نظام ملفات Windows. نظام الملفات ما هي أنظمة الملفات التي يستخدمها نظام التشغيل windows

اعتدنا على مصطلحات مثل "ملف" و "مجلد" أو "دليل". ولكن ما هي الآلية التي تدير الملفات وتدقيقها وتتحكم في حركتها؟

من الناحية التصويرية ، يمكن مقارنة نظام تخزين الملفات الموجود على القرص بمستودع ضخم ومرتّب بطريقة فوضوية ، حيث يتم استيراد سلع جديدة باستمرار. هناك مدير مخزن يعرف بالضبط مكان البضائع وكيفية الوصول إليها بسرعة. هؤلاء المديرين في نظام تخزين الملفات هم.

سوف نفهم كيف يعمل نظام الملفات ، وأنواعه الموجودة ، ونأخذ في الاعتبار العمليات الأساسية مع نظام الملفات التي تؤثر على أداء النظام.

كيف يعمل نظام ملفات windows

يتم تعيين اسم لكل ملف بواسطة نظام التشغيل ، والذي ، مثل العنوان ، يحدده في النظام. هذا المسار عبارة عن سلسلة تبدأ بمحرك الأقراص المنطقي الذي يتم تخزين الملف عليه ، ثم يتم عرض جميع المجلدات بالتسلسل بترتيب تداخلها.

عندما يحتاج البرنامج إلى ملف ، فإنه يرسل طلبًا إلى نظام التشغيل ، والذي تتم معالجته بواسطة نظام ملفات Windows. من المسار المستلم ، يتلقى النظام عنوان موقع تخزين الملفات (الموقع الفعلي) ويمرره إلى البرنامج الذي أرسل الطلب.

وبالتالي ، فإن نظام الملفات له قاعدة بيانات خاصة به ، والتي ، من ناحية ، تنشئ تطابقًا بين العنوان الفعلي للملف ومساره ، ومن ناحية أخرى ، تخزن سمات ملف إضافية ، مثل الحجم وتاريخ الإنشاء والوصول إلى الملف الحقوق وغيرها.

في أنظمة الملفات FAT32 و NTFS ، تكون قاعدة البيانات هذه هي جدول الملفات الرئيسية (MFT - جدول الملفات الرئيسية).

ماذا يحدث بالفعل عند نقل الملفات ونسخها وحذفها؟

بغض النظر عن مدى الغرابة التي قد تبدو عليها ، ليست كل العمليات مع الملفات والمجلدات تؤدي إلى تغييرات فعلية على القرص الصلب. تقوم بعض العمليات بإجراء تغييرات على MFT فقط ، بينما يظل الملف نفسه في نفس المكان.

دعنا نلقي نظرة فاحصة على كيفية عمل نظام الملفات عند إجراء عمليات الملفات الأساسية. سيساعدنا هذا على فهم كيفية انسداد نظام التشغيل ، ولماذا تستغرق بعض الملفات وقتًا طويلاً للتحميل ، وما يجب القيام به لزيادة سرعة نظام التشغيل.

1. نقل ملف: هذه العملية تعني التغيير من مسار إلى آخر. لذلك ، يجب تغيير الإدخال في "جدول الملفات الرئيسية" فقط ، ولا يلزم نقل الملف نفسه فعليًا. يبقى في مكانه الأصلي دون تغيير.

2. نسخة ملف: هذه العملية تعني إنشاء تنفيذ إضافي آخر للملف في موقع جديد. في هذه الحالة ، لا يحدث فقط إنشاء إدخال في MFT ، ولكن أيضًا ظهور نسخة حقيقية أخرى من الملف في موقع جديد.

3. حذف ملف: في هذه الحالة ، يتم وضع الملف أولاً في سلة المهملات. بعد استدعاء الوظيفة "Empty" الخاصة بسلة المحذوفات ، يقوم نظام الملفات بحذف الإدخال من MFT. في هذه الحالة ، لا يتم حذف الملف فعليًا ، ويظل في مكانه الأصلي. وستظل موجودة حتى تتم إعادة كتابتها. يجب مراعاة هذه الميزة عند حذف الملفات السرية: من الأفضل استخدام برامج خاصة لهذا الغرض.

يتضح الآن سبب كون عملية النقل أسرع من عملية النسخ. أكرر ، في الحالة الثانية ، بالإضافة إلى إجراء تغييرات على جدول الملفات الرئيسي ، تحتاج أيضًا إلى إنشاء نسخة مادية من الملف.

ما أنواع أنظمة الملفات الموجودة؟

1. FAT16 (ملف الجدول المخصص 16). نظام الملفات القديم ، الذي لا يمكنه التعامل إلا مع الملفات التي لا يزيد حجمها عن 2 جيجابايت ، يدعم محركات الأقراص الثابتة بسعة لا تزيد عن 4 جيجابايت ، ولا يمكنه تخزين ومعالجة أكثر من 65636 ملفًا. مع تطور التكنولوجيا ونمو احتياجات المستخدمين ، تم استبدال نظام الملفات هذا بـ NTFS.

2. FAT32. مع نمو كمية البيانات المخزنة على وسائط التخزين ، تم تطوير وتقديم نظام ملفات Windows جديد ، والذي بدأ في دعم ملفات يصل حجمها إلى 4 جيجابايت وتعيين أقصى سعة لمحرك الأقراص الثابتة على شريط 8 تيرابايت. كقاعدة عامة ، يتم استخدام FAT32 حاليًا فقط على وسائط التخزين الخارجية.

3. NTFS (نظام ملفات التكنولوجيا الجديدة). هذا هو نظام الملفات القياسي المثبت على جميع أجهزة الكمبيوتر الحديثة التي تعمل بنظام التشغيل Windows. الحد الأقصى لحجم الملف الذي تتم معالجته بواسطة نظام الملفات هذا هو 16 تيرابايت ؛ الحد الأقصى لحجم القرص الصلب المدعوم هو 256 تيرابايت.

ميزة إضافية لـ NTFS هي تسجيل إجراءاتها. في البداية ، يتم إدخال جميع التغييرات في منطقة مخصصة بشكل خاص ، وعندها فقط يتم كتابتها في جدول الملفات. يساعد هذا في منع فقدان البيانات ، على سبيل المثال أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

4. HSF + (نظام الملفات الهرمي +). نظام الملفات القياسي لأجهزة كمبيوتر MacOS. على غرار NTFS ، فهو يدعم الملفات الكبيرة ومحركات الأقراص الصلبة بسعة عدة مئات من تيرابايت.

لتغيير نظام الملفات ، سيتعين عليك تهيئة قسم القرص الثابت. كقاعدة عامة ، تتضمن هذه العملية الإزالة الكاملة لجميع المعلومات المتوفرة على هذا القسم.

كيف أجد نوع نظام الملفات؟

أسهل طريقة: افتح "مستكشف الملفات" -> حدد قسم القرص الثابت الذي تهتم به -> انقر بزر الماوس الأيمن فوقه -> في القائمة التي تظهر ، حدد "خصائص" -> في النافذة التي تفتح ، حدد " علامة التبويب "عام".

الحفاظ على نظام ملفات الويندوز

وتجدر الإشارة إلى أن نظام الملفات لا يحتفظ "بالطلب" على القرص الصلب. تم تصميم Windows بطريقة تحفظ الملفات الجديدة في أول خلية غير مشغولة تظهر. علاوة على ذلك ، إذا كان الملف لا يتناسب تمامًا مع هذه الخلية ، فسيتم تقسيمه إلى عدة أجزاء (مجزأة). وفقًا لذلك ، يزداد وقت الوصول وفتح مثل هذا الملف ، مما يؤثر على الأداء العام للنظام.

لمنع هذا ، و "ترتيب الأشياء" في نظام الملفات ، من الضروري إلغاء تجزئة أقسام القرص الثابت بانتظام.

للقيام بذلك ، انتقل مرة أخرى إلى خصائص قسم القرص الصلب الذي تهتم به (كما هو موضح أعلاه) ، انتقل إلى علامة التبويب "أدوات" وانقر على زر "إلغاء التجزئة".

في النافذة التي تفتح ، يمكنك تكوين عملية إلغاء تجزئة القرص التلقائي.

لإجراء إلغاء التجزئة بنفسك ، حدد قسم القرص الثابت ، وانقر فوق الزر "تحليل القرص" -> ثم "إلغاء تجزئة القرص".

انتظر حتى تكتمل العملية وتغلق النافذة.

اليوم ، عند تثبيت Windows 2000 أو Windows XP ، يطرح السؤال دائمًا أمامك: "أي نظام ملفات تفضل - FAT 32 أم NTFS؟". وقرر الكثيرون أن "أنا على دراية بالفعل بـ FAT" يختارون FAT32. لماذا تذهب بعيدًا - حتى في X في إحدى المقالات كتب المؤلف أنه "عند تثبيت Win 2000 ، تركت FAT32 ، لأن النظام يعمل عليه بشكل أسرع" ... ما الخطأ هنا؟ نعم ، حقيقة أنه ببساطة لا يمكن أن يعمل بشكل أسرع ... لذا ، من أجل عدم تكرار مثل هذه الأخطاء ، سيكون من المفيد لك على الأقل أن تفهم "كيف يعمل كل شيء". آمل أن تساعدك هذه النظرة العامة الموجزة - سنلقي نظرة على FAT16 و FAT32 و NTFS.
سبب اختلافه قليلاً عن FAT32 ومن المفيد على الأقل معرفة هذه الاختلافات).

