Một phần tử của hệ thống tập tin là gì. Tập tin inode. So sánh các hệ thống tập tin cho Windows
Khả năng HĐH “che chắn” sự phức tạp của phần cứng thực được thể hiện rất rõ ràng ở một trong những hệ thống con chính của HĐH - hệ thống tập tin. Hệ điều hành ảo hóa một tập hợp dữ liệu riêng biệt được lưu trữ trên ổ đĩa ngoài dưới dạng tệp - một chuỗi byte đơn giản không có cấu trúc với một tên tượng trưng. Để dễ dàng làm việc với dữ liệu, các tập tin được nhóm thành danh mục sản phẩm, lần lượt tạo thành các nhóm - thư mục của nhiều hơn nữa cấp độ cao. Người dùng có thể sử dụng HĐH để thực hiện các hành động trên tệp và thư mục như tìm kiếm theo tên, xóa, hiển thị nội dung trên thiết bị bên ngoài (ví dụ: trên màn hình), thay đổi và lưu nội dung.
Để biểu diễn một số lượng lớn các tập dữ liệu, nằm rải rác ngẫu nhiên trên các hình trụ và bề mặt của nhiều loại đĩa khác nhau, dưới dạng cấu trúc phân cấp quen thuộc và thuận tiện của các tệp và thư mục, hệ điều hành phải giải quyết nhiều vấn đề. Hệ thống tệp OS chuyển đổi tên tượng trưng của tệp mà người dùng hoặc lập trình viên ứng dụng làm việc thành địa chỉ vật lý của dữ liệu trên đĩa, tổ chức quyền truy cập chung vào tệp và bảo vệ chúng khỏi bị truy cập trái phép.
Khi thực hiện các chức năng của mình, hệ thống tệp sẽ tương tác chặt chẽ với hệ thống con quản lý thiết bị bên ngoài, hệ thống này sẽ truyền dữ liệu giữa các đĩa và RAM theo yêu cầu của hệ thống tệp.
Hệ thống con điều khiển thiết bị bên ngoài, còn được gọi là hệ thống con đầu vào/đầu ra, hoạt động như một giao diện cho tất cả các thiết bị được kết nối với máy tính. Phạm vi của các thiết bị này rất rộng. Phạm vi của các ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm và ổ đĩa quang, máy in, máy quét, màn hình, máy vẽ, modem, bộ điều hợp mạng và các thiết bị đầu vào/đầu ra đặc biệt hơn, chẳng hạn như bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật số, có thể lên tới hàng trăm kiểu máy. Các mô hình này có thể khác nhau đáng kể về tập hợp và trình tự lệnh được sử dụng để trao đổi thông tin với bộ xử lý và bộ nhớ của máy tính, tốc độ vận hành, mã hóa dữ liệu được truyền, khả năng chia sẻ và nhiều chi tiết khác.
Một chương trình điều khiển một kiểu thiết bị bên ngoài cụ thể và tính đến tất cả các tính năng của nó thường được gọi là tài xế thiết bị này (từ ổ tiếng Anh - quản lý, lãnh đạo). Trình điều khiển có thể điều khiển một kiểu thiết bị duy nhất, chẳng hạn như modem ZyXEL U-1496E hoặc một nhóm thiết bị thuộc một loại cụ thể, chẳng hạn như bất kỳ modem nào tương thích với Hayes. Điều rất quan trọng đối với người dùng là hệ điều hành bao gồm càng nhiều trình điều khiển khác nhau càng tốt, vì điều này đảm bảo khả năng kết nối với máy tính. số lượng lớn thiết bị bên ngoài từ các nhà sản xuất khác nhau. Sự thành công của hệ điều hành trên thị trường phần lớn phụ thuộc vào sự sẵn có của các trình điều khiển phù hợp (ví dụ, việc thiếu nhiều trình điều khiển thiết bị bên ngoài cần thiết là một trong những lý do khiến OS/2 không được phổ biến rộng rãi).
Việc tạo trình điều khiển thiết bị được thực hiện bởi cả các nhà phát triển của một hệ điều hành cụ thể và bởi các chuyên gia từ các công ty sản xuất thiết bị bên ngoài. Hệ điều hành phải hỗ trợ giao diện được xác định rõ ràng giữa trình điều khiển và phần còn lại của HĐH để các nhà phát triển thiết bị I/O có thể cung cấp trình điều khiển cho hệ điều hành cho thiết bị của họ.
Lập trình viên ứng dụng có thể sử dụng giao diện trình điều khiển khi phát triển chương trình của họ, nhưng điều này không thuận tiện lắm - giao diện như vậy thường đại diện cho các hoạt động cấp thấp, gánh nặng một lượng lớn chi tiết.
Duy trì giao diện lập trình ứng dụng thống nhất cấp cao cho các thiết bị I/O không đồng nhất là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của HĐH. Kể từ khi hệ điều hành UNIX ra đời, giao diện hợp nhất như vậy đã được sử dụng ở hầu hết các hệ điều hành dựa trên khái niệm truy cập tập tin. Khái niệm này là việc giao tiếp với bất kỳ thiết bị bên ngoài nào trông giống như một cuộc trao đổi với một tệp có tên và là một chuỗi byte không có cấu trúc. Tệp có thể là tệp thực trên đĩa hoặc thiết bị đầu cuối chữ và số, thiết bị in hoặc bộ điều hợp mạng. Ở đây một lần nữa chúng ta đang giải quyết khả năng của một hệ điều hành có thể thay thế phần cứng thực bằng những phần trừu tượng thân thiện với người dùng và lập trình viên.
Nhiệm vụ của hệ điều hành để quản lý tập tin và thiết bị
Hệ thống con đầu vào-đầu ra (Input-Output Subsystem) của hệ điều hành đa chương trình phải giải quyết một số vấn đề khi trao đổi dữ liệu với các thiết bị máy tính bên ngoài Nhiệm vụ chung, trong đó quan trọng nhất là:
Tổ chức công việc song song Thiết bị I/O và bộ xử lý;
Phối hợp tỷ giá hối đoái và bộ nhớ đệm dữ liệu;
Tách biệt các thiết bị và dữ liệu giữa các quy trình;
Cung cấp tiện ích giao diện logic giữa các thiết bị và phần còn lại của hệ thống;
Hỗ trợ nhiều loại trình điều khiển với khả năng dễ dàng thêm trình điều khiển mới vào hệ thống;
Hỗ trợ nhiều hệ thống tập tin;
Hỗ trợ các hoạt động I/O đồng bộ và không đồng bộ.
Một trong những nhiệm vụ chính của hệ điều hành là mang lại sự thuận tiện cho người dùng khi làm việc với dữ liệu được lưu trữ trên đĩa. Để thực hiện điều này, HĐH thay thế cấu trúc vật lý của dữ liệu được lưu trữ bằng một số mô hình logic thân thiện với người dùng. Mô hình hệ thống tập tin logic hiện thực hóa dưới dạng cây thư mục, được hiển thị bởi các tiện ích như Norton Commander hoặc Windows Explorer, bằng tên tệp ghép tượng trưng, trong lệnh tệp. Yếu tố cơ bản mô hình này là tài liệu, giống như toàn bộ hệ thống tệp, có thể được đặc trưng bởi cả cấu trúc logic và vật lý.
Tài liệu là một khu vực được đặt tên bộ nhớ ngoài, dữ liệu nào có thể được ghi vào và dữ liệu nào có thể được đọc từ đó. Các tập tin được lưu trữ trong bộ nhớ phụ thuộc vào nguồn điện, thường là đĩa từ. Tuy nhiên, không có quy tắc nào mà không có ngoại lệ. Một ngoại lệ như vậy được gọi là đĩa điện tử, khi cấu trúc mô phỏng hệ thống tệp được tạo trong RAM.
Mục đích chính của việc sử dụng tập tin:
Lưu trữ thông tin lâu dài và đáng tin cậy. Độ bền đạt được thông qua việc sử dụng các thiết bị lưu trữ không phụ thuộc vào nguồn điện và độ tin cậy cao được xác định bằng cách bảo vệ quyền truy cập vào tệp và tổ chức chung Mã chương trình hệ điều hành, trong đó lỗi phần cứng thường không phá hủy thông tin được lưu trữ trong tệp.
Chia sẻ thông tin. Tệp cung cấp một cách tự nhiên và dễ dàng để chia sẻ thông tin giữa các ứng dụng và người dùng bằng cách có tên biểu tượng dễ đọc và tính nhất quán về thông tin được lưu trữ và vị trí tệp. Người dùng phải có các công cụ thuận tiện để làm việc với tệp, bao gồm các thư mục kết hợp các tệp thành nhóm, công cụ tìm kiếm tệp theo đặc điểm và bộ lệnh để tạo, sửa đổi và xóa tệp. Một tệp có thể được tạo bởi một người dùng và sau đó được sử dụng bởi một người dùng hoàn toàn khác và người tạo hoặc quản trị viên của tệp có thể xác định quyền truy cập của những người dùng khác. Những mục tiêu này được triển khai trong hệ điều hành bằng hệ thống tệp.
Hệ thống tập tin(FS) là một phần của hệ điều hành, bao gồm:
Bộ sưu tập tất cả các tệp trên đĩa;
Tập hợp cấu trúc dữ liệu được sử dụng để quản lý tệp, chẳng hạn như thư mục tệp, bộ mô tả tệp, bảng phân bổ không gian đĩa trống và đã sử dụng;
Một bộ công cụ phần mềm hệ thống thực hiện hoạt động khác nhau trên các tập tin, chẳng hạn như tạo, hủy, đọc, ghi, đặt tên và tìm kiếm tập tin.
Hệ thống tệp cho phép các chương trình thực hiện một tập hợp các thao tác khá đơn giản để thực hiện các hành động trên một số đối tượng trừu tượng đại diện cho một tệp. Bằng cách này, các lập trình viên không phải xử lý các chi tiết về vị trí thực tế của dữ liệu trên đĩa, đệm dữ liệu và các vấn đề cấp thấp khác khi truyền dữ liệu từ bộ lưu trữ dài hạn. Hệ thống tập tin đảm nhận tất cả các chức năng này. Hệ thống tệp phân bổ bộ nhớ đĩa, hỗ trợ đặt tên tệp, ánh xạ tên tệp tới các địa chỉ tương ứng trong bộ nhớ ngoài, cung cấp quyền truy cập vào dữ liệu và hỗ trợ phân vùng, bảo vệ và phục hồi tệp.
Do đó, hệ thống tệp đóng vai trò là lớp trung gian sàng lọc tất cả sự phức tạp của tổ chức vật lý của việc lưu trữ dữ liệu dài hạn và tạo ra một mô hình logic đơn giản hơn cho việc lưu trữ này cho các chương trình, cũng như cung cấp cho chúng một bộ các lệnh dễ sử dụng để thao tác với tập tin.
