HSF + (Hierarchisches Dateisystem +). Standard-Dateisystem in Operationssälen Mac-Systeme Betriebssystem. Wie NTFS eignet es sich für sehr große Dateien und Festplatten. Es ist ein Journaling-Dateisystem. Jeder, der unter Windows verwenden möchte Festplatte mit HSF + müssen Sie installieren Zusatzprogramm wie MacDrive.

Was passiert beim Verschieben, Kopieren und Löschen. Nicht alle Operationen, die in Windows oder anderen Betriebssystemen mit Dateien im Explorer-Fenster ausgeführt werden, führen zu physischen Transformationen auf der Festplatte. In vielen Fällen reicht es aus, kleine Änderungen an der Stammdateitabelle vorzunehmen. Die folgenden Abbildungen zeigen anschaulich, was beim Verschieben, Kopieren und Löschen verschiedener Objekte (Dateien und Ordner) in Windows tatsächlich auf der Festplatte und im Dateisystem passiert.

Reis. 3.9. Dateioperationen

Ist es möglich das Dateisystem zu ändern. Ja, aber dazu müssen Sie Ihre Festplatte formatieren. Welche Dateisysteme zur Auswahl angeboten werden, hängt vom installierten Betriebssystem bzw. dem Programm ab, mit dem die Formatierung durchgeführt wird. Unter Windows sind dies beispielsweise FAT32 und NTFS. Verwenden von Festplatte ausschließlich bei Windows-basierten Computern empfiehlt es sich aufgrund aller aufgeführten Vorteile, NTFS als Dateisystem zu wählen. Wenn Sie zum Zwecke des Datenaustauschs eine Verbindung herstellen möchten externe hart fahren nach Mac-Computer, wäre die einzig richtige Wahl FAT32. Daraus ergibt sich folgendes Problem: Obwohl Windows bei Verwendung von FAT32 mit Festplatten beliebiger Kapazität arbeiten kann, ist während des Formatierungsvorgangs die maximale Größe einer Partition oder Festplatte auf 32 GB begrenzt. Der Ausweg: Mit Hilfe von Programmen für die Arbeit mit Festplatten wie Paragon Disk Manager wird es möglich sein, die gesamte Festplatte in FAT32 zu formatieren.

Was sind bibliotheken. Windows 7 führt eine zusätzliche Dateiverwaltungsfunktion ein – Bibliotheken. Es stehen vier Arten von Bibliotheken zur Verfügung: Videos, Dokumente, Bilder und Musik. Sie zeigen alle Dateien des entsprechenden Typs in einem Ordner, unabhängig von ihrem Speicherort. Und obwohl sich die Dateien nicht physisch in den Bibliotheksordnern befinden, können Sie mit ihnen alle Operationen, sei es Kopieren, Umbenennen oder Löschen, direkt in der entsprechenden Bibliothek durchführen. Einige Programme, einschließlich Picasa, verwenden auch Bibliotheken, um Dateien effizient zu organisieren. Sie können sogar selbstständig nach Bildern oder anderen Dateien auf der Festplatte suchen.

Wie Programme auf Daten zugreifen. Alle Programme, die auf die Festplatte zugreifen wollen, senden zunächst an Windows eine Anfrage mit dem Pfad zur Datei. Das Betriebssystem leitet es dann an die Dateisystemtabelle weiter. Diese Tabelle enthält physische Adresse Datei, mit der es auf Ihrer Festplatte gefunden werden kann. Anhand dieser Adresse findet das Dateisystem die gewünschte Datei und überträgt sie an das Betriebssystem. Windows gleicht die empfangene Datei mit der entsprechenden Anfrage ab und sendet sie an das Programm, das die Anfrage gestellt hat. Danach öffnet das Programm die Datei, zum Beispiel in Microsoft-Programm Word und bietet so die Möglichkeit, es zu bearbeiten. Bei jeder späteren Änderung der Datei, beispielsweise beim Speichern oder Löschen, startet das Programm eine neue Anfrage.

Reis. 3.10. Organisation des Datenzugriffs

Wir arbeiten mit dem Dateisystem. Die Aktion des Dateisystems ist vor den Augen des Benutzers verborgen. Und doch hat er die Fähigkeit, in diesen Prozess einzugreifen – mit der Hilfe herauszufinden soziale Programme die Art des Dateisystems auf der Festplatte Ihres PCs und wandeln Sie es gegebenenfalls in ein anderes um.

