Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов.
Файл - это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся во внешней памяти.
Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение. Расширение определяет тип файла (картинка, музыка и т. д.). Имя файлу дает пользователь, а тип файла задается программой автоматически при его создании.
В различных операционных системах существуют различные форматы имен файлов. В операционной системе MS-DOS собственно имя файла должно содержать не более восьми букв латинского алфавита и цифр, а расширение состоит из трех латинских букв, например: proba.txt
В операционной системе Windows имя файла может иметь до 255 символов, причем допускается использование русского алфавита, например: Единицы измерения информации.doc
Файловая система.
На каждом носителе информации может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется установленной файловой системой.
Файловая система - это система хранения файлов и организации каталогов.
Файловая система может быть одноуровневой (когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен файлов) и многоуровневой (иерархическая файловую систему, которая имеет «древовидную» структуру).
Начальный, корневой, каталог содержит вложенные каталоги 1-го уровня, в свою очередь, в каждом из них бывают вложенные каталоги 2-го уровня и т. д. Необходимо отметить, что в каталогах всех уровней могут храниться и файлы.
Путь к файлу.
Для того чтобы найти файл в иерархической файловой структуре необходимо указать путь к файлу. В путь к файлу входят записываемые через разделитель "\" логическое имя диска и последовательность имен вложенных друг в друга каталогов, в последнем из которых находится данный нужный файл.
Например, путь к файлам на рисунке можно записать так: C:\basic\ C:\Музыка\Пикник\
Полное имя файла.
Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла.
Пример полного имени файлов: C:\basic\prog123.bas C:\Музыка\Пикник\Иероглиф.mp3
Операции над файлами.
В процессе работы на компьютере над файлами чаще всего производятся следующие операции: копирование (копия файла помещается в другой каталог); перемещение (сам файл перемещается в другой каталог); удаление (запись о файле удаляется из каталога); переименование (изменяется имя файла).
Билет №10. Представление данных в памяти персонального компьютера (числа, символы, графика, звук).
Файл – это поименованная область памяти на внешнем носителе, содержащая информацию. Имя файлов состоит из 2 частей: собственного имени и расширения, разделенных точкой. Собственное имя задается пользователем и может содержать 255 символов. В состав этих символов могут входить буквы, цифры, специальные символы за исключением. , т.к. разделяет собственное имя и расширение; ? может заменять один любой символ; * заменяет любое кол-во символов, /\ прямой и обратный слеш, разделяет вложенные папки. Расширение обычно задает та программа, в которой создавался файл. Такое расширение содержит 3 буквы, но пользователь может задать сам расширение. Для файлов различают полное имя (путь). Полное имя показывает все уровни каталога, в котором находится файл. Полное имя файла начинается с имени диска, на котором сохранен файл.
1001=1х2 0 +0х2 1 +0х2 2 +1х2 3 =9
10010=0х2 0 +1х2 1 +0х2 2 +0х2 3 +1х2 4 =18
Понятие цилиндра. Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы зависит от операционной системы. Наиболее распространенный тип - табличный. Во-первых, диск представляется как набор поверхностей. У гибких дисков их всего две (верхняя и нижняя), но жесткие диски - это на самом деле «этажерки», состоящие из нескольких пластин, поэтому количество поверхностей у них больше. Во-вторых, каждая поверхность диска разделяется на кольцевые дорожки, а каждая дорожка - на секторы. Размеры секторов фиксированы и равны 512 байт. Чтобы найти на диске тот или иной файл, надо знать, где он расположен, то есть, нужен его адрес. Проще всего было бы записать адрес файла в виде номера поверхности, номера дорожки и номера сектора, но на самом деле это выполняется не совсем так. Дело в том, что у каждой поверхности есть своя головка для чтения записи, и эти головки перемещаются не порознь, а одновременно. То есть, если, например, пятая головка подводится к тридцатой дорожке, то и все головки подводятся к своим тридцатым дорожкам. Поэтому вместо понятия дорожки используют понятие цилиндра. Цилиндр - это совокупность всех дорожек, имеющих одинаковые номера, то есть равноудаленных от оси вращения. Поэтому реально местоположение файла на жестком диске определяется номером цилиндра, номером поверхности и номером сектора. Понятие кластера. Сектор - это наименьшая единица хранения данных, но для адресации она используется далеко не во всех файловых системах. Для этого она слишком мала. Такие операционные системы, как MS-DOS и Windows используют для адресации более крупную единицу хранения, называемую кластером. Кластер - это группа соседних секторов. Размер кластера зависит от размера жесткого диска. Чем больше диск, тем большим назначается размер кластера. Типовые значения: 8,16,32 или 64 сектора. Данные о том, в каком кластере диска начинается тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах). Поскольку нарушение FAR-таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляются особые требования надежности, и она существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами операционной системы. Некоторые операционные системы реализуют 16-разрядные поля в таблицах размещения файлов. Такая файловая система называется FAТ 16. Она позволяет разместить в FAT-таблицах не более 65 536 записей (2 16) о местоположении данных. Из-за этого ограничения данные операционные системы не позволяют работать с жесткими дисками размером более 2 Гбайт. В настоящее время операционные системы windows обеспечивают более совершенную файловую систему - Fat 32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Это позволяет работать с любыми современными жесткими дисками.
