datotečni sistem Windows. Datotečni sistem Katere datotečne sisteme uporablja operacijski sistem Windows

Navajeni smo izrazov, kot sta "datoteka" in "mapa" ali "imenik". Toda kakšen je mehanizem, ki upravlja datoteke, jih revidira in nadzira njihovo gibanje?

Figurativno lahko sistem za shranjevanje datotek na disku primerjamo z ogromnim in kaotično urejenim skladiščem, v katerega se nenehno uvaža novo blago. Obstaja vodja skladišča, ki natančno ve, kje se kaj blaga nahaja in kako do njega hitro dostopati. Takšni upravitelji v sistemu za shranjevanje datotek so .

Ugotovimo, kako deluje datotečni sistem, katere vrste obstajajo, in razmislimo o osnovnih operacijah z datotečnim sistemom, ki vplivajo na delovanje sistema.

kako deluje datotečni sistem Windows

Vsaki datoteki operacijski sistem dodeli ime, ki jo tako kot naslov identificira v sistemu. Ta pot je niz, ki se začne z logičnim pogonom, na katerem je shranjena datoteka, nato pa so vse mape prikazane zaporedoma po njihovem gnezdenju.

Ko program potrebuje datoteko, pošlje zahtevo operacijskemu sistemu, ki jo obdela datotečni sistem Windows. Iz prejete poti sistem prejme naslov lokacije za shranjevanje datotek (fizična lokacija) in jo posreduje programu, ki je poslal zahtevo.

Tako ima datotečni sistem svojo bazo podatkov, ki po eni strani vzpostavlja korespondenco med fizičnim naslovom datoteke in njeno potjo, po drugi strani pa shranjuje dodatne atribute datoteke, kot so velikost, datum ustvarjanja, dostop do datoteke. pravice in drugo.

V datotečnih sistemih FAT32 in NTFS je ta baza podatkov glavna datotečna tabela (MFT - Master File Table).

Kaj se pravzaprav zgodi pri premikanju, kopiranju in brisanju datotek?

Ne glede na to, kako čudno se zdi, vse operacije z datotekami in mapami ne vodijo do fizičnih sprememb na trdem disku. Nekatere operacije spreminjajo samo MFT, medtem ko sama datoteka ostane na istem mestu.

Oglejmo si podrobneje, kako deluje datotečni sistem pri izvajanju osnovnih operacij z datotekami. To nam bo pomagalo razumeti, kako se zgodi zamašitev OS, zakaj se nekatere datoteke nalagajo zelo dolgo, kaj je treba storiti za povečanje hitrosti operacijskega sistema.

1. Premikanje datoteke: ta operacija vključuje spreminjanje ene poti v drugo. Zato je treba spremeniti le vnos v tabeli glavne datoteke, same datoteke pa ni treba fizično premakniti. Na prvotnem mestu ostane nespremenjen.

2. Kopija datoteke: ta operacija pomeni ustvarjanje druge dodatne izvedbe datoteke na novi lokaciji. V tem primeru ne pride samo do ustvarjanja vnosa v MFT, temveč tudi do pojava druge resnične kopije datoteke na novi lokaciji.

3. Brisanje datoteke: V tem primeru je datoteka najprej postavljena v koš. Ko prikliče funkcijo »Empty« v košu, datotečni sistem izbriše vnos iz MFT. V tem primeru se datoteka fizično ne izbriše, ostane na prvotnem mestu. In obstajal bo, dokler ga ne napišejo na novo. To funkcijo je treba upoštevati pri brisanju zaupnih datotek: za to je bolje uporabiti posebne programe.

Zdaj postane jasno, zakaj je operacija premika hitrejša od operacije kopiranja. Ponavljam, v drugem primeru morate poleg spremembe glavne tabele datotek ustvariti tudi fizično kopijo datoteke.

Katere vrste datotečnih sistemov obstajajo?

1. FAT16 (dodeljena datoteka, tabela 16). Podedovani datotečni sistem, ki je lahko obravnaval samo datoteke, ki niso večje od 2 GB, je podpiral trde diske z zmogljivostjo največ 4 GB in je lahko shranil in obdelal največ 65636 datotek. Z razvojem tehnologije in rastjo potreb uporabnikov je ta datotečni sistem nadomestil NTFS.

2. FAT32. Z rastjo količine podatkov, shranjenih na nosilcih za shranjevanje, je bil razvit in uveden nov datotečni sistem Windows, ki je začel podpirati datoteke do velikosti 4 GB in nastavil največjo kapaciteto trdega diska na vrstici 8 TB. Praviloma se FAT32 trenutno uporablja samo na zunanjih pomnilniških medijih.

3. NTFS (datotečni sistem nove tehnologije). To je standardni datotečni sistem, nameščen na vseh sodobnih računalnikih z operacijskim sistemom Windows. Največja velikost datoteke, ki jo obdela ta datotečni sistem, je 16 TB; Največja podprta velikost trdega diska je 256 TB.

Dodatna funkcija NTFS je beleženje svojih dejanj. Sprva se vse spremembe vnesejo v posebej označeno območje in šele nato vpišejo v tabelo datotek. To pomaga preprečiti izgubo podatkov, na primer med izpadom električne energije.

4. HSF+ (hierarhični datotečni sistem+). Standardni datotečni sistem za računalnike MacOS. Podobno kot NTFS podpira velike datoteke in trde diske z zmogljivostjo več sto terabajtov.

Če želite spremeniti datotečni sistem, boste morali formatirati particijo trdega diska. Ta operacija praviloma vključuje popolno odstranitev vseh razpoložljivih informacij na tej particiji.

kako najti vrsto datotečnega sistema?

Najlažji način: odprite "File Explorer" -> izberite particijo trdega diska, ki vas zanima -> z desno miškino tipko kliknite nanjo -> v meniju, ki se prikaže, izberite "Lastnosti" -> v oknu, ki se odpre, izberite " zavihek Splošno«.

Vzdrževanje datotečnega sistema Windows

Treba je opozoriti, da datotečni sistem ne ohranja "reda" na trdem disku. Windows je zasnovan tako, da nove datoteke shrani v prvo nezasedeno celico, ki naleti. Poleg tega, če se datoteka ne prilega v celoti v to celico, je razdeljena na več delov (razdrobljena). Skladno s tem se poveča čas dostopa in odpiranja takšne datoteke, kar vpliva na splošno delovanje sistema.

Da bi to preprečili in "spravili stvari" v datotečni sistem, je potrebno redno defragmentirati particije trdega diska.

Če želite to narediti, znova pojdite na lastnosti particije trdega diska, ki vas zanima (kot je opisano zgoraj), pojdite na zavihek »Orodja« in kliknite gumb »Defragmentiraj«.

V oknu, ki se odpre, lahko konfigurirate samodejno defragmentacijo diska.

Če želite sami izvesti defragmentacijo, določite particijo trdega diska, kliknite gumb »Analiziraj disk« –> in nato »Defragmentator diska«.

Počakajte, da se operacija zaključi in zaprite okno.

Danes, ko nameščate Windows 2000 ali Windows XP, se pred vami vedno znova postavlja vprašanje: "Kateremu datotečnemu sistemu je bolje - FAT 32 ali NTFS?". In mnogi, ki so se odločili, da "FAT že poznam", se odločijo za FAT32. Zakaj bi šli daleč - tudi v X v enem od člankov je avtor zapisal, da "pri namestitvi Win 2000 sem pustil FAT32, ker sistem na njem deluje hitreje" ... Kaj je tukaj narobe? Ja, dejstvo, da enostavno ne more delovati hitreje ... Torej, da ne bi ponovili takšnih napak, bi bilo koristno, da bi vsaj razumeli, "kako vse deluje." Upam, da vam bo ta kratek pregled pomagal - pogledali bomo FAT16, FAT32 in NTFS.
razlog, da se zelo malo razlikuje od FAT32 in je koristno vsaj poznati te razlike).