Các vấn đề được FS giải quyết phụ thuộc vào cách tổ chức toàn bộ quá trình tính toán. Loại đơn giản nhất là hệ thống tệp trong hệ điều hành một người dùng và một chương trình, ví dụ như bao gồm MS-DOS. Các chức năng chính trong FS như vậy nhằm giải quyết các nhiệm vụ sau:
Đặt tên tập tin;
Giao diện phần mềm cho các ứng dụng;
Ánh xạ mô hình logic của hệ thống tệp tới tổ chức vật lý của kho dữ liệu;
Khả năng phục hồi của hệ thống tệp khi mất điện, lỗi phần cứng và phần mềm.
Các tác vụ FS trở nên phức tạp hơn trong các hệ điều hành đa chương trình một người dùng, mặc dù được thiết kế cho công việc của một người dùng nhưng vẫn cho phép anh ta chạy nhiều quy trình cùng một lúc. Một trong những hệ điều hành đầu tiên thuộc loại này là OS/2. Ngoài các nhiệm vụ nêu trên nhiệm vụ mới chia sẻ một tập tin từ nhiều quá trình. Tệp trong trường hợp này là tài nguyên được chia sẻ, có nghĩa là hệ thống tệp phải giải quyết toàn bộ các vấn đề liên quan đến tài nguyên đó. Đặc biệt, FS phải cung cấp các phương tiện để chặn một tệp và các phần của nó, ngăn ngừa sự chạy đua, loại bỏ bế tắc, đối chiếu các bản sao, v.v.
Trong hệ thống nhiều người dùng, một nhiệm vụ khác xuất hiện: bảo vệ tệp của một người dùng khỏi bị người dùng khác truy cập trái phép. Các chức năng của FS, hoạt động như một phần của hệ điều hành mạng, thậm chí còn trở nên phức tạp hơn.
Hệ thống tập tin hỗ trợ một số chức năng khác nhau loại tập tin, thường bao gồm tập tin thông thường, tệp thư mục, tệp đặc biệt, đường ống được đặt tên, tệp ánh xạ bộ nhớ và các tệp khác.
Tệp thông thường, hoặc đơn giản là các tệp, chứa thông tin tùy ý được người dùng nhập vào hoặc được tạo ra do hoạt động của hệ thống và chương trình người dùng. Hầu hết các hệ điều hành hiện đại (ví dụ: UNIX, Windows, OS/2) không hạn chế hoặc kiểm soát nội dung và cấu trúc của một tệp thông thường theo bất kỳ cách nào. Nội dung của một tệp thông thường được xác định bởi ứng dụng hoạt động với nó. Ví dụ, soạn thảo văn bản tạo các tệp văn bản bao gồm các chuỗi ký tự được biểu thị bằng một số mã. Đây có thể là tài liệu, mã nguồn của chương trình, v.v. Tệp văn bản có thể đọc được trên màn hình và in ra máy in. Tệp nhị phân không sử dụng mã ký tự và thường có cấu trúc bên trong phức tạp, chẳng hạn như mã chương trình thực thi hoặc tệp lưu trữ. Tất cả các hệ điều hành phải có khả năng nhận dạng ít nhất một loại tệp - tệp thực thi của riêng chúng.
Danh mục- đây là loại tệp đặc biệt chứa thông tin tham chiếu hệ thống về một tập hợp tệp được người dùng nhóm theo tiêu chí không chính thức nào đó (ví dụ: tệp chứa tài liệu của cùng một hợp đồng hoặc các tệp tạo nên một gói phần mềm được kết hợp thành một nhóm). Trên nhiều hệ điều hành, một thư mục có thể chứa bất kỳ loại tệp nào, kể cả các thư mục khác, tạo thành cấu trúc cây dễ tìm kiếm. Các thư mục thiết lập ánh xạ giữa tên tệp và đặc điểm tệp được hệ thống tệp sử dụng để quản lý tệp. Đặc biệt, các đặc điểm đó bao gồm thông tin (hoặc con trỏ tới cấu trúc khác chứa dữ liệu này) về loại tệp và vị trí của tệp trên đĩa, quyền truy cập vào tệp cũng như ngày tạo và sửa đổi tệp. Trong tất cả các khía cạnh khác, các thư mục được hệ thống tệp xử lý như các tệp thông thường.
Các tập tin đặc biệt- Đây là các file giả được liên kết với các thiết bị I/O, dùng để thống nhất cơ chế truy cập file và các thiết bị bên ngoài. Các tệp đặc biệt cho phép người dùng thực hiện các thao tác I/O bằng các lệnh thông thường để ghi vào tệp hoặc đọc từ tệp. Các lệnh này trước tiên được xử lý bởi các chương trình hệ thống tệp, sau đó ở một số giai đoạn thực hiện yêu cầu, chúng được hệ điều hành chuyển đổi thành các lệnh điều khiển cho thiết bị tương ứng.
Các hệ thống tệp hiện đại hỗ trợ các loại tệp khác, chẳng hạn như liên kết tượng trưng, ống dẫn được đặt tên và tệp ánh xạ bộ nhớ.
Người dùng truy cập tập tin bằng cách tên tượng trưng. Tuy nhiên, khả năng trí nhớ con người giới hạn số lượng tên đối tượng mà người dùng có thể truy cập theo tên. Tổ chức phân cấp của không gian tên cho phép chúng tôi mở rộng đáng kể các ranh giới này. Đây là lý do tại sao hầu hết các hệ thống tệp đều có cấu trúc phân cấp, trong đó các cấp được tạo bằng cách cho phép chứa một thư mục cấp thấp hơn trong một thư mục cấp cao hơn (Hình 2.16).
Hình 2.16. Hệ thống phân cấp của hệ thống tệp (a – cấu trúc một cấp, b – cấu trúc cây, c – cấu trúc mạng)
Biểu đồ mô tả hệ thống phân cấp thư mục có thể là cây hoặc mạng. Các thư mục tạo thành một cây nếu một tập tin chỉ được phép đưa vào một thư mục (Hình 2.16, b) và một mạng - nếu tập tin có thể được đưa vào nhiều thư mục cùng một lúc (Hình 2.16, c). Ví dụ, trong MS-DOS và Windows, các thư mục tạo thành cấu trúc cây, trong khi ở UNIX, chúng tạo thành cấu trúc mạng. Trong cấu trúc cây, mỗi file là một lá. Thư mục cấp cao nhất được gọi là thư mục gốc, hoặc gốc.
Với cách tổ chức này, người dùng không cần phải nhớ tên của tất cả các tệp; anh ta chỉ cần biết sơ bộ về việc một tệp cụ thể có thể được gán vào nhóm nào để tìm thấy nó bằng cách duyệt tuần tự các thư mục. Cấu trúc phân cấp thuận tiện cho công việc của nhiều người dùng: mỗi người dùng với các tệp của mình được bản địa hóa trong thư mục hoặc cây con của thư mục riêng, đồng thời, tất cả các tệp trong hệ thống được kết nối hợp lý.
Trường hợp đặc biệt của cấu trúc phân cấp là tổ chức một cấp, khi tất cả các tệp được bao gồm trong một thư mục (Hình 2.16, a).
Tất cả các loại tập tin đều có tên tượng trưng. Các hệ thống tệp được tổ chức theo cấp bậc thường sử dụng ba loại tên tệp: đơn giản, phức hợp và tương đối.
Tên đơn giản hoặc ngắn gọn, mang tính biểu tượng xác định một tập tin trong cùng một thư mục. Tên đơn giản được người dùng và lập trình viên gán cho các tệp và họ phải tính đến các hạn chế của hệ điều hành về cả phạm vi ký tự và độ dài của tên. Cho đến tương đối gần đây, những ranh giới này vẫn rất hẹp. Do đó, trong hệ thống tệp FAT phổ biến, độ dài của tên được giới hạn ở sơ đồ 8.3 (8 ký tự - chính tên, 3 ký tự - phần mở rộng tên) và trong hệ thống tệp s5, được hỗ trợ bởi nhiều phiên bản của hệ điều hành UNIX, một tên tượng trưng đơn giản không thể chứa nhiều hơn 14 ký tự. Tuy nhiên, sẽ thuận tiện hơn nhiều cho người dùng khi làm việc với những cái tên dài vì chúng cho phép bạn đặt những cái tên dễ nhớ cho biết rõ nội dung chứa trong tệp. Do đó, các hệ thống tệp hiện đại, cũng như các phiên bản cải tiến của hệ thống tệp có sẵn, có xu hướng hỗ trợ các tên tệp ký hiệu dài và đơn giản. Ví dụ: trong hệ thống tệp NTFS và FAT32 có trong hệ điều hành Windows NT, tên tập tin có thể chứa tối đa 255 ký tự.
Trong hệ thống tập tin phân cấp các tập tin khác nhauĐược phép có các tên tượng trưng đơn giản giống nhau, miễn là chúng thuộc các thư mục khác nhau. Nghĩa là, sơ đồ “nhiều tệp - một tên đơn giản” hoạt động ở đây. Để xác định duy nhất một tệp trong các hệ thống như vậy, cái gọi là tên đầy đủ sẽ được sử dụng.
Họ và tên là một chuỗi các tên tượng trưng đơn giản của tất cả các thư mục mà đường dẫn từ gốc đến tệp đã cho đi qua. Do đó, tên đầy đủ là tên ghép, trong đó các tên đơn giản được phân tách với nhau bằng dấu phân cách được chấp nhận trong HĐH. Thông thường, dấu gạch chéo tiến hoặc dấu gạch chéo ngược được sử dụng làm dấu phân cách và theo thông lệ, người ta không chỉ định tên của thư mục gốc. Trong Hình 2.16, b, hai tệp có tên đơn giản là main.exe, nhưng tên ghép của chúng là /depart/main.exe và /user/anna/main.exe thì khác nhau.
Trong hệ thống tệp dạng cây, có sự tương ứng một-một giữa tệp và tên đầy đủ của nó: một tệp - một tên đầy đủ. Trong các hệ thống tệp có cấu trúc mạng, một tệp có thể được bao gồm trong một số thư mục và do đó có một số tên đầy đủ; ở đây sự tương ứng “một tập tin - nhiều tên đầy đủ” là hợp lệ. Trong cả hai trường hợp, tệp được xác định duy nhất bằng tên đầy đủ của nó.
Tệp cũng có thể được xác định bằng tên tương đối . Tên họ hàng tập tin được định nghĩa thông qua khái niệm “thư mục hiện tại”. Đối với mỗi người dùng, tại bất kỳ thời điểm nào, một trong các thư mục hệ thống tệp là thư mục hiện tại và thư mục này được chính người dùng chọn theo lệnh của hệ điều hành. Hệ thống tệp ghi lại tên của thư mục hiện tại để sau đó có thể sử dụng nó làm phần bổ sung cho tên tương đối để tạo thành tên tệp đủ điều kiện. Khi sử dụng tên tương đối, người dùng sẽ xác định một tệp bằng chuỗi tên thư mục mà tuyến đường từ thư mục hiện tại đến tệp đã cho đi qua. Ví dụ: nếu thư mục hiện tại là /user thì tên tệp tương đối /user/anna/main.exe là anna/main.exe.
