Файловая система MS-DOS

Опрос Дать определение операционной системе MS DOS Дать определение операционной системе MS DOS Перечислить основные компоненты операционной системы MS DOS, дать определение. Перечислить основные компоненты операционной системы MS DOS, дать определение.

При наличии большого числа программ и данных необходим строгий их учёт и систематизация. Операционным системам приходится работать с различными потоками данных, разными аппаратными и периферийными устройствами компьютера. Организовать упорядоченное управление всеми этими объектами позволяет файловая система.

Файловая система - это система управления данными, часть операционной системы, обеспечивающая работу прикладных программ с внешними запоминающими устройствами Файл - это поименованная область памяти на каком-либо физическом носителе, предназначенная для хранения информации Файл - это поименованная область памяти на каком-либо физическом носителе, предназначенная для хранения информации

Для обеспечения доступа к файлам файловая система MS-DOS организует и поддерживает на логическом диске определенную файловую структуру Различают Информационную структуру Информационную структуру Логическую структуру Логическую структуру Физическую структуры. Физическую структуры.

Информационная структура

Информационная структура дискового пространства - это внешнее представление дискового пространства, ориентированное на пользователя и определяемое такими элементами, как том (логический диск), каталог (папка, директория) и файл. Эти элементы используются при общении пользователя с операционной системой. Общение осуществляется с помощью команд, выполняющих операции доступа к файлам и каталогам.

Дисковое пространство представляется пользователю, как множество логических дисков, для обозначения которых используются буквы латинского алфавита от А до Z. При этом имена А и В зарезервированы для гибких дисков. С каждым из логических дисков связано дерево каталогов. Дерево каталогов ОБЯЗАТЕЛЬНО содержит один корневой каталог (root directory) и множество иерархически подчиненных каталогов. Корневой каталог ВСЕГДА существует на отформатированном диске! Размер корневого каталога для данного диска - величина фиксированная, поэтому максимальное количество "привязанных" к нему файлов и других каталогов (подкаталогов) - строго определенное. Корневой каталог не имеет имени. Можно считать, что имя корневого каталога совпадает с именем соответствующего логического диска.

Подчиненные каталоги - это по существу файлы определенной структуры, аналогичной структуре корневого каталога. Размер подчиненного каталога не фиксирован - он динамически изменяется при добавлении и удалении регистрируемых в нем объектов (файлов или дочерних подкаталогов). Размер подчиненного каталога ограничивается только размером логического диска.

MS-DOS поддерживает иерархическую структуру каталогов. В отличие от корневого каталога, остальные каталоги создаются с помощью специальных внутренних команд MS- DOS. Основная цель такой структуры каталогов - организация эффективного хранения большого количества файлов на диске. КАЖДЫЙ каталог (кроме корневого) имеет "родителя". Т.е. КАЖДЫЙ каталог (кроме корневого) имеет другой каталог, к которому данный каталог "привязан". MS-DOS рассматривает каждый каталог (кроме корневого), как файл. Термин "привязан" иногда заменяется термином "зарегистрирован".

Физическая структура Физическая структура дискового пространства- это технические средства (аппаратная часть) чтения-записи информации. Физическая структура дискового пространства- это технические средства (аппаратная часть) чтения-записи информации. Физическая структура описывается такими терминами, как диск, рабочая поверхность диска, магнитная дорожка и сектор, кластер. Физическая структура описывается такими терминами, как диск, рабочая поверхность диска, магнитная дорожка и сектор, кластер.

Диск - физическое устройство для чтения-записи информации. Диск - физическое устройство для чтения-записи информации. Рабочая поверхность диска (Side) - магнитная поверхность диска, на которой хранятся данные. Она связана с магнитной головкой чтения-записи (Head). Рабочая поверхность диска (Side) - магнитная поверхность диска, на которой хранятся данные. Она связана с магнитной головкой чтения-записи (Head). Магнитная дорожка (Track) - дорожка на рабочей поверхности. Это концентрические окружности на магнитной поверхности диска, где располагается информация. Дорожки нумеруются с 0-ой(дорожка с самым большим радиусом). Каждая дорожка поделена на секторы. Магнитная дорожка (Track) - дорожка на рабочей поверхности. Это концентрические окружности на магнитной поверхности диска, где располагается информация. Дорожки нумеруются с 0-ой(дорожка с самым большим радиусом). Каждая дорожка поделена на секторы.