Reis. 3.11. Arbeiten mit dem Dateisystem

Das Dateisystem ermöglicht es Ihnen, Programme und Daten zu organisieren und die geordnete Verwaltung dieser Objekte zu organisieren.

Die Betriebssysteme von Personalcomputern wurden tief durch das Konzept des Dateisystems geprägt, das dem Unix-Betriebssystem zugrunde liegt. In Unix OS vereinheitlicht das I / O-Subsystem die Art und Weise des Zugriffs auf Dateien und Peripheriegeräte... Unter einer Datei wird in diesem Fall ein Datensatz auf einem Datenträger, einem Terminal oder einem anderen Gerät verstanden.

Dateisystem Ist ein funktionaler Teil des Betriebssystems, der Operationen für Dateien bereitstellt. Das Dateisystem ermöglicht das Arbeiten mit Dateien und Verzeichnissen (Verzeichnissen) unabhängig von Inhalt, Größe, Typ usw.

Dateisystem Ist ein Datenmanagementsystem.

Ein Datenmanagementsystem ist ein System, bei dem Benutzer von den meisten physischen Dateimanipulationen befreit sind und sich hauptsächlich auf die logischen Eigenschaften der Daten konzentrieren können.

OS-Dateisysteme erstellen für Benutzer eine Art virtuelle Darstellung externer Speichergeräte, die es ihnen ermöglichen, mit ihnen nicht auf einer niedrigen Ebene von Befehlen zur Steuerung physischer Geräte zu arbeiten, sondern auf hohes Level Mengen und Datenstrukturen.

Dateisystem (Ziel):

• verbirgt das Bild des tatsächlichen Speicherorts von Informationen im externen Speicher;
• gewährleistet die Unabhängigkeit der Programme von den Besonderheiten einer bestimmten Computerkonfiguration (logische Ebene der Arbeit mit Dateien);
• bietet Standardreaktionen auf Kommunikationsfehler.

Dateistruktur

Die gesamte Sammlung von Dateien auf der Festplatte und die Beziehungen zwischen ihnen werden als Dateistruktur bezeichnet. Fortgeschrittene Betriebssysteme haben eine hierarchische - mehrstufige Dateistruktur, die in Form eines Baumes organisiert ist.

Es wird eine baumartige Verzeichnisstruktur verwendet - Verzeichnisbaum. Von Unix ausgeliehen. Hierarchische Struktur - die Struktur des Systems, dessen Teile (Komponenten) durch Einschluss- oder Unterordnungsbeziehungen verbunden sind.

Die hierarchische Struktur wird durch einen orientierten Baum dargestellt, in dem Scheitelpunkte Komponenten und Bögen Links entsprechen.

Verzeichnisbaum von Laufwerk G

Ein gerichteter Baum ist ein Graph mit einem ausgewählten Scheitelpunkt (Wurzel), in dem es nur einen Pfad zwischen der Wurzel und einem beliebigen Scheitelpunkt gibt. Dabei sind zwei Orientierungsvarianten möglich: Entweder sind alle Pfade von der Wurzel zu den Blättern orientiert oder alle Pfade sind von den Blättern zur Wurzel orientiert.

Bäume werden verwendet, um hierarchische Strukturen zu beschreiben und zu entwerfen.

Die Wurzel ist die Startposition, die Blätter sind die Endposition.

Abschnitte

Jede Festplatte oder magneto-optische Platte kann während des Formatierungsvorgangs in mehrere Teile geteilt werden und mit ihnen wie mit separaten (unabhängigen) Platten arbeiten. Diese Teile heißen Abschnitte oder logische Laufwerke... Die Partitionierung einer Festplatte in mehrere logische Festplatten kann erforderlich sein, da das Betriebssystem nicht mit Festplatten arbeiten kann, die größer als eine bestimmte Größe sind. Es ist sehr praktisch, Daten und Benutzerprogramme getrennt von Systemprogramme(OS), weil das Betriebssystem „vom Computer wegfliegen“ kann.

