Файлова система

ЗМІСТ

ВСТУП………………………………………………………………………………....

РОЗДІЛ 1.

1. Що таке файлова система………………………………………………………
2. Поширені файлові системи……………………………………………………

РОЗДІЛ 2. ФАЙЛОВА СИСТЕМА  FAT, FAT32……………………………………

2.1. Навігація файловою системою FAT……………………………………………..

2.2. Імена файлів в FAT……………………………………………………………….

2.3. Формат FAT……………………………………………………………………….

2.4. Збереження інформації…………………………………………………………...

2.5.  Що зберігається в таблиці розміщення файлів…………………………………

2.6. Файлова система FAT32………………………………………………………….

РОЗДІЛ 3. ФАЙЛОВА СИСТЕМА  HPFS……………………………………………

3.1. Перегляд файлової  системи HPFS……………………………………………….

3.2. Суперблок…………………………………………………………………………

3.3. Запасний блок……………………………………………………………………..

РОЗДІЛ 4. ФАЙЛОВА СИСТЕМА NTFS……………………………………………

4.1. Перегляд файлової  системи NTFS……………………………………………….

4.2 Надійність………………………………………………………………………….

4.3. Додаткові функції…………………………………………………………………

4.4. Усунення обмежень………………………………………………………………

4.5. Угоди іменування в  NTFS………………………………………………………..

РОЗДІЛ 5. ПЕРЕВАГИ І НЕДОЛІКИ ФАЙЛОВОЇ СИСТЕМИ…………………...

5.1. Преваги файлової системи  FAT………………………………………………….

5.2. Недоліки файлової  системи FAT………………………………………………...

5.3. Преваги файлової системи HPFS………………………………………………...

5.4. Недоліки файлової  системи HPFS……………………………………………….

5.5. Преваги файлової системи  NTFS………………………………………………...

5.6. Недоліки файлової системи NTFS……………………………………………….

 

ВИСНОВОК……………………………………………………………………………

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ …………………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

В даний час на одному диску в середньому записується  кілька десятків тисяч файлів. Як розібратися у всьому цьому різноманітті з тим, щоб точно адресуватися до файлу? Призначення файлової системи - ефективне рішення, зазначеного завдання.

Файлова система з точки зору користувача - це «простір», в якому розміщуються файли. А як науковий термін - це спосіб зберігання та організації доступу до даних на інформаційному носії або його розділі. Наявність файлової системи дозволяє визначити, як називається файл, де він знаходиться. Оскільки на IBM PC - сумісних комп'ютерах інформація зберігатися в основному на дисках, то застосовуються на них файлові системи визначають організацію даних саме на дисках (точніше, на логічних дисках). Ми розглянемо чотири файлові системи - FAT, FAT 32, HPFS, NTFS.  
При написанні роботи я користувалася книгами В.Е. Фигурновой «IBM PC для користувача», М. Гук «Апаратні засоби IBM PC», в яких дається визначення, опис, використання і докладна характеристика файлових систем.

 

РОЗДІЛ 1.

1.1. Що таке файлова система

 
  Інформація на дисках записується у секторах фіксованого довжини, і кожен сектор і розташування кожної фізичної запису (сектори) на диску однозначно визначається трьома числами: номерами поверхні диска, циліндра та сектору на доріжці. І контролер диска працює з диском саме в цих термінах. А користувач бажає використовувати не сектора, циліндри і поверхні, а файли і каталоги. Тому хтось (операційна система або інша програма) має при операціях з файлами і каталогами на дисках перевести це в зрозумілі контролеру дії: читання і запис певних секторів диска. А для цього необхідно встановити правила, за якими виконується цей переклад, тобто, перш за все, визначити, як повинна зберігатися і організовуватися інформація на дисках. Набір цих правил і називається файловою системою.

Файлова система - це набір угод, що визначають організацію даних на носіях інформації. Наявність цих угод дозволяє операційній системі, іншим програмам і користувачам працювати з файлами і каталогами, а не просто з ділянками (секторами) дисків.

Файлова система  визначає:

- як зберігаються файли  та каталоги на диску; 

- які відомості зберігаються про файли і каталогах;

- як можна дізнатися,  які ділянки диска вільні, а які - ні;

- формат каталогів та  іншої службової інформації на  диску. 

Для використання дисків, записаних (розмічених) за допомогою деякої файлової системи, операційна система або  спеціальна програма повинна підтримувати цю файлову систему.

 

1.2. Поширені файлові системи

 

Оскільки на IBM PC - сумісних комп'ютерах інформація зберігатися  в основному на дисках, то застосовуються на них файлові системи визначають організацію даних саме на дисках (точніше, на логічних дисках). Ми розглянемо чотири файлові системи - FAT, FAT 32, HPFS, NTFS.