Datotečni sistem FAT deluje z enotami prostora na disku, ki se imenujejo gruča. Vsaka gruča lahko vključuje enega ali več sektorjev trdega diska (vaš trdi disk je običajno razdeljen na 512-bajtne sektorje). Iz tega sledi, da je najmanjša velikost gruče 512 bajtov. Za shranjevanje ene datoteke je mogoče uporabiti eno ali več grozdov. Vsaka gruča diskov v tabeli FAT ima ločen vnos, ki kaže na naslednjo datotečno gručo ali pa vsebuje oznako za konec datoteke. Vsak imenik vsebuje imena datotek, ki jih vsebuje. Skupaj z imenom datoteke je shranjen kazalec na prvo gručo te datoteke. Poleg tega imenik shrani datum, ko je bila datoteka ustvarjena, njeno velikost in atribute. Atributi lahko kažejo, da je datoteka skrita, rezervirana za uporabo v operacijskem sistemu, da jo je treba arhivirati (varnostno kopirati) ali samo za branje.

To je teorija, zdaj pa slabosti: Ste se kdaj vprašali, kaj pomeni "16" v imenu datotečnega sistema? In pomenijo, da tabela dodelitve datotek FAT (Tabela dodeljevanja datotek) identificira zapise, ki ustrezajo diskovnim grozdom, z uporabo 16-bitnih številk. Tako lahko tabela sprejme največ 65.536 vnosov (2 na 16. potenco). In če upoštevamo, da je največja velikost gruče 32 KB, se izkaže, da je največja particija diska 2 GB. Imaš logične diske na vijaku verjetno MNOGO večje? To je pomanjkljivost številka ena (čeprav je treba opozoriti, da je FAT32 to pomanjkljivost skoraj premagal). Pomanjkljivost številka dve je, da sistem FAT uporablja samo 1 bajt za shranjevanje VSEH atributov datoteke. Koliko mislite, da je mogoče vtakniti v en bajt? Pravilno, ravno iz tega razloga ni mogoče shraniti niti podatkov o pravici dostopa do datoteke niti o njenem lastniku ... Pomanjkljivost številka tri je v tem, da pri uporabi FAT večji volumen diska pomeni večjo velikost gruče in eden od glavnih "slabih okusov FAT" je ta, da ena datoteka = vsaj en grozd. Primer: imamo gručo velikosti 32 KB in datoteko 2 KB - posledično datoteka zasede celotno gručo, t.j. izgubimo 30 KB ... Enako se bo zgodilo, če je datoteka velika 34 KB - potem bo trajala dva grozda, v drugem pa bomo spet izgubili 30 KB ... Slabosti številka "štiri in pet" - informacije o fizični lokaciji datotek so shranjene na enem mestu – tabela postavitve datotek FAT, kar: a) poveča verjetnost poškodbe in izgube vseh informacij; b) zmanjša hitrost iskanja, ker za iskanje določene datoteke morate obdelati celotno tabelo.
Priznati je treba, da je bil FAT16 ustvarjen že zdavnaj, v časih MS-DOS-a, in je v celoti izpolnjeval zahteve tistega časa ...

Ta datotečni sistem je nadomestil FAT16. Če ste pozorno prebrali prejšnji odstavek, ste že razumeli, da je razlika v tem, da tabela dodelitve datotek FAT (Tabela dodeljevanja datotek) identificira zapise, ki ustrezajo diskovnim grozdom, z uporabo 32-bitnih številk. V skladu s tem je največje število vnosov 4.294.967.296 (2 na 32. potenco). V zvezi s tem se največja velikost diskovnega nosilca znatno poveča (do 2 TB). Vendar vam to omogoča, da premagate le pomanjkljivost številka "ena", vendar vse ostale - žal, ostanejo ... In kar je še posebej žaljivo za lastnike majhnih vijakov, je izguba prostora na disku ... pa tudi pogoste poškodbe različne narave itd. Skandisk med ljubitelji FAT ne ve, kaj je počitek...

Okrajšava za nov tehnološki datotečni sistem – kot ste verjetno razumeli iz imena – je kul in odličen ... in poleg tega to niso samo besede! V primerjavi z FAT ima datotečni sistem NTFS veliko bolj zapleteno strukturo in veliko širšo
priložnosti. Za razliko od FAT, datotečni sistem NTFS ne shranjuje vseh informacij o lokaciji datoteke na enem mestu. Namesto tega so informacije o porazdelitvi prostora na disku med datotekami shranjene kot del posebnih paketov, ki se lahko nahajajo kjer koli na particiji
(se spomnite "štiri" napake v sistemu FAT?). Struktura imenika NTFS se prav tako razlikuje od strukture imenika FAT. Imeniki diskov NTFS so bolj primerni za iskanje datotek, ker so zapisi datotek shranjeni z uporabo binarnega drevesa in ne s preprostim linearnim seznamom (kot je bilo v primeru FAT). To pomeni, da je treba za iskanje datoteke razčleniti manj zapisov (sedaj razmislite, ali ima avtor, ki sem ga omenil na začetku članka, prav). In če temu dodate možnost indeksiranja, bo sistem kar letel!

Datotečni sistem NTFS ima vgrajeno podporo za dolga imena datotek in razširjene atribute datotek. To omogoča, da particije NTFS shranjujejo informacije, povezane z varnostjo datotek (kot so ACL-ji), revizijo dostopa do datotek in informacije, povezane z lastništvom datotek. (zdaj lahko prepovete dostop do kataloga s pornografijo vsem razen sebi in ne
za to boste potrebovali nekaj dodatnih programov, ki jih je za Win9X s FAT32 toliko!)

Nastavitev diskovne kvote je še ena funkcija NTFS, povezana z možnostjo shranjevanja razširjenega števila atributov datoteke. Sestoji iz dejstva, da je določenemu uporabniku mogoče dodeliti določeno količino prostora na disku, ki ga lahko uporabi za shranjevanje svojih datotek (s tem ste verjetno že naleteli, če ste se ukvarjali s tem,
ali gostovanje). Če niste imeli takšnih izkušenj, vam bom razložil: ko poskušate shraniti datoteko, sistem analizira velikost vseh datotek, ki vam že pripadajo (ja, glede na sam atribut »lastnik«, ki je bil pravkar omenjeno) in jo primerja z diskovno kvoto, ki vam je dodeljena. Če preostanek kvote zadostuje za namestitev te datoteke, se izvede shranjevanje, v nasprotnem primeru boste odposlani s sporočilom "disk kvota je presežena". Kakšna je korist od tega? Seveda ne boste odprli brezplačnega gostovanja na vašem računalniku ... vendar ne dovolite, da vaš mlajši bratec napolni vsega s svojim
neumne igrače - enostavno je (dodeli mu 500 megabajtov - naj se poskusi umazati ;-)).

Če je pri uporabi FAT najboljše, kar bi lahko pričakovali, da datoteka ne bo zasedla več kot lastna velikost na disku, potem lahko pri uporabi NTFS pozabite nanjo! V NTFS je najmanjša enota enaka sektorju trdega diska in ena datoteka ne pomeni ene gruče! Poleg tega datotečni sistem podpira atribut, ki omogoča individualno stiskanje datotek in imenikov. Primer: Imam imenik 80 megabajtov. Po stiskanju zaseda 30 megabajtov "s pokrovčkom" na disku ...

Nove funkcije v NTFS5 in Windows 2000 omogočajo
uporabite arhitekturo javnega ključa
za šifriranje datotek, imenikov ali nosilcev
z uporabo EFS. Poleg tega zagotovo vse
bo cenil sposobnost montaže. Z
S tem vtičem se lahko povežete
kateri koli disk/trdi na katero koli mesto v datoteki
sistemu - na primer dodelite mapo C:\XXX\
vaš logični pogon R: (kar pomeni pornografija:).

In za piko na i, NTFS podpira ZELO velike pogone - do 16 eksabajtov. (en eksabajt je 1.073.741.824 gigabajtov). Preprost primer: če je trdi disk sposoben zapisati 1 megabajt podatkov na sekundo, bo za zapis enega eksabajta potrebnih 1000 milijard sekund (upoštevajte enega, ne šestnajst). V enem letu je 3 milijone sekund. Zato bo trajalo 300.000 let, da shranimo en eksabajt podatkov ... Tukaj sem slišal, da bodo izstrelili ladjo do najbližje zvezde - Alpha Centauri. Verjame se, da bo tja letel čez 200 let ...