Kapitel- Festplattenbereich. Unter logisches Laufwerk (Partition) in einem Computer ist jeder Informationsträger gemeint, mit dem das Betriebssystem als ein einziges ganzes Objekt arbeitet.

Festplattenname- logische Datenträgerbezeichnung; Eintrag im Stammverzeichnis.

Logische Festplatten (Partitionen) werden mit lateinischen Buchstaben bezeichnet A, B, C, D, E, … (32 Buchstaben von A bis Z).

Die Buchstaben A, B sind für Disketten reserviert.

C - Festplatte, von der normalerweise das Betriebssystem gestartet wird.

Der Rest der Buchstaben sind logische Laufwerke, CDs usw. Die maximale Anzahl logischer Laufwerke für Windows ist unendlich.

V Partitionstabelle gibt die Lage des Anfangs und des Endes dieses Abschnitts und die Anzahl der Sektoren in diesem Abschnitt (Ort und Größe) an.

Logische Dateistruktur auf der Festplatte

Um auf Informationen auf der Festplatte in einer Datei zuzugreifen, müssen Sie die physikalische Adresse des ersten Sektors (Oberflächen-Nr. + Spur-Nr. + Sektor-Nr.), die Gesamtzahl der von dieser Datei belegten Cluster, die Adresse des nächsten Cluster, wenn die Dateigröße größer als die Größe eines Clusters ist

Die Elemente Dateistruktur:

Startsektor (Bootstrap, Bootsektor);

Tabelle PlatzierungDateien (FAT – Dateizuordnungstabelle);

Wurzelverzeichnis (Wurzelverzeichnis);

Datenbereich (verbleibender freier Speicherplatz).

Stiefel-Sektor

Stiefel-Sektor - der erste (initiale) Sektor der Festplatte. Befindet sich auf der 0-Seite, 0-Spur.

Bootsektor enthält Serviceinformationen:

Festplattenclustergröße (Cluster ist ein Block, der mehrere Sektoren zu einer Gruppe zusammenfasst, um die Größe der FAT-Tabelle zu reduzieren);

Ort der FAT-Tabelle (im OOT-Sektor gibt es einen Zeiger, wo sich die FAT-Tabelle befindet);

die Größe der FAT-Tabelle;

die Anzahl der FAT-Tabellen (es gibt immer mindestens 2 Kopien der Tabelle, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit zu gewährleisten, da die Zerstörung der FAT zum Verlust von Informationen führt und schwer wiederherzustellen ist);

die Adresse des Anfangs des Root-Verzeichnisses und seine maximale Größe.

Der Bootsektor enthält den Bootblock (Bootloader) - Boot-Record Boot-Record.

Bootloader - ein Dienstprogramm, das ein ausführbares Programm in RAM und bringt es in den Zustand der Ausführungsbereitschaft.

FAT (Dateizuordnungstabelle)

FAT (File Allocation Table) – Dateizuordnungstabelle. Es definiert, welche Abschnitte der Platte zu jeder Datei gehören. Der Datenbereich der Platte wird im Betriebssystem als eine Folge nummerierter Cluster dargestellt.

FETT Ist ein Array von Elementen, die Cluster des Datenbereichs der Festplatte adressieren. Jeder Cluster des Datenbereichs entspricht einem FAT-Element. FAT-Elemente dienen als Verweiskette auf Dateicluster im Datenbereich.

Struktur der Dateizuordnungstabelle:

FAT besteht aus 16/32/64-Bit-Elementen. Insgesamt kann die Tabelle bis zu 65520 solcher Elemente enthalten, von denen jedes (außer den ersten beiden) einem Plattencluster entspricht. Ein Cluster ist die Einheit, in der im Datenbereich auf der Festplatte Speicherplatz für Dateien und Verzeichnisse zugewiesen wird. Die ersten beiden Tabelleneinträge (nummeriert 0 und 1) sind reserviert, und jeder der anderen Tabelleneinträge beschreibt den Zustand des Plattenclusters mit derselben Nummer. Das Element kann anzeigen, dass der Cluster frei ist, dass der Cluster defekt ist, dass der Cluster zur Datei gehört und der letzte Cluster in der Datei ist. Wenn der Cluster zu einer Datei gehört und nicht der letzte Cluster ist, dann enthält der Tabelleneintrag die Nummer des nächsten Clusters in dieser Datei.

