Понятие файла. Файловый принцип хранения данных. Операции с файлами. Типы файлов.

Информация, представляемая для обработки на компью­тере, называется данными. Для хранения на устройствах внешней памяти данные организуют в виде файлов. Файл— именованная область внешней памяти.

Способ организации как служебной, так и пользователь­ской информации о файлах на носителях называют файло­вой системой.Конкретная файловая система определяет, в частности, правила именования файлов.

Необходимые для выполнения операций с файлами и но­сителями программные средства входят в состав операцион­ных систем. Такие программные средства не изменяют и не обращаются к содержимому файлов, а оперируют с ними просто как с целым, непрерывным массивом данных. Таким образом, файловая система обеспечивает выполнение опера­ций для любых программ.

Имя файлу присваивает пользователь, или программа, создающая файл, предлагает имя в автоматическом режиме. По историческим причинам для пользователя имя файла в операционных системах фирмы Майкрософт состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имени и расшире­ния. Тип файла определяется по его расширению, которое задает программа, сохраняющая файл.

С точки зрения прикладных программ, файл представля­ет собой некоторую последовательность байтов. Используя такой подход, как доступ к файлам, организуется также до­ступ к некоторым устройствам, которые принимают или возвращают поток байтов. К таким устройствам относятся принтеры, модемы, клавиатура или поток текстового выво­да на экран и др.

В некоторых операционных системах предусмотрен такой доступ и к служебной информации самих носителей. Для работы с такими файлами предусмотрены специальные, за­резервированные системой, имена файлов.

Следует помнить, что для ОС линии Microsoft:

• между именем и расширением ставится точка, не вхо­дящая ни в имя, ни в расширение;

• имя файла можно набирать в любом регистре, т.к. для системы все буквы строчные;

• символы, не использующиеся в имени файла * = + [ ] \ ; : , .<>/?;

• имена устройств не могут использоваться в качестве имён файлов (prn, lpt, com, con, nul ).

Наиболее часто встречающиеся расширения:

• EXE, COM — готовая к выполнению программа;

• ВАТ — пакетный командный файл;

• SYS — программа-драйвер устройства (системная);

• ВАК — резервная копия файла;

• OBJ — объектный модуль («полуфабрикат» програм­мы);

• DAT — файл данных со служебной информацией;

• В AS — исходный текст программы на Бейсике;

• ТХТ — текстовый файл;

• DOC — документ, созданный в Microsoft Word.

Для удобства хранения и работы файловые структуры ор­ганизуются с помощью вложенных каталогов (папок).

Каталог — специальный системный файл, в котором хра­нится служебная информация о файлах.

На каждом носителе может быть множество каталогов. В каждом каталоге может быть зарегистрировано много фай­лов, но каждый файл регистрируется только в одном каталоге.

На каждом логическом томе присутствует один главный, или корневой, каталог. В нем регистрируются файлы и под­каталоги (каталоги 1 уровня). В каталогах 1 уровня регист­рируются файлы и каталоги 2 уровня и т. д. Получается древовидная структура каталогов, например:

Каталог, с которым работает пользователь в настоящий момент, называется текущим.

Когда используется файл не из текущего каталога, про­грамме, осуществляющей доступ к файлу, необходимо ука­зать, где именно этот файл находится. Это делается с помо­щью указания пути к файлу.

Путь к файлу— это последовательность имен каталогов, в операционных системах Windows разделенных символом «\» (в ОС линии UNIX используется символ «/»). Этот путь задает маршрут к тому каталогу, в котором находится нуж­ный файл.

Рассмотрим, например, запись

\KLASS10\DOCS\START2\text.doc

Она означает, что файл text. doc находится в подкатало­ге START2, который находится в каталоге DOCS, а он в свою очередь находится в каталоге KLASS10 корневого каталога.

Если перед первым символом «обратный слэш» появится точка, то отсчет будет вестись от текущего каталога.

Каталог «две точки» — это каталог, в который входит те­кущий.

Над файлами можно производить следующие основные операции: копирование, перемещение, удаление, переиме­нованиеи пр.

Каждый файл на диске имеет свой адрес. Чтобы понять принцип доступа к информации, хранящейся в файле, необ­ходимо знать способ записи данных на носители информа­ции.

Перед использованием диск размечается на дорожки и секторы (форматируется). С точки зрения оборудования раз­метка — это процесс записи на носитель служебной инфор­мации, отмечающей конец и начало каждого сектора. Обыч­ный объем сектора — 512 байт. На одной стороне размеща­ется 80 дорожек. Каждая дорожка содержит 18 секторов.

Названия «сектор», «дорожка» введены для дисковых но­сителей. Во многих современных носителях информации, использующих хранение данных в энергонезависимой памя­ти, эти понятия поддерживаются реализацией файловых си­стем для обеспечения общих принципов работы.

В одной из распространенных файловых систем, FAT, предусматривается, что все файлы перечислены в катало­гах. Обязателен корневой каталог, размещенный в опре­деленном месте диска. О каждом из перечисленных в ката­логе файлов помимо обычных данных известно местополо­жение (в виде номера) начала файла.

Для того, чтобы определить, какие именно секторы зани­мает файл, применяется второй обязательный элемент фай­ловой системы — таблица FAT (размещения файлов). Табли­ца представляет собой массив ячеек. Размер ячейки фикси­рован и отражается в номере файловой системы (12, 16, 32 бита). Каждый файл занимает некоторую последователь­ность секторов, не обязательно последовательно располо­женных. При сохранении файла в ячейку записывается но­мер следующего сектора в цепочке.

Поскольку на современных дисках секторов существенно больше, чем можно записать номеров в таблице, то секторы объединяют в кластеры. Именно кластерами и распределя­ется пространство на дисках, в результате эта файловая сис­тема неэффективно работает с мелкими файлами.

Сделать эту проблему менее острой позволяет увеличение размера ячейки в FAT. Это позволяет уменьшить размер кластера и увеличить количество адресов (файлов) на диске. В операционных системах, начиная с Windows 98, реализо­вана FAT-32.

Помимо этой файловой системы, существует большое ко­личество других, разработанных для разных операционных систем и решаемых задач.