Файловая система MS-DOS

Как отмечалось ранее, файловая система представляет собой часть операционной системы, управляющей размещением и доступом к файлам и каталогам на диске. С понятием файловой системы тесно связано понятие файловой структурыдиска, под которой понимают, как размещаются на диске главный(корневой) каталог, подкаталоги, файлы, операционная система, а также какие для них выделены объемы секторов, кластеров, дорожек.

При формировании файловой структуры диска операционная система MS-DOS соблюдает ряд правил:

– файл или каталог могут быть зарегистрированы с одним и тем же именем в разных каталогах множество раз, но в одном и том же каталоге – только один раз;

– порядок следования имен файлов и подкаталогов в родительском каталоге произвольный;

– файл может быть разбит на несколько частей, для которых выделяются участки дискового пространства на разных дорожках и секторах.

В операционной системе MS-DOS принята иерархическая структура организации каталогов (как показано на рисунке 7.3). На каждом логическом диске всегда имеется единственный главный (корневой) каталог. Он находится на 0-м уровне иерархической структуры и обозначается символом "\". Корневой каталог создается при форматировании диска, имеет ограниченный размер и не может быть удален средствами операционной системы. Корневой каталог занимает на логическом диске строго определенное место (рисунок 7.5). В корневой каталог могут входить другие каталоги и файлы, которые создаются командами операционной системы и могут быть удалены соответствующими командами.

Каталоги, находящиеся на 1-м, 2-м и т. д. уровнях иерархической структуры, являются по отношению к корневому каталогу подкаталогами. Это в равной степени относится к каталогам любого уровня: каталог, который входит в другой каталог, называется подкаталогом, а каталог, имеющий подкаталоги, называется родительским каталогом. Таким образом, любой каталог, содержащий каталоги нижнего уровня, может быть, с одной стороны, по отношению к ним родительским, а с другой стороны, подкаталогом по отношению к каталогу верхнего уровня.

Запись о файле в каталоге содержит имя и тип (расширение) файла, объем файла в байтах, дату создания, время создания и еще ряд параметров, необходимых операционной системе для организации доступа. Запись о подкаталоге нижнего уровня в родительском каталоге содержит его имя, признак <DIR>, дату и время создания.

Файл размещается на диске по кластерам, каждый из которых имеет свой номер (адрес). Кластеры, принадлежащие одному файлу, могут находиться в разных местах диска. Таким образом, файл может храниться на диске в виде отдельных фрагментов. В этом случае говорят, что файл фрагментирован. Чтобы сократить время поиска и чтения файла, необходимо, чтобы кластеры, выделенные для хранения файла, располагались на диске подряд. Для упорядочения файлов используются специальные программы, а процедура упорядочения файла получила название дефрагментации файла.

Для организации доступа к файлу операционная система должна иметь сведения о номерах кластеров, где размещается файл. Такие сведения хранятся в FAT-таблице. Рассмотрим основную идею, заложенную в основу построения и использования FAT-таблицы (рисунок 7.6).

Количество ячеек FAT-таблицы определяется количеством кластеров на диске. В каждую ячейку помещается номер кластера. В свою очередь, в каталоге, наряду с другими характеристиками файла, указан номер его первого кластера. При необходимости доступа к файлу сначала производится обращение к ячейке FAT-таблицы, адрес которой определяется записью в каталоге (по номе-

Рисунок 7.6 – Организация доступа к файлу с помощью

FAT-таблицы

ру первого кластера файла). В этой ячейке хранится номер второго кластера файла. В ячейке таблицы с адресом, соответствующим номеру второго кластера файла, хранится номер третьего кластера и т. д. Таким образом формируется цепочка кластеров, где расположен файл. В последней ячейке таблицы, завершающей данную цепочку, записывается код FFF (или FFFF), указывающий на конец цепочки (и, соответственно, на окончание файла).

При хранении данных решаются две проблемы: как сохранить данные в наиболее компактном виде и как обеспечить к ним удобный и быстрый доступ (если доступ не обеспечен, то это не хранение). Для обеспечения доступа необходимо, чтобы данные имели упорядоченную структуру, а при этом образуется "паразитная нагрузка" в виде адресных данных. Без них нельзя получить доступ к нужным элементам данных, входящих в структуру.