FETT Ist ein äußerst wichtiges Element der Dateistruktur. Verstöße gegen FAT können zum vollständigen oder teilweisen Verlust von Informationen auf der gesamten logischen Platte führen. Aus diesem Grund werden zwei Kopien von FAT auf der Festplatte gespeichert. Existiert spezielle Programme die den Status von FAT überwachen und Verstöße korrigieren.

Verschiedene Betriebssysteme erfordern verschiedene Versionen FETT

Windows 95 FAT 16, FAT 32

Windows NT (XP) NTFS

Novell Netware TurboFAT

UNIX NFS, ReiserFS

Der logische Aufbau des Speichermediums

Früher oder später wird ein unerfahrener Computerbenutzer mit einem Konzept wie einem Dateisystem (FS) konfrontiert. In der Regel kommt die erste Bekanntschaft mit diesem Begriff beim Formatieren eines Speichermediums: logische Laufwerke und Steckmedien (Flash-Laufwerke, Speicherkarten, externe Festplatte).

Vor der Formatierung fordert Sie das Windows-Betriebssystem auf, den Typ des Dateisystems auf dem Medium, die Größe des Clusters und die Formatierungsmethode (schnell oder vollständig) auszuwählen. Mal sehen, was ein Dateisystem ist und wozu es dient?

Alle Informationen werden auf dem Medium in einer Form aufgezeichnet, die in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sein muss, da sonst das Betriebssystem und die Programme nicht mit den Daten arbeiten können. Diese Reihenfolge organisiert das Dateisystem unter Verwendung bestimmter Algorithmen und Regeln zum Platzieren von Dateien auf den Medien.

Wenn ein Programm eine Datei auf der Festplatte benötigt, muss es nicht wissen, wie oder wo sie gespeichert ist. Das Programm muss lediglich den Namen der Datei, ihre Größe und ihre Attribute kennen, um diese Daten an das Dateisystem zu übertragen, das den Zugriff auf die gewünschte Datei... Das gleiche passiert beim Schreiben von Daten auf ein Medium: Das Programm übermittelt Informationen über die Datei (Name, Größe, Attribute) an das Dateisystem, das diese nach eigenen Regeln speichert.

Stellen Sie sich zum besseren Verständnis einen Bibliothekar vor, der einem Kunden ein Buch nach Titel aushändigt. Oder in umgekehrte Reihenfolge: Der Kunde gibt das gelesene Buch dem Bibliothekar, der es wieder einlagert. Der Kunde muss überhaupt nicht wissen, wo und wie das Buch aufbewahrt wird, dies liegt in der Verantwortung des Mitarbeiters der Institution. Der Bibliothekar kennt die Regeln für die Katalogisierung der Bibliothek und sucht nach diesen Regeln nach der Publikation oder legt sie zurück, d.h. nimmt seine offiziellen Aufgaben wahr. V dieses Beispiel eine Bibliothek ist ein Speichermedium, ein Bibliothekar ist ein Dateisystem, ein Client ist ein Programm.

Die Hauptfunktionen des Dateisystems

Die Hauptfunktionen des Dateisystems sind:

• Platzierung und Bestellung auf dem Datenträger in Form von Dateien;
• Bestimmung der maximal unterstützten Datenmenge auf dem Speichermedium;
• Erstellen, Lesen und Löschen von Dateien;
• Zuweisung und Änderung von Dateiattributen (Größe, Zeitpunkt der Erstellung und Änderung, Eigentümer und Ersteller der Datei, schreibgeschützt, versteckte Datei, temporäre Datei, Archiv, ausführbare Datei, maximale Dateinamenlänge usw.);
• Definieren der Dateistruktur;
• Organisation von Verzeichnissen zur logischen Organisation von Dateien;
• Dateischutz bei Systemausfall;
• Schutz von Dateien vor unbefugtem Zugriff und Änderungen ihres Inhalts.

Informationen, die auf einer Festplatte oder einem anderen Medium aufgezeichnet sind, werden auf der Grundlage einer Cluster-Organisation darin platziert. Ein Cluster ist eine Art Zelle einer bestimmten Größe, in der die gesamte Datei oder ein Teil davon platziert werden kann.