يعمل نظام الملفات FAT مع وحدات من مساحة القرص تسمى الكتلة. يمكن أن تتضمن كل مجموعة قطاعًا واحدًا أو أكثر من قطاعات القرص الثابت (عادةً ما يتم تقسيم القرص الثابت إلى قطاعات 512 بايت). ويترتب على ذلك أن الحد الأدنى لحجم الكتلة هو 512 بايت. يمكن استخدام مجموعة أو أكثر لتخزين ملف واحد. يحتوي كل كتلة قرص في جدول FAT على إدخال منفصل يشير إما إلى مجموعة الملفات التالية أو يحتوي على علامة نهاية الملف. يحتوي كل دليل على أسماء الملفات التي يحتوي عليها. إلى جانب اسم الملف ، يتم تخزين مؤشر إلى المجموعة الأولى من هذا الملف. بالإضافة إلى ذلك ، يخزن الدليل تاريخ إنشاء الملف وحجمه وسماته. يمكن أن تشير السمات إلى أن الملف مخفي ، أو محجوز للاستخدام بواسطة نظام التشغيل ، أو يحتاج إلى أرشفة (نسخ احتياطي) ، أو للقراءة فقط.

هذه هي النظرية ، الآن الجوانب السلبية: هل تساءلت يومًا عن معنى "16" في اسم نظام الملفات؟ وتعني أن جدول تخصيص الملفات FAT (جدول تخصيص الملفات) يحدد السجلات المقابلة لمجموعات الأقراص باستخدام أرقام 16 بت. وبالتالي ، لا يمكن أن يحتوي الجدول على أكثر من 65536 إدخالاً (2 أس 16). وإذا أخذنا في الاعتبار حقيقة أن الحد الأقصى لحجم الكتلة هو 32 كيلوبايت ، فقد اتضح أن الحد الأقصى لقسم وحدة تخزين القرص هو 2 جيجابايت. هل لديك أقراص منطقية على المسمار ربما أكبر بكثير؟ هذا هو العيب الأول (على الرغم من أنه يجب ملاحظة أن FAT32 قد تغلب على هذا العيب تقريبًا). العيب الثاني هو أن نظام FAT يستخدم بايت واحد فقط لتخزين كافة سمات الملفات. كم تعتقد أنه من الممكن الدفع في بايت واحد؟ بشكل صحيح ، لهذا السبب بالتحديد ، لا يمكن تخزين أي معلومات حول حق الوصول إلى الملف ، ولا عن مالكه ... العيب رقم ثلاثة يكمن في حقيقة أنه عند استخدام FAT ، يعني حجم قرص أكبر حجم كتلة أكبر ، و أحد "الأذواق السيئة لـ FAT" هو أن الملف الواحد = كتلة واحدة على الأقل. مثال: لدينا حجم كتلة 32 كيلو بايت وملف 2 كيلو بايت - نتيجة لذلك ، يشغل الملف الكتلة بأكملها ، أي نفقد 30 كيلو بايت ... نفس الشيء يحدث إذا كان حجم الملف 34 كيلو بايت - ثم سوف يستغرق مجموعتين وفي الثانية سنخسر 30 كيلو بايت مرة أخرى ... العيوب رقم "أربعة وخمسة" - المعلومات حول الموقع المادي للملفات المخزنة في مكان واحد - وضع جدول لملفات FAT ، والذي: أ) يزيد من احتمال تلف وفقدان جميع المعلومات ؛ ب) يقلل من سرعة البحث بسبب للبحث عن ملف معين ، تحتاج إلى معالجة الجدول بأكمله.
يجب الاعتراف بأن FAT16 تم إنشاؤه منذ وقت طويل ، في أيام MS-DOS ، وقد استوفى تمامًا متطلبات ذلك الوقت ...

حل نظام الملفات هذا محل FAT16. إذا قرأت الفقرة السابقة بعناية ، فقد فهمت بالفعل أن الاختلاف بينها هو أن جدول تخصيص الملفات FAT (جدول تخصيص الملفات) يحدد السجلات المقابلة لمجموعات الأقراص باستخدام أرقام 32 بت. وفقًا لذلك ، يصبح الحد الأقصى لعدد الإدخالات 4294.967.296 (2 أس 32). في هذا الصدد ، يتم زيادة الحجم الأقصى لحجم القرص بشكل كبير (حتى 2 تيرابايت). ومع ذلك ، فإن هذا يسمح لك بالتغلب فقط على العيب رقم "واحد" ، ولكن جميع الآخرين - للأسف ، يبقى ... وما هو مسيء بشكل خاص لأصحاب البراغي الصغيرة هو هدر مساحة القرص ... وكذلك الضرر المتكرر ذات طبيعة مختلفة ، إلخ. Skandisk بين عشاق الدهون لا يعرف الباقي….

إنه يمثل نظام ملفات التكنولوجيا الجديدة - كما فهمت على الأرجح من الاسم - إنه رائع ورائع ... علاوة على ذلك ، هذه ليست كلمات فقط! بالمقارنة مع FAT ، فإن نظام الملفات NTFS له هيكل أكثر تعقيدًا وأوسع بكثير
فرص. بخلاف FAT ، لا يقوم NTFS بتخزين كافة معلومات موقع الملف في مكان واحد. بدلاً من ذلك ، يتم تخزين معلومات حول توزيع مساحة القرص بين الملفات كجزء من الحزم الخاصة التي يمكن وضعها في أي مكان على القسم
(هل تتذكر العيب "الأربعة" في نظام الدهون؟). تختلف بنية دليل NTFS أيضًا عن بنية دليل FAT. تعد أدلة قرص NTFS مناسبة بشكل أفضل للبحث عن الملفات لأن سجلات الملفات يتم تخزينها باستخدام شجرة ثنائية بدلاً من قائمة خطية بسيطة (كما كان الحال مع FAT). هذا يعني أنه يلزم تحليل عدد أقل من السجلات من أجل العثور على الملف (فكر الآن فيما إذا كان المؤلف الذي ذكرته في بداية المقالة صحيحًا). وإذا أضفت إمكانية الفهرسة إلى هذا ، فسينطلق النظام!

يحتوي نظام الملفات NTFS على دعم مضمن لأسماء الملفات الطويلة وسمات الملفات الموسعة. يسمح ذلك لأقسام NTFS بتخزين المعلومات المتعلقة بأمان الملف (مثل قوائم ACL) وتدقيق الوصول إلى الملفات والمعلومات المتعلقة بملكية الملف. (الآن ، يمكنك فرض حظر على الوصول إلى الكتالوج الذي يحتوي على مواد إباحية للجميع باستثناء نفسك وأنت لا تفعل ذلك
ستحتاج إلى بعض البرامج الإضافية لهذا الغرض ، والتي يوجد منها الكثير لنظام Win9X مع FAT32!)

يعد تعيين حصة القرص إحدى ميزات NTFS الأخرى المتعلقة بالقدرة على تخزين عدد ممتد من سمات الملف. يتمثل في حقيقة أنه يمكن تخصيص مقدار معين من مساحة القرص لمستخدم معين يمكنه استخدامها لتخزين ملفاته (ربما تكون قد واجهت هذا بالفعل إذا تعاملت مع ما
أو استضافة). إذا لم تكن لديك مثل هذه الخبرة ، فسأشرح لك: عندما تحاول حفظ ملف ، يقوم النظام بتحليل حجم جميع الملفات التي تخصك بالفعل (نعم ، وفقًا لسمة "المالك" ذاتها التي كانت المذكورة) ويقارنها بحصة القرص المخصصة لك. إذا كانت الحصة المتبقية كافية لاستيعاب هذا الملف ، فسيتم إجراء الحفظ ، وإلا فسيتم إرسالك بعيدًا برسالة "تم تجاوز حصة القرص". ما فائدته؟ بالطبع ، لن تفتح استضافة مجانية على جهاز الكمبيوتر الخاص بك ... لكن لا تدع أخيك الصغير يملأ كل شيء
ألعاب غبية - إنها سهلة (خصص له 500 ميغا بايت - دعه يحاول أن يتسخ ؛-)).

إذا كان أفضل ما يمكن أن تتوقعه عند استخدام FAT هو أن الملف لن يشغل أكثر من حجمه على القرص ، فعند استخدام NTFS يمكنك نسيانه! في NTFS ، الحد الأدنى للوحدة يساوي قطاع القرص الصلب وملف واحد لا يعني كتلة واحدة! بالإضافة إلى ذلك ، يدعم نظام الملفات سمة تسمح بالضغط الفردي للملفات والدلائل. مثال: لدي دليل 80 ميغا بايت. بعد الضغط يحتل 30 ميغا "بغطاء" على القرص ...

الميزات الجديدة في NTFS5 و Windows 2000 تسمح بذلك
استخدام بنية المفتاح العام
لتشفير الملفات أو الدلائل أو المجلدات
باستخدام EFS. بالإضافة إلى ذلك ، بالتأكيد كل شيء
سوف نقدر القدرة على التركيب. مع
مع هذا القابس ، يمكنك الاتصال
أي قرص / صعب لأي مكان في الملف
النظام - على سبيل المثال ، قم بتعيين المجلد C: \ XXX \ إلى
محرك الأقراص المنطقي R: (وهو ما يعني الإباحية :).

وفوق كل ذلك ، يدعم NTFS محركات الأقراص الكبيرة جدًا - حتى 16 إكسابايت. (إكسابايت 1،073،741،824 جيجا بايت). مثال بسيط: إذا كان محرك الأقراص الثابتة قادرًا على كتابة 1 ميغا بايت من البيانات في الثانية ، فسوف يستغرق الأمر 1000 مليار ثانية لكتابة واحد إكسابايت (لاحظ واحد ، وليس ستة عشر). هناك 3 ملايين ثانية في سنة واحدة. لذلك ، سيستغرق الأمر 300000 عام لتخزين إكسابايت واحد من البيانات ... لقد سمعت أنهم سيطلقون سفينة إلى أقرب نجم - Alpha Centauri. يُعتقد أنه سيطير إلى هناك بعد 200 عام ...