Операционная система осуществляет поиск файла в каталоге по его полному имени. Это означает, что в одном каталоге или подкаталоге в принципе не могут находиться два различных файла с одним и тем же именем. Напоминаем, что имя состоит из названия файла и его расширения. Не допускается также и наличие в одном каталоге или подкаталоге двух вложенных подкаталогов с одинаковыми именами.
В каталогах или подкаталогах допускается наличие файлов или дочерних подкаталогов с совпадающими именами. Но тогда для однозначного указания на нужный файл имени файла недостаточно. Для того чтобы отличить файлы с одним и тем же названием, необходимо указывать еще и подкаталоги, в которых они находятся. А в общем случае требуется указывать не один подкаталог, а всю цепочку подкаталогов, по которым необходимо пройти от корневого каталога до подкаталога, содержащего искомый файл, чтобы добраться до нужного файла и определить его местоположение.
Цепочка названий подкаталогов, по которым нужно пройти, начиная от корневого каталога и заканчивая подкаталогом, содержащим файл, называется путем или маршрутом к файлу .
В операционных системах MS DOS и Windows корневой каталог в пути указывается символом \. Этим же символом отделяются друг от друга названия подкаталогов в цепочке, а также имя файла от названия подкаталога, в котором он находится. Этот символ называется back slash – обратный слэш.
Таким образом, для файлов, находящихся в корневом каталоге (см. рис. 3.3), путем является только обозначение корневого каталога \, и файлы указываются следующим образом:
Файл из подкаталога user1 имеет путь \user1:
\user1\picture.bmp.
А путь к файлам из подкаталога kontakti должен включать названия обоих подкаталогов - \user1\kontakti:
\user1\kontakti\ivanov.doc,
\user1\kontakti\postavki.txt
Пути могут указываться не только к файлам, но и подкаталогам. Так, для подкаталога kontakti путем является \user1.
Так как всостав компьютера входит несколько различных дисковых устройств, для однозначного определения файла необходимо указать, на каком именно устройстве он находится. Это можно сделать, задавая название дискового устройства, содержащего файл. Название устройства принято размещать перед путем к файлу. Полное имя файла (спецификация файла) содержит
ü название устройства,
ü путь к файлу,
ü имя файла.
<имя носителя>\<имя каталога-1>\...\<имя каталога-N>\<собственное имя файла>.
Если, например, каталог, структура которого приведена на рис. 3.3, находится на жестком диске С:, то полная спецификация файла postavki.txt имеет вид:
C:\user1\kontakti\postavki.txt
Если этот каталог находится на гибком диске, то есть на дисковом устройстве А:, то спецификация запишется следующим образом:
A:\user1\kontakti\postavki.txt
Полная спецификация файла полностью и однозначно определяет нужный файл, что и требуется операционной системе для того, чтобы точно выполнять команды пользователя. Если же в записи спецификации файла будет сделана малейшая ошибка, скажем, пропущен или искажен хотя бы один символ, операционная система найти такой файл не сможет.