Một số hệ điều hành cho phép bạn gán nhiều tên đơn giản cho cùng một tệp, có thể hiểu là bí danh. Trong trường hợp này, giống như trong một hệ thống có cấu trúc mạng, sự tương ứng “một tệp - nhiều tên đầy đủ” được thiết lập, vì mỗi tên tệp đơn giản tương ứng với ít nhất một tên đầy đủ.
Và mặc dù tên đầy đủ xác định duy nhất tệp, nhưng hệ điều hành sẽ dễ dàng làm việc với tệp hơn nếu có sự tương ứng một-một giữa các tệp và tên của chúng. Với mục đích này, nó gán một tên duy nhất cho tệp, sao cho mối quan hệ “một tệp - một tên duy nhất” là hợp lệ. Tên duy nhất tồn tại cùng với một hoặc nhiều tên tượng trưng được người dùng hoặc ứng dụng gán cho tệp. Tên duy nhất là một mã định danh bằng số và chỉ dành cho hệ điều hành. Một ví dụ về điều này tên duy nhất file là số inode trên hệ thống UNIX.
Khái niệm “tệp” không chỉ bao gồm dữ liệu và tên mà nó lưu trữ mà còn bao gồm các thuộc tính của nó. Thuộc tính- Đây là thông tin mô tả thuộc tính của file. Ví dụ về các thuộc tính tệp có thể có:
Loại tệp (tệp thông thường, thư mục, tập tin đặc biệt và như thế.);
Chủ sở hữu tập tin;
Trình tạo tập tin;
Mật khẩu để truy cập tập tin;
Thông tin về các hoạt động truy cập tập tin được phép;
Thời gian tạo, lần truy cập cuối cùng và sửa đổi lần cuối;
Kích thước tập tin hiện tại;
Kích thước tệp tối đa;
Dấu hiệu chỉ đọc;
Dấu hiệu “Tập tin ẩn”;
Dấu hiệu " tập tin hệ thống»;
Ký vào “tập tin lưu trữ”;
Ký hiệu "nhị phân/ký tự";
Dấu hiệu “tạm thời” (xóa sau khi quá trình hoàn tất);
Biển báo chặn;
Độ dài của mục nhập tập tin;
Con trỏ tới trường khóa trong bản ghi;
Độ dài khóa.
Tập hợp các thuộc tính tệp được xác định bởi các đặc điểm cụ thể của hệ thống tệp: trong hệ thống tệp các loại khác nhau Các tập hợp thuộc tính khác nhau có thể được sử dụng để mô tả các tập tin. Ví dụ: trên các hệ thống tệp hỗ trợ tệp phẳng, không cần sử dụng ba thuộc tính cuối cùng trong danh sách có liên quan đến cấu trúc tệp. Trong hệ điều hành một người dùng, tập hợp các thuộc tính sẽ thiếu các đặc điểm liên quan đến người dùng và bảo mật, chẳng hạn như chủ sở hữu tệp, người tạo tệp, mật khẩu để truy cập tệp, thông tin về quyền truy cập được ủy quyền vào tệp.
Người dùng có thể truy cập các thuộc tính bằng cách sử dụng các phương tiện được hệ thống tệp cung cấp cho mục đích này. Thông thường, bạn có thể đọc giá trị của bất kỳ thuộc tính nào nhưng chỉ thay đổi một số thuộc tính. Ví dụ: người dùng có thể thay đổi quyền của tệp (miễn là họ có các quyền cần thiết để làm như vậy), nhưng họ không thể thay đổi ngày tạo hoặc kích thước hiện tại của tệp.
Các giá trị thuộc tính tệp có thể được chứa trực tiếp trong các thư mục, như được thực hiện trong hệ thống tệp MS-DOS (Hình 2.17a). Hình này cho thấy cấu trúc của một mục thư mục chứa một tên biểu tượng đơn giản và các thuộc tính tệp. Ở đây các chữ cái biểu thị đặc điểm của tệp: R - chỉ đọc, A - lưu trữ, H - ẩn, S - hệ thống.
Hình 2.17. Cấu trúc thư mục: a - Cấu trúc mục nhập thư mục MS-DOS (32 byte), b - Cấu trúc mục nhập thư mục UNIX OS
Một tùy chọn khác là đặt các thuộc tính trong các bảng đặc biệt, khi danh mục chỉ chứa các liên kết đến các bảng này. Cách tiếp cận này được triển khai, ví dụ, trong hệ thống tệp ufs của hệ điều hành UNIX. Trong hệ thống tập tin này, cấu trúc thư mục rất đơn giản. Mục nhập cho mỗi tệp chứa một tên tệp ký hiệu ngắn và một con trỏ tới bộ mô tả chỉ mục tệp, đây là tên trong ufs cho bảng tập trung các giá trị thuộc tính tệp (Hình 2.17, b).
Trong cả hai phiên bản, các thư mục đều cung cấp liên kết giữa tên tệp và chính các tệp đó. Tuy nhiên, cách tiếp cận tách tên tệp khỏi các thuộc tính của nó làm cho hệ thống trở nên linh hoạt hơn. Ví dụ: một tập tin có thể dễ dàng được đưa vào nhiều thư mục cùng một lúc. Các mục nhập của tệp này trong các thư mục khác nhau có thể có các tên đơn giản khác nhau, nhưng trường liên kết sẽ có cùng số inode.
Chế độ xem hệ thống tệp của người dùng dưới dạng một tập hợp được tổ chức theo thứ bậc đối tượng thông tinít liên quan đến thứ tự các tập tin được lưu trữ trên đĩa. Trên thực tế, một tệp có hình ảnh của một tập hợp byte chắc chắn, không bị gián đoạn thường nằm rải rác thành các "mảnh" trên khắp đĩa và việc phân vùng này không liên quan gì đến cấu trúc logic của tệp, chẳng hạn như bản ghi logic riêng lẻ của nó. có thể nằm ở các khu vực không liền kề của đĩa. Các tệp được kết hợp hợp lý từ một thư mục không nhất thiết phải liền kề nhau trên đĩa. Nguyên tắc đặt tập tin, thư mục và thông tin hệ thống trên thiết bị thực được mô tả bởi tổ chức vật lý của hệ thống tệp. Rõ ràng, các hệ thống tập tin khác nhau có cách tổ chức vật lý khác nhau.
Loại thiết bị chính được sử dụng trong các hệ thống máy tính hiện đại để lưu trữ tệp là ổ đĩa. Các thiết bị này được thiết kế để đọc và ghi dữ liệu vào đĩa cứng và đĩa mềm. Ổ cứng bao gồm một hoặc nhiều tấm kính hoặc kim loại, mỗi tấm được phủ một hoặc cả hai mặt vật liệu từ tính. Vì vậy, đĩa thường bao gồm một chồng các đĩa (Hình 2.18).
Các vòng đồng tâm mỏng được đánh dấu ở mỗi bên của mỗi tấm - bài hát(traks) trên đó dữ liệu được lưu trữ. Số lượng bản nhạc phụ thuộc vào loại đĩa. Đánh số rãnh bắt đầu từ 0 từ mép ngoài đến giữa đĩa. Khi đĩa quay, một phần tử gọi là đầu đọc dữ liệu nhị phân từ rãnh từ hoặc ghi nó vào rãnh từ.
Hình 2.18. Cơ chế thiết bị cứngđĩa
Đầu có thể được định vị trên một rãnh nhất định. Các đầu di chuyển trên bề mặt đĩa theo các bước riêng biệt, mỗi bước tương ứng với sự dịch chuyển của một rãnh. Việc ghi vào đĩa được thực hiện nhờ khả năng của đầu thay đổi tính chất từ của rãnh. Một số ổ đĩa có một đầu di chuyển dọc theo mỗi bề mặt, trong khi một số khác có một đầu cho mỗi rãnh. Trong trường hợp đầu tiên, để tìm kiếm thông tin, đầu phải di chuyển dọc theo bán kính của đĩa. Thông thường, tất cả các đầu đều được gắn trên một cơ cấu chuyển động duy nhất và di chuyển đồng bộ. Do đó, khi một đầu dừng trên một rãnh nhất định trên một bề mặt, tất cả các đầu khác dừng lại trên các rãnh có cùng số. Trong trường hợp mỗi rãnh có một đầu riêng biệt thì không cần phải di chuyển các đầu từ rãnh này sang rãnh khác, do đó tiết kiệm thời gian tìm kiếm dữ liệu.
Tập hợp các rãnh có cùng bán kính trên tất cả các bề mặt của tất cả các tấm của gói hàng được gọi là hình trụ(hình trụ). Mỗi track được chia thành các đoạn gọi là lĩnh vực(sector) hoặc khối (khối), sao cho tất cả các rãnh đều có số bằng nhau các lĩnh vực có cùng số byte có thể được ghi vào đó càng nhiều càng tốt. Khu vực này có kích thước cố định cho một hệ thống cụ thể, được biểu thị bằng lũy thừa của hai. Kích thước cung phổ biến nhất là 512 byte. Xét rằng các rãnh có bán kính khác nhau có cùng số lượng cung, mật độ ghi sẽ càng cao khi rãnh càng gần tâm.
ngành- đơn vị trao đổi dữ liệu có địa chỉ nhỏ nhất giữa thiết bị đĩa và RAM. Để bộ điều khiển tìm được khu vực mong muốn trên đĩa, cần cung cấp cho nó tất cả các thành phần của địa chỉ khu vực: số trụ, số bề mặt và số khu vực. Bởi vì chương trình ứng dụng trong trường hợp chung, thứ cần thiết không phải là một cung mà là một số byte nhất định, không nhất thiết phải là bội số của kích thước cung, khi đó một yêu cầu điển hình bao gồm đọc một số cung chứa thông tin được yêu cầu và một hoặc hai cung chứa, cùng với với những dữ liệu cần thiết, dư thừa (Hình 2.19).
Hình 2.19. Đọc dữ liệu dư thừa khi trao đổi với đĩa
Khi làm việc với đĩa, hệ điều hành thường sử dụng đơn vị không gian đĩa riêng của nó, được gọi là cụm(cụm). Khi một tệp được tạo, không gian đĩa sẽ được phân bổ cho tệp đó theo cụm. Ví dụ: nếu một tệp có kích thước 2560 byte và kích thước cụm trong hệ thống tệp được xác định là 1024 byte thì tệp sẽ được phân bổ 3 cụm trên đĩa.
Các rãnh và cung được tạo bằng cách thực hiện quy trình định dạng đĩa vật lý hoặc cấp độ thấp trước khi sử dụng đĩa. Để xác định ranh giới khối, thông tin nhận dạng được ghi vào đĩa. Định dạng đĩa cấp thấp không phụ thuộc vào loại hệ điều hành mà đĩa sẽ sử dụng.
Việc phân vùng đĩa cho một loại hệ thống tệp cụ thể được thực hiện bằng các thủ tục định dạng cấp cao hoặc logic.