Torej, če ste v koraku s časom, potem je vaša izbira NTFS. Toda ne pozabite, da za vsemi njegovimi "dobrotami" stoji en problem - ni viden izpod DOS-a. Zato prej tisti, ki so se bali zrušitve sistema, niso preklopili na NTFS. Ampak to je bilo prej! Zdaj s prihodom sistema Windows 2000 se je pojavila nova funkcija - "obnovitvena konzola", ki vam bo omogočila dostop do particije NTFS, tudi če je operacijski sistem poškodovan. Namestitev tega čudeža je precej preprosta: po namestitvi operacijskega sistema samo znova zaženite namestitveni program s tipko "/cmdcons", po kateri bo obnovitvena konzola dodana v meni za izbiro operacijskega sistema.
No, če vam je všeč staro in preprosto - potem je FAT ustvarjen prav za vas ....

Ali veste, da Windows Phone uporablja NTFS? Zakaj večina pomnilniških kartic in skoraj vsi pogoni USB še vedno uporabljajo dobro staro FAT? Zakaj lahko filme polne visoke ločljivosti shranite na nekatere bliskovne pogone, na druge pa ne? Zakaj nekatere naprave podpirajo samo kartice SDHC do 32 GB in kaj je mogoče storiti, da jih prisilimo, da uporabljajo 64 GB SDXC? Ta in mnoga druga vprašanja so povezana z vrsto datotečnega sistema, ki ga uporablja določena naprava za shranjevanje. Toda kaj ima to opraviti z Windows?

Na začetku zgodovine osebnih računalnikov (mislim, da v dobi DOS-ovih besedilnih polj in disket) je bil edini uporabljen datotečni sistem FAT12. S prihodom trdih diskov, ki lahko shranijo več megabajtov podatkov (ja, megabajt, ne gigabajt!), je bila razvita nova različica FAT, imenovana FAT16. V okviru tega datotečnega sistema je bil razvit Windows 95, ki je prejel le "nadgradnjo" v obliki podpore za daljša imena datotek. Z operacijskim sistemom Windows 98 je Microsoft dodal podporo za drugo novo različico FAT, imenovano FAT32, za podporo velikih trdih diskov (da, takrat smo že merili prostor na disku v gigabajtih).

V vzporednem vesolju Windows NT je Microsoft ves čas uporabljal novi tehnološki datotečni sistem ali NTFS. Windows NT 4, Windows 2000 in novejši Windows XP, Vista, Windows 7, 8, 8.1 in novejši Windows 10 uporabljajo NTFS.

V drugem vzporednem vesolju, vesolju izmenljivega pomnilnika, lahko izbirate med univerzalnim FAT32 (medtem ko naletite na omejitev velikosti datoteke 4 GB) in novejšim, vendar ne tako široko podprtim (zaradi licenčnih omejitev) exFAT. Mimogrede, exFAT se uporablja kot izbrani datotečni sistem na vseh karticah SDXC z zmogljivostjo 64 GB ali več.

Tako imamo trenutno tri različne družine datotečnih sistemov: starodavno, a še vedno široko uporabljeno FAT32, novo NTFS in novo razvito Solid ExFAT, optimizirano. Katere od teh datotečnih sistemov uporabiti in kdaj? In kakšne so razlike med njima?

FAT32: Očitna izbira

FAT32 je še vedno edini datotečni sistem, ki se uporablja v operacijskem sistemu Windows 98 ali Windows ME. FAT32 je pravzaprav datotečni sistem izbire za kartice SD do vključno 32 GB. Končno se FAT32 pogosto uporablja za formatiranje pogonov USB, vključno s 64 GB in več.

Stari FAT32… Njegove glavne omejitve so dobro znane. FAT32 podpira datoteke do velikosti 4 GB. Če se vam to zdi veliko za eno datoteko, ne pozabite, da en video HD traja od 4,5 do 10 GB in takoj bo postalo jasno, kako pomembna je ta omejitev v sodobnih realnostih. Njegove druge omejitve vključujejo pomanjkanje močne podpore, absolutno pomanjkanje nadzora dostopa, pomanjkanje šifriranja, stiskanja ali preklopa.

Z drugimi besedami, gre za povsem preprost in lahek datotečni sistem, ki je primeren za skoraj vsako prenosno elektroniko z nizko zmogljivostjo, kot so digitalni fotoaparati in kamere, preprosti pametni telefoni, MP3 predvajalniki in podobne naprave. FAT32 zaradi svoje častitljive starosti in široke priljubljenosti v sistemu Windows od leta 1997 podpirajo skoraj vse naprave, vključno s hladilniki in aparati za kavo. Z drugimi besedami, če želite s seboj nositi eno odstranljivo pomnilniško napravo in se prepričati, da jo lahko uporabljate s katerim koli vtičnikom, potrebujete FAT32.

NTFS: sistemski pogon

Vendar omejitve FAT32 preprečujejo njegovo učinkovito uporabo v današnjih računalniških okoljih. Pomanjkanje nadzora dostopa je eno, absolutna odsotnost beleženja in kakršen koli namig o preklopu je nekaj drugega. Omejena velikost datoteke je tudi velika pomanjkljivost. Kot rezultat, je Microsoft predstavil nov datotečni sistem, ki so ga poimenovali New Technology File System ali NTFS.

NTFS ima vse, kar manjka FAT. Zmogljive možnosti nadzora dostopa? Ni za kaj. Napaka in beleženje? Razumeš. Takojšnje stiskanje in šifriranje posameznih datotek, map in celotnega diska? Vsekakor. Alternativni tokovi podatkov, izboljšani varnostni ukrepi, varnostno kopiranje samega datotečnega sistema in pomembnih sistemskih datotek ter številne druge funkcije ... Od svoje prvotne izdaje leta 1994 je NTFS prejel vse nove posodobitve, vključno s tistimi, ki povečujejo njegovo združljivost. Njegov odličen dizajn in preprosta izvedba še danes nista primerljiva z drugimi datotečnimi sistemi. Je dovolj vsestranski, da ga lahko uporabljate tudi na začetnih pametnih telefonih z operacijskim sistemom Windows Phone 8 in 8.1. Ampak, če je to tako odličen datotečni sistem, zakaj ga ne uporabljajo vsi povsod?

Kot bi lahko pričakovali, NTFS ni brez pomanjkljivosti. Ta datotečni sistem je bil zasnovan leta 1994 za delovanje strežnikov in je vedno zahteval veliko procesorske moči za vzdrževanje številnih struktur. Njegovi sistemski vnosi hitro rastejo, zavzemajo dragocen prostor in dodajajo dodatno obremenitev tem pomnilniškim napravam NAND flash. Končno, če uporabljate kaj drugega kot velike trde diske, bodo stroški previsoki, zato sistem še ni pridobil splošnega sprejetja. Nenazadnje je NTFS patentiral Microsoft, ki tega datotečnega sistema noče licencirati konkurentom.

exFAT: najbolje, če je podprt...

Da bi premagal omejitve FAT32 in zmanjšal stroške, ki jih NTFS namenja medijem, ki temeljijo na NAND, je Microsoft razvil drug datotečni sistem, imenovan Extended FAT ali exFAT. Ta datotečni sistem v veliki meri temelji na istem konceptu kot originalni FAT, le da je zdaj pravi 64-bitni datotečni sistem brez omejitve velikosti datoteke, ki obstaja v FAT32. Zato se exFAT uporablja kot standard za velike kartice SD (standard SDXC zahteva, da so vse kartice SD velikosti 64 GB ali večje formatirane z exFAT). Torej, če kupite kartico microSDXC 64 GB, bo temeljila na exFAT ... in zato je vaš pametni telefon ali tablični računalnik morda ne bo prepoznal.