Существует три основных типа файлов:
Система распознает только файлы этих типов. Однако в операционной системе также применяются многие производные типы файлов
Файлы, название которых начинается с точки, называются скрытыми файлами или «dot» файлами. Увидеть такие файлы можно и с помощью графического файлового менеджера, такого как Наутилус , и из оболочки командной строки. В Наутилусе выберите Правка (Edit) → Параметры (Preferences) . В появившемся окне во вкладке Вид (View) выберитеПоказывать скрытые файлы (ShowHiddenFiles) . В командной строке воспользуйтесь для просмотра содержимого каталога командой ls -al. Просматривая скрытые файлы в своем домашнем каталоге, вы можете удивиться их количеству. Эти скрытые файлы обычно бывают конфигурационными файлами приложений. Их прячут, чтобы предотвратить их случайное изменение и не загромождать окно просмотра домашнего каталога.
Типы файлов:
Batchfile(Пакетный файл) - То же самое, что и командный файл. С одержит команды операционной системы
Binaryfile(Двоичный файл) - Содержит данные или команды в двоичном виде
Commandfile(Командный файл) - Содержит команды операционной системы
Datafile(Файл данных) - Содержит данные
Directoryfile(Файл директории) - Содержит информацию о файлах, находящихся в директории
Executablefile(Исполняемый файл) - Содержит программу или команды в исполняемом формате
Libraryfile(Файл библиотеки) - Содержит функции в объектном формате
Mapfile(Файл карты) - Содержит карту программы
Objectfile(Объектный файл) - Содержит код программы (функции) после компиляции
Textfile(Текстовый файл) - Содержит текст (который можно читать); это может
быть файл, который создан редактором текстов или любой файл в формате ASCII.
Путь доступа к файлу:
Файловая система построена из обыкновенных файлов, символических связей и справочников. Эти компоненты обеспечивают способ организации, поиска и управления информацией.
Обыкновенные файлы - это набор символов, хранящихся на диске. Они могут хранить тексты или программы или коды программ.
Специальные файлы соответствуют физическим устройствам (например, терминал или диск).
Символическая связь - это файл, который указывает на другой файл.
Справочник содержит имена других справочников (называемых подсправочниками) или файлов. Все справочники и файлы организованы в три отдельные структуры. В этой иерархии файлы и справочники, которые имеют подчинение, называются взаимоотношением.
Этот тип отношений возможен для многих уровней иерархии файлов и справочников.
Полное имя файла:
Полное имя файла (полный путь к файлу) в Windows системах состоит из буквы диска, после которого ставится двоеточие и наклонная черта (обратный слеш), затем через обратные слеши перечисляются подкаталоги, в конце пишется имя файла. Строка завершается символом NULL. Пример:
C:\Windows\System32\calc.exe
в *nix системах полный путь состоит из слеша (/), обозначающего корневой каталог, после которого через слеши перечисляются подкаталоги, в конце пишется имя файла. Пример:
/usr/local/bin/gcc
Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой:
Название (до точки, часто также называют именем);
Расширение (необязательная часть).
Полное имя файла (включая расширение) в Windows может содержать до 260 символов, данное значение определено константой MAX_PATH в Windows API; например максимально допустимое полное имя файла на диске C будет таким «C:\<256 символов>NULL». Однако юникод версии некоторых функций позволяют использовать имена файлов содержащие до 32000 символов, такие имена начинаются с префикса «\\?\». Пример:
\\?\C:\Windows\System32\calc.exe
При использовании префикса «\\?\» необходимо указывать абсолютный путь к файлу, относительные пути не допускаются. При использовании относительных путей максимальное полное имя файла ограничено константой MAX_PATH (260 символов).
В Windows в имени файла запрещено использование некоторых служебных символов: «\», «/», «:», «*», «?», «"», «<», «>», «|». В Linux эти символы, кроме «/», допустимы, хотя использовать их следует с осторожностью, так как некоторые из них могут иметь специальный смысл, а также из соображений совместимости с другими ОС.
Название файлу (до точки) следует давать осмысленное, говорящее о назначении файла, дабы избежать путаницы в дальнейшем.
Файловые менеджеры.
Файловый менеджер (англ.filemanager ) - компьютерная программа, предоставляющая интерфейс пользователя для работы с файловой системой и файлами. Файловый менеджер позволяет выполнять наиболее частые операции над файлами - создание, открытие/проигрывание/просмотр, редактирование, перемещение, переименование, копирование, удаление, изменение атрибутов и свойств, поиск файлов и назначение прав. Помимо основных функций, многие файловые менеджеры включают ряд дополнительных возможностей, например, таких как работа с сетью (через FTP, NFS и т. п.), резервное копирование, управление принтерами и пр.
