30517

Понятие файловой системы. Логическая и физическая организация файловой системы FAT

Доклад

Математика и математический анализ

В широком смысле понятие файловая система включает: совокупность всех файлов на диске наборы структур данных используемых для управления файлами такие например как каталоги файлов дескрипторы файлов таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске комплекс системных программных средств реализующих управление файлами в частности: создание уничтожение чтение запись именование поиск и другие операции над файлами. Двоичные файлы не используют SCIIкоды они часто имеют сложную внутреннюю структуру например...

Русский

2013-08-24

37.17 KB

29 чел.

50.Понятие файловой системы. Логическая и физическая организация файловой системы FAT.

 Ответ:

Файловая система

Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

  1.  совокупность всех файлов на диске,
  2.  наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске,
  3.  комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

Имена файлов

В файловой системе FAT длина имен ограничивается известной схемой 8.3 (8 символов - собственно имя, 3 символа - расширение имени), а в ОС UNIX System V имя не может содержать более 14 символов.

Типы файлов

Файлы бывают разных типов: обычные файлы, специальные файлы, файлы-каталоги.

Обычные файлы в свою очередь подразделяются на текстовые и двоичные. Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII-коде. Это могут быть документы, исходные тексты программ и т.п. Двоичные файлы не используют ASCII-коды, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например, объектный код программы или архивный файл

Специальные файлы - это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла. Специальные файлы, так же как и устройства ввода-вывода, делятся на блок-ориентированные и байт-ориентированные.

Каталог - это, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет), а с другой стороны - это файл, содержащий системную информацию о группе файлов, его составляющих. В каталоге содержится список файлов, входящих в него, и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами).

В разных файловых системах могут использоваться в качестве атрибутов разные характеристики, например:

  1.  информация о разрешенном доступе,
  2.  пароль для доступа к файлу,
  3.  владелец файла,
  4.  создатель файла,
  5.  признак "только для чтения",
  6.  признак "скрытый файл",
  7.  признак "системный файл",
  8.  признак "архивный файл",
  9.  признак "двоичный/символьный",
  10.  признак "временный" (удалить после завершения процесса),
  11.  признак блокировки,
  12.  длина записи,
  13.  указатель на ключевое поле в записи,
  14.  длина ключа,
  15.  времена создания, последнего доступа и последнего изменения,
  16.  текущий размер файла,
  17.  максимальный размер файла.

Иерархия каталогов может быть деревом или сетью. Каталоги образуют дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог, и сеть - если файл может входить сразу в несколько каталогов. В MS-DOS каталоги образуют древовидную структуру, а в UNIX'е - сетевую.

Рис. 2.32. Логическая организация файловой системы 
а - одноуровневая; б - иерархическая (дерево); в - иерархическая (сеть)

Логическая организация файла

На рисунке 2.33 показаны несколько схем логической организации файла. Записи могут быть фиксированной длины или переменной длины. Записи могут быть расположены в файле последовательно (последовательная организация) или в более сложном порядке, с использованием, так называемых индексных таблиц, позволяющих обеспечить быстрый доступ к отдельной логической записи (индексно-последовательная организация). Для идентификации записи может быть использовано специальное поле записи, называемое ключом. В файловых системах ОС UNIX и MS-DOS файл имеет простейшую логическую структуру - последовательность однобайтовых записей.

Рис. 2.33. Способы логической организации файлов

Физическая организация и адрес файла

Файл состоит из физических записей - блоков. Блок - наименьшая единица данных, которой внешнее устройство обменивается с оперативной памятью. Непрерывное размещение - простейший вариант физической организации (рисунок 2.34,а), при котором файлу предоставляется последовательность блоков диска, образующих единый сплошной участок дисковой памяти. Для задания адреса файла в этом случае достаточно указать только номер начального блока. Другое достоинство этого метода - простота. Но имеются и два существенных недостатка. Во-первых, во время создания файла заранее не известна его длина, а значит не известно, сколько памяти надо зарезервировать для этого файла, во-вторых, при таком порядке размещения неизбежно возникает фрагментация, и пространство на диске используется не эффективно, так как отдельные участки маленького размера (минимально 1 блок) могут остаться не используемыми.

Следующий способ физической организации - размещение в виде связанного списка блоков дисковой памяти (рисунок 2.34,б ). При таком способе в начале каждого блока содержится указатель на следующий блок. В этом случае адрес файла также может быть задан одним числом - номером первого блока. В отличие от предыдущего способа, каждый блок может быть присоединен в цепочку какого-либо файла, следовательно фрагментация отсутствует. Файл может изменяться во время своего существования, наращивая число блоков.

Рис. 2.34. Физическая организация файла а - непрерывное размещение; б - связанный список блоков; 
в - связанный список индексов; г - перечень номеров блоков

Рис. 2.37. Функции физического уровня файловой системы

Исходные данные: 
V - размер блока 
N - номер первого блока файла 
S - смещение логической записи в файл

Требуется определить на физическом уровне:

n - номер блока, содержащего требуемую логическую запись

s - смещение логической записи в пределах блока

n = N + [S/V], где [S/V] - целая часть числа S/V 
s = R [S/V] - дробная часть числа S/V

Доска: Нарисовать схему логической и физической схемы организации файлов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

63324. Новий час. Наукова революція XVII століття: етапи, структура, герої, результати 47 KB
  і опублікованої двома роками пізніше Кеплер привів два зі своїх знаменитих трьох законів руху планет: Кожна планета рухається по еліпсі в одному з фокусів якого перебуває Сонце.Кеплеровский закон площ це перший математичний опис планетарних рухів що виключило принцип рівномірного руху по окружності як першооснову. Цей миттєвий метод опису що Кеплер згодом цілком усвідомлено використовував при аналізі руху Марса став одним з видатних принципових досягнень науки XVII в. Галилея Бесіди й математичні докази що стосуються двох нових...
63325. МІЖБЮДЖЕТНІ ВІДНОСИНИ І СИСТЕМА БЮДЖЕТНОГО ВИРІВНЮВАННЯ 251.5 KB
  Крім того статтею 142 визначено матеріальну та фінансову основу місцевого самоврядування до складу якої входить: рухоме і нерухоме майно доходи місцевих бюджетів інші кошти земля природні ресурси що є у власності територіальних громад...
63330. Т.Пинчон – один из ярких представителей школы «черного юмора». Роман Т. Пинчона «V.» 28.65 KB
  Пинчона V. развитие творческих способностей студентов усовершенствование и закрепление знаний формировать навыки монологичного ответа уметь применять теоретические знания в практике анализа План семинара: Томас Пинчон одна из самых загадочных фигур в мировой литературе.
63331. Специфика жанра «антиутопия» в современном литературоведении 51 KB
  В первой автор вводит нас в страшный мир Алекса. Мытарства Алекса после освобождения из тюрьмы составляют третью часть романа. После неудачной попытки доведения Алекса до самоубийства у него случается сотрясение мозга и после лечения все привитые ему рефлексы пропадают...
63332. СИСТЕМА ДОХОДІВ БЮДЖЕТУ 303 KB
  При формуванні основного централізованого фонду грошових коштів держава вступає у відносини з: підприємствами організаціями установами усіх форм власності з приводу сплати податків зборів відрахувань та інших платежів...