 

РОЗДІЛ 2. ФАЙЛОВА СИСТЕМА FAT, FAT32

 

2.1. Навігація файловою системою FAT

 

FAT є найбільш простий  з підтримуваних Windows NT файлових систем. Основою файлової системи FAT є таблиця розміщення файлів, яка поміщена в самому початку тому. На випадок пошкодження на диску зберігаються дві копії цієї таблиці. Крім того, таблиця розміщення файлів і кореневий каталог повинні зберігатися у визначеному місці на диску (для правильного визначення місця розташування файлів завантаження).

Диск, відформатований у  файловій системі FAT, ділиться на кластери, розмір яких залежить від розміру тому. Одночасно зі створенням файлу в каталозі створюється запис і встановлюється номер першого кластера, що містить дані. Такий запис в таблиці розміщення файлів сигналізує про те, що це останній кластер файлу, або вказує на наступний кластер.

Оновлення таблиці розміщення файлів має велике значення і вимагає  багато часу. Якщо таблиця розміщення файлів не оновлюється регулярно, це може призвести до втрати даних. Тривалість операції пояснюється необхідністю переміщення читають головок  до логічної нульовій доріжці диска  при кожному оновленні таблиці FAT.

Каталог FAT не має певної структури, і файли записуються  в першому виявленому вільному місці  на диску. Крім того, файлова система FAT підтримує тільки чотири файлових атрибути: «Системний», «Прихований», «Тільки читання» і «Архівний».

 
2.2. Імена файлів  в FAT

 

У файловій системі FAT використаний традиційний формат імен 8.3, імена  файлів повинні складатися із символів ASCII. Ім'я файлу або каталогу має складатися не більше ніж з 8 символів, потім слід роздільник «.» (Точка) та розширення довжиною до 3 символів. Першим символом імені повинна бути буква або цифра. При визначенні імені можна використовувати всі символи за винятком перерахованих нижче. "/ \ []:; | =,

Використання таких символів може призвести до отримання несподіваних результатів. Ім'я не повинно містити  пробілів. Зазначені нижче імена зарезервовані.

CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, ​​LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL

Усі символи утворюються  в верхній регістр.

 

2.3. Формат FAT.

 

Перший байт FAT називається "Описувач середовища" (Media Descriptor) або байт ID ідентифікації FAT. Він має таке ж значення, як і байт-описувач середовища, що знаходиться в BOOT-секторі логічного диска.

Наступні 5 байтів для 12-бітового формату або 7 байтів для 16-бітового формату завжди містять значення 0ffh.

Вся інша частина FAT складається  з 12-бітових або 16-бітових комірок, кожна комірка відповідає одному кластеру диска. Ці комірки можуть містити такі значення: FAT12 FAT16

Що означає 000h0000h – вільний кластер,

ff0h - ff6hfff0h - fff6h –  зарезервований кластер,

ff7hfff7h –    поганий кластер,

ff8h - fffhfff8h - ffffh –  останній кластер у списку,

002h - fefh0002h - ffefh – номер такого кластера в списку.

 

2.4. Збереження інформації.

 

Відразу після завантажувального  сектора на логічному диску знаходяться  сектори, що містять таблицю розміщення файлів FAT (File Allocation Table).

Для того, щоб призначення  цієї таблиці стало більш зрозумілим, розглянемо, як організоване збереження інформації на різноманітних носіях даних.

2.5. Що зберігається в таблиці розміщення файлів?

 

Всі вільні кластери позначені  в ній нулями. Якщо файл займає декілька кластерів, то ці кластери пов'язані  в список. Для пов'язаних у список кластерів елементи таблиці FAT містять  номера наступних використовуваних даним файлом кластерів. Кінець списку відзначений у таблиці спеціальним  значенням. Номер першого кластера, виділеного файлу, зберігається в елементі каталога, що описує даний файл.

Утиліти операційної системи  і деякі спеціальні утиліти перевіряють  диск на предмет наявності дефектних  областей. Кластери, що знаходяться  в цих дефектних областях, відзначаються  в FAT як погані і не використовуються операційною системою.

Отже, FAT - масив інформації про використання кластерів диска, містить однозв’язані списки кластерів, розподілених між файлами. Номера початкових кластерів файлів зберігаються в  каталогах.

Розглянемо спочатку два  формати FAT - 12-бітовий і 16-бітовий. Ці формати використовують, відповідно, 12 і 16 бітів для збереження інформації про один кластер диска.