Razlog, zakaj exFAT ni povsod nadomestil starodavnega FAT32, je plačano licenciranje. Za razliko od FAT32, ki je brezplačen za vse, proizvajalcem, ki želijo uporabljati exFAT na svojih napravah, Microsoft zaračuna licenčne pristojbine. Posledično izdelovalci telefonov Android, nizkocenovnih tablic Android in poceni kamer raje prihranijo nekaj centov pri stroških naprave (na enoto izdane strojne opreme) pri licenciranju in raje izključijo exFAT s seznama podprtih datotečnih sistemov. Posledično, če v takšno napravo vstavite novo kartico micro SD 64 GB, kartica najverjetneje ne bo prepoznana.

Ali lahko osebno premagate to omejitev? V večini primerov da, in to precej enostavno. Preprosto povežite svojo kartico SD z računalnikom prek bralnika kartic in jo formatirajte z... uganili ste... FAT32! Tako boste izgubili možnost shranjevanja datotek, večjih od 4 GB, vendar bo vaša pomnilniška kartica najverjetneje prepoznana in nemoteno delovala na napravi Android, ki po tehničnih specifikacijah ne bi smela podpirati SD kartic, večjih od 32 GB. ..

(Upoštevajte, da so nekatere naprave morda prestare, da bi fizično prepoznale pomnilniške kartice SDXC. Da, te niso bile izdelane že nekaj let, vendar starejše naprave morda še vedno ne podpirajo kartice SDXC, ne glede na to, kateri datotečni sistem je priložena)

Počakaj malo ... Windows Phone je operacijski sistem Microsoft, torej ali naprave Windows Phone privzeto ne podpirajo exFAT? In obstaja! Windows Phone 8 in 8.1 sta opremljena z vgrajeno podporo za exFAT, brezplačno za proizvajalce, ki želijo izdati naprave za platformo Windows Phone. Microsoft ponuja brezplačno licenco exFAT kot del svojega "spodbujevalnega paketa", da bi spodbudil več proizvajalcev, da se pridružijo platformi Windows Phone.

Nazadnje vse ali skoraj vse tablice Windows RT s polnim operacijskim sistemom Windows 8 ali 8.1 podpirajo exFAT in brez težav prepoznajo 64 GB in večje kartice SD.

Obnavljanje datotečnih sistemov Windows

Skoraj vsako orodje za obnovitev podatkov v sistemu Windows ponuja podporo za FAT32 in NTFS. Orodja, ki podpirajo exFAT, so veliko manj na voljo zaradi Microsoftovih licenčnih omejitev. Eno od orodij za podporo vseh treh datotečnih sistemov Windows je obnovitev particije RS.

Končno, če potrebujete podporo samo za enega od datotečnih sistemov, lahko prihranite denar z izbiro

Jedro operacijskega sistema je modul, ki zagotavlja upravljanje datotek - datotečni sistem.

Glavna naloga datotečnega sistema- zagotavljanje interakcije programov in fizičnih vhodno/izhodnih naprav (različni pogoni). Opredeljuje tudi strukturo za shranjevanje datotek in imenikov na disku, pravila za določanje imen datotek, veljavne atribute datotek, pravice dostopa itd.

Na splošno se datotečni sistem obravnava kot orodje za upravljanje datotek in skupni prostor za shranjevanje datotek.

mapa je poimenovano zaporedje katerega koli podatka, katerega standardna struktura zagotavlja njegovo postavitev v pomnilnik stroja. Datoteka lahko vsebuje program, numerične podatke, besedilo, kodirano sliko ali zvok itd. Vsaka datoteka ima poimenovano območje na disku in datoteka ne potrebuje neprekinjenega prostora za svojo postavitev, saj lahko zasede proste skupine v različnih deli diska.

Ime datoteke je niz znakov, katerega pravila gradnje so odvisna od specifičnega datotečnega sistema. Največja dolžina imena datoteke v sistemu Windows je 255 znakov. Imena lahko vsebujejo kateri koli znak, vključno s presledki, razen naslednjih: poševnice naprej in nazaj (\ in /), dvopičje (:), zvezdica (*), vprašaj (?), dvojni narekovaj ("), manj kot in več kot znaki (< и >), znak »cevovod« (|). Sistem ohrani male črke, uporabljene v dolgih imenih.

Poleg imena ima datoteka razširitev (vrsta) dolge do 3 znake, ločene od imena s piko. Lastnosti datoteke vključujejo tudi: dejansko velikost in količino zasedenega prostora na disku; čas ustvarjanja, zadnje spremembe in dostopa; ime ustvarjalca datoteke; geslo za dostop, atributi itd.

Datoteka ima lahko naslednje atribute:

R (samo za branje) - "samo za branje".Če poskušate spremeniti ali izbrisati datoteko s tem atributom, se prikaže ustrezno sporočilo.

H (Hidden) - "skrita datoteka". Pri ogledu vsebine mape (brez posebnih nastavitev ali ključa) se informacije o datotekah s tem atributom ne prikažejo.

A (Arhiv) - "nearhivirana datoteka". Ta atribut je nastavljen, ko je vsaka datoteka ustvarjena, in jo odstranijo orodja za arhiviranje in varnostno kopiranje datotek.

Za udobje dela z datotekami in njihovo sistematizacijo se na disku ustvarijo mape (imeniki), katerih struktura določa logično organizacijo podatkov.

Mapa (katalog)- to je posebno mesto na disku, ki shranjuje imena datotek, informacije o njihovi velikosti, času zadnje posodobitve itd. Imena map so oblikovana po enakih pravilih kot imena datotek.

Struktura map v sistemu Windows je hierarhična (drevesna). Najvišja mapa - glavna (root) - se ustvari samodejno in nima imena. Vsebuje informacije ne le o datotekah, ampak tudi o mapah prve stopnje (mape prve in naslednjih ravni ustvari uporabnik). Pokliče se mapa, s katero uporabnik trenutno dela tok.

Mape in datoteke lahko ustvarjate, brišete, kopirate in premikate ter spreminjate njihove lastnosti in nadzor dostopa.

Fizična organizacija podatkov na nosilcu je odvisna od datotečnega sistema, ki omogoča dodelitev posebnih območij med formatiranjem diska: sistemsko območje in območjapodatkov. Glavne komponente sistemskega področja so: zagonski zapis, tabele dodeljevanja datotek in korenski imenik (mapa). Podatkovno območje vsebuje datoteke in mape.

Celotno podatkovno območje diska je razdeljeno na grozdi, ki so nedeljivi bloki podatkov enake velikosti na disku. Vse skupine so oštevilčene. Na samem začetku diska je tabela za dodelitev datotek, ki vsebuje toliko vnosov, kolikor je na disku na voljo grozd. Vsebuje podatke o številkah grozdov, v katerih se nahaja datoteka, označeni so neuporabljeni grozdi, pa tudi poškodovani grozdi, ki so označeni z določeno vrednostjo, po kateri se nikoli ne uporabijo.

Vsaka datotečna gruča vsebuje številko naslednjega v verigi svojih grozdov. Tako je dovolj, da poznamo številko prve skupine v verigi, ki je shranjena v kazalu vsebine diska, da določimo število vseh grozdov, ki vsebujejo dano datoteko. Prostornina, ki jo zaseda datoteka, je večkratnik števila grozdov. Prisotnost posamezne številke za vsako gručo vam omogoča, da poiščete območje, kjer se nahaja datoteka, in ni nujno, da se njene skupine nahajajo v bližini. Če se različni fragmenti datoteke nahajajo v nesosednjih grozdih, potem govorimo o razdrobljenost mapa.

Vsak disk v računalniku ima edinstveno ime. Diski so poimenovani s črkami latinske abecede. Običajno je disketnemu pogonu (HDD) dodeljeno ime A:, trdemu disku (HDD) pa C:.

Trdi disk je fizična naprava. Za organizacijo učinkovitega dela s prostorom na trdem magnetnem disku je s posebnim programom razdeljen na več odsekov - logični pogoni, od katerih vsak sistem obravnava kot ločen disk in se imenuje z naslednjimi črkami latinske abecede (D, E itd.).

Windows XP vam omogoča formatiranje trdega diska z datotečnim sistemom FAT ali NTFS.