Поскольку адресные данные тоже имеют размер и тоже подлежат хранению, хранить данные в виде мелких единиц, таких, как байты, неудобно. Их неудобно хранить и в более крупных единицах (килобайтах, мегабайтах и т.п.). В качестве единицы хранения данных принят объект переменной длины, называемый файлом. В ПЭВМ понятие файла применяется в основном к данным, хранящимся на дисках (на магнитной ленте), поэтому файлы обычно отождествляют с участком памяти на этих носителях информации.

Под файлом будем понимать именованную область внешней памяти, выделенную для хранения массива данных.

В файлах могут храниться различные виды данных:

программы на алгоритмическом или машинном языке;

исходные данные для работы программ или результаты выполнения программ;

произвольные тексты;

графические изображения и т. д.

Обычно в отдельном файле хранят данные, относящиеся к одному типу. В этом случае тип данных определяет тип файла. Проще всего представить себе файл в виде безразмерного канцелярского досье, в которое можно по желанию добавлять содержимое или извлекать его оттуда. Поскольку в определении файла нет ограничений на размер, можно представить себе файл, имеющий 0 байтов (пустой файл), и файл, имеющий любое число байтов.

С каждым файлом связываются:

полное имя файла;

атрибуты файла;

дата создания файла;

время создания файла;

длина файла.

Полное имя файла в общем случае состоит из двух частей:

идентифицирующей — имени файла;

классифицирующей — расширения.

Расширение, определяющее тип файла, может отсутствовать. В имени файла может быть от 1 до 8 символов в DOS и от 1 до 255 символов в по­следних версиях Windows. Оно является обязательным элементом и должно все­гда указываться при доступе к файлу. Расширение содержит от 1 до 3 символов и отделяется от имени файла символом «.» (точка). Хотя операционная система разрешает в имени файла и расширении наличие разных символов, рекомендуется использовать буквы латинского алфавита и цифры, а имя начинать обязательно с буквы. При назначении имен файлам рекомендуется образовывать их так, чтобы они отражали смысловое содержание файла. Расширение указывает тип файла, причем некоторые из расширений являются стандартными для операционной си­стемы, например:

ЕХЕ (EXEcutable — исполняемый) — файл-программа на машинном языке, го­товая к выполнению;

СОМ (COMmand) — файл-программа на машинном языке, готовая к выполне­нию (небольшая программа);

ВАТ (BATch — пачка, группа) — пакетный исполняемый командный файл;

SYS — системный файл;

BAS — файл-программа на языке BASIC;

PRG — файл программа на языке DBase;

ASM — файл-программа на языке ассемблер;

ТХТ — текстовый файл DOS;

DOC — текстовый файл Windows;

XLS — файл электронных таблиц Excel;

ВАК — копия файла, создаваемая при перезаписи оригинала;

ARJ — архивный файл;

ZIP — архивный файл.

Приведенный выше список расширений содержит наиболее часто встречающиеся расширения и является далеко неполным. В трансляторах, системных программах и пакетах прикладных программ применяются расширения, являющиеся стандарт­ными для конкретного программного продукта. Применение стандартных расши­рений в именах файлов позволяет компьютеру автоматически выбирать нужную процедуру обработки файла по укороченному сигналу (например, нажатие клави­ши Enter).

Имени файла уделяется особое внимание в определении файла. Оно фактически несет в себе адресные данные, без которых невозможно обеспечить доступ к содержимому файла.

Требование уникальности имени файла очевидно – без этого невозможно гарантировать однозначность доступа к данным. В средствах вычислительной техники требование уникальности имени обеспечивается автоматически – создать файл с полным именем, тождественным уже имеющемуся, не может ни пользователь, ни автоматика.

Атрибут — это набор классифицирующих файл признаков, определяющих спосо­бы его использования и права доступа к нему. ОС допускает задание следую­щих элементов в атрибуте:

R (Read only) — файл предназначен только для чтения и не может быть ни уда­лен, ни изменен. При попытке обновить или уничтожить такой файл систем­ными средствами будет выдано сообщение об ошибочных действиях. Атрибут устанавливается для защиты от случайного изменения или уничтожения файла;

Н (Hidden) — скрытый файл. При про­смотре каталога (например, командой MS DOS – DIR) сведения о скрытом файле не выдаются;

S (System) — системный файл. Системные файлы обеспечивают работу внешних устройств ПК;

A (Archive) — еще не архивированный файл. Этот атрибут позволяет определить, был ли архивирован файл. Атрибут А присваивается каждому вновь создаваемо­му файлу и сбрасывается (уничтожается) при архивировании файла.

Файлу могут быть присвоены одновременно любые из перечисленных атрибутов или ни один из них.