لذا ، إذا كنت تواكب العصر ، فاختيارك هو NTFS. لكن لا تنس أنه وراء كل "الأشياء الجيدة" هناك مشكلة واحدة - إنها غير مرئية من DOS. لذلك ، في وقت سابق أولئك الذين كانوا خائفين من تعطل النظام لم يتحولوا إلى NTFS. لكن هذا كان من قبل! الآن مع ظهور نظام التشغيل Windows 2000 ، ظهرت ميزة جديدة - "وحدة التحكم في الاسترداد" ، والتي ستتيح لك الوصول إلى قسم NTFS ، حتى في حالة تلف نظام التشغيل. يعد تثبيت هذه المعجزة أمرًا بسيطًا للغاية: بعد تثبيت نظام التشغيل ، ما عليك سوى تشغيل برنامج التثبيت مرة أخرى باستخدام المفتاح "/ cmdcons" ، وبعد ذلك ستتم إضافة وحدة التحكم في الاسترداد إلى قائمة اختيار نظام التشغيل.
حسنًا ، إذا كنت تحب القديم والبسيط - فقد تم إنشاء FAT فقط من أجلك ....

هل تعلم أن Windows Phone يستخدم NTFS؟ لماذا لا تزال معظم بطاقات الذاكرة وتقريباً جميع محركات أقراص USB تستخدم نظام FAT القديم الجيد؟ لماذا يمكنك تخزين أفلام عالية الدقة بالكامل على بعض محركات الأقراص المحمولة دون غيرها؟ لماذا لا تدعم بعض الأجهزة سوى بطاقات SDHC بسعة تصل إلى 32 جيجابايت ، وما الذي يمكن فعله لإجبارها على استخدام بطاقة SDXC بسعة 64 جيجابايت؟ ترتبط هذه الأسئلة والعديد من الأسئلة الأخرى بنوع نظام الملفات المستخدم بواسطة جهاز تخزين معين. لكن ما علاقة هذا بـ Windows؟

في بداية تاريخ أجهزة الكمبيوتر الشخصية (أعتقد أنه في عصر مربعات نص DOS والأقراص المرنة) ، كان نظام الملفات الوحيد المستخدم هو FAT12. مع ظهور محركات الأقراص الثابتة القادرة على تخزين عدة ميغا بايت من البيانات (نعم ، ميغا بايت وليس جيجابايت!) تم تطوير إصدار جديد من FAT يسمى FAT16. في ظل نظام الملفات هذا ، تم تطوير Windows 95 ، بعد أن تلقى "ترقية" فقط في شكل دعم لأسماء الملفات الأطول. مع نظام التشغيل Windows 98 ، أضافت Microsoft دعمًا لإصدار جديد آخر من FAT يسمى FAT32 لدعم محركات الأقراص الثابتة الكبيرة (نعم ، كنا بالفعل نقيس مساحة القرص بالجيجابايت بحلول ذلك الوقت).

في الكون الموازي لـ Windows NT ، استخدمت Microsoft نظام ملفات التكنولوجيا الجديد ، أو NTFS ، طوال الوقت. Windows NT 4 و Windows 2000 والإصدارات الأحدث Windows XP و Vista و Windows 7 و 8 و 8.1 والإصدارات الأحدث من Windows 10 تستخدم NTFS.

في عالم موازٍ آخر ، عالم التخزين القابل للإزالة ، يمكنك الاختيار بين FAT32 العام (أثناء تشغيله في حدود حجم الملف 4 جيجابايت) والأحدث ولكن غير المدعوم على نطاق واسع (بسبب قيود الترخيص) exFAT. بالمناسبة ، يتم استخدام exFAT كنظام ملفات مفضل على جميع بطاقات SDXC بسعة 64 جيجابايت أو أكثر.

لذلك ، لدينا حاليًا ثلاث مجموعات مختلفة من أنظمة الملفات: FAT32 القديمة ولكن لا تزال تستخدم على نطاق واسع ، و NTFS الجديد ، ونظام Solid ExFAT المحسّن حديثًا. أي من أنظمة الملفات التالية يجب استخدامها ، ومتى؟ وما الفرق بينهما؟

FAT32: الخيار الواضح

لا يزال FAT32 هو نظام الملفات الوحيد المستخدم في Windows 98 أو Windows ME. FAT32 هو في الواقع نظام الملفات المفضل لبطاقات SD حتى 32 جيجا بايت. أخيرًا ، غالبًا ما يتم استخدام FAT32 لتهيئة محركات أقراص USB ، بما في ذلك 64 جيجابايت وما فوق.

FAT32 القديم ... حدوده الرئيسية معروفة جيدًا. يدعم FAT32 ملفات يصل حجمها إلى 4 جيجابايت. إذا كان هذا يبدو كثيرًا بالنسبة لملف واحد ، فتذكر أن مقطع فيديو واحد عالي الدقة يأخذ من 4.5 إلى 10 جيجابايت ، وسيتضح على الفور مدى أهمية هذا القيد في الواقع الحديث. تشمل قيودها الأخرى الافتقار إلى الدعم القوي ، والافتقار المطلق للتحكم في الوصول ، وعدم التشفير ، والضغط ، أو تجاوز الفشل.

بمعنى آخر ، إنه نظام ملفات بسيط تمامًا وخفيف الوزن مناسب تقريبًا لأي أجهزة إلكترونية محمولة منخفضة الأداء مثل الكاميرات الرقمية وكاميرات الفيديو والهواتف الذكية البسيطة ومشغلات MP3 والأجهزة المماثلة. نظرًا لعصرها الجليل وشعبيتها الواسعة في Windows منذ عام 1997 ، يتم دعم FAT32 من قبل جميع الأجهزة تقريبًا ، بما في ذلك الثلاجات وآلات صنع القهوة. بمعنى آخر ، إذا كنت تريد حمل جهاز تخزين واحد قابل للإزالة وتأكد من أنه يمكن استخدامه مع أي مكون إضافي ، فإن FAT32 هو ما تحتاجه.

NTFS: محرك أقراص النظام

ومع ذلك ، فإن قيود FAT32 تمنع استخدامه بفعالية في بيئات الحوسبة الحالية. الافتقار إلى التحكم في الوصول شيء ، والغياب المطلق للتسجيل وأي تلميح لتجاوز الفشل شيء آخر. حجم الملف المحدود هو أيضًا عيب كبير. نتيجة لذلك ، قدمت Microsoft نظام ملفات جديدًا أطلقوا عليه اسم نظام ملفات التكنولوجيا الجديدة ، أو NTFS.

يحتوي NTFS على كل ما يفتقر إليه FAT. خيارات قوية للتحكم في الوصول؟ على الرحب والسعة. تجاوز الفشل والتسجيل؟ احصل عليه. ضغط فوري وتشفير للملفات الفردية والمجلدات ووحدات تخزين القرص بالكامل؟ بالتأكيد. تدفقات البيانات البديلة ، وإجراءات الأمان المحسّنة ، والنسخ الاحتياطي لنظام الملفات نفسه وملفات النظام المهمة ، والعديد من الميزات الأخرى ... منذ إصداره الأولي في 1994 ، تلقى NTFS جميع التحديثات الجديدة ، بما في ذلك تلك التي تزيد من توافقه. لا يزال تصميمه الرائع وتطبيقه البسيط لا مثيل لهما من قبل أنظمة الملفات الأخرى حتى يومنا هذا. إنه متعدد الاستخدامات بما يكفي لاستخدامه حتى على الهواتف الذكية للمبتدئين التي تعمل بنظام Windows Phone 8 و 8.1. ولكن ، إذا كان نظام ملفات رائعًا ، فلماذا لا يستخدمه الجميع في كل مكان؟

كما قد تتوقع ، لا يخلو نظام NTFS من العيوب. تم تصميم نظام الملفات هذا في عام 1994 لعمليات الخادم ، وكان يتطلب دائمًا قدرًا كبيرًا من قوة المعالجة للحفاظ على العديد من الهياكل. تنمو إدخالات نظامها بسرعة ، وتشغل مساحة ثمينة ، وتضيف حمولة إضافية إلى أجهزة التخزين المحمولة NAND. أخيرًا ، إذا كنت تستخدم أي شيء آخر غير محركات الأقراص الثابتة الكبيرة ، فستكون النفقات العامة مرتفعة للغاية ، وبالتالي لم يحظ النظام بعد بقبول عام. أخيرًا وليس آخرًا ، حصلت Microsoft على براءة اختراع NTFS ، والتي لا ترغب في ترخيص نظام الملفات هذا للمنافسين.

exFAT: الأفضل إذا كان مدعومًا ...

للتغلب على قيود FAT32 وتقليل العبء الذي يضعه NTFS على الوسائط المستندة إلى NAND ، طورت Microsoft نظام ملفات آخر يسمى Extended FAT أو exFAT. يعتمد نظام الملفات هذا إلى حد كبير على نفس مفهوم FAT الأصلي ، وهو الآن نظام ملفات 64 بت حقيقي بدون حد حجم الملف الموجود في FAT32. هذا هو السبب في استخدام exFAT كمعيار لبطاقات SD الكبيرة (يتطلب معيار SDXC أن يتم تنسيق جميع بطاقات SD بسعة 64 جيجابايت أو أكبر باستخدام exFAT). لذلك إذا اشتريت بطاقة microSDXC بسعة 64 جيجا بايت ، فستكون معتمدة على exFAT ... ولهذا السبب قد لا يتعرف عليها هاتفك الذكي أو جهازك اللوحي.

السبب الذي يجعل exFAT لم يحل محل نظام FAT32 القديم في كل مكان هو الترخيص المدفوع. على عكس FAT32 ، وهي خالية من حقوق الملكية للجميع ، فإن الشركات المصنعة التي ترغب في استخدام exFAT على أجهزتها تفرض رسوم ترخيص بواسطة Microsoft. نتيجة لذلك ، يفضل صانعو هواتف Android وأجهزة Android اللوحية والكاميرات الرخيصة توفير بضعة سنتات من تكلفة الجهاز (لكل وحدة من الأجهزة التي تم إصدارها) عند الترخيص ، مفضلين استبعاد exFAT من قائمة أنظمة الملفات المدعومة. نتيجة لذلك ، إذا أدخلت بطاقة micro SD جديدة بسعة 64 جيجابايت في مثل هذا الجهاز ، فلن يتم التعرف على البطاقة على الأرجح.