Tại định dạng cấp cao Kích thước cụm được xác định và thông tin cần thiết cho hoạt động của hệ thống tệp được ghi vào đĩa, bao gồm thông tin về không gian có sẵn và chưa sử dụng, ranh giới của các vùng được phân bổ cho các tệp và thư mục cũng như thông tin về các vùng bị hỏng. Ngoài ra, trình tải hệ điều hành được ghi vào đĩa - một chương trình nhỏ bắt đầu quá trình khởi động hệ điều hành sau khi bật nguồn hoặc khởi động lại máy tính.
Trước khi định dạng đĩa cho một hệ thống tệp cụ thể, nó có thể được phân vùng. chương là một phần liền kề của đĩa vật lý mà hệ điều hành hiển thị cho người dùng dưới dạng thiết bị logic (tên đĩa logic và phân vùng logic cũng được sử dụng). Thiết bị logic hoạt động như thể nó là một thiết bị riêng biệt đĩa vật lý. Người dùng làm việc với các thiết bị logic, gọi chúng bằng tên tượng trưng, ví dụ: sử dụng các ký hiệu A, B, C, SYS, v.v. Các hệ điều hành thuộc các loại khác nhau sử dụng ý tưởng chung về phân vùng cho tất cả các thiết bị logic. chúng, nhưng tạo những cái hợp lý dựa trên nó, các thiết bị dành riêng cho từng loại hệ điều hành. Giống như hệ thống tệp mà một hệ điều hành vận hành thường không thể được giải thích bởi một loại hệ điều hành khác, các thiết bị logic không thể được sử dụng bởi các hệ điều hành thuộc các loại khác nhau. Trên mọi thiết bị logic chỉ có thể tạo một hệ thống tập tin.
Tài liệu ôn tập bài 33
dành cho học sinh chuyên
"Phần mềm công nghệ thông tin"
Phó Giáo sư Khoa Khoa học Máy tính, Tiến sĩ. Livak E.N.
HỆ THỐNG QUẢN LÝ TẬP TIN
Các khái niệm, sự kiện cơ bản
Mục đích. Đặc điểm của hệ thống tập tinMẬPVFATMỠ 32,HPFSNTFS. Hệ thống tệp UNIX OS (s5, ufs), Linux OS Ext2FS Các khu vực hệ thống của đĩa (phân vùng, ổ đĩa). Nguyên tắc sắp xếp tập tin và lưu trữ thông tin vị trí tập tin. Tổ chức danh mục. Hạn chế quyền truy cập vào các tập tin và thư mục.
Kỹ năng
Sử dụng kiến thức về cấu trúc hệ thống tập tin để bảo vệ và phục hồi thông tin máy tính(các tập tin và thư mục). Tổ chức kiểm soát truy cập vào các tập tin.
Hệ thống tập tin. Cấu trúc hệ thống tập tin
Dữ liệu trên đĩa được lưu trữ dưới dạng tập tin. Một tập tin là một phần được đặt tên của đĩa.
Hệ thống quản lý tập tin được thiết kế để quản lý tập tin.
Khả năng xử lý dữ liệu được lưu trữ trong các tệp ở mức logic được cung cấp bởi hệ thống tệp. Chính hệ thống tệp sẽ xác định cách tổ chức dữ liệu trên bất kỳ phương tiện lưu trữ nào.
Như vậy, hệ thống tập tin là một tập hợp các thông số kỹ thuật và phần mềm tương ứng chịu trách nhiệm tạo, hủy, sắp xếp, đọc, ghi, sửa đổi và di chuyển thông tin tệp cũng như kiểm soát quyền truy cập vào tệp và quản lý tài nguyên được các tệp sử dụng.
Hệ thống quản lý tập tin là hệ thống con chính trong phần lớn các hệ điều hành hiện đại.
Sử dụng hệ thống quản lý tập tin
· Tất cả các chương trình xử lý hệ thống được kết nối bằng dữ liệu;
· Giải quyết các vấn đề về phân bổ không gian đĩa và quản lý dữ liệu tập trung;
· Người dùng được cung cấp cơ hội thực hiện các thao tác trên tệp (tạo, v.v.), trao đổi dữ liệu giữa các tệp và các thiết bị khác nhau và bảo vệ tệp khỏi bị truy cập trái phép.
Một số hệ điều hành có thể có nhiều hệ thống quản lý tệp, giúp chúng có khả năng xử lý nhiều hệ thống tệp.
Hãy thử phân biệt giữa hệ thống tệp và hệ thống quản lý tệp.
Thuật ngữ "hệ thống tệp" xác định các nguyên tắc truy cập vào dữ liệu được tổ chức trong tệp.
Thuật ngữ "hệ thống quản lý tập tin"đề cập đến việc triển khai cụ thể của hệ thống tệp, tức là Đây là một tập hợp các mô-đun phần mềm cung cấp khả năng làm việc với các tệp trong một hệ điều hành cụ thể.
Vì vậy, để làm việc với các tệp được tổ chức theo một hệ thống tệp nào đó, mỗi hệ điều hành phải phát triển một hệ thống quản lý tệp thích hợp. Hệ thống UV này sẽ chỉ hoạt động trên hệ điều hành được thiết kế cho nó.
Đối với dòng hệ điều hành Windows, các hệ thống tệp chính được sử dụng là: VFAT, FAT 32, NTFS.
Chúng ta hãy xem cấu trúc của các hệ thống tập tin này.
Trên hệ thống tập tin MẬP Dung lượng ổ đĩa của bất kỳ ổ đĩa logic nào được chia thành hai khu vực:
khu vực hệ thống và
· vùng dữ liệu.
Khu vực hệ thống được tạo và khởi tạo trong quá trình định dạng và sau đó được cập nhật khi cấu trúc tệp được thao tác.
Vùng hệ thống bao gồm các thành phần sau:
· Khu vực khởi động chứa bản ghi khởi động (bản ghi khởi động);
· Các lĩnh vực dành riêng (chúng có thể không tồn tại);
· bảng phân bổ tập tin (FAT, Bảng phân bổ tệp);
· Thư mục gốc (ROOT).
Các thành phần này lần lượt được đặt trên đĩa.
Vùng dữ liệu chứa các tập tin và thư mục phụ thuộc vào thư mục gốc.
Vùng dữ liệu được chia thành cái gọi là cụm. Một cụm là một hoặc nhiều lĩnh vực liền kề của một vùng dữ liệu. Mặt khác, một cụm là đơn vị bộ nhớ đĩa có thể định địa chỉ tối thiểu được phân bổ cho một tệp. Những thứ kia. một tập tin hoặc thư mục chiếm một số cụm nguyên. Để tạo và ghi một tập tin mới vào đĩa, hệ điều hành sẽ phân bổ một số cụm đĩa trống cho nó. Các cụm này không nhất thiết phải nối tiếp nhau. Đối với mỗi tệp, một danh sách tất cả các số cụm được gán cho tệp đó sẽ được lưu trữ.
Việc chia vùng dữ liệu thành các cụm thay vì sử dụng các cung cho phép bạn:
· giảm kích thước của bảng FAT;
· giảm phân mảnh tập tin;
· độ dài của chuỗi tập tin giảm Þ tăng tốc độ truy cập tập tin.
Tuy nhiên, quá size lớn cụm dẫn đến việc sử dụng vùng dữ liệu không hiệu quả, đặc biệt trong trường hợp số lượng lớn các tệp nhỏ (xét cho cùng, trung bình một nửa cụm bị mất cho mỗi tệp).
Trong các hệ thống tệp hiện đại (FAT 32, HPFS, NTFS), vấn đề này được giải quyết bằng cách giới hạn kích thước cụm (tối đa 4 KB)
Bản đồ vùng dữ liệu là T Bảng phân bổ tập tin (Bảng phân bổ tệp - FAT) Mỗi phần tử của bảng FAT (12, 16 hoặc 32 bit) tương ứng với một cụm đĩa và mô tả trạng thái của nó: cụm trống, bận hoặc cụm xấu.
· Nếu một cụm được phân bổ cho một tệp (tức là bận), thì phần tử FAT tương ứng chứa số cụm tiếp theo của tệp;
· Cụm cuối cùng của tệp được đánh dấu bằng một số trong phạm vi FF8h - FFFh (FFF8h - FFFFh);
· nếu cụm trống, nó chứa giá trị 0 000h (0000h);
· một cụm không sử dụng được (thất bại) được đánh dấu bằng số FF7h (FFF7h).
Do đó, trong bảng FAT, các cụm thuộc cùng một tệp được liên kết thành chuỗi.
Bảng phân bổ tệp được lưu trữ ngay sau bản ghi khởi động của đĩa logic; vị trí chính xác của nó được mô tả trong một trường đặc biệt trong khu vực khởi động.
Nó được lưu trữ trong hai bản sao giống hệt nhau, nối tiếp nhau. Nếu bản sao đầu tiên của bảng bị hủy thì bản sao thứ hai sẽ được sử dụng.
Do thực tế là FAT được sử dụng rất nhiều trong quá trình truy cập đĩa, nên nó thường được tải vào RAM (vào bộ đệm I/O hoặc bộ nhớ đệm) và tồn tại ở đó càng lâu càng tốt.
Nhược điểm chính của FAT là xử lý tệp chậm. Khi tạo một tệp, quy tắc là cụm miễn phí đầu tiên được phân bổ. Điều này dẫn đến sự phân mảnh đĩa và chuỗi tập tin phức tạp. Điều này dẫn đến làm việc chậm hơn với các tập tin.
Để xem và chỉnh sửa bảng FAT bạn có thể sử dụng tính thiết thựcĐĩaBiên tập viên.
Thông tin chi tiết về chính tệp đó được lưu trữ trong một cấu trúc khác gọi là thư mục gốc. Mỗi ổ đĩa logic có thư mục gốc (ROOT) riêng.
Thư mục gốc mô tả các tập tin và thư mục khác. Một phần tử thư mục là một bộ mô tả tập tin.
Mỗi bộ mô tả tập tin và thư mục bao gồm nó
· Tên
· sự mở rộng
ngày tạo hoặc sửa đổi mới nhất
· thời điểm tạo hoặc sửa đổi lần cuối
thuộc tính (kho lưu trữ, thuộc tính thư mục, thuộc tính ổ đĩa, hệ thống, ẩn, chỉ đọc)
· chiều dài tập tin (đối với một thư mục - 0)
· Trường dành riêng không được sử dụng
· số cụm đầu tiên trong chuỗi các cụm được phân bổ cho một tập tin hoặc thư mục; Sau khi nhận được số này, hệ điều hành, tham khảo bảng FAT, sẽ tìm ra tất cả các số cụm khác của tệp.
Vì vậy, người dùng khởi chạy tệp để thực thi. Hệ điều hành tìm kiếm tệp có tên mong muốn bằng cách xem mô tả của tệp trong thư mục hiện tại. Khi tìm thấy phần tử bắt buộc trong thư mục hiện tại, hệ điều hành sẽ đọc số cụm đầu tiên của tệp này, sau đó sử dụng bảng FAT để xác định số cụm còn lại. Dữ liệu từ các cụm này được đọc vào RAM, kết hợp thành một phần liên tục. Hệ điều hành chuyển quyền điều khiển sang tệp và chương trình bắt đầu chạy.
