Файловая система – порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т.п. Файловая система определяет формат содержимого и физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.
По предназначению файловые системы можно классифицировать:
- для носителей с произвольным доступом (например, жесткий диск): FAT32, ext2 и др. Поскольку доступ к дискам в разы медленнее, чем доступ к оперативной памяти, для прироста производительности во многих файловых системах применяется асинхронная запись изменений на диск.
- для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты): QIC
- для оптических носителей – CD и DVD: ISO9660, HFS, UDF
- виртуальные файловые системы: AEFS
- сетевые файловые системы: NFS, CIFS
-для флэш-памяти: ExtremeFFS, exFAT
Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач:
1. Именование файлов;
2. Программный интерфейс работы с файлами для приложений;
3. Организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;
4. Содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.).
В многопользовательских системах появляется еще одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру, при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».
Файловая система fat
FAT - (с англ.таблица размещения файлов) – этот термин относится к одному из способов организации файловой системы на диске. Эта таблица хранит информацию о файлах на жестком диске в виде последовательности чисел, определяющих, где находится каждая часть каждого файла. С ее помощью операционная система выясняет, какие кластеры занимает нужный файл. FAT – является самой распространенной файловой системой и поддерживается подавляющим большинством операционных систем. Сначала FAT была 12-разрядной и позволяла работать с дискетами и логическими дисками объемом не более 16 Мбайт. В MS-DOS версии 3.0 таблица FAT стала 16-разрадной для поддержки дисков большей емкости, а для дисков объемом до 2 047 Гбайт используется 32-разрядная таблица FAT.
Была разработана Биллом Гейтсом и Марком Макдональдом в 1977 году.
Сейчас существуют три типа файловой системы FAT:
1. FAT12 – поддерживает очень небольшие объемы дисков, поэтому сейчас она применяется только на дискетах.
2. FAT16 – используется на винчестерах и поддерживает диски объемом до 2Гб, поэтому сейчас данная файловая система практически не используется.
3. FAT32 – теоретически поддерживаются диски объемом до 2Гб. Данная файловая система сейчас достаточно популярна, хотя в последние годы многие пользователи Windows XP предпочитают использовать NTFS.
Структура: загрузочный сектор, таблица размещения файлов, корневой каталог, область данных.
Загрузочный сектор. В начале раздела диска с файловой системой FAT располагается загрузочный сектор. Он необходим для начальной загрузки компьютера. Так же в нем располагается информация о параметрах данного раздела.
Таблица размещения файлов. Вся область данных диска разделена на кластеры – блоки, размер которых задается при форматировании диска. На дискете, например, размер кластера равен 512-ти байтам. А на современных винчестерах с объемом диска более 32Гб размер кластера равен 32Кб. Каждый файл и каталог занимает один или несколько кластеров. Таким образом, образуются цепочки кластеров.
В таблице размещения файлов каждый кластер помечается специальным образом. Размер метки в битах для каждого кластера указывается в названии файловой системы. Т.е. для файловой системы FAT16 размер метки будет равен 16-ти байтам, для FAT32 – 32 и т.д.
Всего существует три типа меток для кластеров:
-свободный кластер – кластер, в который будут записываться новые файлы и каталоги.
-занятый кластер – в метке указывается следующий кластер в цепочке. Если цепочка кластеров заканчивается, то кластер помечается особой меткой.
-BAD-блок – кластер с ошибками доступа. Помечается при форматировании диска, чтобы исключить в последующем доступ к нему.
Повреждение таблицы размещения файлов полностью уничтожает структуру файловой системы, поэтому на диске всегда хранится две копии таблицы.
Корневой каталог. Область диска, в котором располагается информация о корневом каталоге. Размер ее ограничен, поэтому в корневом каталоге диска может находиться не более 512-ти файлов и подкаталогов.
Область данных. Оставшаяся часть раздела, на которой размещается содержимое файлов и каталогов.
Сейчас основным конкурентом файловой системы FAT32 является NTFS. Файловая система NTFS получила популярность с распространением ОС Windows XP.
Основным преимуществом файловой системы FAT32 является ее простота и совместимость со старыми ОС. Для этой файловой системы существует большое количество подробной документации. Существует ограничение на максимальный размер файла – 4 Гб. Сбои в системе часто приводят к повреждениям одного или нескольких файлов. Однако, при серьезных повреждениях, восстановить информацию гораздо проще, чем в случае с NTFS.
Основными преимуществами файловой системы NTFS является ее защищенность от несанкционированного доступа. В этой файловой системе отсутствуют ограничения на размер файлов и каталогов. Так же ее особенность является журналирование – запись всех операций перед их выполнением в специальный журнал. В случае, если во время выполнения операций с файловой системой произойдет сбой (зависание ОС, отключение электричества и т.п.), то она на основе записей в журнале сможет вернуть себя в прежнее состояние. Однако, в случае серьезного сбоя восстановить информацию будет очень сложно, подчас невозможно. Причиной тому является отсутствие официальной документации файловой системы от Майкрософт. Так же недостатком NTFS является несовместимость со старыми версиями ОС (Windows 95, 98).
NTFS (от англ. файловая система новой технологии) – стандартная файловая система для ОС Microsoft Windows NT. NTFS имеет встроенные возможности разграничивать доступ к данным для различных пользователей и групп пользователей, а также назначать квоты (ограничения на максимальный объем дискового пространства, занимаемый теми или иными пользователями).
ПК называют сравнительно недорогой универсальный микрокопьютер, рассчитанный на одного пользователя. Компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изгтовителями.
Компьютер легко расширяется и модернизируется за счет наличия внутренних расширительных гнезд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.
Для того, чтобы соединить друг с другом различные устройства компьютера, они должны иметь одинаковый интерфейс.
Каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) связан с шиной определенного типа – адресной, управляющей или шиной данных.
Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты примерно по такой схеме: устройство-контроллер или адаптер-порт-шина.
Контроллеры и адаптеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллеры, кроме этого, осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропероцессора.
Порты устройства представляют собой некие электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора. Портами также называют устройства стандартного интерфейса: последовательный, параллельный и игровой порты.
Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами – побитно. Параллельный порт получает и посылает данные побайтно.
К последовательному порту обычно подсоединяют медленно действующие или достаточно удаленные устройства, такие, как мышь и модем. К параллельному порту подсоединяют более «быстрые» устройства – принтер и сканер. Через игровой порт подсоединяется джойстик. Клавиатура и монитор подключаются к своим специализированным портам, которые представляют собой просто разъемы.
Основные электронные компоненты, определяющие архитектуру процессора, размещаются на основной плате компьютера, которая называется системной или материнской. А контроллеры и адаптеры дополнительных устройств, либо сами эти устройства, выполняются в виде плат расширения и подключаются к шине с помощью разъемов расширения, называемых также слотами расширения.
Современный персональный компьютер состоит из нескольких основных конструктивных компонент:
-системного блока;
-монитора;
-клавиатуры;
-манипуляторов.
В системном блоке размещаются:
-блок питания;
-накопитель на жестких магнитных дисках;
-накопитель на гибких магнитных дисках;
-системная плата;
-платы расширения;
-накопить CD-ROM и др.