Билет 17

Оглавление

 Файлы и файловая система

Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов.

Файл — это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.

Имя файла.

 Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и так далее). 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 МS-DОS собственно имя файла должно содержать не более 8 букв латинского алфавита, цифр и некоторых специальных знаков, а расширение состоит из трех латинских букв, например: рroba.txt.

Слева от точки находится собственно имя файла (рroba). Точка и следующая за ней часть имени называется расширением или типом файла (.txt). Обычно в именах файлов употребляются латинские буквы и цифры. 

В операционной системе Windows имя файла может иметь длину до 255 символов, причем можно использовать русский алфавит, например: Единицы измерения информации.doc

Вернемся снова к вопросу о файлах. В файлах на устройствах внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Любому пользователю, работающему на компьютере, приходится иметь дело с файлами. Даже для того, чтобы поиграть в компьютерную игру, нужно узнать, в каком файле хранится ее программа, суметь отыскать этот файл и инициализировать работу программы.

Расширение (тип) указывает, какого рода информация хранится в данном файле. Например, расширение . txt и .doc обычно обозначает текстовый файл (содержит текст); расширение .bmp  или .jpg — графический файл (содержит рисунок), .агj — архивный файл (содержит архив — сжатую информацию), .раs и .bas — программа на языке Паскаль и Бейсик.

Файлы, содержащие исполняемые компьютерные программы, имеют расширения .ехе или .соm. Например, программа популярной игры  «Тетрис» хранится в файле tetris.ехе. Инициализация программы происходит путем записи ее в оперативную память и перехода работы процессора к ее исполнению. 

В файлах хранятся разнообразные виды и формы информации: тексты, рисунки, видео, звук и т. д. Текстовая информация хранится в файле в кодах ASII . Содержимое текстового файла можно просматривать  с помощью программных средств. Файл с нетекстовой информацией при просмотре нельзя понять.

Для характеристики файла используют:

ü      Полное имя файла

ü      Объем

ü      Дату создания

ü      Время создания

ü      Атрибуты ( только для чтения, скрытый, архивный, системный)

Файлы прямого и последовательного доступа

Содержимое файла представляется потоком байт –файловая система позволяет читать и  записывать логические записи последовательно.

Логическая запись структурирована ФС – делает запись или чтение с указанным номером – прямой доступ (в настоящее время используется редко).

Файловая система.

Работа с файлами на компьютере производится с помощью файловой системы.

Файловая система — это функциональная часть ОС, обеспечивающая выполнение операций над файлами.

Чтобы найти нужный файл, пользователю должно быть известно: а) какое имя у файла; б) где хранится файл.

На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется используемой файловой системой.

Каждый диск разбивается на две области: область хранения файлов и каталог. Каталог содержит имя файла и указание на начало его размещения на диске. Если провести аналогию диска с книгой, то область хранения файлов соответствует ее содержанию, а каталог — оглавлению. Причем книга состоит из страниц, а диск — из секторов.

Для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков) может использоваться одноуровневая файловая система, когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен файлов. Такой каталог можно сравнить с оглавлением детской книжки, которое содержит только названия отдельных рассказов.

Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска используется много уровневая иерархическая файловая система, которая имеет древовидную структуру. Такую иерархическую систему можно сравнить, например, с оглавлением данного учебника, которое представляет собой иерархическую систему разделов, глав, параграфов и пунктов.

Начальный, корневой каталог содержит вложенные каталоги 1-го уровня, в свою очередь, каждый из последних может содержать вложенные каталоги 2-го уровня и так далее. Необходимо отметить, что в каталогах всех уровней могут храниться и файлы.

Файловая система — это система хранения файлов и организации каталогов. 

Путь к файлу.

Как найти имеющиеся файлы (рroba.txt) в данной иерархической файловой системе? Для этого 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 содержится нужный файл. Пути к вышеперечисленным файлам можно записать следующим образом:

С:\TEXT\

Путь к файлу вместе с именем файла называют иногда полным именем файла.

Пример полного имени файла:

С: \TEXT\ рroba.txt

 Представление файловой системы с помощью графического интерфейса. Иерархическая файловая система МS-DОS, 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 МS-DОS.

Однако иерархическая структура этих систем несколько различается. В иерархической файловой системе МS-DОS вершиной иерархии объектов является корневой каталог диска, который можно сравнить со стволом дерева, на котором 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).

Рабочий стол

Если мы хотим ознакомиться с ресурсами компьютера, необходимо открыть папку Мой компьютер.

В окне Мой компьютер находятся значки имеющихся в компьютере дисков. Активизация (щелчок) значка выводит информацию о ёмкости, занятой и свободной части диска.

Выбрав один из пунктов меню Вид (Крупные значки, Мелкие значки, Список, Таблица), можно настроить форму представления содержимого папки.

Папка Сетевое окружение содержит папки всех компьютеров, подключенных в данный момент к локальной сети.

Папка Корзина временно содержит все удаленные папки и  файлы. При необходимости удаленные и хранящиеся в корзине папки и документы можно восстановить.

Для окончательного удаления файлов необходимо ввести команду [Файл-Очистить корзину]. 

Операции над файлами.

В процессе работы на компьютере наиболее часто над файлами 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).

Графический интерфейс Windows позволяет проводить операции над файлами с помощью мыши с использованием метода Drag&dгор (перетащи и оставь). Существуют также специализированные приложения для работы с файлами, так называемые файловые менеджеры: Nогtоn Commander, Windows Соmmаnder,  Проводник и др.