12-бітовий формат зручний  для дискет із невеликою кількістю  секторів - уся таблиця розміщення  файлів поміщається в одномо  секторі. Якщо розмір диска  такий, що для представлення  всіх секторів дванадцятьох розрядів  недостатньо, можна збільшити  розмір кластера, наприклад до  восьми секторів. Проте великий  розмір кластера приводить до  неефективного використання дискового  простору. Це відбувається через  те, що мінімальний виділяємий  файлу елемент - кластер - має  занадто великий розмір. Навіть  для файла, що має довжину  1 байт виділяється цілий кластер.  Виходить, якщо розмір кластера  складає 8 секторів, то для збереження  одного байта буде використано  4 кілобайта дискової пам'яті. 

При використанні FAT 16-бітового формату  операційна система може працювати  з диском, що має розмір більш 32 мегабайт. DOS версії 4.0 при використанні 16-бітового формату FAT і кластерів розміром 4 сектори може працювати з розділами, як і по розміру досягають 134 мегабайти.

 

2.6. Файлова система FAT32

 

Для роботи з великими дисками  була розроблена нова файлова система FAT32. Microsoft вперше представляє файлову  систему FAT32 в операційній системі Windows 95 OSR2. У цій ФС, як випливає з назви розрядність покажчика на кластер збільшується до 32 біт, що значно збільшує кількість підтримуваних кластерів, і, отже, дозволяє зменшити їх розмір. Ви бачите, що розрядність покажчика складає 32 біта і, навіть використовуючи кластер 512 байт, ця файлова система може підтримувати диски в 127,9 Гбайт. А при використанні кластера 32 Кбайт вона може підтримувати диски до 2 Тбайт.

На перший погляд може здатися, що тепер можна використовувати  кластер розмірів в один блок (512 байт), зменшивши тим самим втрати в хвостах файлів майже до нуля, але використання таких малих  кластерів все ж таки не вигідно  з міркувань продуктивності. Ви пам'ятаєте, що інформація про розташування файлу  по кластерах міститься в FAT таблиці. Чим менше розмір кластера, тим більше кластерів займе файл і тим більше записів з'явиться в таблиці і відповідно тим довше буде відбуватися зчитування інформації про розташування файлу при доступі до нього.

Ще один важливий момент. Під час роботи файлові таблиці  переносяться в оперативну пам'ять. І це логічно. Адже вважати з оперативної пам'яті інформацію про фото можна набагато швидше, ніж з жорсткого диска. При цьому, чим менше розмір кластера, тим більше записів у файловій таблиці і, відповідно, більше її обсяг. А це, у свою чергу, впливає на вимоги до розміру оперативної пам'яті.

Швидкодія системи FAT32 можна  підвищити, збільшивши розмір кластера. Збільшуючи кластер в два рази, ми скорочуємо область FAT теж у два  рази. У FAT32 це дуже важлива для швидкодії  область займає кілька Мбайт. Скорочення області FAT у кілька разів дасть  помітне збільшення швидкодії, так  як обсяг системних даних файлової системи сильно скоротиться - зменшиться і час, що витрачається на читання  даних про розташування файлів. Зворотна сторона - істотно зростають втрати дискового простору.

Виходить замкнуте коло: чим більше розмір кластера, тим  вище швидкодію, але зростають і  втрати дискового простору; чим менше  розмір кластера, тим більш економно витрачається дисковий простір, але катастрофічно падає швидкодію. Тому мінімальний кластер в FAT32 був обраний розміром 4 Кбайта, як компроміс між ефективністю зберігання даних і продуктивністю.

Оскільки ця файлова система  призначалася для роботи з великими дисками, давайте розглянемо її з  цього боку.

Великі диски потрібні для зберігання великих обсягів  даних. Зі збільшенням числа файлів буде рости і розмір таблиці їх розміщення. Оскільки перегляд таблиці  лінійний, то в якийсь момент швидкодію  дискових операцій значно впаде. А це вже дуже неприємний момент.

У Windows XP/2000 максимальний розмір розділу, який можна відформатувати за допомогою FAT32, дорівнює 32 Гбайт, не дивлячись на теоретичну межу в 4 Тбайт. Мабуть, Microsoft знайшла ту точку, далі якої йти не має сенсу.

Незважаючи на це, ви можете працювати з розділами FAT32 більше 32 Гбайт, якщо вони були відформатовані за допомогою іншої ОС.

Розглянемо ще деякі особливості FAT32. У FAT32 були розширені атрибути файлів, що дозволяють тепер зберігати час  і дату створення, модифікації й  останнього доступу до файлу або  каталогу.

Кореневий каталог в FAT32 більше не розташовується в певному місці, замість цього зберігається покажчик на початковий кластер кореневого каталогу. У результаті знімається раніше існувало обмеження на кількість записів  у кореневому каталозі.

Крім того, для обліку вільних кластерів, в зарезервованої області на розділі FAT32 є сектор, що містить число вільних кластерів та номер самого останнього використаного кластеру. Це дозволяє системі при виділенні наступного кластера не перечитувати заново всю таблицю розміщення файлу.