Сектор (Sector) - это минимальная единица дискового пространства, к которой можно обратиться для записи или чтения информации. Каждая дорожка, размещенная на диске, делится на секторы. Каждый сектор имеет размер = 512 байт (для MS DOS) Сектор (Sector) - это минимальная единица дискового пространства, к которой можно обратиться для записи или чтения информации. Каждая дорожка, размещенная на диске, делится на секторы. Каждый сектор имеет размер = 512 байт (для MS DOS) Цилиндр (Cylinder) - множество дорожек одинакового радиуса, расположенных на всех рабочих поверхностях дисков, т. е. объединение дорожек с одним и тем же номером, расположенных на разных поверхностях диска Цилиндр (Cylinder) - множество дорожек одинакового радиуса, расположенных на всех рабочих поверхностях дисков, т. е. объединение дорожек с одним и тем же номером, расположенных на разных поверхностях диска Кластер - это минимальная порция информации, которую MS DOS считывает/записывает за одно обращение диску. Кластер содержит только последовательно расположенные сектора(цель - увеличить скорость обмена с диском). Кластер - это минимальная порция информации, которую MS DOS считывает/записывает за одно обращение диску. Кластер содержит только последовательно расположенные сектора(цель - увеличить скорость обмена с диском). Размер Кластера = N*(Размер Сектора)= N * 512 байт, где N = 2,4,8 и т.д. FAT - Таблица размещения файлов FAT - Таблица размещения файлов

Все рабочие поверхности, дорожки и секторы последовательно пронумерованы. Поэтому номер поверхности, номер дорожки на этой поверхности и номер сектора на этой дорожке однозначно определяют иерархический адрес сектора. Используют также абсолютную нумерацию секторов - начиная с нулевого сектора нулевой дорожки нулевой поверхности диска. Для однозначного определения места расположения какого-либо файла на диске необходимо связать с этим файлом упорядоченную последовательность пронумерованных секторов.

Сектор - это весьма малая единица емкости дискового пространства. Поэтому использование дискового пространства в качестве логического адреса файла на диске может создавать технические проблемы и снижает эффективность использования дисков большой емкости. Для устранения этих недостатков используется более крупная единица, называемая кластером. Кластер является основным элементом логической структуры диска и содержит несколько секторов. Количество секторов в кластере зависит от емкости диска и некоторых других параметров.

Логическая структура Том разделен на две расположенные последовательно области Системную область Системную область Рабочую область Рабочую область

Рабочая область разделена на последовательно пронумерованные кластеры и предназначена для хранения файлов и подкаталогов. Кластер используется в качестве минимальной единицы, выделяемой операционной системой одному файлу или подкаталогу. Например, кластер Windows (FAT32) имеет размер 32 КБ. И если даже файл имеет размер 1 КБ, то для него все равно будет выделено на диске 32 КБ. В Windows все это можно увидеть, щелкнув по файлу правой кнопкой и выбрав пункт "Свойства". Каждый кластер имеет уникальный номер и содержит несколько расположенных подряд секторов (1 или 2 сектора в кластере для гибких дисков, 4 и более - для жестких). Между номером кластера и списком абсолютных номеров секторов, которые в него входят, существует взаимно-однозначное соответствие.

Системная область занимает несколько начальных секторов, начиная с нулевого, и содержит блоки служебной информации. Эти блоки используются для организации доступа к файлам и загрузки операционной системы: Блок загрузки или стартовый сектор (Boot-Sector) Блок загрузки или стартовый сектор (Boot-Sector) Блок загрузки или стартовый сектор (Boot-Sector) Блок загрузки или стартовый сектор (Boot-Sector) Корневой каталог (Root Directory) Корневой каталог (Root Directory) Корневой каталог (Root Directory) Корневой каталог (Root Directory) Таблица размещения файлов (FAT - File Allocation Table) Таблица размещения файлов (FAT - File Allocation Table) Таблица размещения файлов (FAT - File Allocation Table) Таблица размещения файлов (FAT - File Allocation Table) Область данных (оставшееся свободным дисковое пространство) Область данных (оставшееся свободным дисковое пространство)

Эти элементы создаются специальной программами (в среде MS-DOS) в процессе инициализации диска.