Để xem và chỉnh sửa thư mục gốc ROOT bạn cũng có thể sử dụng tính thiết thựcĐĩaBiên tập viên.
Hệ thống tập tin VFAT
Hệ thống tệp VFAT (FAT ảo) lần đầu tiên xuất hiện trong Windows for Workgroups 3.11 và được thiết kế cho I/O tệp chế độ được bảo vệ.
Hệ thống tập tin này được sử dụng trong Windows 95.
Nó cũng được hỗ trợ trong Windows NT 4.
VFAT là hệ thống tệp 32-bit gốc của Windows 95. Nó được điều khiển bởi trình điều khiển VFAT .VXD.
VFAT sử dụng mã 32 bit cho tất cả các thao tác với tệp và có thể sử dụng trình điều khiển chế độ được bảo vệ 32 bit.
NHƯNG, các mục trong bảng phân bổ tệp vẫn là 12 hoặc 16 bit, do đó, cùng một cấu trúc dữ liệu (FAT) được sử dụng trên đĩa. Những thứ kia. f định dạng bảngVFAT cũng vậy, giống như định dạng FAT.
VFAT cùng với tên "8.3" hỗ trợ tên tập tin dài. (VFAT thường được gọi là FAT có hỗ trợ tên dài).
Nhược điểm chính của VFAT là tổn thất phân cụm lớn với kích thước đĩa logic lớn và các hạn chế về kích thước của chính đĩa logic.
Hệ thống tập tin MỠ 32
Đây là một triển khai mới của ý tưởng sử dụng bảng FAT.
FAT 32 là một hệ thống tệp 32-bit hoàn toàn độc lập.
Lần đầu tiên được sử dụng trong Windows OSR 2 (OEM Service Release 2).
Hiện nay, FAT 32 được sử dụng trong Windows 98 và Windows ME.
Nó chứa nhiều cải tiến và bổ sung so với việc triển khai FAT trước đó.
1. Sử dụng dung lượng ổ đĩa hiệu quả hơn nhiều do nó sử dụng các cụm nhỏ hơn (4 KB) - ước tính tiết kiệm được tới 15%.
2. Có bản ghi khởi động mở rộng cho phép bạn tạo bản sao của các cấu trúc dữ liệu quan trọng Þ tăng khả năng chống lại sự hư hại của đĩa đối với cấu trúc đĩa
3. Có thể sử dụng bản sao lưu FAT thay vì bản tiêu chuẩn.
4. Có thể di chuyển thư mục gốc, hay nói cách khác, thư mục gốc có thể ở bất kỳ vị trí nào Þ loại bỏ giới hạn về kích thước của thư mục gốc (512 phần tử, vì ROOT được cho là chiếm một cụm).
5. Cải thiện cấu trúc thư mục gốc
Các trường bổ sung đã xuất hiện, ví dụ: thời gian tạo, ngày tạo, ngày truy cập lần cuối, tổng kiểm tra
Vẫn còn nhiều thẻ điều khiển cho một tên tệp dài.
Hệ thống tập tin HPFS
HPFS (Hệ thống tệp hiệu suất cao) là một hệ thống tệp hiệu suất cao.
HPFS lần đầu tiên xuất hiện trong OS/2 1.2 và LAN Manager.
Hãy liệt kê Các tính năng chính của HPFS
· Sự khác biệt chính là nguyên tắc cơ bản sắp xếp các tập tin trên đĩa và nguyên tắc lưu trữ thông tin về vị trí của các tập tin. Nhờ những nguyên tắc này, HPFS đã hiệu suất cao và khả năng chịu lỗi, đáng tin cậy hệ thống tập tin.
· Dung lượng ổ đĩa trong HPFS được phân bổ không theo cụm (như trong FAT), mà khối. Trong cách triển khai hiện đại, kích thước khối được lấy bằng một khu vực, nhưng về nguyên tắc nó có thể có kích thước khác. (Thực ra một khối là một cụm, chỉ có một cụm luôn bằng một cung). Việc đặt các tập tin vào các khối nhỏ như vậy cho phép sử dụng không gian đĩa hiệu quả hơn, vì tổng dung lượng trống trung bình chỉ (nửa cung) là 256 byte cho mỗi tệp. Hãy nhớ rằng kích thước cụm càng lớn thì càng lãng phí nhiều dung lượng đĩa.
· Hệ thống HPFS cố gắng sắp xếp tệp theo các khối liền kề hoặc nếu không thể, hãy đặt tệp vào đĩa theo cách sao cho phạm vi(các đoạn) của tệp càng gần nhau càng tốt. Cách tiếp cận này là cần thiết giảm thời gian định vị đầu ghi/đọc ổ cứng và thời gian chờ (độ trễ giữa việc cài đặt đầu đọc/ghi trên rãnh mong muốn). Chúng ta hãy nhớ lại rằng trong tệp FAT, cụm trống đầu tiên được phân bổ đơn giản.
Mức độ(phạm vi) - các đoạn tệp nằm trong các khu vực lân cận của đĩa. Một tệp có ít nhất một phạm vi nếu nó không bị phân mảnh và có nhiều phạm vi nếu không.
·Đã sử dụng phương pháp Cây nhị phân cân bằng để lưu trữ và tìm kiếm thông tin về vị trí của tệp (thư mục được lưu trữ ở giữa đĩa, ngoài ra còn cung cấp tính năng tự động sắp xếp các thư mục), điều này rất cần thiết. tăng năng suất HPFS (so với FAT).
· HPFS cung cấp các thuộc tính tệp mở rộng đặc biệt cho phép kiểm soát quyền truy cập vào tập tin và thư mục.
Thuộc tính mở rộng (thuộc tính mở rộng, EA ) cho phép bạn lưu trữ thông tin bổ sung về tệp. Ví dụ: mỗi tệp có thể được liên kết với đồ họa (biểu tượng) duy nhất, mô tả tệp, nhận xét, thông tin chủ sở hữu tệp, v.v.
Cấu trúc phân vùng C HPFS
Ở đầu phân vùng được cài đặt HPFS, có ba điều khiển khối:
khối khởi động
· khối bổ sung (siêu khối) và
· khối dự phòng (dự phòng) (khối dự phòng).
Họ chiếm 18 lĩnh vực.
Tất cả dung lượng đĩa còn lại trong HPFS được chia thành các phần từ các khu vực lân cận - sọc(dải - dải, băng). Mỗi dải chiếm 8 MB dung lượng đĩa.
Mỗi dải đều có cái riêng bitmap phân bổ ngành.Bitmap hiển thị các khu vực của một băng tần nhất định bị chiếm dụng và khu vực nào còn trống. Mỗi khu vực của dải dữ liệu tương ứng với một bit trong bitmap của nó. Nếu bit = 1 thì khu vực này đang bận, nếu 0 thì khu vực đó đang rảnh.
Các ảnh bitmap của hai làn đường được đặt cạnh nhau trên đĩa, cũng như các làn đường đó. Nghĩa là, chuỗi sọc và thẻ trông giống như trong Hình.
So sánh vớiMẬP. Chỉ có một “bản đồ bit” (bảng FAT) cho toàn bộ đĩa. Và để làm việc với nó, bạn phải di chuyển trung bình các đầu đọc/ghi trên một nửa đĩa.
Để giảm thời gian định vị các đầu đọc/ghi của đĩa cứng, trong HPFS, đĩa được chia thành các sọc.
Hãy xem xét khối điều khiển.
Khối khởi động (khởi độngkhối)
Chứa tên ổ đĩa, số sê-ri, khối tham số BIOS và chương trình khởi động.
Chương trình bootstrap tìm thấy tập tin LDR hệ điều hành 2 , đọc nó vào bộ nhớ và chuyển quyền điều khiển sang chương trình khởi động hệ điều hành này, sau đó, chương trình này sẽ tải nhân OS/2 từ đĩa vào bộ nhớ - OS 2 KRNL. Và đã có OS 2 KRIML sử dụng thông tin từ tập tin CẤU HÌNH. SYS tải tất cả các mô-đun chương trình và khối dữ liệu cần thiết khác vào bộ nhớ.
Khối khởi động được đặt trong các khu vực từ 0 đến 15.
siêuKhối(siêu khối)
Chứa
· con trỏ tới danh sách bitmap (danh sách khối bitmap). Danh sách này liệt kê tất cả các khối trên đĩa chứa bitmap được sử dụng để phát hiện các khu vực trống;
· con trỏ tới danh sách các khối bị lỗi (danh sách khối xấu). Khi hệ thống phát hiện một khối bị hỏng, khối đó sẽ được thêm vào danh sách này và không còn được sử dụng để lưu trữ thông tin;
· con trỏ tới dải thư mục
· con trỏ tới nút tập tin (F -node) của thư mục gốc,
· Ngày quét phân vùng cuối cùng của CHKDSK;
· thông tin về kích thước sọc (trong triển khai HPFS hiện tại - 8 MB).
Siêu khối nằm ở khu vực 16.
Dự phòngkhối(khối dự phòng)
Chứa
· con trỏ tới bản đồ thay thế khẩn cấp (bản đồ hotfix hoặc khu vực hotfix);
· con trỏ tới danh sách các khối dự phòng miễn phí (danh sách khối miễn phí khẩn cấp thư mục);
· một số cờ hệ thống và mô tả.
Khối này nằm ở khu vực 17 của đĩa.
Khối sao lưu cung cấp khả năng chịu lỗi cao cho hệ thống tệp HPFS và cho phép bạn khôi phục dữ liệu bị hỏng trên đĩa.
Nguyên tắc vị trí tập tin
Mức độ(phạm vi) - các đoạn tệp nằm trong các khu vực lân cận của đĩa. Một tệp có ít nhất một phạm vi nếu nó không bị phân mảnh và có nhiều phạm vi nếu không.
Để giảm thời gian cần thiết để định vị các đầu đọc/ghi của đĩa cứng, hệ thống HPFS cố gắng
1) đặt tệp vào các khối liền kề;
2) nếu điều này là không thể thì hãy đặt các phạm vi của tệp bị phân mảnh càng gần nhau càng tốt,
Để thực hiện việc này, HPFS sử dụng số liệu thống kê và cũng cố gắng dự trữ có điều kiện ít nhất 4 kilobyte dung lượng ở cuối các tệp đang tăng lên.
Nguyên tắc lưu trữ thông tin vị trí file
Mỗi tập tin và thư mục trên đĩa có một nút tập tin F-Node. Đây là cấu trúc chứa thông tin về vị trí của tệp và các thuộc tính mở rộng của nó.
