Файл Иерархическая файловая система Теория

Файл
Теория:
Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти
компьютера в виде файлов.
Файл — это определённое количество информации (программа или
данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней)
памяти.
Файл обязательно имеет имя, формат которого определяется используемой
файловой системой.
Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя
файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т. д.).
Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается
программой автоматически при его создании.
В различных операционных системах существуют различные форматы имен
файлов. В операционной системе MS-DOS собственно имя файла должно
содержать не более восьми букв латинского алфавита и цифр, а расширение
состоит из трех латинских букв, например: proba.txt
В операционной системе Windows имя файла может иметь до 255 символов,
причем допускается использование русского алфавита, например:
Единицы измерения информации.doc
Файловая система.
На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске)
может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на
диске определяется установленной файловой системой.
Файловая система - это система хранения файлов и организации каталогов.
Для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков)
удобно применять одноуровневую файловую систему, когда каталог
(оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен
файлов.
Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска
файлы организуются в много уровневую иерархическую файловую систему,
которая имеет «древовидную» структуру.
Начальный, корневой, каталог содержит вложенные каталоги 1-го уровня, в
свою очередь, в каждом из них бывают вложенные каталоги 2-го уровня и т.
д. Необходимо отметить, что в каталогах всех уровней могут храниться и
файлы.
Путь к файлу.
Для того чтобы найти файл в иерархической файловой структуре необходимо
указать путь к файлу. В путь к файлу входят записываемые через разделитель
"\" логическое имя диска и последовательность имен вложенных друг в друга
каталогов, в последнем из которых находится данный нужный файл.
Например, путь к файлам на рисунке можно записать так:
C:\basic\
C:\Музыка\Пикник\
Полное имя файла.
Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла.
Пример полного имени файлов:
C:\basic\prog123.bas
C:\Музыка\Пикник\Иероглиф.mp3
Операции над файлами.
В процессе работы на компьютере над файлами чаще всего производятся
следующие операции: копирование (копия файла помещается в другой
каталог); перемещение (сам файл перемещается в другой каталог); удаление
(запись о файле удаляется из каталога); переименование (изменяется имя
файла).
Графическое представление файловой системы.
Иерархическая файловая система MS-DOS, содержащая каталоги и файлы,
представлена в операционной системе Windows с помощью графического
интерфейса в форме иерархической системы папок и документов. Папка в
Windows является аналогом каталога MS-DOS. Однако иерархические
структуры этих систем несколько различаются. В иерархической файловой
системе MS-DOS вершиной иерархии объектов является корневой каталог
диска, который можно сравнить со стволом дерева — на нем растут ветки
(подкаталоги), а на ветках располагаются листья (файлы).
В Windows на вершине иерархии папок находится
папка Рабочий стол. (Следующий уровень представлен
папками Мой компьютер, Корзина и Сетевое
окружение (если компьютер подключен к локальной
сети).
Обрати внимание!
Имя файла состоит из двух частей, разделённых
точкой: собственно имя файла и расширение,
определяющее его тип (программа, данные и так
далее).
Собственно имя файлу даёт пользователь, а тип файла
обычно задаётся программой автоматически при его
создании.
Тип файла
Примеры расширений
Системный файл
drv, sys
Исполняемые программы
exe, com
Текстовый файл
txt, rtf, doc, docx, odt
Графический файл
bmp, gif, jpg, tif, png, pds
Web-страница
htm, html
Звуковой файл
wav, mp3, midi, kar, ogg
Видеофайл
avi, mpeg
Архив
zip, rar
Электронная таблица
xls, ods
Код (текст) программы
bas, pas, сpp
Файл в каталоге описывается записью, в которой указывается его имя,
размер, дата и время создания, а также набор атрибутов:
1. «Только для чтения» (read only) — файл с таким атрибутом доступен
операционной системе и приложениям только для чтения, т.е. в нём нельзя
сохранить какие-либо изменения;
2. «Скрытый» (hidden) — файл с таким атрибутом не вводится при показе
содержимого папок;
3. «Системный» (system) — файл с таким атрибутом относятся к системным
файлам операционной системы, которые нельзя удалять или изменять;
4. «Архивный» (archive) — этот атрибут указывает программам архивации
файлов, предназначенные для резервного копирования.
Архивация файлов
Для уменьшения места, занимаемого файлами, с целью долговременного
хранения или передачи по компьютерным сетям файлы архивируются с
помощью файловых менеджеров или специализированных приложений —
архиваторов.
Существуют различные алгоритмы архивации данных без потери
информации, при которых при разархивации данные будут восстановлены.