Sistem FAT (Tabela dodeljevanja datotek) - je tabela za dodelitev datotek MS-DOS in Windows 9x in Me, zato jo ti OS-ji razumejo. Ima pa nizko toleranco napak in v primeru izpada električne energije v sili obstaja velika verjetnost izgube podatkov.

NTFS (datotečni sistem nove tehnologije) - je razvil Microsoft posebej za Windows NT. Zagotavlja varnost podatkov v primeru kopiranja tudi v primeru okvare strojne opreme ali izpada električne energije, po učinkovitosti virov prekaša FAT (deluje na primer z datotekami, večjimi od 4 GB), omogoča ustvarjanje » dinamični” trdi diski, ki združujejo več map, nudijo orodja za nadzor dostopa in zaščito informacij itd.

Prenos logičnega diska iz FAT v NTFS se izvede s standardnim programom Windows ali posebnimi programi brez izgube informacij. Obstajajo tudi posebni programi, ki lahko pretvorijo iz NTFS v FAT, vendar v večini primerov takšna pretvorba zahteva formatiranje diska.

Na disk je mogoče shraniti veliko različnih datotek. Za udobje dela z datotekami, njihovo sistematizacijo po namenu, vsebini, avtorstvu ali drugih značilnostih se na disku ustvarijo imeniki, katerih struktura določa logična organizacija podatkov. Katalog- to je posebno mesto na disku, ki shranjuje imena datotek, informacije o njihovi velikosti, času zadnje posodobitve, lastnosti itd. Imenik najvišje ravni - korenski (glavni) imenik Disk je ustvarjen samodejno in nima imena. Vsebuje imena ne samo datotek, temveč tudi podimenikov prve stopnje (imenike prve in naslednjih ravni ustvari uporabnik). Podimenik prve stopnje lahko vsebuje imena datotek in podimenikov druge ravni itd. Pokliče se imenik, s katerim uporabnik trenutno dela tok.

Imena datotek in njihovi atributi so shranjeni v imeniku. Če je ime datoteke shranjeno v imeniku, se reče, da je datoteka v tem imeniku. Do imenika, če ni korenski, se dostopa z imenom 3 .

Vsak disk ima lahko več imenikov. Vsak imenik lahko vsebuje datoteke in druge imenike. Glede na datotečni sistem je lahko struktura imenika drevesna, ko je imenik lahko vključen samo v en imenik višje ravni (slika 3.2, a), in omrežje, ko je imenik mogoče vključiti v različne imenike (slika 3.2.6). Omrežna struktura je implementirana v Unixu, drevesna struktura - v OS družine Windows.

riž. 3.2. Struktura imenika: a - drevesna; b - omrežje

V sistemu Windows se imenik imenuje mapa. Mape (imenike) in datoteke lahko ustvarjate, brišete, kopirate in premikate ter spreminjate njihove lastnosti in nadzor dostopa.

Sposobnost OS, da "ščiti" zapletenost resnične strojne opreme, se zelo jasno kaže v enem od glavnih podsistemov OS - datotečni sistem. Operacijski sistem virtualizira ločen niz podatkov, shranjenih na zunanjem pogonu, kot datoteko - preprosto nestrukturirano zaporedje bajtov, ki ima simbolno ime. Za udobje dela s podatki so datoteke razvrščene v skupine katalogi, ki pa tvorijo skupine - imenike višje ravni. Uporabnik lahko uporablja OS za izvajanje dejanj na datotekah in imenikih, kot so iskanje po imenu, brisanje, prikazovanje vsebine na zunanji napravi (na primer na zaslonu), spreminjanje in shranjevanje vsebine.

Za predstavitev velikega števila podatkovnih nizov, naključno razpršenih po valjih in površinah diskov različnih vrst, v obliki dobro znane in priročne hierarhične strukture datotek in imenikov, mora operacijski sistem rešiti številne težave. Datotečni sistem OS pretvori simbolna imena datotek, s katerimi dela uporabnik ali aplikacijski programer, v fizične naslove podatkov na disku, organizira skupni dostop do datotek in jih ščiti pred nepooblaščenim dostopom.

Pri opravljanju svojih funkcij datotečni sistem tesno sodeluje s podsistemom upravljanja zunanjih naprav, ki na zahtevo datotečnega sistema prenaša podatke med diski in RAM-om.

Podsistem za nadzor zunanjih naprav, imenovan tudi vhodno-izhodni podsistem, deluje kot vmesnik za vse naprave, povezane z računalnikom. Obseg teh naprav je zelo širok. Paleta izdelkov trdih diskov, disketnih pogonov, optičnih pogonov, tiskalnikov, optičnih bralnikov, monitorjev, risalnikov, modemov, omrežnih adapterjev in bolj specializiranih V/I naprav, kot so analogno-digitalni pretvorniki, lahko šteje na stotine modelov. Ti modeli se lahko bistveno razlikujejo po naboru in zaporedju ukazov za izmenjavo informacij s procesorjem in pomnilnikom računalnika, hitrosti delovanja, kodiranju prenesenih podatkov, možnosti skupne rabe in številnih drugih podrobnostih.

Običajno se imenuje program, ki nadzoruje določen model zunanje naprave in upošteva vse njene lastnosti voznik ta naprava (iz angleščine voziti - upravljati, voditi). Gonilnik lahko upravlja posamezen model naprave, kot je modem ZyXEL U-1496E, ali skupino naprav določene vrste, kot je kateri koli modem, združljiv s Hayesom. Za uporabnika je zelo pomembno, da operacijski sistem vključuje čim več različnih gonilnikov, saj to zagotavlja možnost priključitve velikega števila zunanjih naprav različnih proizvajalcev na računalnik. Uspeh operacijskega sistema na trgu je v veliki meri odvisen od razpoložljivosti ustreznih gonilnikov (na primer, pomanjkanje številnih potrebnih gonilnikov zunanjih naprav je bil eden od razlogov za nizko priljubljenost OS / 2).

Ustvarjanje gonilnikov naprav izvajajo tako razvijalci določenega OS kot strokovnjaki iz podjetij, ki proizvajajo zunanje naprave. Operacijski sistem mora vzdrževati dobro definiran vmesnik med gonilniki in preostalim operacijskim sistemom, tako da lahko razvijalci podjetij V/I naprav pošiljajo gonilnike za ta operacijski sistem s svojimi napravami.

Aplikacijski programerji lahko uporabljajo vmesnik gonilnika pri razvoju svojih programov, vendar to ni zelo priročno - tak vmesnik je običajno nizkonivojsko delovanje, obremenjeno z veliko podrobnostmi.

Vzdrževanje enotnega vmesnika za programiranje aplikacij na visoki ravni za heterogene V/I naprave je ena najpomembnejših nalog OS. Od prihoda UNIX-a je ta enoten vmesnik v večini operacijskih sistemov temeljil na konceptu dostopa do datotek. Ta koncept je, da je izmenjava s katero koli zunanjo napravo videti kot izmenjava z datoteko, ki ima ime in je nestrukturirano zaporedje bajtov. Datoteka je lahko prava datoteka na disku ali alfanumerični terminal, tiskalnik ali omrežna kartica. Tukaj imamo spet opravka lastnost operacijskega sistema, da nadomesti pravo strojno opremo z uporabniku prijaznimi in programerjem prijaznimi abstrakcijami.

Naloge OS za upravljanje datotek in naprav

Vhodno-izhodni podsistem večprogramskega OS mora pri izmenjavi podatkov z zunanjimi napravami računalnika rešiti vrsto splošnih nalog, med katerimi so najpomembnejše naslednje:

Organizacija vzporednega delovanja vhodno-izhodnih naprav in procesorja;

Usklajevanje menjalnih tečajev in predpomnjenja podatkov;

Ločevanje naprav in podatkov med procesi;

Zagotavljanje priročnega logičnega vmesnika med napravami in ostalim sistemom;

Podpora za širok nabor gonilnikov z možnostjo enostavne vključitve novega gonilnika v sistem;

Podpora za več datotečnih sistemov;

Podpora za sinhrone in asinhrone V/I operacije.