هل يمكنك التغلب على هذا القيد شخصيًا؟ في معظم الحالات ، نعم ، وبسهولة تامة. ما عليك سوى توصيل بطاقة SD بجهاز الكمبيوتر الخاص بك عن طريق قارئ بطاقات وتنسيقها باستخدام ... لقد خمنت ذلك ... FAT32! وبالتالي ، ستفقد القدرة على تخزين ملفات أكبر من 4 جيجا بايت عليها ، ولكن من المرجح أن يتم التعرف على بطاقة الذاكرة الخاصة بك وتعمل بسلاسة على جهاز Android ، والذي وفقًا للمواصفات الفنية ، يجب ألا يدعم بطاقات SD أكبر من 32 جيجا بايت. .

(يرجى ملاحظة أن بعض الأجهزة قد تكون قديمة جدًا بحيث لا يمكنها التعرف فعليًا على بطاقات ذاكرة SDXC. نعم ، لم يتم تصنيعها منذ عدة سنوات ، ولكن قد لا تزال الأجهزة القديمة لا تدعم بطاقة SDXC بغض النظر عن نظام الملفات المقدم)

انتظر لحظة ... Windows Phone هو أحد أنظمة تشغيل Microsoft ، لذا ألا تدعم أجهزة Windows Phone exFAT افتراضيًا؟ وهناك! يأتي Windows Phone 8 و 8.1 مع دعم exFAT المدمج ، مجانًا للمصنعين الذين يرغبون في إصدار أجهزة لمنصة Windows Phone. تقدم Microsoft ترخيصًا مجانيًا exFAT كجزء من "حزمة التحفيز" لتشجيع المزيد من الشركات المصنعة على الانضمام إلى منصة Windows Phone.

أخيرًا ، تدعم جميع أجهزة Windows RT اللوحية أو جميعها تقريبًا التي تعمل بنظام Windows 8 أو 8.1 نظام exFAT وتتعرف على بطاقات SD بسعة 64 جيجابايت وأكبر دون صعوبة.

استعادة أنظمة ملفات Windows

تقدم كل أداة لاستعادة البيانات المستندة إلى Windows تقريبًا دعم FAT32 و NTFS. الأدوات التي تدعم exFAT أقل توفرًا بسبب قيود الترخيص من Microsoft. يعد RS Partition Recovery إحدى أدوات دعم أنظمة ملفات Windows الثلاثة.

أخيرًا ، إذا كنت تحتاج فقط إلى دعم لأحد أنظمة الملفات ، فيمكنك توفير المال عن طريق الاختيار

جوهر نظام التشغيل هو وحدة توفر إدارة الملفات - نظام الملفات.

المهمة الرئيسية لنظام الملفات- ضمان تفاعل البرامج وأجهزة الإدخال / الإخراج المادية (محركات مختلفة). كما تحدد أيضًا بنية تخزين الملفات والأدلة على القرص ، وقواعد تحديد أسماء الملفات ، وسمات الملفات الصالحة ، وحقوق الوصول ، وما إلى ذلك.

بشكل عام ، يُنظر إلى نظام الملفات على أنه أداة لإدارة الملفات وتخزين مشترك للملفات.

ملفهو تسلسل مسمى لأي بيانات ، يضمن الهيكل القياسي وضعه في ذاكرة الجهاز. يمكن أن يحتوي الملف على برنامج ، أو بيانات رقمية ، أو نص ، أو صورة مشفرة أو صوت ، وما إلى ذلك. يحتوي كل ملف على منطقة محددة على القرص ، ولا يتطلب الملف مساحة مستمرة لوضعه ، حيث يمكن أن يشغل مجموعات حرة في مختلف أجزاء من القرص.

اسم الملفهي سلسلة أحرف تعتمد قواعد بنائها على نظام الملفات المحدد. الحد الأقصى لطول اسم الملف في Windows هو 255 حرفًا. يمكن أن تحتوي الأسماء على أي حرف ، بما في ذلك المسافات ، باستثناء ما يلي: الشرطتان المائلتان للأمام والخلف (\ و /) ، والنقطتان (:) ، وعلامة النجمة (*) ، وعلامة الاستفهام (؟) ، والاقتباس المزدوج (") ، وأقل من وأكبر من علامات (< и >) ، علامة "خط الأنابيب" (|). يحتفظ النظام بالأحرف الصغيرة المستخدمة في الأسماء الطويلة.

بالإضافة إلى الاسم ، يحتوي الملف على تمديد (نوع)يصل طوله إلى 3 أحرف ، مفصولة بنقطة عن الاسم. تتضمن خصائص الملف أيضًا: الحجم الفعلي ومقدار مساحة القرص المشغولة ؛ وقت الإنشاء والتعديل الأخير والوصول ؛ اسم منشئ الملف ؛ الوصول إلى كلمة المرور والسمات وما إلى ذلك.

يمكن أن يحتوي الملف على السمات التالية:

R (للقراءة فقط) - "للقراءة فقط".إذا حاولت تعديل أو حذف ملف بهذه السمة ، فسيتم عرض رسالة مقابلة.

H (مخفي) - "ملف مخفي".عند عرض محتويات مجلد (بدون إعدادات خاصة أو مفتاح) ، لا يتم عرض معلومات حول الملفات بهذه السمة.

A (الأرشيف) - "ملف غير مؤرشف".يتم تعيين هذه السمة عند إنشاء كل ملف وإزالته بواسطة أدوات الأرشفة والنسخ الاحتياطي.

لتوفير الراحة للعمل مع الملفات وتنظيمها ، يتم إنشاء المجلدات (الدلائل) على القرص ، والتي يحدد هيكلها التنظيم المنطقي للبيانات.

مجلد (كتالوج)- هذا مكان خاص على القرص يخزن فيه أسماء الملفات ومعلومات حول حجمها وآخر تحديث لها وما إلى ذلك. يتم تكوين أسماء المجلدات وفقًا لنفس قواعد أسماء الملفات.

بنية المجلد في Windows هرمية (تشبه الشجرة). يتم إنشاء مجلد المستوى الأعلى - main (الجذر) - تلقائيًا وليس له اسم. يحتوي على معلومات ليس فقط حول الملفات ، ولكن أيضًا حول مجلدات المستوى الأول (يتم إنشاء مجلدات المستوى الأول والمستويات اللاحقة بواسطة المستخدم). يسمى المجلد الذي يعمل المستخدم به حاليًا تيار.

يمكن إنشاء المجلدات والملفات وحذفها ونسخها ونقلها ، فضلاً عن تغيير خصائصها والتحكم في الوصول.

يعتمد التنظيم المادي للبيانات على الوسائط على نظام الملفات ، والذي يوفر تخصيص مناطق خاصة أثناء تنسيق القرص: منطقة النظامو المناطقالبيانات. المكونات الرئيسية لمنطقة النظام هي: سجل التمهيد وجداول تخصيص الملفات والدليل الجذر (المجلد). تحتوي منطقة البيانات على ملفات ومجلدات.

يتم تقسيم منطقة البيانات بالكامل على القرص إلى عناقيد المجموعات، وهي كتل بيانات غير قابلة للتجزئة من نفس الحجم على القرص. كل المجموعات مرقمة. في بداية القرص ، يوجد جدول تخصيص ملفات يحتوي على العديد من الإدخالات حيث توجد مجموعات متاحة على القرص. يحتوي على معلومات حول أرقام المجموعة التي يوجد بها الملف ، ويتم تمييز المجموعات غير المستخدمة ، بالإضافة إلى المجموعات التالفة ، والتي تم تمييزها بقيمة معينة ، وبعد ذلك لا يتم استخدامها مطلقًا.

تحتوي كل مجموعة ملفات على رقم المجموعة التالية في سلسلة مجموعاتها. وبالتالي ، يكفي معرفة رقم المجموعة الأولى في السلسلة ، والتي يتم تخزينها في جدول محتويات القرص ، من أجل تحديد أعداد جميع المجموعات التي تحتوي على الملف المحدد. الحجم الذي يشغله الملف هو مضاعف عدد الكتل. يسمح لك وجود رقم فردي لكل مجموعة بالعثور على المنطقة التي يوجد بها الملف ، وليس من الضروري أن تكون مجموعاتها في مكان قريب. إذا كانت أجزاء مختلفة من الملف موجودة في مجموعات غير متجاورة ، فعندئذٍ يتحدث المرء عن تجزئةملف.

كل قرص موجود على جهاز الكمبيوتر له اسم فريد. تتم تسمية الأقراص بأحرف الأبجدية اللاتينية. عادةً ما يتم تعيين محرك الأقراص المرنة (HDD) بالاسم A: ، ومحرك الأقراص الثابتة (HDD) - C :.

القرص الصلب هو جهاز مادي. لتنظيم العمل الفعال بمساحة القرص للقرص المغناطيسي الصلب ، باستخدام برنامج خاص ، يتم تقسيمه إلى عدد من الأقسام - محركات أقراص منطقية، يعتبر كل منها من قبل النظام قرصًا منفصلاً ويسمى بأحرف لاحقة من الأبجدية اللاتينية (D ، E ، إلخ).

يسمح لك Windows XP بتهيئة محرك الأقراص الثابتة باستخدام نظام الملفات FAT أو NTFS.

نظام FAT (جدول تخصيص الملفات) -هو جدول تخصيص ملفات MS-DOS و Windows 9x و Me ، لذلك تفهمه أنظمة التشغيل هذه. ولكن لديها تسامح منخفض مع الخطأ ، وفي حالة انقطاع التيار الكهربائي في حالات الطوارئ ، هناك احتمال كبير لفقدان البيانات.