Самый простой алгоритм сжатия данных основан на замене повторяющихся
битов более короткой последовательностью битов.
Пример:
В тексте подряд идут 10 пробелов, которые кодируются 10 байтами. При
архивации они заменяются 3 байтами.
Алгоритм кодирования одинаковых последовательностей символов ищет в
текстовых файлах одинаковые подстроки, а в графических — близкие по
цвету последовательности пикселей. Каждый такой фрагмент файла
представляется более коротким кодом и в процессе архивации при
повторных появлениях заменяется ссылкой на первичный код.
Обрати внимание!
Лучше всего сжимаются текстовые и графические файлы, практически не
сжимаются файлы архивов и исполняемые файлы.
Существуют различные архиваторы файлов (ZIP, 7-ZIP, RAR).
При создании нового архива нужно задать параметры архивации:
1. Задать имя архивного файла и место его хранения на диске;
2. Выбрать формат архивации;
3. Выбрать степень сжатия файлов;
4. Выбрать размер словаря и слова;
5. Можно создать многотомный архив, т.е. архив, состоящий из нескольких
частей, которые используются для сохранения большого архива на носителях
информации;
6. Можно создать непрерывный архив, что позволяет добиться максимальной
степени сжатия нескольких файлов;
7. Можно создать самораспаковывающийся архив SFX, который является
исполнимым файлом и имеет расширение exe. Для разархивации такого
архива не нужен архиватор, достаточно запустить файл архива на
выполнение.
Для разархивации файлов необходимо открыть файл архива в архиваторе и
ввести соответствующую программу.
Иерархическая файловая система
Теория:
На каждом носителе информации (гибком, жёстком или лазерном диске)
может храниться большое количество файлов. Для того чтобы можно было
найти файл по его имени, на диске создают разделы, а в каждом разделе —
каталоги.
Каждый том носителя информации содержит корневой каталог, в котором
перечислены хранящиеся на носителе файлы и папки.
В простейшим случае, когда файлов мало, каталог представляет собой
линейную последовательность записей о файлах.
В разных файловых системах файлы описываются по-разному.
Далее рассмотрим файловую систему FAT.
Обрати внимание!
Запись о файле в каталоге одержит имя файла, адрес первого кластера, с
которого начинается файл, размер файла, дату и время его создания, а также
атрибуты файла.
Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска
файлы хранятся в многоуровневой иерархической файловой системе, которая
имеет древовидную структуру.
Корневая папка содержит вложенные папки 1-го уровня (например, папка «7
класс»), в свою очередь, каждая из них может содержать вложенные папки 2го уровня (например, папка «7 класс» содержит папки «Домашнее задание»
и «Работа на уроке»).
Обрати внимание!
В папках всех уровней могут храниться файлы.
Путь к файлу
Для того чтобы найти файл в иерархии каталогов, необходимо указать путь к
файлу. Путь к файлу начинается с логического имени диска, затем
записывается последовательность имён вложенных друг в друга папок, в
последней из которых содержится нужный файл.
Обрати внимание!
Имена диска и папок записываются через разделитель «\».
Восстановление файлов и файловой системы
В процессе работы компьютера случаются сбои, в результате происходит
неправильное завершение работы приложений и операционной системы, что
может приводить к повреждению отдельных кластеров и файлов. Могут
появиться сбойные кластеры, в каталогах могут быть изменены имена
файлов, а в FAT могут появиться нарушения в цепочках размещения файлов.
Обрати внимание!
Для восстановления
программы.
файловой
системы
используются
специальные
В операционной системе Windows такой программой является служебная
программа Проверка диска, которая автоматически запускается при
загрузке Windows после неправильного завершения работы или может быть
при необходимости запущена пользователем в произвольный момент.
Дефрагментация дисков
Замедление скорости обмена данными с носителем информации может
происходить в результате фрагментации файлов.
Если запись производится на незаполненный диск,
принадлежащие одному файлу, записываются подряд.
то
кластеры,
Если диск переполнен, на нём может не быть непрерывной области,
достаточной для размещения файла, и файл запишется в виде нескольких
фрагментов.
Обрати внимание!
Фрагментация файлов возрастает с течением времени, в процессе удаления
одних файлов и записи других файлов.
Так как на диске могут храниться тысячи файлов в сотнях тысяч кластеров,
то фрагментированность файлов будет существенно замедлять доступ к ним
и в конечном итоге приводить к преждевременному износу жёсткого диска.
Обрати внимание!
Рекомендуется периодически проводить дефрагментацию диска, в процессе
которой файлы записываются в кластеры, последовательно идущие друг за
другом.