Ena od glavnih nalog operacijskega sistema je zagotoviti udobje uporabniku pri delu s podatki, shranjenimi na diskih. Da bi to naredil, OS zamenja fizično strukturo shranjenih podatkov z nekim uporabnikom prijaznim logičnim modelom. Logični model datotečnega sistema materializira v obliki drevo imenikov, ki ga prikažejo pripomočki, kot sta Norton Commander ali Windows Explorer, v simboličnih sestavljenih imenih datotek, v ukazih datotek. Osnovni element tega modela je mapa, ki ga, tako kot datotečni sistem kot celoto, lahko zaznamujeta tako logična kot fizična struktura.

mapa je poimenovano območje zunanjega pomnilnika, v katerega je mogoče zapisovati in brati. Datoteke so shranjene v pomnilniku, ki je odvisen od moči, običajno na magnetnih diskih. Vendar pa ni pravil brez izjeme. Ena od teh izjem je tako imenovani ramdisk, ko se v RAM-u ustvari struktura, ki posnema datotečni sistem.

Glavni nameni uporabe datoteke:

Dolgotrajno in zanesljivo shranjevanje informacij. Dolgoživost je dosežena z uporabo pomnilniških naprav, ki niso odvisne od moči, visoko zanesljivost pa določajo sredstva zaščite dostopa do datotek in splošna organizacija programske kode OS, pri kateri okvare strojne opreme najpogosteje ne uničijo shranjenih informacij. v datotekah.

Izmenjava informacij. Datoteke zagotavljajo naraven in enostaven način za izmenjavo informacij med aplikacijami in uporabniki, saj imajo človeku berljivo simbolno ime in obstojnost shranjenih informacij ter lokacijo datoteke. Uporabnik mora imeti priročna orodja za delo z datotekami, vključno z imeniki, ki združujejo datoteke v skupine, orodji za iskanje datotek po funkcijah, nabor ukazov za ustvarjanje, spreminjanje in brisanje datotek. Datoteko lahko ustvari en uporabnik, nato pa jo uporablja popolnoma drug uporabnik, medtem ko lahko avtor datoteke ali skrbnik določi pravice dostopa drugim uporabnikom. Te cilje v OS izvaja datotečni sistem.

Datotečni sistem(FS) je del operacijskega sistema, vključno z:

Zbirka vseh datotek na disku;

Nabori podatkovnih struktur, ki se uporabljajo za upravljanje datotek, kot so imeniki datotek, deskriptorji datotek, tabele dodelitve prostega in uporabljenega prostora na disku;

Nabor sistemskih programskih orodij, ki izvajajo različne operacije na datotekah, kot so ustvarjanje, brisanje, branje, pisanje, poimenovanje in iskanje datotek.

Datotečni sistem omogoča programom, da opravijo z nizom dokaj preprostih operacij za izvajanje dejanj na nekem abstraktnem objektu, ki predstavlja datoteko. Pri tem se programerjem ni treba ukvarjati s podrobnostmi dejanske lokacije podatkov na disku, medpomnilnikom podatkov in drugimi nizkostopenjskimi težavami pri prenosu podatkov iz dolgotrajnega shranjevanja. Vse te funkcije izvaja datotečni sistem. Datotečni sistem dodeljuje prostor na disku, podpira poimenovanje datotek, preslika imena datotek na ustrezne naslove v zunanjem pomnilniku, omogoča dostop do podatkov in podpira skupno rabo datotek, zaščito in obnovitev.

Tako datotečni sistem igra vlogo vmesne plasti, ki ščiti vso zapletenost fizične organizacije dolgoročnega shranjevanja podatkov in zagotavlja programom enostavnejši logični model tega shranjevanja ter jim zagotavlja nabor enostavnih ukazi za uporabo za manipulacijo datotek.

Naloge, ki jih rešuje FS, so odvisne od tega, kako je računalniški proces organiziran kot celota. Najpreprostejši tip je FS v operacijskih sistemih z enim uporabnikom in enim programom, ki vključujejo na primer MS-DOS. Glavne funkcije v takem FS so namenjene reševanju naslednjih nalog:

Poimenovanje datotek;

Programski vmesnik za aplikacije;

Preslikava logičnega modela datotečnega sistema v fizično organizacijo podatkovnega skladišča;

Odpornost datotečnega sistema na izpade napajanja, napake strojne in programske opreme.

Naloge FS se zapletejo pri upravljanju enouporabniških večprogramskih operacijskih sistemov, ki, čeprav so zasnovani za delo enega uporabnika, mu dajejo možnost zagona več procesov hkrati. Eden prvih operacijskih sistemov te vrste je bil OS/2. Poleg zgoraj naštetih nalog je dodana nova večprocesna naloga skupne rabe datotek. Datoteka je v tem primeru vir v skupni rabi, kar pomeni, da mora datotečni sistem rešiti celoten kompleks težav, povezanih s takšnimi viri. Zlasti mora FS zagotoviti sredstva za blokiranje datoteke in njenih delov, preprečevanje dirk, odpravljanje zastojev, usklajevanje kopij itd.

V sistemih z več uporabniki se pojavi še ena naloga: zaščita datotek enega uporabnika pred nepooblaščenim dostopom drugega uporabnika. Še bolj zapletene so funkcije FS, ki deluje kot del omrežnega OS.

Datotečni sistemi podpirajo več funkcionalno različnih vrste datotek, ki običajno vključuje običajne datoteke, datoteke imenikov, posebne datoteke, imenovane cevi, datoteke, preslikane v pomnilnik in druge.

navadne datoteke, ali preprosto datoteke, vsebujejo informacije poljubne narave, ki jih uporabnik vnese vanje ali ki nastanejo kot posledica delovanja sistema in uporabniških programov. Večina sodobnih operacijskih sistemov (npr. UNIX, Windows, OS/2) na noben način ne omejuje ali nadzoruje vsebine in strukture običajne datoteke. Vsebino običajne datoteke določi aplikacija, ki z njo dela. Na primer, urejevalnik besedil ustvari besedilne datoteke, sestavljene iz nizov znakov, predstavljenih v neki kodi. To so lahko dokumenti, izvorne kode programa itd. Besedilne datoteke lahko berete na zaslonu in jih natisnete na tiskalnik. Binarne datoteke ne uporabljajo znakovnih kod, pogosto imajo zapleteno notranjo strukturo, kot je izvedljiva programska koda ali arhivska datoteka. Vsi operacijski sistemi bi morali biti sposobni prepoznati vsaj eno vrsto datoteke – lastne izvedljive datoteke.

Katalogi- to je posebna vrsta datotek, ki vsebujejo sistemske referenčne informacije o nizu datotek, ki so jih uporabniki združili glede na neko neformalno funkcijo (na primer datoteke, ki vsebujejo dokumente ene pogodbe ali datoteke, ki sestavljajo en programski paket, so združene v eno skupino) . V mnogih operacijskih sistemih lahko imenik vsebuje katero koli vrsto datoteke, vključno z drugimi imeniki, kar ima za posledico drevesno strukturo, ki jo je enostavno najti. Imeniki preslikajo imena datotek na značilnosti, ki jih datotečni sistem uporablja za upravljanje datotek. Takšne značilnosti vključujejo zlasti informacije (ali kazalec na drugo strukturo, ki vsebuje te podatke) o vrsti datoteke in njeni lokaciji na disku, pravicah dostopa do datoteke ter datumih njenega nastanka in spreminjanja. V vseh drugih pogledih datotečni sistem obravnava imenike kot običajne datoteke.

Posebne datoteke so navidezne datoteke, povezane z V/I napravami, ki se uporabljajo za poenotenje mehanizma za dostop do datotek in zunanjih naprav. Posebne datoteke omogočajo uporabniku izvajanje operacij V/I z običajnimi ukazi za pisanje ali branje datotek. Te ukaze najprej obdelajo programi datotečnega sistema, nato pa jih operacijski sistem na neki stopnji zahteve pretvori v ukaze za nadzor ustrezne naprave.