Mỗi F-Node chiếm một lĩnh vực và luôn nằm gần tệp hoặc thư mục của nó (thường ngay trước tệp hoặc thư mục). Đối tượng F-Node chứa
· chiều dài,
· 15 ký tự đầu tiên của tên tập tin,
· thông tin dịch vụ đặc biệt,
· thống kê về truy cập tập tin,
· thuộc tính tập tin mở rộng,
· danh sách các quyền truy cập (hoặc chỉ một phần của danh sách này, nếu nó rất lớn); Nếu các thuộc tính mở rộng quá lớn đối với nút tệp thì một con trỏ tới chúng sẽ được ghi vào nút đó.
· thông tin liên kết về vị trí và cấp dưới của tập tin, v.v.
Nếu tệp liền kề thì vị trí của nó trên đĩa được mô tả bằng hai số 32 bit. Số đầu tiên là con trỏ tới khối đầu tiên của tệp và số thứ hai là độ dài phạm vi (số khối liên tiếp thuộc về tệp).
Nếu một tệp bị phân mảnh thì vị trí của các phần mở rộng của nó sẽ được mô tả trong nút tệp bằng các cặp số 32 bit bổ sung.
Một nút tệp có thể chứa thông tin về tối đa tám phần của tệp. Nếu một tệp có nhiều phạm vi hơn thì một con trỏ tới khối phân bổ sẽ được ghi vào nút tệp của nó, nút này có thể chứa tối đa 40 con trỏ tới các phạm vi hoặc, tương tự như khối cây thư mục, tới các khối phân bổ khác.
Cấu trúc thư mục và vị trí
Dùng để lưu trữ danh mục sọc nằm ở giữa đĩa.
Dải này được gọi là danh mụcban nhạc.
Nếu nó đã đầy hoàn toàn, HPFS sẽ bắt đầu đặt các thư mục tệp vào các sọc khác.
Việc đặt cấu trúc thông tin này vào giữa đĩa sẽ làm giảm đáng kể thời gian định vị đầu đọc/ghi trung bình.
Tuy nhiên, sự đóng góp lớn hơn đáng kể cho hiệu suất HPFS (so với việc đặt Dải thư mục ở giữa đĩa logic) được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp cây nhị phân cân bằng để lưu trữ và truy xuất thông tin về vị trí của tệp.
Hãy nhớ lại rằng trong hệ thống tập tin MẬP Thư mục có cấu trúc tuyến tính, không được sắp xếp theo thứ tự đặc biệt nên khi tìm kiếm một tập tin bạn cần xem qua nó một cách tuần tự ngay từ đầu.
Trong HPFS, cấu trúc thư mục là một cây cân bằng với các mục được sắp xếp theo thứ tự bảng chữ cái.
Mỗi mục trong cây chứa
· thuộc tính tập tin,
· con trỏ tới nút tập tin tương ứng,
thông tin về thời gian và ngày tập tin được tạo, thời gian và ngày cập nhật mới nhất và kháng cáo,
độ dài của dữ liệu chứa các thuộc tính mở rộng,
· bộ đếm truy cập tập tin,
độ dài tên tập tin
· chính cái tên,
· và các thông tin khác.
Hệ thống tệp HPFS chỉ xem xét các nhánh cần thiết của cây nhị phân khi tìm kiếm tệp trong một thư mục. Phương pháp này hiệu quả hơn nhiều lần so với việc đọc tuần tự tất cả các mục trong một thư mục, trường hợp này xảy ra với hệ thống FAT.
Kích thước của mỗi khối theo thư mục nào được phân bổ trong quá trình triển khai HPFS hiện tại là 2 KB. Kích thước của mục mô tả tệp phụ thuộc vào kích thước của tên tệp. Nếu tên là 13 byte (đối với định dạng 8.3), thì khối 2 KB có thể chứa tối đa 40 bộ mô tả tệp. Các khối được kết nối với nhau thông qua một danh sách.
Các vấn đề
Khi đổi tên tập tin, cái gọi là cân bằng lại cây có thể xảy ra. Việc tạo, đổi tên hoặc xóa một tập tin có thể dẫn đến khối thư mục xếp tầng. Trên thực tế, việc đổi tên có thể không thành công do thiếu dung lượng ổ đĩa, ngay cả khi bản thân tệp không tăng kích thước. Để tránh thảm họa này, HPFS duy trì một nhóm nhỏ các khối miễn phí có thể được sử dụng trong trường hợp xảy ra thảm họa. Hoạt động này có thể yêu cầu phân bổ các khối bổ sung trên một đĩa đầy đủ. Một con trỏ tới nhóm khối miễn phí này được lưu trữ trong SpareBlock.
Nguyên tắc đặt tập tin và thư mục trên đĩaHPFS:
· Thông tin về vị trí của các tệp được phân tán khắp đĩa, với các bản ghi cho từng tệp cụ thể được đặt (nếu có thể) trong các khu vực lân cận và gần với dữ liệu về vị trí của chúng;
· các thư mục được đặt ở giữa không gian đĩa;
· Các thư mục được lưu trữ dưới dạng cây cân bằng nhị phân với các mục được sắp xếp theo thứ tự bảng chữ cái.
Độ tin cậy của việc lưu trữ dữ liệu trong HPFS
Bất kỳ hệ thống tập tin nào cũng phải có phương tiện sửa lỗi xảy ra khi ghi thông tin vào đĩa. Hệ thống HPFS sử dụng cho việc này cơ chế thay thế khẩn cấp ( sửa lỗi nóng).
Nếu hệ thống tệp HPFS gặp sự cố khi ghi dữ liệu vào đĩa, nó sẽ hiển thị thông báo lỗi. HPFS sau đó lưu trữ thông tin đáng lẽ phải được ghi vào khu vực bị lỗi ở một trong các khu vực dự phòng được dành riêng trước cho trường hợp này. Danh sách các khối dự phòng miễn phí được lưu trữ trong khối dự phòng HPFS. Nếu phát hiện lỗi khi ghi dữ liệu vào khối thông thường, HPFS sẽ chọn một trong các khối dự phòng miễn phí và lưu trữ dữ liệu ở đó. Hệ thống tập tin sau đó cập nhật thẻ thay thế khẩn cấp ở đơn vị dự bị.
Bản đồ này chỉ đơn giản là các cặp từ kép, mỗi từ là một số khu vực 32 bit.
Số đầu tiên cho biết khu vực bị lỗi và số thứ hai cho biết khu vực đó trong số các khu vực dự phòng có sẵn đã được chọn để thay thế nó.
Sau khi thay thế khu vực bị lỗi bằng khu vực dự phòng, bản đồ thay thế khẩn cấp sẽ được ghi vào đĩa và một cửa sổ bật lên xuất hiện trên màn hình thông báo cho người dùng rằng đã xảy ra lỗi ghi đĩa. Mỗi khi hệ thống ghi hoặc đọc một khu vực đĩa, nó sẽ xem xét bản đồ khôi phục và thay thế tất cả các số khu vực xấu bằng số khu vực dự phòng bằng dữ liệu tương ứng.
Cần lưu ý rằng việc dịch số này không ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất hệ thống, vì nó chỉ được thực hiện khi truy cập vật lý vào đĩa chứ không phải khi đọc dữ liệu từ bộ nhớ đệm của đĩa.
Hệ thống tập tin NTFS
Hệ thống tệp NTFS (Hệ thống tệp công nghệ mới) chứa một số cải tiến và thay đổi đáng kể giúp phân biệt đáng kể với các hệ thống tệp khác.
Lưu ý rằng với những trường hợp ngoại lệ hiếm hoi, với Phân vùng NTFS chỉ có thể được làm việc trực tiếp từcác cửa sổN.T. mặc dù có những triển khai tương ứng của hệ thống quản lý tệp để đọc tệp từ ổ đĩa NTFS cho một số hệ điều hành.
Tuy nhiên, không có triển khai chính thức nào để làm việc với NTFS ngoài Windows NT.
NTFS không được hỗ trợ trên hệ điều hành Windows 98 và Windows Millennium Edition được sử dụng rộng rãi.
Các tính năng chínhNT FS
· Làm việc trên các đĩa lớn diễn ra hiệu quả (hiệu quả hơn nhiều so với FAT);
· có các công cụ hạn chế quyền truy cập vào các tập tin và thư mục Þ Phân vùng NTFS cung cấp an ninh địa phương cả tập tin và thư mục;
· một cơ chế giao dịch đã được giới thiệu trong đó khai thác gỗ thao tác tập tin Þ tăng đáng kể độ tin cậy;
· nhiều hạn chế về số lượng tối đa các cung và/hoặc cụm đĩa đã được loại bỏ;
· Tên tệp ở dạng NTFS, không giống như hệ thống tệp FAT và HPFS, có thể chứa bất kỳ ký tự nào, bao gồm toàn bộ bảng chữ cái quốc gia, vì dữ liệu được biểu thị bằng Unicode - biểu diễn 16 bit cung cấp 65535 ký tự khác nhau. Độ dài tối đa của tên tệp trong NTFS là 255 ký tự.
· NTFS cũng có khả năng nén tích hợp mà bạn có thể áp dụng cho từng tệp riêng lẻ, toàn bộ thư mục và thậm chí cả các ổ đĩa (và sau đó hoàn tác hoặc gán chúng theo ý muốn).
Cấu trúc ổ đĩa với hệ thống tệp NTFS
Một phân vùng NTFS được gọi là một ổ đĩa (volume). Tối đa kích thước có thể khối lượng (và kích thước tệp) là 16 EB (exabyte 2**64).
Giống như các hệ thống khác, NTFS chia không gian ổ đĩa thành các cụm—khối dữ liệu được đánh địa chỉ dưới dạng đơn vị dữ liệu. NTFS hỗ trợ kích thước cụm từ 512 byte đến 64 KB; tiêu chuẩn là một cụm có kích thước 2 hoặc 4 KB.
Tất cả dung lượng ổ đĩa trong NTFS được chia thành hai phần không bằng nhau.
12% đầu tiên của đĩa được phân bổ cho cái gọi là vùng MFT - không gian có thể bị dịch vụ chính chiếm giữ siêu tập tin MFT.
Không thể ghi bất kỳ dữ liệu nào vào khu vực này. Vùng MFT luôn được giữ trống - điều này được thực hiện để tệp MFT, nếu có thể, không bị phân mảnh khi nó phát triển.
88% dung lượng còn lại là không gian lưu trữ tệp thông thường.
MFT (bậc thầytài liệubàn - bảng tệp chung) về cơ bản là một thư mục chứa tất cả các tệp khác trên đĩa, bao gồm cả chính nó. Nó được thiết kế để xác định vị trí của tập tin.
MFT bao gồm các bản ghi có kích thước cố định. Kích thước bản ghi MFT (tối thiểu 1 KB và tối đa 4 KB) được xác định khi ổ đĩa được định dạng.
Mỗi mục tương ứng với một tập tin.
16 mục đầu tiên có tính chất dịch vụ và không có sẵn cho hệ điều hành - chúng được gọi là siêu tập tin, và siêu tệp đầu tiên chính là MFT.
16 phần tử MFT đầu tiên này là phần duy nhất của đĩa có vị trí cố định nghiêm ngặt. Một bản sao của 16 mục này được giữ ở giữa tập sách để đảm bảo độ tin cậy.
