Збереження інформації у зовнішній пам’яті. Файлова система
Зовнішня пам'ять - це сукупність запам'ятовуючих пристроїв і носіїв інформації, яка використовується для довгострокового зберігання даних і має властивості:
—довгострокового збереження інформації на носієві при відключеному живленні комп'ютера.
—збереження досить великих обсягів даних.
—збережену в зовнішній пам’яті інформацію перед використанням завантажують в оперативну пам'ять комп'ютера.
Інформація зберігається на фізичному носієві довгострокової пам'яті у формі, обумовленій конкретним апаратним пристроєм. Для операційної системи при цьому не важливо, у якій саме фізичній формі зберігаються дані на носієві. Незалежно від цієї форми ОС використовує стандартизований набір команд для управління апаратним пристроєм. На фізичному рівні робота з накопичувачами відбувається у всіх файлових системах однаково на рівні команд:
1) підвести зчитуючий/записуючий елемент до вказаного місця (сектора);
2) прочитати дані з вказаного місця (сектора);
3) записати дані у вказане місце (сектор).
Найбільш розповсюдженими видами зовнішньої пам'яті є дискові магнітні й оптичні накопичувачі. Поверхня диску розглядається як тривимірна матриця, вимірами якої є номери поверхні, циліндра та сектору (рис.3).
Сектор — найменша фізична одиниця збереження даних, розмір сектора дорівнює 512 байт. Кожний сектор має свою адресу, номер. Нумерація проводиться послідовно (рис.3).
Доріжка— сектори, що належать одній поверхні і знаходяться на однаковій відстані від осі обертання.
Циліндр — сукупність усіх доріжок, що належать різним поверхням, і знаходяться на однаковій відстані від осі обертання.
Рис. 3. Організація дискового накопичувача
Фізичне збереження і доступ до даних на зовнішньому носієві забезпечується:
1) спеціальним електронним обладнанням, контролером дискових накопичувачів, з стандартним інтерфейсом обміну даними.
2) частиною операційної системи для логічної організації забезпечення управлінням даними (рис.4).
Рис.4. Організація файлової системи
Логічна організація даних підтримується операційною системою за допомогою спеціальних програм і структур даних, що дозволяє зберігати дані у вигляді файлів.
Структура даних — сукупність елементів даних різних типів, об'єднаних у єдиний логічний блок.
Файл — це пойменована область зовнішньої пам’яті, в яку можна записувати і з якої можна зчитувати дані, логічна одиниця збереження інформації на носієві.
Файли об'єднуються в групи — каталоги, що можуть містити підкаталоги утворюючи ієрархічну деревоподібну структуру з одним коренем (рис.5).
|
Рис.5. Способи логічної організації збереження даних
Файлова система — це частина операційної системи, призначення якої полягає у забезпеченні:
1) зручного інтерфейсу для користувача при роботі з даними, що зберігаються на диску;
2) спільного використання файлів кількома користувачами і процесами.
У широкому розумінні поняття "файлова система" включає:
1) сукупність усіх файлів на диску;
2) набори структур даних, використовуваних для управління файлами: каталоги файлів, дескриптори файлів, таблиці розподілу вільного і зайнятого простору на диску;
3) комплекс системних програмних засобів, що реалізують функції управління файлами, зокрема: створення, вилучення, читання, запису, іменування, пошуку та інше.
Прикладне програмне забезпечення не звертається безпосередньо до фізичного рівня, а робота з накопичувачем відбувається за допомогою викликів функцій файлової системи, що забезпечують виконання високорівневих операцій, таких як відкриття файлу, запис, зчитування даних та інше. Несумісність різних операційних систем при роботі з однотипними носіями визначається саме різними принципами логічної організації та збереження даних — файловою системою.
Не існує єдиного стандарту на файлову систему. Для кожної ОС, відповідно до виконуваних задач, існують “свої” реалізації логічного рівня для роботи з даними, що розрізняються способами організації структур даних, призначених для збереження даних.
FAT (File Allocation Table) або FAT16 — файлова система операційної системи Dos. Розділ (volume) FAT займає цілу дискету або розділ жорсткого диску.
VFat, Fat32 — модифіковані версії FAT16, для операційних систем сімейства Windows 9x/ME.
NTFS файлова система для Wіndоws NT, розроблялася як надійна, стійка до апаратних помилок файлова системи.
UFS (Unix File System) — перша файлова система для операційної системи UNIX, всі сучасні версії походять від неї.
Ext2 — достатньо функціонально розвинена файлова система з сімейства сумісних з Linux. На даний момент вважається найбільш популярною системою. Вона розроблена з врахуванням сумісності з наступними версіями, тому для установки нової версії коду системи не потрібно встановлювати її заново.
Sysv — файлові системи System V/386, Coherent і Xenix.
Iso9660 — стандартна файлова система для CD-ROM. Досить популярне розширення стандарту CD-ROM, розроблене Rock Rіdgе'm, для автоматичної підтримки імен файлів нестандартної довжини.
Nfs — мережева файлова система, що забезпечує спільне використання однієї файлової системи кількома комп'ютерами.
Hpfs — файлова система, розроблена для OS/2.
Minix — одна з перших файлових систем, досить обмежена за своїми можливостями (відсутні деякі параметри, довжина імені файлу обмежена 30-ма символами) і доступним об'ємом (максимум 64 Мб на одну файлову систему).