Sodobni datotečni sistemi podpirajo tudi druge vrste datotek, kot so simbolične povezave, poimenovane cevi in ​​datoteke, preslikane v pomnilnik.

Uporabniki dostopajo do datotek z simbolna imena. Vendar pa zmogljivost človeškega pomnilnika omejuje število imen objektov, na katere se lahko uporabnik sklicuje po imenu. Hierarhična organizacija imenskega prostora vam omogoča znatno razširitev teh meja. Zato ima večina datotečnih sistemov hierarhično strukturo, v kateri se ravni ustvarijo tako, da se imenik nižje ravni nahaja v imeniku višje ravni (slika 2.16).

Slika 2.16. Hierarhija datotečnih sistemov (a - enonivojska struktura, b - drevesna struktura, c - omrežna struktura)

Graf, ki opisuje hierarhijo imenikov, je lahko drevo ali omrežje. Imeniki tvorijo drevo, če je datoteka dovoljena samo v en imenik (slika 2.16, b), in omrežje - če lahko datoteka vstopi v več imenikov hkrati (slika 2.16, c). Na primer, v MS-DOS in Windows imeniki tvorijo drevesno strukturo, medtem ko v UNIX tvorijo omrežno strukturo. V drevesni strukturi je vsaka datoteka list. Imenik najvišje ravni se kliče korenski imenik ali koren.

S takšno organizacijo se uporabnik osvobodi spomina na imena vseh datotek, dovolj je, da si približno predstavlja, kateri skupini je mogoče dodeliti to ali ono datoteko, da jo najde z zaporednim brskanjem po imenikih. Hierarhična struktura je priročna za delo z več uporabniki: vsak uporabnik s svojimi datotekami se nahaja v svojem imeniku ali poddrevesu imenikov, hkrati pa so vse datoteke v sistemu logično povezane.

Poseben primer hierarhične strukture je enonivojska organizacija, ko so vse datoteke vključene v en imenik (slika 2.16, a).

Vse vrste datotek imajo simbolna imena. V hierarhično organiziranih datotečnih sistemih se običajno uporabljajo tri vrste imen datotek: preprosta, sestavljena in relativna.

Preprosto ali kratko simbolično ime identificira datoteko v istem imeniku. Preprosta imena datotekam dodeljujejo uporabniki in programerji, pri tem pa morajo upoštevati omejitve OS tako glede nomenklature znakov kot dolžine imena. Do relativno nedavnega so bile te meje zelo ozke. Torej je bila v priljubljenem datotečnem sistemu FAT dolžina imen omejena s shemo 8.3 (8 znakov - samo ime, 3 znaki - končnica imena), v datotečnem sistemu s5, ki ga podpirajo številne različice operacijskega sistema UNIX, preprosto simbolno ime ne sme vsebovati več kot 14 znakov. Vendar pa je uporabniku veliko bolj priročno delati z dolgimi imeni, saj vam omogočajo, da datotekam daste imena, ki si jih je enostavno zapomniti, ki jasno povedo, kaj je v tej datoteki. Zato sodobni datotečni sistemi, pa tudi izboljšave obstoječih datotečnih sistemov, ponavadi podpirajo dolga, enostavna imena datotek. Na primer, v datotečnih sistemih NTFS in FAT32, vključenih v operacijski sistem Windows NT, je lahko ime datoteke dolgo do 255 znakov.

V hierarhičnih datotečnih sistemih imajo različne datoteke dovoljeno enako preprosto simbolno ime, če pripadajo različnim imenikom. To pomeni, da tukaj deluje shema "veliko datotek - eno preprosto ime". Za enolično identifikacijo datoteke v takih sistemih se uporablja tako imenovano polno ime.

Polno ime je veriga preprostih simbolnih imen vseh imenikov, skozi katere poteka pot od korena do dane datoteke. Tako je polno ime sestavljeno ime, pri katerem so enostavna imena med seboj ločena z ločilnikom, ki je sprejet v OS. Pogosto se kot ločilo uporablja poševnica naprej ali nazaj, ime korenskega imenika pa je običajno izpustiti. Na sliki 2.16b imata dve datoteki preprosto ime main.exe, vendar sta njuni sestavljeni imeni /depart/main.exe in /user/anna/main.exe različni.

V drevesnem datotečnem sistemu obstaja ena proti ena korespondenca "ena datoteka - eno polno ime" med datoteko in njenim polnim imenom. V datotečnih sistemih, ki imajo omrežno strukturo, je datoteka lahko vključena v več imenikov in ima zato več polnih imen; tukaj velja korespondenca "ena datoteka - veliko polnih imen". V obeh primerih je datoteka enolično identificirana s svojim polnim imenom.

Datoteko je mogoče prepoznati tudi po relativnem imenu . Relativno ime datoteka je definirana s konceptom "trenutni imenik". Za vsakega uporabnika je v vsakem trenutku aktualen eden od imenikov datotečnega sistema in ta imenik izbere uporabnik sam na ukaz OS. Datotečni sistem popravi ime trenutnega imenika, tako da ga je mogoče uporabiti poleg relativnih imen za oblikovanje popolnoma kvalificiranega imena datoteke. Pri uporabi relativnih imen uporabnik identificira datoteko z verigo imen imenikov, skozi katere poteka pot od trenutnega imenika do dane datoteke. Na primer, če je trenutni imenik /user, je relativno ime datoteke /user/anna/main.exe anna/main.exe.

Nekateri operacijski sistemi omogočajo, da se isti datoteki dodeli več preprostih imen, ki jih je mogoče razlagati kot vzdevke. V tem primeru se tako kot v sistemu z omrežno strukturo vzpostavi korespondenca ena datoteka-več-kvalificiranih imen, saj ima vsako preprosto ime datoteke vsaj eno polno kvalificirano ime.

Čeprav popolnoma kvalificirano ime enolično identificira datoteko, je operacijskemu sistemu lažje delati z datoteko, če obstaja ena proti ena korespondenca med datotekami in njihovimi imeni. V ta namen datoteki dodeli edinstveno ime, tako da je razmerje "ena datoteka - eno edinstveno ime" veljavno. Edinstveno ime obstaja skupaj z enim ali več simbolnimi imeni, ki so jih datoteki dodelili uporabniki ali aplikacije. Edinstveno ime je številčni identifikator in je namenjeno samo operacijskemu sistemu. Primer takega edinstvenega imena datoteke je številka inode v sistemu UNIX.

Koncept "datoteke" ne vključuje le podatkov in imena, ki jih shrani, temveč tudi atribute. Lastnosti je informacija, ki opisuje lastnosti datoteke. Primeri možnih atributov datoteke:

Vrsta datoteke (navadna datoteka, imenik, posebna datoteka itd.);

Lastnik datoteke;

Ustvarjalec datotek;

Geslo za dostop do datoteke;

Informacije o dovoljenih operacijah dostopa do datotek;

Čas ustvarjanja, zadnjega dostopa in zadnje spremembe;

Trenutna velikost datoteke;

Največja velikost datoteke;

Zastavica samo za branje;

Podpišite "skrita datoteka";

Podpišite "sistemska datoteka";

Podpišite "arhivsko datoteko";

Znak "binarni/znak";

Podpišite "začasno" (izbrišite po zaključku postopka);

Znak blokade;

Dolžina zapisa v datoteki;

Kazalec na ključno polje v vnosu;

Dolžina ključa.

Nabor atributov datoteke je določen s posebnostmi datotečnega sistema: v datotečnih sistemih različnih tipov se lahko za karakterizacijo datotek uporabljajo različni nabori atributov. Na primer, v datotečnih sistemih, ki podpirajo ploščate datoteke, ni treba uporabljati zadnjih treh atributov na zgornjem seznamu, povezanih s strukturiranjem datotek. V enouporabniškem operacijskem sistemu bodo v nizu atributov manjkale lastnosti, povezane z uporabniki in varnostjo, kot so lastnik datoteke, ustvarjalec datoteke, geslo za dostop do datoteke, podatki o pooblaščenem dostopu do datoteke.