Wenn die Datei eine Clustergröße hat, belegt sie nur einen Cluster. Wenn die Dateigröße die Zellengröße überschreitet, wird sie in mehrere Clusterzellen platziert. Darüber hinaus dürfen sich freie Cluster nicht nebeneinander befinden, sondern über die physische Oberfläche der Platte verstreut sein. Ein solches System ermöglicht die effizienteste Nutzung des Speicherplatzes beim Speichern von Dateien. Die Aufgabe des Dateisystems besteht darin, die Datei beim Schreiben optimal in freie Cluster zu zerlegen, sowie beim Lesen zu sammeln und an das Programm bzw. das Betriebssystem zu übergeben.

Arten von Dateisystemen

Im Laufe der Evolution von Computern, Speichermedien und Betriebssystemen entstanden und verschwanden große Menge Dateisysteme. Im Zuge einer solchen evolutionären Auswahl werden heute hauptsächlich folgende FS-Typen verwendet, um mit Festplatten und externen Laufwerken (Flash-Laufwerke, Speicherkarten, externe Festplatten, CDs) zu arbeiten:

1. FAT32
2. ISO9660

Die letzten beiden Systeme sind für die Arbeit mit CDs ausgelegt. Die Dateisysteme Ext3 und Ext4 funktionieren mit Linux-basierten Betriebssystemen. NFS Plus ist ein Dateisystem für OS X-Betriebssysteme, das in Apple-Computern verwendet wird.

Die am weitesten verbreiteten Dateisysteme sind NTFS und FAT32, was nicht verwunderlich ist, denn Sie wurden für die Windows-Betriebssysteme entwickelt, auf denen die überwiegende Mehrheit der Computer weltweit ausgeführt wird.

Jetzt wird FAT32 aufgrund seiner höheren Zuverlässigkeit in Bezug auf Datensicherheit und -schutz aktiv durch das fortschrittlichere NTFS-System ersetzt. Außerdem letzte Version Windows lässt sich einfach nicht installieren, wenn die Festplattenpartition auf FAT32 formatiert ist. Das Installationsprogramm fordert Sie auf, die Partition in NTFS zu formatieren.

Datei NTFS-System unterstützt die Arbeit mit Festplatten mit Hunderten von Terabyte und einer einzelnen Dateigröße von bis zu 16 Terabyte.

Das FAT32-Dateisystem unterstützt Laufwerke bis zu 8 Terabyte und eine einzelne Dateigröße bis zu 4 GB. Am häufigsten wird dieses FS auf Flash-Laufwerken und Speicherkarten verwendet. Es ist im FAT32-Format externe Laufwerke In der Fabrik.

Allerdings ist die Dateigrößenbeschränkung von 4 GB bereits heute ein großer Nachteil. Aufgrund der Verbreitung von qualitativ hochwertigen Videos wird die Größe der Filmdatei diese Grenze überschreiten und es ist nicht möglich, sie auf den Medien aufzuzeichnen.

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Das Dateisystem ist das System, das beim Betrieb des Betriebssystems verwendet wird Windows-System... Es ist zum Organisieren und Speichern von Daten auf einer Festplatte erforderlich. Sie ist für die Speicherung der Daten auf der Festplatte verantwortlich. Schauen wir uns an, was ein Dateisystem ist und welche Arten von solchen Systemen existieren.

Warum brauchen Sie ein Dateisystem

Um zu verstehen, welches Dateisystem auf Ihrem Computer verwendet wird, können Sie zu einem Ordner namens "Arbeitsplatz" gehen. Dann musst du klicken Rechtsklick Maus und wählen Sie den Punkt "Eigenschaften". Im erscheinenden Fenster mit Informationen können Sie die folgende Inschrift lesen: Dateisystem: (Name).

Es ist keineswegs notwendig, dass auf jeder Platte das gleiche Dateisystem vorhanden ist. Um das herauszufinden, müssen Sie sich jede Disc ansehen.

Es ist aus die richtige Entscheidung Dateisystem und die Sicherheit Ihres persönlicher Computer und das Betriebssystem wird nicht abstürzen und Daten verlieren. Schauen wir uns an, welche Dateisysteme in Windows zu finden sind.