Аппаратное обеспечение

Магнитные запоминающие устройства. Носитель информации -- материальный объект, используемый для хранения информации. Различают бумажные носители (перфокарты, перфоленты), магнитные носители (ленты, диски, барабаны) и оптические носители (лазерные диски).
Накопитель -- механическое устройство, управляющее записью, хранением и считыванием данных. Различают накопители на гибких магнитных дисках НГМД и накопители на жестких магнитных дисках НЖМД, накопители на оптических и магнитооптических дисках (НОД).
Накопитель на жестком магнитном диске НЖМД состоит из нескольких магнитных дисков МД, насаженных на один вал двигателя, вблизи которых расположены магнитные головки, связанные с механическим приводом. Информацию на МД записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей - дорожек (треков). Цилиндр -- совокупность дорожек МД, равноудаленных от его центра. Каждая дорожка МД разбита на секторы -- области, определяемые идентификационными метками и номером. В одном секторе дорожки может быть помещено 128, 256, 512 или 1024 байта, но обычно 512 байт данных. Обмен данными между НМД и ОЗУ осуществляется последовательно целым числом секторов. Кластер -- минимальный объем размещения информации на диске, воспринимаемый операционной системой, он состоит из одного или нескольких смежных секторов дорожки. Форматирование диска -- разметка на диске дорожек и секторов, маркировка дефектных секторов, запись служебной информации.
Файл -- область внешней памяти (НГМД, НЖМД, НОД), используемая для хранения массива однотипных данных (текстовых, графических, звуковых и т.д.). Каждому файлу выделяется целое число кластеров, которые могут находиться в любом месте диска, то есть необязательно быть смежными. Файлы, хранящиеся в разбросанных по диску кластерах, называют фрагментированными. Процедура перезаписи информации, при которой файлы размещаются в последовательных секторах на смежных дорожках, называется дефрагментацией диска.
НГМД с форм-фактором 3,5" имеют емкость 1,44 Мбайт, емкость сектора 512 байт, доступ к информации 0,1-1 c, скорость чтения/записи 50 кбайт/с. НЖМД имеет емкость 20-40 Гбайт, время доступа 1-100 мс, скорость чтения/записи 1 Мбайт/с, скорость вращения 3600 об/мин. Емкость Zip-дисков - 100 Мбайт и выше. Емкость компакт-диска CD-ROM - 700 Мбайт.
В машинах-серверах и суперЭВМ применяются дисковые массивы RAID (Redundant Array of Independent Disks -- матрица с резервируемыми независимыми дисками), в которых несколько накопителей на жестких дисках объединены и образуют один большой диск.
Накопитель на магнитной ленте (стример) состоит из лентопротяжного механизма, магнитной ленты и магнитной головки. Кассеты с магнитной лентой (картриджи) имеют емкость более 2000 Мбайт. Стримеры имеют высокую инерционность, используются для резервного копирования и архивирования информации.
2.7. Оптические и магнитооптические запоминающие устройства. В оптических ЗУ запись и считывание осуществляется с помощью источника света. Накопители на оптических дисках (НОД) включают в себя источник (лазер) и приемник света, оптическую запоминающую среду, модулятор светового пучка, поляризационную призму. Компакт-диск состоит из жесткой прозрачной основы, на которую нанесен рабочий и защитный слой. При записи (воспроизведении, стирании) диск вращается, а луч лазера, сфокусированный на дорожку, перемещается вдоль радиуса вращающегося диска.
Преимущества CD-ROM: высокая плотность записи (до бит/см), отсутствие механического контакта при работе, долговечность записи, надежность, небольшие размеры. CD-ROM имеют емкость от 50 Мбайт до 1,5 Гбайт, время доступа от 30 до 300 мс, скорость считывания информации от 150 до 1500 Кбайт/с. Применяемые компакт-диски имеют диаметр 3,5" и 5,25" (1''=1 дюйм=2,53 см).
Неперезаписываемые лазерно-оптические диски или компакт-диски ПЗУ CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) поставляются фирмой-изготовителем с уже записанной информацией. Для их изготовления создается первичный мастер-диск: в специальном устройстве лазерным лучем большой мощности выжигают на рабочем слое диска след -- дорожку с микроскопическими впадинами. Тиражирование CD-ROM осуществляется путем литья под давлением по мастер-диску. В НОД записанная на CD-ROM информация считывается лазерным лучом меньшей мощности, который отражаясь от углублений изменяет свою интенсивность.
Также используются перезаписываемые лазерно-оптические диски с однократной (CR-R) и многократной (CD-RW) записью. В процессе записи лазерный луч в специальном дисководе ПК прожигает микроуглубления под защитным слоем, либо изменяет оптические свойства рабочего слоя.
При записи или стирании информации на перезаписываемые магнитооптические диски лазерный луч используется для местного разогрева поверхности диска с последующим намагничиванием магнитной головкой. Считывание информации производится лазерным лучом меньшей мощности, при отражении которого от намагниченного участка изменяется ориентация плоскости поляризации. Это регистрируется с помощью анализатора и фотоприемника.
Магнитооптические диски с однократной записью отличаются от обычных тем, что на их контрольные дорожки наносятся специальные метки, запрещающие стирание и повторную запись. Емкость магнитооптических дисков достигает нескольких Гбайтов, время доступа от 15 до 150 мс, скорость считывания до 2000 Кбайт/с. Недостаток -- высокая цена.
DVD-диск (Digital Versatile Disk) -- цифровой многофункциональный диск. Носителем информации является диск диаметром 120 мм толщиной 1,2 мм. Внешне похож на CD. Бывают DVD-диски односторонние, двухсторонние, с одним и двумя рабочими слоями с каждой стороны. Однослойный односторонний DVD-диск имеет емкость 4,7 Гбайт, двухслойный односторонний -- 8,5 Гбайт, двухслойный двухсторонний диск -- 17 Гбайт. (Лазер имеет меньшую длину волны, создавая большую плотность)

Flash - память - полупроводниковое устройство.