Стартовый сектор (сектор начальной загрузки, Boot-сектор) Блок загрузки всегда занимает нулевой сектор и содержит таблицу параметров формата диска и короткую программу загрузки DOS. Здесь записана информация, необходимая MS-DOS для работы с диском: - Служебная информация программы форматирования - Служебная информация программы форматирования - Размер сектора в байтах - Размер сектора в байтах - кол-во секторов в кластере, - кол-во секторов в кластере, - кол-во резервных секторов в начале диска, - кол-во резервных секторов в начале диска, - кол-во копий FAT на диске (стандарт - две), - кол-во копий FAT на диске (стандарт - две), - кол-во элементов в каталоге, - кол-во элементов в каталоге, - кол-во секторов на диске, - кол-во секторов на диске, - тип формата диска, - тип формата диска, - количество секторов в FAT, - количество секторов в FAT, - кол-во секторов на дорожку, - кол-во секторов на дорожку, - кол-во поверхностей, - кол-во поверхностей, - блок начальной загрузки OS, - блок начальной загрузки OS,

Корневой Каталог: Это определенная область Диска, создаваемая в процессе инициализации Диска, где содержится информация о файлах и каталогах, хранящихся на Диске. Корневой Каталог ВСЕГДА существует на отформатированном Диске! Корневой Каталог ВСЕГДА существует на отформатированном Диске! На одном Диске ВСЕГДА бывает только ОДИН Корневой Каталог. Размер Корневого Каталога для данного Диска - величина фиксированная, поэтому максимальное кол-во "привязанных" к нему файлов и других (дочерних) каталогов (Под Каталогов) - строго определенное.

Корневой каталог состоит из набора регистрационных записей. Каждая регистрационная запись содержит информацию об одном файле или подкаталоге и имеет следующую структуру: - Имя файла или каталога - Имя файла или каталога - Расширение - Расширение - Атрибуты файла - Атрибуты файла - Резерв - Резерв - Время создания/модификации - Время создания/модификации - Дата создания/модификации - Дата создания/модификации - Номер начального кластера - Номер начального кластера - Размер файла в байтах - Размер файла в байтах

Идентификация Логических Дисков, Каталогов и Файлов Идентификация Логических дисков, Каталогов, Файлов осуществляется на базе имен. Файловая система MS-DOS НЕ допускает, чтобы были Логические Диски, Каталоги, Файлы с одинаковыми ИДЕНТИФИКАТОРАМИ!

В качестве имени логического диска используется одна из букв латинского алфавита (A..Z). Каждый Файл или Каталог (кроме корневого) имеет ПОЛНОЕ имя ПОЛНОЕ Имя Файла (Каталога), кроме корневого, состоит из следующих частей (рис.4): имя логического диска (A..Z), имя логического диска (A..Z), символ-разделитель (двоеточие) :, символ-разделитель (двоеточие) :, символ, идентифицирующий корневой каталог - "\" (Слэш), символ, идентифицирующий корневой каталог - "\" (Слэш), перечень родительских каталогов (разделенных символом "\"), перечень родительских каталогов (разделенных символом "\"), собственно имя файла (каталога), собственно имя файла (каталога),

Собственно имя файла (каталога) состоит из: - имя, - имя, - символ-разделитель (точка)., - символ-разделитель (точка)., - расширение имени файла - расширение имени файла Имя логического диска + двоеточие + идентификатор корневого каталога + весь перечень имен родительских каталогов = маршрут доступа к файлу (каталогу). Максимальное кол-во символов в ПОЛНОМ имени файла = 78, Максимальное кол-во символов в ПОЛНОМ имени файла = 78, Максимальное кол-во символов в имени файла = 8, Максимальное кол-во символов в имени файла = 8, Максимальное кол-во символов в расширении имени файла = 3, Максимальное кол-во символов в расширении имени файла = 3,