NTFS (نظام ملفات التكنولوجيا الجديدة) -تم تطويره بواسطة Microsoft خصيصًا لنظام التشغيل Windows NT. يضمن أمان البيانات في حالة النسخ حتى في حالة تعطل الأجهزة أو انقطاع التيار الكهربائي ، ويتجاوز FAT من حيث كفاءة الموارد (على سبيل المثال ، يعمل مع ملفات أكبر من 4 جيجابايت) ، ويوفر القدرة على إنشاء " محركات الأقراص الصلبة الديناميكية التي تجمع بين عدة مجلدات ، وتوفر أدوات للتحكم في الوصول وحماية المعلومات ، وما إلى ذلك.

يتم نقل القرص المنطقي من FAT إلى NTFS بواسطة برنامج Windows قياسي أو برامج خاصة دون فقدان المعلومات. هناك أيضًا برامج خاصة يمكنها التحويل من NTFS إلى FAT ، ولكن في معظم الحالات يتطلب مثل هذا التحويل تهيئة القرص.

يمكن تخزين عدد كبير من الملفات المختلفة على القرص. لتوفير الراحة للعمل مع الملفات وتنظيمها حسب الغرض أو المحتوى أو التأليف أو الخصائص الأخرى ، يتم إنشاء الدلائل على القرص ، والتي يحدد هيكلها التنظيم المنطقي للبيانات. فهرس- هذا مكان خاص على القرص يخزن فيه أسماء الملفات ومعلومات حول أحجامها وآخر وقت للتحديث والخصائص وما إلى ذلك. دليل المستوى الأعلى - الدليل الجذر (الرئيسي)يتم إنشاء القرص تلقائيًا وليس له اسم. لا يحتوي على أسماء الملفات فحسب ، بل يحتوي أيضًا على أسماء الدلائل الفرعية من المستوى الأول (يتم إنشاء أدلة المستوى الأول والمستويات اللاحقة بواسطة المستخدم). قد يحتوي الدليل الفرعي من المستوى الأول على أسماء الملفات والأدلة الفرعية من المستوى الثاني ، وما إلى ذلك. تم استدعاء الدليل الذي يعمل به المستخدم حاليًا تيار.

يتم تخزين أسماء الملفات وسماتها في دليل. إذا تم تخزين اسم الملف في دليل ، فسيقال أن الملف موجود في هذا الدليل. الدليل ، إذا لم يكن هو الجذر ، يتم الوصول إليه بالاسم 3.

يمكن أن يحتوي كل قرص على أدلة متعددة. يمكن أن يحتوي كل دليل على ملفات وأدلة أخرى. اعتمادًا على نظام الملفات ، يمكن أن تكون بنية الدليل شبيهة بالشجرة ، عندما لا يمكن تضمين دليل إلا في دليل واحد ذي مستوى أعلى (الشكل 3.2 ، أ)،والشبكة ، عندما يمكن تضمين الدليل في أدلة مختلفة (الشكل 3.2.6). يتم تنفيذ بنية الشبكة في نظام Unix ، هيكل الشجرة - في نظام تشغيل عائلة Windows.

أرز. 3.2 هيكل الدليل: أ - مثل شجرة. ب - الشبكة

في Windows ، يسمى الدليل مجلد. يمكن إنشاء المجلدات (الدلائل) والملفات وحذفها ونسخها ونقلها ، فضلاً عن تغيير خصائصها والتحكم في الوصول إليها.

تتجلى قدرة نظام التشغيل على "حماية" تعقيدات الأجهزة الحقيقية بوضوح شديد في أحد الأنظمة الفرعية الرئيسية لنظام التشغيل - نظام الملفات. يقوم نظام التشغيل بعمل افتراضي لمجموعة منفصلة من البيانات المخزنة على محرك أقراص خارجي كملف - تسلسل بسيط غير منظم من البايت له اسم رمزي. لسهولة التعامل مع البيانات ، تم تجميع الملفات في ملفات كتالوجات، والتي بدورها تشكل مجموعات - أدلة من مستوى أعلى. يمكن للمستخدم استخدام نظام التشغيل لتنفيذ إجراءات على الملفات والأدلة مثل البحث بالاسم ، والحذف ، وعرض المحتوى على جهاز خارجي (على سبيل المثال ، على الشاشة) ، وتغيير المحتوى وحفظه.

لتمثيل عدد كبير من مجموعات البيانات المنتشرة بشكل عشوائي على أسطوانات وأسطح الأقراص من أنواع مختلفة ، في شكل هيكل هرمي معروف ومريح للملفات والأدلة ، يجب أن يحل نظام التشغيل العديد من المشكلات. يقوم نظام ملفات OS بتحويل الأسماء الرمزية للملفات التي يعمل معها المستخدم أو مبرمج التطبيق إلى عناوين بيانات فعلية على القرص ، وينظم الوصول المشترك إلى الملفات ، ويحميها من الوصول غير المصرح به.

عند أداء وظائفه ، يتفاعل نظام الملفات عن كثب مع النظام الفرعي لإدارة الجهاز الخارجي ، والذي يقوم ، بناءً على طلب نظام الملفات ، بنقل البيانات بين الأقراص وذاكرة الوصول العشوائي.

يعمل النظام الفرعي للتحكم في الجهاز الخارجي ، والذي يُطلق عليه أيضًا النظام الفرعي للإدخال والإخراج ، كواجهة لجميع الأجهزة المتصلة بالكمبيوتر. نطاق هذه الأجهزة واسع جدًا. يمكن لمجموعة منتجات محركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص المرنة ومحركات الأقراص الضوئية والطابعات والماسحات الضوئية والشاشات والرسومات وأجهزة المودم ومحولات الشبكة وأجهزة الإدخال / الإخراج الأكثر تخصصًا مثل المحولات التناظرية إلى الرقمية أن تصل إلى مئات النماذج. يمكن أن تختلف هذه النماذج بشكل كبير في مجموعة وتسلسل الأوامر المستخدمة لتبادل المعلومات مع معالج الكمبيوتر والذاكرة ، وسرعة التشغيل ، وتشفير البيانات المرسلة ، وإمكانية المشاركة ، والعديد من التفاصيل الأخرى.

عادة ما يسمى البرنامج الذي يتحكم في نموذج معين لجهاز خارجي ويأخذ في الاعتبار جميع ميزاته سائقهذا الجهاز (من محرك اللغة الإنجليزية - للإدارة ، والقيادة). يمكن للسائق التحكم في طراز جهاز واحد ، مثل مودم ZyXEL's U-1496E ، أو مجموعة من الأجهزة من نوع معين ، مثل أي مودم متوافق مع Hayes. من المهم جدًا بالنسبة للمستخدم أن يشتمل نظام التشغيل على أكبر عدد ممكن من برامج التشغيل المختلفة ، حيث يضمن ذلك القدرة على توصيل عدد كبير من الأجهزة الخارجية من مختلف الشركات المصنعة بالكمبيوتر. يعتمد نجاح نظام التشغيل في السوق إلى حد كبير على توافر برامج التشغيل المناسبة (على سبيل المثال ، كان عدم وجود العديد من برامج تشغيل الأجهزة الخارجية الضرورية أحد أسباب انخفاض شعبية OS / 2).

يتم إنشاء برامج تشغيل الأجهزة بواسطة مطوري نظام تشغيل معين والمتخصصين من الشركات التي تنتج أجهزة خارجية. يجب أن يحتفظ نظام التشغيل بواجهة محددة جيدًا بين برامج التشغيل وبقية نظام التشغيل بحيث يمكن للمطورين من شركات أجهزة الإدخال / الإخراج شحن برامج تشغيل لنظام التشغيل هذا مع أجهزتهم.

يمكن لمبرمجي التطبيقات استخدام واجهة برنامج التشغيل عند تطوير برامجهم ، ولكن هذا ليس ملائمًا للغاية - مثل هذه الواجهة عادةً ما تكون عمليات منخفضة المستوى مثقلة بالكثير من التفاصيل.

يعد الحفاظ على واجهة برمجة تطبيق موحدة عالية المستوى لأجهزة الإدخال / الإخراج غير المتجانسة أحد أهم مهام نظام التشغيل. منذ ظهور UNIX ، اعتمدت هذه الواجهة الموحدة في معظم أنظمة التشغيل على مفهوم الوصول إلى الملفات. هذا المفهوم هو أن التبادل مع أي جهاز خارجي يبدو وكأنه تبادل مع ملف له اسم وسلسلة غير منظمة من البايت. يمكن أن يكون الملف إما ملفًا حقيقيًا على قرص أو محطة أبجدية رقمية أو طابعة أو محول شبكة. هنا مرة أخرى نحن نتعامل مع خاصية نظام التشغيل لاستبدال الأجهزة الحقيقية بأفكار تجريدية سهلة الاستخدام وسهلة الاستخدام للمبرمجين.

مهام نظام التشغيل لإدارة الملفات والأجهزة

يجب أن يحل النظام الفرعي للمدخلات والمخرجات لنظام التشغيل متعدد البرامج ، عند تبادل البيانات مع الأجهزة الخارجية للكمبيوتر ، عددًا من المهام العامة ، من أهمها ما يلي:

تنظيم التشغيل المتوازي لأجهزة الإدخال والإخراج والمعالج ؛

تنسيق أسعار الصرف والتخزين المؤقت للبيانات ؛

فصل الأجهزة والبيانات بين العمليات ؛

توفير واجهة منطقية ملائمة بين الأجهزة وبقية النظام ؛

دعم مجموعة كبيرة من السائقين مع القدرة على تضمين برنامج تشغيل جديد في النظام بسهولة ؛

دعم لأنظمة الملفات المتعددة ؛

دعم عمليات الإدخال / الإخراج المتزامنة وغير المتزامنة.