Arten von Dateisystemen

FETT

Das erste, was wir uns ansehen, ist ein Dateisystem namens FAT. Heute ist es äußerst selten, daher muss nicht näher darauf eingegangen werden. Sein größter Nachteil ist maximale Lautstärke Festplatte, die nur 2 GB groß ist, die in moderner Hardware praktisch nicht zu finden ist. Wenn Ihre Festplatte also ein größeres Volumen hat, funktioniert sie nicht mehr. Vor einigen Jahren waren 2 GB die Standardgröße einer Festplatte, und dieses Dateisystem wurde dort perfekt genutzt. Aber heute hat es seine Nützlichkeit überlebt und nimmt einen Ehrenplatz im Mülleimer der Geschichte ein.

Das nächste Dateisystem ist das berühmte FAT 32. 32 ist die Bitness des Systems. Diese Version ist eine aktualisierte Version des vorherigen Dateisystems. Wenn Sie eine frühere verwenden Windows-Version dann können Probleme beim Formatieren der Diskette auftreten. Dieses System ist jedoch viel stabiler als sein Vorgänger und die Arbeit mit Dateien wird viel schneller sein.

NTFS

Schauen wir uns nun an, was NTFS ist. Dieses System Dateispeicherung erschien vor relativ kurzer Zeit und ist moderner als die beiden vorherigen. Trotz der Vielzahl von Vorteilen werden ihm jedoch keine Nachteile vorenthalten. Die meisten Discs, die heute von kommerziellen Unternehmen hergestellt werden, verfügen über dieses Dateisystem. Es speichert Daten viel besser, aber es beansprucht die Ressourcen Ihres Computers ziemlich stark.

Außerdem wird bei einer Vollauslastung der logischen Platte von bis zu 90 Prozent die Arbeit des Dateisystems drastisch reduziert. Wenn sich herausstellt, dass das Betriebssystem älter als Windows XP ist, wird ein solches Dateisystem einfach die Arbeit verweigern. Wenn Sie eine Festplatte in das Laufwerk einlegen, kann Ihr Computer sie einfach nicht erkennen oder wird als unbekannte Partition markiert. Apropos Vorteile: Die Arbeit eines solchen Dateisystems mit kleinen Dateien ist viel schneller und besser. Die maximale Größe einer Festplatte beträgt 18 TB. Es gibt auch so etwas wie Dateifragmentierung. Damit wird die Arbeit des Dateisystems nicht verlangsamt, sondern funktioniert wie gewohnt weiter. Außerdem können Sie bei der Verwendung von NTFS absolut sicher sein, dass die Datei nicht beschädigt wird. Das System nutzt den Speicherplatz sehr sparsam und ermöglicht es Ihnen, Dateien auf eine minimale Größe zu komprimieren, ohne sie zu beschädigen. Übrigens, dank dieses Systems wurde es möglich, Daten im Falle eines Verlustes wiederherzustellen. Vergleicht man dieses System mit FAT, so liegen alle Vorteile auf der Hand. Das Wichtigste, was sie Ihnen bieten kann, ist Sicherheit.

UDF

Jetzt ist es an der Zeit zu überlegen, was ein UDF-Dateisystem ist. Dieses vom Betriebssystem des Computers unabhängige Dateisystem dient zum Speichern von Daten, die sich auf optischen Medien befinden. Im Gegensatz zu früheren Systemen können Sie mit UDF zusätzlich Informationen auf eine bereits gefüllte Diskette schreiben. Außerdem kann dieses Dateisystem bestimmte Dateien auf der Festplatte selektiv löschen, ohne den Rest der Informationen zu beschädigen. Metadaten wie das Root-Territorium befinden sich chaotisch innerhalb der Festplatte, aber die Basis dieser Daten hat drei Stellen: 256 Sektoren, 257 und N-1, in in diesem Fall N ist die Größe der Spur.

Bei Discs im DVD-Format ist UDF das erfolgreichste Dateisystem, da es absolut keine Beschränkungen der Dateigröße hat. Sie können sowohl große als auch kleine Videos aufnehmen.

Dank UDF haben wir gelernt, was das endgültige Dateisystem ist und wie man es für unseren Computer richtig auswählt.