Выделяют различные типы файловых менеджеров, например:
Навигационные и пространственные - иногда поддерживается переключение между этими режимами.
Двупанельные - в общем случае имеют две равноценных панели для списка файлов, дерева каталогов и т. п.
А теперь представьте, что вам нужно найти определенный документ. Для этого надо знать ящик, в котором он находится, а также "путь" к документу внутри ящика: всю последовательность папок, которые нужно открыть, чтобы добраться до искомых бумаг.
Второй координатой, определяющей место положения файла, является путь к файлу на диске. Путь к файлу - это последовательность, состоящая из имен каталогов, начиная от корневого и заканчивая тем, в котором непосредственно хранится файл.
Вот всем знакомая сказочная аналогия понятия "путь к файлу": "На дубе висит сундук, в сундуке - заяц, в зайце - утка, в утке - яйцо, в яйце - игла, на конце которой смерть Кощеева".
Последовательно записанные имя логического диска, путь к файлу и имя файла составляют полное имя файла.
Если представленная на рис. 2.1 файловая структура хранится на диске С:, то полные имена некоторых входящих в нее файлов в символике операционных систем MS-DOS и Windows выглядят так:
C:\IVANOV\PROGS\progl.pas
C:\PETROV\DATA\task.dat
Сведения о файловой структуре Диска содержатся на этом же диске в виде таблицы размещения файлов. Используя файловую систему ОС, пользователь может последовательно просматривать на экране содержимое каталогов (папок), продвигаясь по дереву файловой структуры вниз или вверх.
На рис. 4.1 показан пример отображения на экране компьютера дерева каталогов на логическом диске Е: (левое окно).
В правом окне представлено содержимое папки ARCON. ")то множество файлов различных типов. Отсюда, например, понятно, что полное имя первого в списке файла следующее:
E:\GAME\GAMES\ARCON\dos4gw.exe
Из таблицы можно получить дополнительную информацию о файлах. Например, файл dos4gw.exe имеет размер 254 556 байтов и был создан 31 мая 1994 года в 2 часа 00 мин.
Найдя в таком списке запись о нужном файле, применяя команды ОС, пользователь может выполнить с ним различные действия: инициализировать программу, содержащуюся В файле; удалить, переименовать, скопировать файл. Выполнять все эти операции вы научитесь на практическом занятии.
Рис. 4.1 Дерево каталогов
Исполняемые файлы (программы).
Файлы конфигурации, содержащие параметры, необходимые для работы программы.
Файлы-библиотеки, содержащие описания типовых процедур, которые могут использоваться сразу несколькими программами.
Документы - т. е. некие совокупности информации, создаваемые пользователем (или компьютером) с помощью программ.
Обычные файлы реально представляют собой набор блоков на устройстве внешней памяти, на котором поддерживается файловая система. Такие файлы могут содержать как текстовую информацию, так и двоичную информацию. Файловая система не предписывает обычным файлам какую-либо структуру, обеспечивая на уровне пользователей представление обычного файла как последовательности байтов.
Наличие обычных файлов недостаточно для организации иерархических файловых систем. Требуется наличие каталогов, которые сопоставляют имена файлов или каталогов с их физическим описанием. Каталоги представляют собой особый вид файлов, которые хранятся во внешней памяти подобно обычным файлам, но структура которых поддерживается самой файловой системой. Файлам-каталогам соответствует особый тип файла, по отношению к которому возможно выполнение только специального набора системных вызовов и команд.
Специальные файлы не хранят данные. Они обеспечивают механизм отображения физических внешних устройств в имена файлов файловой системы. Каждому устройству, поддерживаемому системой, соответствует, по меньшей мере, один специальный файл. При выполнении чтения или записи по отношению к специальному файлу, производится прямой вызов соответствующего драйвера, программный код которого отвечает за передачу данных между процессом пользователя и соответствующим физическим устройством.
Как правило, пользователь непосредственно работает лишь с двумя типами файлов: программами и документами. Первые используются, чтобы создавать вторые. Хотя сегодня очень редко встретишь программу, которая умещалась бы в одном файле. Вот почему и говорят сегодня о программных пакетах - т. е. наборах различных типов файлов, в совокупности образующих программу.
