Управление файловой системой

Управление вводом-выводом

Операционная система управляет всеми устройствами ввода-вывода компьютера. Операционная система должна передавать устройствам команды, перехватывать прерывания и обрабатывать ошибки, обеспечивать взаимодействия между устройствами и остальной частью системы.

Внешнее устройство обычно состоит из механического и электронного компонента. Электронный компонент называется контроллером устройства или адаптером. Механический компонент представляет собственно устройство. Некоторые контроллеры могут управлять несколькими устройствами.

Операционная система обычно имеет дело не с устройством, а с контроллером. Контроллер, как правило, выполняет простые функции, например, преобразует поток бит в блоки, состоящие из байтов, и осуществляет контроль и исправление ошибок. Каждый контроллер имеет несколько регистров, которые используются для взаимодействия с центральным процессором. В некоторых компьютерах эти регистры являются частью физического адресного пространства. В других компьютерах адреса регистров ввода-вывода, часто называемых портами, образуют собственное адресное пространство.

Операционная система выполняет ввод-вывод, записывая команды в регистры контроллера.

Основная идея организации программного обеспечения ввода-вывода состоит в обеспечении удобного взаимодействия между программными средствами и пользователем.

Файловая система - это часть операционной системы, обеспечивающая пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

- совокупность всех файлов на диске;

- наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;

- комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами.

Файл – это участок носителя информации (в частности, магнитный диск), имеющий имя и содержащий какую-либо информацию (поименованная область носителя информации, содержащая информацию).

Файлы идентифицируются именами. Пользователи дают файлам символьные имена, при этом учитываются ограничения операционной системы как на используемые символы, так и на длину имени. Формат имени файла имеет вид:

<имя файла>.<тип файла>

До недавнего времени эти границы были весьма узкими. Так, в популярной файловой системе FAT операционной системы MS-DOS длина имен ограничивается известной схемой 8.3 (8 символов - собственно имя, 3 символа - расширение имени), а в операционной системе UNIX System V (пять) имя не может содержать более 14 символов. Однако пользователю гораздо удобнее работать с длинными именами, поскольку они позволяют дать файлу мнемоническое название, по которому легко вспомнить, что содержит этот файл. Поэтому современные файловые системы поддерживают длинные символьные имена файлов. Например, Windows NT в своей новой файловой системе NTFS устанавливает, что имя файла может содержать до 255 символов.

Имя файла – это идентификатор, используемый для обозначения объекта.

Идентификатор – это последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы (к буквам относят и знак подчеркивания "_").

Количество знаков в идентификаторе определяется операционной системой (8, 14 или 255). Буквенный алфавит также определяется операционной системой. Так MS-DOS разрешает использовать буквы только латинского алфавита, а Windows – разрешает использовать буквы как латинского, так и русского алфавитов.

Файлы бывают разных типов: обычные файлы, специальные файлы, файлы-каталоги.

Обычные файлы подразделяются на текстовые и двоичные. Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII -коде. Это могут быть документы, исходные тексты программ и другие. Текстовые файлы можно прочитать на экране и распечатать на принтере. Двоичные файлы не используют ASCII- коды, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например, объектный код программы или архивный файл.

Примеры файлов: config.sys, command.com, autoexec.bat, qq.txt

Специальные файлы - это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла.

Всем устройствам компьютера даны имена (логическое имя устройства):

PRN - принтер

CON - монитор, клавиатура

NUL - пустое устройство

Каждому физическому диску также дано логическое имя, после которого обязательно указывается двоеточие (":")

A: - флоппи-диск (дискета) формата 3,5"

B: - флоппи-диск любого другого формата

C: - жесткий диск (винчестер)

D:, E:, …, Z: - имена логических дисков на жестком диске

Текущий диск – это диск, на котором выполняются все операции в данный момент времени.

Каталог (директория) - это, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем, исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет), а с другой стороны - это файл, содержащий системную информацию о группе файлов, его составляющих. В каталоге содержится список файлов, входящих в него, и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами).

Другими словами, каталог – это поименованная область носителя информации, содержащая информацию о файлах (например, адрес файла на диске, имя файла, размер файла и другие).

Каталоги могут образовывать дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог, и сеть - если файл может входить сразу в несколько каталогов. В MS-DOS каталоги образуют древовидную структуру, а в UNIX - сетевую.

Если в директории X находится директория Y, то говорят, что X – родительская директория, а Y – дочерняя директория.

На каждом логическом диске существует единственная главная директория, у которой нет родительской, она называется корневой. Другими словами корневая директория – это сам логический диск.

Текущая директория – директория, информация которой доступна для работы в данный момент времени. Другими словами текущая директория – та директория, в которой операционная система ищет указанные пользователем файлы, если имя директории в команде не указано.

Определить права доступа к файлу - значит определить для каждого пользователя набор операций, которые он может применить к данному файлу.

Пример структуры (дерева) каталогов:

Имена каталогов будем обозначать заглавными буквами, имена файлов – прописными.

Рис. 2. Структура (дерево) каталогов

На рисунке 2 каталог C:\ - корневой, каталоги WINWORD, EXCEL – дочерние каталоги относительно корневого каталога и родительские для соответствующих каталогов USER.

В разных каталогах могут содержаться файлы с одинаковыми именами и типами (файл read.me), а вот информация в этих файлах может различаться. Могут встречаться файлы с одинаковыми именами, но с разными типами (e11.doc и e11.xls).

Для некоторых директорий в операционной системе MS-DOS введены обозначения, которые может использовать пользователь при составлении команд:

\ - корневая директория;

.. – родительская директория;

. – текущая директория.

На рис. 2 есть файл read.me, который содержится в двух директориях (WINWORD и EXCEL). Чтобы различать эти два файла, необходимо указать месторасположение нужного файла, т.е. указать к нему путь.

Путь – это последовательность из имен директорий, разделенных знаком слеш ("\"). Путь задает маршрут из текущей или корневой директории к директории, в которой находится нужный файл. Если первый символ пути – слеш ("\"), то маршрут начинается из корневой директории.

Пример (на основе рис. 2): Если текущая директория WINWORD, то обратиься к каталогу USER из директории EXCEL можно так:

\EXCEL\USER

Полное имя файла – имеет вид: [диск:\][путь\]<имя файла>.<тип файла>

Пример (на основе рис. 2). Пусть директория WINWORD будет текущей:

read.me

C:\EXCEL\read.me

..\EXCEL\read.me – маршрут от текущей директории в родительскую (корневую), а затем в каталог – EXCEL.

Дата добавления: 2013-12-13