Các phần còn lại của tệp MFT có thể được đặt, giống như bất kỳ tệp nào khác, ở các vị trí tùy ý trên đĩa.
Siêu tệp có tính chất dịch vụ - mỗi siêu tệp chịu trách nhiệm về một số khía cạnh hoạt động của hệ thống. Siêu tập tin nằm trong thư mục gốc của ổ đĩa NTFS. Tất cả đều bắt đầu bằng ký hiệu tên "$", mặc dù rất khó để có được bất kỳ thông tin nào về chúng bằng các phương tiện tiêu chuẩn. Trong bảng Các siêu dữ liệu chính và mục đích của chúng được đưa ra.
|
Tên siêu tệp |
Mục đích của siêu tập tin |
|
|
$MFT |
Bản thân Bảng Tệp Chính |
|
|
$MFTmirr |
Một bản sao của 16 mục MFT đầu tiên được đặt ở giữa tập sách |
|
|
$Tệp nhật ký |
Tập tin hỗ trợ ghi nhật ký |
|
|
$Khối lượng |
Thông tin dịch vụ - nhãn ổ đĩa, phiên bản hệ thống tệp, v.v. |
|
|
$AttrDef |
Danh sách các thuộc tính tệp tiêu chuẩn trên ổ đĩa |
|
|
Thư mục gốc |
||
|
$bitmap |
Bản đồ không gian trống |
|
|
$Khởi động |
Khu vực khởi động (nếu phân vùng có khả năng khởi động) |
|
|
hạn ngạch $ |
Một tệp ghi lại quyền sử dụng dung lượng ổ đĩa của người dùng (tệp này chỉ bắt đầu hoạt động trong Windows 2000 với NTFS 5.0) |
|
|
$Chữ hoa |
Tệp - bảng tương ứng giữa chữ hoa và chữ thường trong tên tệp. Trong NTFS, tên tập tin được viết bằng bảng mã Unicode (lên tới 65 nghìn ký hiệu khác nhau) và tìm kiếm các giá trị tương đương lớn và nhỏ trong trường hợp này là một nhiệm vụ không hề nhỏ |
|
Bản ghi MFT tương ứng lưu trữ tất cả thông tin về tệp:
· tên tập tin,
· kích cỡ;
· thuộc tính tập tin;
· vị trí trên đĩa của các mảnh riêng lẻ, v.v.
Nếu một bản ghi MFT không đủ thông tin thì một số bản ghi sẽ được sử dụng và không nhất thiết phải là các bản ghi liên tiếp.
Nếu tệp không lớn lắm thì dữ liệu tệp sẽ được lưu trữ trực tiếp trong MFT, trong khoảng trống còn lại của dữ liệu chính trong một bản ghi MFT.
Một tập tin trên ổ đĩa NTFS được xác định bởi cái gọi là liên kết tập tin(Tham chiếu tệp), được biểu thị dưới dạng số 64 bit.
· số tập tin tương ứng với số bản ghi trong MFT,
· và số thứ tự. Con số này được tăng lên bất cứ khi nào một số nhất định trong MFT được sử dụng lại, cho phép hệ thống tệp NTFS kiểm toán nội bộ chính trực.
Mỗi tệp trong NTFS được biểu thị bằng dòng(luồng), tức là nó không có “chỉ dữ liệu” như vậy mà có các luồng.
Một trong những luồng là dữ liệu tệp.
Hầu hết các thuộc tính tệp cũng là luồng.
Do đó, hóa ra tệp chỉ có một thực thể cơ bản - số trong MFT và mọi thứ khác, bao gồm cả luồng của nó, đều là tùy chọn.
Cách tiếp cận này có thể được sử dụng một cách hiệu quả - ví dụ: bạn có thể “đính kèm” một luồng khác vào một tệp bằng cách ghi bất kỳ dữ liệu nào vào đó.
Các thuộc tính tiêu chuẩn cho tệp và thư mục trên ổ đĩa NTFS có tên và mã loại cố định.
Mục lục trong NTFS là một tệp đặc biệt lưu trữ các liên kết đến các tệp và thư mục khác.
Tệp danh mục được chia thành các khối, mỗi khối chứa
· tên tập tin,
thuộc tính cơ bản và
Thư mục gốc của đĩa không khác gì các thư mục thông thường, ngoại trừ một liên kết đặc biệt đến nó từ đầu siêu tệp MFT.
Cấu trúc thư mục bên trong là cây nhị phân, tương tự như HPFS.
Số lượng tệp trong thư mục gốc và không phải gốc không bị giới hạn.
Hệ thống tệp NTFS hỗ trợ mô hình đối tượng bảo mật NT: NTFS xử lý các thư mục và tệp dưới dạng các loại đối tượng riêng biệt và duy trì danh sách quyền riêng biệt (mặc dù chồng chéo) cho từng loại.
NTFS cung cấp bảo mật ở cấp độ tệp; điều này có nghĩa là quyền truy cập vào các tập, thư mục và tệp có thể phụ thuộc vào tài khoản người dùng và nhóm mà người dùng đó thuộc về. Mỗi khi người dùng truy cập vào một đối tượng hệ thống tệp, quyền truy cập của người đó sẽ được kiểm tra dựa trên danh sách quyền của đối tượng đó. Nếu người dùng có đủ quyền, yêu cầu của anh ta sẽ được chấp nhận; nếu không thì yêu cầu sẽ bị từ chối. Mô hình bảo mật này áp dụng cho cả việc đăng ký người dùng cục bộ trên máy tính NT và các yêu cầu mạng từ xa.
Hệ thống NTFS cũng có khả năng tự phục hồi nhất định. NTFS hỗ trợ nhiều cơ chế khác nhau để xác minh tính toàn vẹn của hệ thống, bao gồm ghi nhật ký giao dịch, cho phép các hoạt động ghi tệp được phát lại dựa trên nhật ký hệ thống đặc biệt.
Tại khai thác gỗ hoạt động của tệp, hệ thống quản lý tệp sẽ ghi lại những thay đổi xảy ra trong một tệp dịch vụ đặc biệt. Khi bắt đầu một thao tác liên quan đến việc thay đổi cấu trúc file, một ghi chú tương ứng sẽ được thực hiện. Nếu có bất kỳ lỗi nào xảy ra trong quá trình thao tác với tệp, dấu bắt đầu thao tác nói trên vẫn được biểu thị là chưa hoàn thành. Khi bạn thực hiện kiểm tra tính toàn vẹn của hệ thống tệp sau khi khởi động lại máy, các thao tác đang chờ xử lý này sẽ bị hủy và các tệp sẽ được khôi phục về trạng thái ban đầu. Nếu hoạt động thay đổi dữ liệu trong tệp được hoàn thành bình thường thì trong chính tệp hỗ trợ ghi nhật ký dịch vụ này, thao tác được đánh dấu là đã hoàn thành.
Nhược điểm chính của hệ thống tập tinNTFS- dữ liệu dịch vụ chiếm nhiều dung lượng (ví dụ: mỗi thành phần thư mục chiếm 2 KB) - đối với các phân vùng nhỏ, dữ liệu dịch vụ có thể chiếm tới 25% dung lượng phương tiện.
Þ NTFS không thể được sử dụng để định dạng đĩa mềm. Bạn không nên sử dụng nó để định dạng các phân vùng nhỏ hơn 100 MB.
Hệ thống tập tin hệ điều hành UNIX
Trong thế giới UNIX có một số các loại khác nhau hệ thống tập tin với cấu trúc bộ nhớ ngoài của riêng mình. Được biết đến nhiều nhất là hệ thống tệp UNIX System V (s5) truyền thống và hệ thống tệp họ UNIX BSD (ufs).
Hãy xem xét s 5.
Một tệp trên hệ thống UNIX là một tập hợp các ký tự truy cập ngẫu nhiên.
Tệp có cấu trúc do người dùng áp đặt.
Hệ thống tệp Unix là một hệ thống tệp phân cấp, nhiều người dùng.
Hệ thống tập tin có cấu trúc cây. Đỉnh ( nút trung gian) của cây là các thư mục có liên kết tới các thư mục hoặc tập tin khác. Các lá của cây tương ứng với các tập tin hoặc thư mục trống.
Bình luận. Trên thực tế, hệ thống tệp Unix không dựa trên cây. Thực tế là hệ thống có khả năng vi phạm hệ thống phân cấp ở dạng cây, vì có thể liên kết nhiều tên có cùng nội dung tập tin.
Cấu trúc đĩa
Đĩa được chia thành các khối. Kích thước khối dữ liệu được xác định khi định dạng hệ thống tệp bằng lệnh mkfs và có thể được đặt thành 512, 1024, 2048, 4096 hoặc 8192 byte.
Chúng tôi đếm 512 byte (kích thước cung).
Dung lượng ổ đĩa được chia thành các khu vực sau (xem hình):
· khối tải;
· kiểm soát siêu khối;
· mảng i-nút;
· Khu vực lưu trữ nội dung (dữ liệu) của tập tin;
· một tập hợp các khối miễn phí (được liên kết thành một danh sách);
|
Khối khởi động |
|
Siêu khối |
|
tôi - nút |
|
. . . |
|
tôi - nút |
Bình luận.Đối với hệ thống tệp UFS - tất cả điều này được lặp lại cho một nhóm trụ (ngoại trừ khối Khởi động) + một vùng đặc biệt được phân bổ để mô tả nhóm trụ
Khối khởi động
Khối này nằm ở khối # 0. (Hãy nhớ lại rằng vị trí của khối này trong khối số 0 của thiết bị hệ thống được xác định bởi phần cứng, vì bộ tải khởi động phần cứng luôn truy cập vào khối số 0 của thiết bị hệ thống. Đây là thành phần cuối cùng của hệ thống tệp phụ thuộc vào phần cứng.)
Khối khởi động chứa một chương trình khuyến mãi được sử dụng để khởi chạy hệ điều hành UNIX lần đầu. Trong hệ thống tệp S 5, chỉ có khối khởi động của hệ thống tệp gốc thực sự được sử dụng. Trong các hệ thống tệp bổ sung, khu vực này có mặt nhưng không được sử dụng.
Siêu khối
Nó chứa thông tin vận hành về trạng thái của hệ thống tệp, cũng như dữ liệu về cài đặt hệ thống tệp.
Đặc biệt, siêu khối chứa các thông tin sau
· số lượng nút i (mô tả chỉ mục);
· kích thước phân vùng ???;
· danh sách các khối miễn phí;
· danh sách các nút i miễn phí;
· và khác.
Chúng ta hãy chú ý! Dung lượng trống trên đĩa là danh sách liên kết các khối miễn phí. Danh sách này được lưu trữ trong một siêu khối.
Các phần tử danh sách là mảng gồm 50 phần tử (nếu khối = 512 byte thì phần tử = 16 bit):
· Các phần tử mảng số 1-48 chứa số khối không gian khối tệp trống từ 2 đến 49.