تتمثل إحدى المهام الرئيسية لنظام التشغيل في توفير الراحة للمستخدم عند العمل مع البيانات المخزنة على الأقراص. للقيام بذلك ، يستبدل نظام التشغيل الهيكل المادي للبيانات المخزنة ببعض النماذج المنطقية سهلة الاستخدام. نموذج نظام الملفات المنطقيةيتجسد في الشكل شجرة الدليل، يتم عرضها بواسطة أدوات مساعدة مثل Norton Commander أو Windows Explorer ، في أسماء ملفات مركبة رمزية ، في أوامر الملفات. العنصر الأساسي لهذا النموذج هو ملف، والتي ، مثل نظام الملفات ككل ، يمكن أن تتميز بالهيكل المنطقي والمادي.

ملفهي منطقة محددة من الذاكرة الخارجية يمكن الكتابة إليها والقراءة منها. يتم تخزين الملفات في ذاكرة تعتمد على الطاقة ، عادةً على أقراص ممغنطة. ومع ذلك ، لا توجد قواعد بدون استثناء. أحد هذه الاستثناءات هو ما يسمى بـ ramdisk ، عندما يتم إنشاء بنية في ذاكرة الوصول العشوائي تحاكي نظام الملفات.

الأغراض الرئيسية لاستخدام الملف:

تخزين المعلومات على المدى الطويل والموثوق. يتم تحقيق الاستمرارية من خلال استخدام أجهزة التخزين التي لا تعتمد على الطاقة ، ويتم تحديد الموثوقية العالية من خلال وسائل حماية الوصول إلى الملفات والتنظيم العام لرمز برنامج نظام التشغيل ، حيث لا تؤدي أعطال الأجهزة في أغلب الأحيان إلى تدمير المعلومات المخزنة في الملفات.

مشاركة المعلومات. توفر الملفات طريقة طبيعية وسهلة لمشاركة المعلومات بين التطبيقات والمستخدمين من خلال وجود اسم رمزي يمكن قراءته بواسطة الإنسان واستمرار المعلومات المخزنة وموقع الملف. يجب أن يكون لدى المستخدم أدوات ملائمة للعمل مع الملفات ، بما في ذلك أدلة الدلائل التي تجمع الملفات في مجموعات ، وأدوات للبحث عن الملفات حسب الميزات ، ومجموعة من الأوامر لإنشاء وتعديل وحذف الملفات. يمكن إنشاء ملف بواسطة مستخدم واحد ثم استخدامه بواسطة مستخدم مختلف تمامًا ، بينما يمكن لمنشئ الملف أو المسؤول تحديد حقوق الوصول للمستخدمين الآخرين. يتم تنفيذ هذه الأهداف في نظام التشغيل بواسطة نظام الملفات.

نظام الملفات(FS) هو جزء من نظام التشغيل ، بما في ذلك:

تجميع كافة الملفات الموجودة على القرص ؛

مجموعات من هياكل البيانات المستخدمة لإدارة الملفات ، مثل أدلة الملفات ، واصفات الملفات ، وجداول تخصيص مساحة القرص المجانية والمستخدمة ؛

مجموعة من أدوات برامج النظام التي تنفذ عمليات متنوعة على الملفات مثل إنشاء الملفات وحذفها وقراءتها وكتابتها وتسميتها والبحث عنها.

يسمح نظام الملفات للبرامج بالحصول على مجموعة من العمليات البسيطة إلى حد ما لتنفيذ إجراءات على بعض الكائنات المجردة التي تمثل ملفًا. عند القيام بذلك ، لا يتعين على المبرمجين التعامل مع تفاصيل الموقع الفعلي للبيانات على القرص ، والتخزين المؤقت للبيانات ، والمشاكل الأخرى ذات المستوى المنخفض لنقل البيانات من التخزين طويل الأجل. يتم تنفيذ كل هذه الوظائف بواسطة نظام الملفات. يخصص نظام الملفات مساحة القرص ، ويدعم تسمية الملفات ، ويعين أسماء الملفات إلى العناوين المقابلة في الذاكرة الخارجية ، ويوفر الوصول إلى البيانات ، ويدعم مشاركة الملفات وحمايتها واستعادتها.

وبالتالي ، يلعب نظام الملفات دور طبقة وسيطة تحمي جميع تعقيدات التنظيم المادي لتخزين البيانات على المدى الطويل وتوفر للبرامج نموذجًا منطقيًا أبسط لهذا التخزين ، فضلاً عن تزويدها بمجموعة من السهولة- لاستخدام الأوامر لمعالجة الملفات.

تعتمد المهام التي يحلها FS على الطريقة التي يتم بها تنظيم عملية الحوسبة ككل. أبسط نوع هو FS في أنظمة تشغيل المستخدم الفردي والبرامج الفردية ، والتي تشمل ، على سبيل المثال ، MS-DOS. تهدف الوظائف الرئيسية في مثل FS إلى حل المهام التالية:

تسمية الملف

واجهة برمجة للتطبيقات ؛

تعيين النموذج المنطقي لنظام الملفات على التنظيم المادي لمستودع البيانات ؛

مرونة نظام الملفات في مواجهة أعطال الطاقة وأخطاء الأجهزة والبرامج.

تصبح مهام FS أكثر تعقيدًا في تشغيل أنظمة تشغيل متعددة البرامج لمستخدم واحد ، والتي ، على الرغم من أنها مصممة لعمل مستخدم واحد ، تمنحه الفرصة لتشغيل العديد من العمليات في وقت واحد. كان أحد أنظمة التشغيل الأولى من هذا النوع هو OS / 2. بالإضافة إلى المهام المذكورة أعلاه ، تتم إضافة مهمة جديدة لمشاركة الملفات متعددة العمليات. يعد الملف في هذه الحالة موردًا مشتركًا ، مما يعني أن نظام الملفات يجب أن يحل المجموعة الكاملة من المشكلات المرتبطة بهذه الموارد. على وجه الخصوص ، يجب أن يوفر FS وسائل لحجب الملف وأجزائه ، ومنع السباقات ، وإزالة المآزق ، وتنسيق النسخ ، وما إلى ذلك.

في الأنظمة متعددة المستخدمين ، تظهر مهمة أخرى: حماية ملفات مستخدم واحد من الوصول غير المصرح به من قبل مستخدم آخر. والأكثر تعقيدًا هي وظائف نظام الملفات الذي يعمل كجزء من نظام تشغيل الشبكة.

تدعم أنظمة الملفات عدة وظائف مختلفة أنواع الملفات، والتي تتضمن عادةً الملفات العادية ، وملفات الدليل ، والملفات الخاصة ، والممرات المسماة ، والملفات المعينة للذاكرة ، وغيرها.

الملفات العادية، أو مجرد ملفات ، تحتوي على معلومات ذات طبيعة عشوائية يدخلها المستخدم فيها أو تكون نتيجة تشغيل النظام وبرامج المستخدم. معظم أنظمة التشغيل الحديثة (مثل UNIX و Windows و OS / 2) لا تقيد أو تتحكم في محتويات وهيكل الملف العادي بأي شكل من الأشكال. يتم تحديد محتوى الملف العادي بواسطة التطبيق الذي يعمل معه. على سبيل المثال ، يقوم محرر النصوص بإنشاء ملفات نصية تتكون من سلاسل من الأحرف الممثلة في بعض التعليمات البرمجية. يمكن أن تكون هذه المستندات ورموز مصدر البرنامج وما إلى ذلك. يمكن قراءة الملفات النصية على الشاشة وطباعتها على الطابعة. لا تستخدم الملفات الثنائية رموز الأحرف ، فغالبًا ما يكون لها بنية داخلية معقدة ، مثل رمز برنامج قابل للتنفيذ أو ملف أرشيف. يجب أن تكون جميع أنظمة التشغيل قادرة على التعرف على نوع واحد على الأقل من الملفات - الملفات القابلة للتنفيذ الخاصة بها.

كتالوجات- هذا نوع خاص من الملفات التي تحتوي على معلومات مرجعية للنظام حول مجموعة من الملفات التي تم تجميعها بواسطة المستخدمين وفقًا لبعض الميزات غير الرسمية (على سبيل المثال ، الملفات التي تحتوي على مستندات لاتفاقية واحدة أو الملفات التي تشكل حزمة برامج واحدة يتم دمجها في مجموعة واحدة) . في العديد من أنظمة التشغيل ، يمكن أن يحتوي الدليل على أي نوع من الملفات ، بما في ذلك الدلائل الأخرى ، مما ينتج عنه بنية شجرة يسهل العثور عليها. الدلائل تعيين أسماء الملفات إلى الخصائص التي يستخدمها نظام الملفات لإدارة الملفات. تتضمن هذه الخصائص ، على وجه الخصوص ، معلومات (أو مؤشر إلى بنية أخرى تحتوي على هذه البيانات) حول نوع الملف وموقعه على القرص وحقوق الوصول إلى الملف وتواريخ إنشائه وتعديله. من جميع النواحي الأخرى ، يتم التعامل مع الدلائل مثل الملفات العادية بواسطة نظام الملفات.

ملفات خاصةهي ملفات وهمية مرتبطة بأجهزة الإدخال / الإخراج تُستخدم لتوحيد آلية الوصول إلى الملفات والأجهزة الخارجية. تسمح الملفات الخاصة للمستخدم بإجراء عمليات الإدخال / الإخراج من خلال أوامر الكتابة أو قراءة الملف العادية. تتم معالجة هذه الأوامر أولاً بواسطة برامج نظام الملفات ، وبعد ذلك ، في مرحلة ما من الطلب ، يتم تحويلها بواسطة نظام التشغيل إلى أوامر للتحكم في الجهاز المقابل.