Uporabnik lahko dostopa do atributov z uporabo sredstev, ki jih za ta namen zagotavlja datotečni sistem. Običajno je dovoljeno brati vrednosti katerega koli atributa, vendar je mogoče spremeniti le nekatere od njih. Uporabnik lahko na primer spremeni dovoljenja za datoteko (pod pogojem, da ima za to potrebna dovoljenja), vendar ne sme spreminjati datuma ustvarjanja ali trenutne velikosti datoteke.

Vrednosti atributov datoteke so lahko neposredno vsebovane v imenikih, kot je to storjeno v datotečnem sistemu MS-DOS (slika 2.17, a). Slika prikazuje strukturo vnosa v imeniku, ki vsebuje preprosto simbolno ime in atribute datoteke. Tukaj črke označujejo značilnosti datoteke: R - samo za branje, A - arhivirano, H - skrito, S - sistem.

Slika 2.17. Struktura imenika: a - vnosna struktura imenika MS-DOS (32 bajtov), ​​b - struktura vnosa imenika OS UNIX

Druga možnost je, da atribute postavite v posebne tabele, če imeniki vsebujejo samo povezave do teh tabel. Ta pristop se na primer izvaja v datotečnem sistemu UNIX ufs. V tem datotečnem sistemu je struktura imenikov zelo preprosta. Zapis o vsaki datoteki vsebuje kratko simbolično ime datoteke in kazalec na inode deskriptor datoteke, kot se imenuje tabela v ufs, v kateri so skoncentrirane vrednosti atributov datoteke (slika 2.17, b).

V obeh primerih imeniki zagotavljajo povezavo med imeni datotek in dejanskimi datotekami. Vendar pristop, ko je ime datoteke ločeno od njenih atributov, naredi sistem bolj prilagodljiv. Na primer, datoteko je mogoče enostavno vključiti v več imenikov hkrati. Vnosi o tej datoteki v različnih imenikih lahko vsebujejo različna preprosta imena, vendar bo polje povezave vsebovalo isto številko inode.

Uporabnikov pogled na datotečni sistem kot hierarhično organiziran niz informacijskih objektov nima veliko skupnega z vrstnim redom, v katerem so datoteke shranjene na disku. Datoteka, ki ima sliko enega samega neprekinjenega niza bajtov, je v resnici zelo pogosto razpršena na "kose" po disku in ta delitev nima nobene zveze z logično strukturo datoteke, na primer z njenim ločenim logičnim zapisom. se lahko nahajajo v nesosednjih sektorjih diska. Logično združene datoteke iz istega imenika sploh ne zahtevajo sobivanja na disku. Načela postavljanja datotek, imenikov in sistemskih informacij na resnično napravo so opisana s fizično organizacijo datotečnega sistema. Očitno imajo različni datotečni sistemi različno fizično organizacijo.

Glavna vrsta naprav, ki se uporabljajo v sodobnih računalniških sistemih za shranjevanje datotek, so diskovni pogoni. Te naprave so zasnovane za branje in zapisovanje podatkov na trde in diskete. Trdi disk je sestavljen iz ene ali več steklenih ali kovinskih plošč, od katerih je vsaka na eni ali obeh straneh prevlečena z magnetnim materialom. Tako je disk na splošno sestavljen iz paketa plošč (slika 2.18).

Na vsaki strani vsake plošče so označeni tanki koncentrični obroči - skladbe(poti), na katerih so shranjeni podatki. Število posnetkov je odvisno od vrste diska. Številčenje posnetkov se začne pri 0 od zunanjega roba do sredine diska. Ko se disk vrti, element, imenovan glava, bere binarne podatke iz magnetne sledi ali jih zapiše na magnetno sled.

Slika 2.18. Diagram naprave trdega diska

Glavo je mogoče namestiti nad določeno stezo. Glave se premikajo po površini diska v diskretnih korakih, pri čemer vsak korak ustreza premiku enega steza. Snemanje na disk se izvede s sposobnostjo glave, da spremeni magnetne lastnosti skladbe. Nekateri diski imajo eno glavo, ki se premika vzdolž vsake površine, medtem ko imajo drugi eno glavo na stezo. V prvem primeru se mora glava za iskanje informacij premikati vzdolž polmera diska. Običajno so vse glave pritrjene na en sam premikajoči se mehanizem in se premikajo sinhrono. Zato, ko je glava pritrjena na dani tir ene površine, se vse druge glave ustavijo nad tirnicami z enakimi številkami. V primerih, ko ima vsaka skladba ločeno glavo, ni potrebno premikanje glav z ene poti na drugo, kar prihrani čas, porabljen za iskanje podatkov.

Imenuje se niz sledi enakega polmera na vseh površinah vseh plošč paketa cilinder(cilinder). Vsaka proga je razdeljena na odseke, ki se imenujejo sektorji(sektorji) ali bloki (bloki), tako da imajo vse sledi enako število sektorjev, v katere je mogoče zapisati največje število bajtov. Sektor ima določeno velikost za določen sistem, izraženo s potenco dvojke. Najpogostejša velikost sektorja je 512 bajtov. Glede na to, da imajo sledi različnih polmerov enako število sektorjev, postane gostota snemanja večja, bližje je proga središču.

sektor- najmanjša naslovljiva enota za izmenjavo podatkov med diskovno napravo in RAM-om. Da bi krmilnik našel zahtevani sektor na disku, je treba nanj nastaviti vse komponente naslova sektorja: številko cilindra, številko površine in številko sektorja. Ker aplikacijski program na splošno ne potrebuje sektorja, temveč določeno število bajtov, ki ni nujno večkratnik velikosti sektorja, tipična zahteva vključuje branje več sektorjev, ki vsebujejo zahtevane informacije, in enega ali dva sektorja, ki vsebujeta odvečne podatke skupaj z zahtevane (slika 2.19) .

Slika 2.19. Branje odvečnih podatkov pri izmenjavi z diskom

Operacijski sistem pri delu z diskom običajno uporablja svojo enoto prostora na disku, imenovano grozd(gruča). Ko je datoteka ustvarjena, ji je v gručah dodeljen prostor na disku. Na primer, če ima datoteka velikost 2560 bajtov in je velikost gruče v datotečnem sistemu definirana kot 1024 bajtov, bodo datoteki na disku dodeljene 3 gruče.

Skladbe in sektorji so ustvarjeni kot rezultat fizičnega ali nizkonivojskega postopka formatiranja diska pred uporabo diska. Za določitev meja bloka se identifikacijske informacije zapišejo na disk. Nizkonivojski format diska ni odvisen od vrste operacijskega sistema, ki ga bo ta disk uporabljal.

Particioniranje diska za določeno vrsto datotečnega sistema se izvaja z visokimi ali logičnimi postopki oblikovanja.

Pri formatiranju na visoki ravni se določi velikost grozda in na disk se zapišejo informacije, potrebne za delovanje datotečnega sistema, vključno z informacijami o razpoložljivem in neizkoriščenem prostoru, mejah območij, dodeljenih datotekam in imenikom, in informacije o poškodovanih območjih. Poleg tega je na disk zapisan nalagalnik operacijskega sistema - majhen program, ki začne postopek inicializacije operacijskega sistema po vklopu ali ponovnem zagonu računalnika.

Preden formatirate disk za določen datotečni sistem, ga lahko razdelite na particije. Odsek je sosednji del fizičnega diska, ki ga operacijski sistem uporabniku predstavi kot logično napravo (uporabljeni sta tudi imeni logični disk in logična particija). Logična naprava deluje, kot da bi bil ločen fizični disk. Uporabnik dela z logičnimi napravami, ki se nanje sklicujejo s simbolnimi imeni, na primer z oznakami A, B, C, SYS itd. Operacijski sistemi različnih vrst uporabljajo skupno predstavitev particij za vse, vendar na podlagi tega ustvarite logične particije.naprave, specifične za posamezen tip OS. Tako kot datotečnega sistema, ki ga uporablja en OS, na splošno ni mogoče razlagati z drugo vrsto OS, logičnih naprav ne morejo uporabljati operacijski sistemi različnih vrst. Na logično napravo je mogoče ustvariti samo en datotečni sistem.