Расширение НЕ обязательно, т.е. может и НЕ присутствовать (в этом случае точка тоже отсутствует). Таким образом, размер собственно имени файла НЕ превышает 12 символов! В ПОЛНОМ имени файла разрешается использовать только следующие символы: A-Z 0-9 $ & # `~ ( ) - % ! _ ^ В ПОЛНОМ имени файла запрещается использовать все остальные символы! ЗАПРЕЩАЕТСЯ В ПОЛНОМ имени файла использовать ПРОБЕЛ! Примеры допустимых имен файлов: Примеры допустимых имен файлов: Format.com, Read.me, MyFyle.txt, doc, Примеры НЕ допустимых имен файлов: txt, aa?.doc, 35*.? It.F.doc,.txt Примеры НЕ допустимых имен файлов: txt, aa?.doc, 35*.? It.F.doc,.txt

Использование расширений: Файлы, в зависимости от информации, которая там хранится, могут иметь различное назначение: данные, программы, драйверы, настроечные файлы и т.д. Файлы, в зависимости от информации, которая там хранится, могут иметь различное назначение: данные, программы, драйверы, настроечные файлы и т.д. Расширения имени файла - не обязательный, но очень важный компонент. Он используется для разделения файлов по отдельным категориям (данные, программы, драйверы и т.д.). Расширения имени файла - не обязательный, но очень важный компонент. Он используется для разделения файлов по отдельным категориям (данные, программы, драйверы и т.д.). В MS-DOS есть перечень предопределенных (и наиболее часто встречающихся) расширений файлов. В таблице приведен их НЕ полный перечень. В MS-DOS есть перечень предопределенных (и наиболее часто встречающихся) расширений файлов. В таблице приведен их НЕ полный перечень.

Расширение Назначение файла EXE COM Программы, созданные программистами, с помощью специальных языков программирования BATПрограммы, созданные Пользователями, с помощью редакторов текстов SYSДрайверы устройств TXTASCII-файл (текстовый) DOCФайл-документ (чаще всего ASCII-файл, но может быть и другого формата) PASТексты программ на Pascal ASMТексты программ на Ассемблере BMP GIF PCX Графические образы INI CFG Файлы настроек и конфигураций

FAT (таблица размещения файлов) Таблица распределения файлов (FAT) –это массив элементов, адресующих кластеры области данных диска. Каждому кластеру области данных соответствует один элемент FAT. Элементы FAT служат в качестве цепочки ссылок на кластеры файла в области данных. Связанный список, который обеспечивает возможность фрагментарного расположения файлов на диске (т.е. расположения файлов по частям в разных местах диска). Этот список используется файловой системой для определения последовательности кластеров, выделенных файлу или подкаталогу, а также для поиска свободного пространства, необходимого для записи новых файлов и подкаталогов. Число элементов этого списка равно числу кластеров в рабочей области диска. Каждому кластеру соответствует один "одноименный" (т.е. имеющий такой же номер) элемент FAT.

FAT - крайне важный элемент Файловой Структуры! Нарушения в FAT могут привести к ПОЛНОЙ или ЧАСТИЧНОЙ потере информации на ВСЕМ логическом диске! Именно поэтому, на диске хранится две копии FAT. Существуют специальные программы, которые контролируют состояние FAT и исправляют нарушения.

Для гибких дисков используются 12-битовые элементы FAT, а для жестких - 16-ти и 32- битовые. Длина элемента FAT определяет разрядность хранимого в нем двоичного числа. Поэтому длина элемента FAT ограничивает максимальное количество кластеров, которые могут быть сформированы в рабочей области тома для FAT-12: 212 = 4096 для FAT-12: 212 = 4096 для FAT-16: 216 = для FAT-16: 216 = для FAT-32: 232 = ). для FAT-32: 232 = ).