تدعم أنظمة الملفات الحديثة أيضًا أنواعًا أخرى من الملفات ، مثل الروابط الرمزية والممرات المسماة والملفات المعينة للذاكرة.

يصل المستخدمون إلى الملفات عن طريق أسماء رمزية. ومع ذلك ، فإن سعة الذاكرة البشرية تحد من عدد أسماء الكائنات التي يمكن للمستخدم الرجوع إليها بالاسم. يسمح لك التنظيم الهرمي لمساحة الاسم بتوسيع هذه الحدود بشكل ملحوظ. هذا هو السبب في أن معظم أنظمة الملفات لها بنية هرمية يتم فيها إنشاء المستويات من خلال السماح بدليل المستوى الأدنى ليتم احتواؤه داخل دليل مستوى أعلى (الشكل 2.16).

الشكل 2.16. التسلسل الهرمي لأنظمة الملفات (أ - هيكل أحادي المستوى ، ب - هيكل شجرة ، ج - هيكل شبكة)

يمكن أن يكون الرسم البياني الذي يصف التسلسل الهرمي للدليل شجرة أو شبكة. تشكل الدلائل شجرة إذا سُمح للملف بالدخول إلى دليل واحد فقط (الشكل 2.16 ، ب) ، وشبكة - إذا كان الملف يمكنه إدخال عدة أدلة في وقت واحد (الشكل 2.16 ، ج). على سبيل المثال ، في MS-DOS و Windows ، تشكل الدلائل بنية شجرية ، بينما في UNIX تشكل بنية شبكة. في هيكل الشجرة ، يكون كل ملف ورقة. يسمى دليل المستوى الأعلى دليل الجذر، أو الجذر.

مع مثل هذه المنظمة ، يتم تحرير المستخدم من تذكر أسماء جميع الملفات ، ويكفي أن يتخيل تقريبًا إلى أي مجموعة يمكن تعيين هذا الملف أو ذاك من أجل العثور عليه من خلال التصفح المتسلسل للأدلة. الهيكل الهرمي مناسب للعمل متعدد المستخدمين: يوجد كل مستخدم بملفاته في الدليل الخاص به أو في الشجرة الفرعية للأدلة ، وفي نفس الوقت تكون جميع الملفات في النظام متصلة منطقيًا.

حالة خاصة للهيكل الهرمي هي منظمة ذات مستوى واحد ، عندما يتم تضمين جميع الملفات في دليل واحد (الشكل 2.16 ، أ).

جميع أنواع الملفات لها أسماء رمزية. تُستخدم ثلاثة أنواع من أسماء الملفات بشكل شائع في أنظمة الملفات المنظمة بشكل هرمي: بسيطة ومركبة ونسبية.

اسم رمزي بسيط أو قصيريحدد ملف داخل نفس الدليل. يتم تعيين الأسماء البسيطة للملفات بواسطة المستخدمين والمبرمجين ، بينما يجب أن يأخذوا في الاعتبار قيود نظام التشغيل على كل من تسمية الأحرف وطول الاسم. حتى وقت قريب نسبيًا ، كانت هذه الحدود ضيقة جدًا. لذلك ، في نظام الملفات FAT الشهير ، كان طول الأسماء محدودًا بمخطط 8.3 (8 أحرف - الاسم نفسه ، 3 أحرف - امتداد الاسم) ، وفي نظام الملفات s5 ، المدعوم من قبل العديد من إصدارات UNIX OS ، لا يمكن أن يحتوي الاسم الرمزي البسيط على أكثر من 14 حرفًا. ومع ذلك ، من الأنسب أن يعمل المستخدم بأسماء طويلة ، لأنها تسمح لك بإعطاء الملفات أسماء يسهل تذكرها والتي توضح بوضوح ما هو موجود في هذا الملف. لذلك ، تميل أنظمة الملفات الحديثة ، بالإضافة إلى التحسينات على أنظمة الملفات الحالية ، إلى دعم أسماء الملفات الطويلة والبسيطة. على سبيل المثال ، في أنظمة الملفات NTFS و FAT32 المضمنة في نظام التشغيل Windows NT ، يمكن أن يصل طول اسم الملف إلى 255 حرفًا.

في أنظمة الملفات الهرمية ، يُسمح للملفات المختلفة بأن يكون لها نفس الاسم الرمزي البسيط ، بشرط أن تنتمي إلى أدلة مختلفة. وهذا يعني أن مخطط "العديد من الملفات - اسم واحد بسيط" يعمل هنا. لتعريف ملف بشكل فريد في مثل هذه الأنظمة ، يتم استخدام ما يسمى بالاسم الكامل.

الاسم الكاملعبارة عن سلسلة من الأسماء الرمزية البسيطة لجميع الدلائل التي يمر من خلالها المسار من الجذر إلى الملف المحدد. وبالتالي ، فإن الاسم الكامل هو اسم مركب ، يتم فيه فصل الأسماء البسيطة عن بعضها بواسطة المحدد المقبول في نظام التشغيل. غالبًا ما يتم استخدام الشرطة المائلة للأمام أو للخلف كفاصل ، ومن المعتاد حذف اسم الدليل الجذر. في الشكل 2.16 ب ، يوجد ملفان لهما الاسم البسيط main.exe ، لكن الاسمين المركبين /depart/main.exe و /user/anna/main.exe مختلفان.

في نظام الملفات الشجري ، يوجد تطابق واحد لواحد "ملف واحد - اسم كامل واحد" بين الملف واسمه الكامل. في أنظمة الملفات التي لها بنية شبكة ، يمكن تضمين الملف في عدة أدلة ، وبالتالي يكون له عدة أسماء كاملة ؛ هنا المراسلات "ملف واحد - العديد من الأسماء الكاملة" صالحة. في كلتا الحالتين ، يتم تعريف الملف بشكل فريد من خلال اسمه الكامل.

يمكن أيضًا تحديد ملف باسم نسبي . الاسم النسبييتم تعريف الملف من خلال مفهوم "الدليل الحالي". لكل مستخدم في كل لحظة من الوقت ، يكون أحد دلائل نظام الملفات حاليًا ، ويتم تحديد هذا الدليل من قبل المستخدم نفسه بأمر من نظام التشغيل. يقوم نظام الملفات بإصلاح اسم الدليل الحالي بحيث يمكن استخدامه بالإضافة إلى الأسماء النسبية لتكوين اسم ملف كامل. عند استخدام الأسماء النسبية ، يقوم المستخدم بتعريف الملف من خلال سلسلة من أسماء الدلائل التي يمر المسار من خلالها من الدليل الحالي إلى الملف المحدد. على سبيل المثال ، إذا كان الدليل الحالي هو / user ، فإن اسم الملف النسبي /user/anna/main.exe هو anna / main.exe.

تسمح بعض أنظمة التشغيل بتعيين أسماء بسيطة متعددة لنفس الملف ، والتي يمكن تفسيرها على أنها أسماء مستعارة. في هذه الحالة ، تمامًا كما هو الحال في نظام بهيكل شبكة ، يتم إنشاء مراسلات أسماء مؤهلة مكونة من ملف واحد ، نظرًا لأن كل اسم ملف بسيط له على الأقل اسم واحد مؤهل بالكامل.

على الرغم من أن الاسم المؤهل بالكامل يعرّف الملف بشكل فريد ، إلا أنه من الأسهل على نظام التشغيل العمل مع ملف إذا كان هناك تطابق واحد لواحد بين الملفات وأسمائها. ولهذه الغاية ، يقوم بتعيين اسم فريد للملف ، بحيث تكون العلاقة "ملف واحد - اسم فريد واحد" صالحة. يوجد الاسم الفريد مع اسم رمزي واحد أو أكثر يتم تعيينه للملف بواسطة المستخدمين أو التطبيقات. الاسم الفريد هو معرف رقمي وهو مخصص فقط لنظام التشغيل. مثال على اسم الملف الفريد هذا هو رقم inode في نظام UNIX.

لا يشمل مفهوم "الملف" البيانات والاسم المخزنين بواسطته فحسب ، بل يشمل أيضًا السمات. صفاتهي المعلومات التي تصف خصائص الملف. أمثلة على سمات الملفات المحتملة:

نوع الملف (ملف عادي ، دليل ، ملف خاص ، إلخ) ؛

مالك الملف

منشئ الملف

كلمة مرور للوصول إلى الملف ؛

معلومات حول عمليات الوصول إلى الملفات المسموح بها ؛

أوقات الإنشاء وآخر وصول وآخر تعديل ؛

حجم الملف الحالي ؛

حجم الملف الأقصى؛

علامة للقراءة فقط

قم بتسجيل "ملف مخفي" ؛

قم بتسجيل "ملف النظام" ؛

قم بتسجيل "ملف أرشيف" ؛

تسجيل "ثنائي / حرف" ؛

تسجيل "مؤقت" (حذف بعد اكتمال العملية) ؛

علامة الحجب

طول السجل في الملف ؛

مؤشر إلى حقل مفتاح في الإدخال ؛

طول المفتاح.

يتم تحديد مجموعة سمات الملفات حسب مواصفات نظام الملفات: في أنظمة الملفات من أنواع مختلفة ، يمكن استخدام مجموعات مختلفة من السمات لتوصيف الملفات. على سبيل المثال ، في أنظمة الملفات التي تدعم الملفات الثابتة ، ليس من الضروري استخدام السمات الثلاث الأخيرة في القائمة أعلاه المتعلقة بهيكلة الملفات. في نظام تشغيل مستخدم واحد ، ستفتقر مجموعة السمات إلى الخصائص المتعلقة بالمستخدم والأمان مثل مالك الملف ومنشئ الملفات وكلمة مرور الوصول إلى الملف ومعلومات إذن الوصول إلى الملف.

يمكن للمستخدم الوصول إلى السمات باستخدام الوسائل التي يوفرها نظام الملفات لهذا الغرض. يُسمح عادةً بقراءة قيم أي سمة ، ولكن يمكن تعديل بعضها فقط. على سبيل المثال ، يمكن للمستخدم تغيير الأذونات على ملف (بشرط أن يكون لديه الأذونات اللازمة للقيام بذلك) ، ولكن لا يُسمح له بتغيير تاريخ الإنشاء أو الحجم الحالي للملف.

يمكن احتواء قيم سمات الملف مباشرة في الدلائل ، كما هو الحال في نظام ملفات MS-DOS (الشكل 2.17 ، أ). يوضح الشكل بنية إدخال دليل يحتوي على اسم رمزي بسيط وسمات الملف. هنا ، تشير الأحرف إلى خصائص الملف: R - للقراءة فقط ، A - مؤرشف ، H - مخفي ، S - نظام.

الشكل 2.17. بنية الدليل: بنية إدخال دليل MS-DOS (32 بايت) ، ب - بنية إدخال دليل UNIX OS

هناك خيار آخر وهو وضع السمات في جداول خاصة عندما تحتوي الدلائل على ارتباطات لتلك الجداول فقط. يتم تطبيق هذا الأسلوب ، على سبيل المثال ، في نظام ملفات UNIX ufs. في نظام الملفات هذا ، تكون بنية الدليل بسيطة للغاية. يحتوي السجل الخاص بكل ملف على اسم ملف رمزي قصير ومؤشر إلى واصف inode للملف ، كما يسمى الجدول الموجود في ufs ، حيث تتركز قيم سمات الملف (الشكل 2.17 ، ب).

في كلتا الحالتين ، توفر الدلائل ارتباطًا بين أسماء الملفات والملفات الفعلية. ومع ذلك ، فإن الطريقة التي يتم بها فصل اسم الملف عن سماته تجعل النظام أكثر مرونة. على سبيل المثال ، يمكن بسهولة تضمين ملف في أدلة متعددة في وقت واحد. قد تحتوي الإدخالات حول هذا الملف في أدلة مختلفة على أسماء بسيطة مختلفة ، لكن حقل الارتباط سيحتوي على نفس رقم inode.

إن رؤية المستخدم لنظام الملفات كمجموعة منظمة بشكل هرمي من كائنات المعلومات لا علاقة لها بالترتيب الذي يتم به تخزين الملفات على القرص. غالبًا ما يكون الملف الذي يحتوي على صورة مجموعة واحدة متصلة من البايتات مبعثرة في "أجزاء" في جميع أنحاء القرص ، وهذا التقسيم لا علاقة له بالهيكل المنطقي للملف ، على سبيل المثال ، سجله المنطقي المنفصل يمكن أن تكون موجودة في القطاعات غير المجاورة للقرص. الملفات المدمجة منطقيًا من نفس الدليل ليست مطلوبة للتواجد معًا على القرص على الإطلاق. يتم وصف مبادئ وضع الملفات والأدلة ومعلومات النظام على جهاز حقيقي من خلال التنظيم المادي لنظام الملفات. من الواضح أن أنظمة الملفات المختلفة لها تنظيم مادي مختلف.

النوع الرئيسي للجهاز المستخدم في أنظمة الحوسبة الحديثة لتخزين الملفات هو محركات الأقراص. تم تصميم هذه الأجهزة لقراءة البيانات وكتابتها على الأقراص الثابتة والمرنة. يتكون محرك الأقراص الثابتة من لوح زجاجي أو معدني واحد أو أكثر ، كل منها مغطى على أحد الجانبين أو كلاهما بمادة مغناطيسية. وبالتالي ، يتكون القرص بشكل عام من حزمة من اللوحات (الشكل 2.18).

على كل جانب من كل لوحة ، يتم تمييز حلقات متحدة المركز رفيعة - المسارات(traks) التي يتم تخزين البيانات عليها. يعتمد عدد المسارات على نوع القرص. يبدأ ترقيم المسار عند 0 من الحافة الخارجية إلى منتصف القرص. أثناء دوران القرص ، يقرأ عنصر يسمى الرأس البيانات الثنائية من المسار المغناطيسي أو يكتبها على المسار المغناطيسي.

الشكل 2.18. رسم تخطيطي لجهاز القرص الصلب

يمكن وضع الرأس فوق مسار معين. تتحرك الرؤوس فوق سطح القرص في خطوات منفصلة ، كل خطوة تقابل تحول مسار واحد. يتم التسجيل على قرص من خلال قدرة الرأس على تغيير الخصائص المغناطيسية للمسار. تحتوي بعض الأقراص على رأس واحد يتحرك على طول كل سطح ، بينما تحتوي الأقراص الأخرى على رأس واحد لكل مسار. في الحالة الأولى ، للبحث عن المعلومات ، يجب أن يتحرك الرأس على طول نصف قطر القرص. عادةً ما يتم تثبيت جميع الرؤوس على آلية متحركة واحدة وتتحرك بشكل متزامن. لذلك ، عندما يتم تثبيت الرأس على مسار معين لسطح واحد ، تتوقف جميع الرؤوس الأخرى فوق المسارات بنفس الأرقام. في الحالات التي يكون فيها لكل مسار رأس منفصل ، لا يلزم تحريك الرؤوس من مسار إلى آخر ، وبالتالي توفير الوقت الذي يتم قضاؤه في البحث عن البيانات.

يتم استدعاء مجموعة المسارات التي لها نفس نصف القطر على جميع أسطح جميع لوحات الحزمة اسطوانة(اسطوانة). كل مسار مقسم إلى أقسام تسمى القطاعات(القطاعات) ، أو الكتل (الكتل) ، بحيث تحتوي جميع المسارات على عدد متساوٍ من القطاعات ، حيث يمكن كتابة أقصى عدد من البايتات. للقطاع حجم ثابت لنظام معين ، معبرًا عنه بقوة اثنين. حجم المقطع الأكثر شيوعًا هو 512 بايت. بالنظر إلى أن مسارات أنصاف الأقطار المختلفة لها نفس عدد القطاعات ، فإن كثافة التسجيل تصبح أعلى ، وكلما اقترب المسار من المركز.

قطاع- أصغر وحدة عنونة لتبادل البيانات بين جهاز القرص وذاكرة الوصول العشوائي. لكي تتمكن وحدة التحكم من العثور على القطاع المطلوب على القرص ، من الضروري تعيين جميع مكونات عنوان القطاع لها: رقم الأسطوانة ورقم السطح ورقم القطاع. نظرًا لأن برنامج التطبيق بشكل عام لا يحتاج إلى قطاع ، ولكن عددًا معينًا من البايتات ، وليس بالضرورة مضاعفًا لحجم القطاع ، فإن الطلب النموذجي يتضمن قراءة عدة قطاعات تحتوي على المعلومات المطلوبة ، وقطاع أو قطاعين يحتويان ، جنبًا إلى جنب مع المطلوب ، بيانات زائدة عن الحاجة (الشكل 2.19).

الشكل 2.19. قراءة البيانات الزائدة عند التبادل مع القرص

عادةً ما يستخدم نظام التشغيل ، عند العمل مع قرص ، وحدة مساحة القرص الخاصة به ، والتي تسمى العنقودية(العنقودية). عند إنشاء ملف ، يتم تخصيص مساحة القرص له في مجموعات. على سبيل المثال ، إذا كان حجم الملف 2560 بايت ، وتم تحديد حجم الكتلة في نظام الملفات على أنه 1024 بايت ، فسيتم تخصيص 3 مجموعات على القرص.

يتم إنشاء المسارات والقطاعات نتيجة لتنفيذ إجراء فعلي أو منخفض المستوى لتنسيق القرص قبل استخدام القرص. لتحديد حدود الكتلة ، تتم كتابة معلومات التعريف على القرص. لا يعتمد تنسيق القرص ذي المستوى المنخفض على نوع نظام التشغيل الذي سيستخدمه هذا القرص.

يتم تنفيذ تقسيم القرص لنوع معين من نظام الملفات من خلال إجراءات تنسيق عالية المستوى أو منطقية.

باستخدام التنسيق عالي المستوى ، يتم تحديد حجم الكتلة وكتابة المعلومات اللازمة لتشغيل نظام الملفات على القرص ، بما في ذلك معلومات حول المساحة المتاحة وغير المستخدمة ، وحدود المناطق المخصصة للملفات والأدلة ، ومعلومات عن المناطق المتضررة. بالإضافة إلى ذلك ، تتم كتابة أداة تحميل نظام التشغيل على القرص - وهو برنامج صغير يبدأ عملية تهيئة نظام التشغيل بعد تشغيل الطاقة أو إعادة تشغيل الكمبيوتر.

قبل تهيئة قرص لنظام ملفات معين ، يمكن تقسيمه. الفصلهو جزء مجاور من القرص الفعلي الذي يقدمه نظام التشغيل للمستخدم كجهاز منطقي (يتم استخدام أسماء القرص المنطقي والقسم المنطقي أيضًا). يعمل الجهاز المنطقي كما لو كان قرصًا فعليًا منفصلاً. يعمل المستخدم مع الأجهزة المنطقية ، ويشير إليها بأسماء رمزية ، باستخدام ، على سبيل المثال ، التعيينات A ، B ، C ، SYS ، إلخ. تستخدم أنظمة التشغيل المختلفة الأنواع تمثيلًا مشتركًا للأقسام لكل منها ، ولكن قم بإنشاء أقسام منطقية بناءً عليها.أجهزة خاصة بكل نوع من أنواع أنظمة التشغيل. تمامًا كما لا يمكن تفسير نظام الملفات الذي يستخدمه أحد أنظمة التشغيل بشكل عام بواسطة نوع آخر من أنظمة التشغيل ، فلا يمكن استخدام الأجهزة المنطقية بواسطة أنظمة تشغيل من أنواع مختلفة. يمكن إنشاء نظام ملفات واحد فقط لكل جهاز منطقي.