· Phần tử #0 chứa con trỏ tới phần tiếp theo của danh sách, và
· Phần tử cuối cùng (số 49) chứa con trỏ tới phần tử tự do trong mảng.
Nếu một số quy trình cần một khối miễn phí để mở rộng một tệp, thì hệ thống sẽ chọn một phần tử mảng bằng cách sử dụng một con trỏ (đến phần tử tự do) và khối có Số được lưu trong phần tử này sẽ được cung cấp cho tệp. Nếu tệp bị giảm, các số giải phóng sẽ được thêm vào mảng các khối miễn phí và con trỏ tới phần tử miễn phí sẽ được điều chỉnh.
Vì kích thước mảng là 50 phần tử nên có thể xảy ra hai tình huống quan trọng:
1. Khi chúng ta giải phóng các khối tệp nhưng chúng không thể vừa với mảng này. Trong trường hợp này, một khối trống được chọn từ hệ thống tệp và mảng khối trống đã được điền đầy đủ sẽ được sao chép vào khối này, sau đó giá trị của con trỏ tới phần tử trống được đặt lại và Phần tử 0 của mảng, nằm trong siêu khối, chứa số khối mà hệ thống đã chọn để sao chép nội dung của mảng. Lúc này nó được tạo ra phần tử mới danh sách các khối miễn phí (mỗi khối có 50 phần tử).
2. Khi nội dung của các phần tử của mảng khối tự do đã hết (trong trường hợp này, phần tử 0 của mảng bằng 0). Nếu phần tử này không bằng 0 thì điều này có nghĩa là có sự tiếp tục của mảng. mảng. Phần tiếp theo này được đọc thành bản sao của siêu khối trong RAM.
Danh sách miễn phínút i. Đây là một bộ đệm bao gồm 100 phần tử. Nó chứa thông tin về 100 số i-node hiện đang miễn phí.
Siêu khối luôn ở trong RAM
Þ tất cả các hoạt động (giải phóng và chiếm giữ các khối và nút i xảy ra trong RAM Þ giảm thiểu trao đổi đĩa.
Nhưng! Nếu nội dung của siêu khối không được ghi vào đĩa và nguồn bị tắt, các vấn đề sẽ phát sinh (sự khác biệt giữa trạng thái thực của hệ thống tệp và nội dung của siêu khối). Nhưng đây đã là một yêu cầu về độ tin cậy của thiết bị hệ thống.
Bình luận. Hệ thống tệp UFS hỗ trợ nhiều bản sao của siêu khối (một bản sao cho mỗi nhóm trụ) để cải thiện tính ổn định.
Vùng Inode
Đây là một mảng mô tả tập tin được gọi là i -nút (Tôi -nút).(64 byte?)
Mỗi bộ mô tả chỉ mục (i-node) của một tệp chứa:
· Loại tập tin (tập tin/thư mục/tập tin đặc biệt/fifo/socket)
· Thuộc tính (quyền truy cập) - 10
ID chủ sở hữu tệp
· ID nhóm của chủ sở hữu tập tin
· Thời gian tạo tập tin
Thời gian sửa đổi tập tin
· Thời gian truy cập tập tin lần cuối
· Độ dài tập tin
· Số lượng liên kết đến một i-node nhất định từ các thư mục khác nhau
Địa chỉ khối tệp
!ghi chú. Không có tên tập tin ở đây
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về cách nó được tổ chức địa chỉ khối, trong đó tập tin được đặt. Vì vậy, trong trường địa chỉ có số của 10 khối đầu tiên của tệp.
Nếu tệp vượt quá mười khối, thì cơ chế sau sẽ bắt đầu hoạt động: phần tử thứ 11 của trường chứa số khối, chứa 128 (256) liên kết đến các khối của tệp này. Nếu tệp thậm chí còn lớn hơn thì phần tử thứ 12 của trường sẽ được sử dụng - nó chứa số khối, chứa 128(256) số khối, trong đó mỗi khối chứa 128(256) số khối hệ thống tệp. Và nếu tệp thậm chí còn lớn hơn thì phần tử thứ 13 sẽ được sử dụng - trong đó độ sâu lồng của danh sách sẽ tăng thêm một phần tử khác.
Bằng cách này, chúng ta có thể nhận được một tệp có kích thước (10+128+128 2 +128 3)*512.
Điều này có thể được biểu diễn như sau:
Địa chỉ của khối thứ nhất của tập tin
Địa chỉ của khối thứ 2 của tập tin
Địa chỉ của khối thứ 10 của tập tin
Địa chỉ khối địa chỉ gián tiếp (khối có 256 địa chỉ khối)
Địa chỉ của khối địa chỉ gián tiếp thứ 2 (khối có 256 khối địa chỉ có địa chỉ)
Địa chỉ của khối đánh địa chỉ gián tiếp thứ 3 (khối có địa chỉ của khối có địa chỉ của khối có địa chỉ)
Bảo vệ tập tin
Bây giờ chúng ta hãy xem ID chủ sở hữu, nhóm và các bit bảo mật.
Trong hệ điều hành Unix nó được sử dụng hệ thống phân cấp người dùng ba cấp:
Cấp độ đầu tiên là tất cả người dùng.
Cấp độ thứ hai là nhóm người dùng. (Tất cả người dùng được chia thành các nhóm.
Cấp độ thứ ba là một người dùng cụ thể (Nhóm bao gồm những người dùng thực sự). Do tổ chức người dùng ba cấp độ này, mỗi tệp có ba thuộc tính:
1) Chủ sở hữu tập tin. Thuộc tính này được liên kết với một người dùng cụ thể, người này được hệ thống tự động chỉ định làm chủ sở hữu tệp. Bạn có thể trở thành chủ sở hữu mặc định bằng cách tạo một tệp và cũng có một lệnh cho phép bạn thay đổi chủ sở hữu của tệp.
2) Bảo vệ truy cập tập tin. Quyền truy cập vào mỗi tệp được giới hạn ở ba loại:
· Quyền của chủ sở hữu (những gì chủ sở hữu có thể làm với tệp này, trong trường hợp chung - không nhất thiết là tất cả);
· Quyền của nhóm mà chủ sở hữu tập tin thuộc về. Chủ sở hữu không được đưa vào đây (ví dụ: một tệp có thể bị khóa đọc đối với chủ sở hữu, nhưng tất cả các thành viên khác trong nhóm có thể tự do đọc từ tệp;
· tất cả người dùng khác của hệ thống;
Ba loại này quy định ba hành động: đọc từ một tập tin, ghi vào một tập tin và thực thi một tập tin (trong thuật ghi nhớ Hệ thống R, W, X, tương ứng). Mỗi tệp trong ba danh mục này xác định người dùng nào có thể đọc, người dùng nào có thể viết và ai có thể chạy nó như một quy trình.
Tổ chức thư mục
Theo quan điểm của hệ điều hành, thư mục là một tệp thông thường chứa dữ liệu về tất cả các tệp thuộc thư mục đó.
Một phần tử thư mục bao gồm hai trường:
1) số nút i (số thứ tự trong mảng nút i) và
2) tên tệp:
Mỗi thư mục chứa hai tên đặc biệt: ‘.’ - chính thư mục đó; ‘..’ - thư mục mẹ.
(Đối với thư mục gốc, thư mục gốc đề cập đến cùng một thư mục.)
Nói chung, một thư mục có thể chứa nhiều mục tham chiếu đến cùng một nút i, nhưng thư mục đó không thể chứa các mục có cùng tên. Nghĩa là, một số lượng tên tùy ý có thể được liên kết với nội dung của tệp. Nó được gọi là buộc. Một mục nhập thư mục thuộc về một tập tin duy nhất được gọi là giao tiếp.
Các tệp tồn tại độc lập với các mục trong thư mục và các liên kết thư mục thực sự trỏ đến các tệp vật lý. Một tập tin "biến mất" khi liên kết cuối cùng trỏ đến nó bị xóa.
Vì vậy, để truy cập một tập tin theo tên, hệ điều hành
1. tìm tên này trong thư mục chứa tệp,
2. lấy số nút i của tệp,
3. theo số tìm i-node trong khu vực của i-node,
4. từ nút i nhận địa chỉ của các khối chứa dữ liệu tệp,
5. đọc các khối từ vùng dữ liệu bằng địa chỉ khối.
Cấu trúc phân vùng đĩa trong EXT2 FS
Toàn bộ không gian phân vùng được chia thành các khối. Một khối có thể có kích thước 1, 2 hoặc 4 kilobyte. Một khối là một đơn vị không gian đĩa có thể định địa chỉ.
Các khối trong khu vực của chúng được kết hợp thành các nhóm khối. Các nhóm khối trong hệ thống tệp và các khối trong một nhóm được đánh số tuần tự, bắt đầu bằng 1. Khối đầu tiên trên đĩa được đánh số 1 và thuộc nhóm số 1. Tổng số khối trên một đĩa (trong một phân vùng đĩa) là ước số của dung lượng đĩa, được biểu thị bằng các cung. Và số lượng nhóm khối không nhất thiết phải chia số khối, vì nhóm khối cuối cùng có thể không đầy đủ. Phần đầu của mỗi nhóm khối có một địa chỉ, có thể lấy là ((số nhóm - 1)* (số khối trong nhóm)).
Mỗi nhóm khối có cấu trúc giống nhau. Cấu trúc của nó được trình bày trong bảng.
Phần tử đầu tiên của cấu trúc này (siêu khối) giống nhau đối với tất cả các nhóm và tất cả phần còn lại là riêng lẻ cho mỗi nhóm. Siêu khối được lưu trữ trong khối đầu tiên của mỗi nhóm khối (ngoại trừ nhóm 1 có bản ghi khởi động ở khối đầu tiên). Siêu khối là điểm bắt đầu của hệ thống tập tin. Nó có kích thước 1024 byte và luôn nằm ở vị trí offset 1024 byte tính từ đầu hệ thống tệp. Sự hiện diện của nhiều bản sao của siêu khối được giải thích bởi tầm quan trọng cực kỳ lớn của thành phần này trong hệ thống tệp. Bản sao siêu khối được sử dụng khi khôi phục hệ thống tệp sau lỗi.
Thông tin được lưu trữ trong siêu khối được sử dụng để tổ chức quyền truy cập vào phần dữ liệu còn lại trên đĩa. Siêu khối xác định kích thước của hệ thống tệp, số lượng tệp tối đa trong phân vùng, dung lượng trống và chứa thông tin về nơi cần tìm các vùng chưa được phân bổ. Khi HĐH khởi động, siêu khối được đọc vào bộ nhớ và tất cả các thay đổi đối với hệ thống tệp trước tiên được phản ánh trong một bản sao của siêu khối nằm trong HĐH và chỉ được ghi vào đĩa theo định kỳ. Điều này cải thiện hiệu suất hệ thống vì nhiều người dùng và quy trình liên tục cập nhật tệp. Mặt khác, khi hệ thống tắt, siêu khối phải được ghi vào đĩa, điều này không cho phép tắt máy tính bằng cách tắt nguồn. Nếu không, lần khởi động tiếp theo, thông tin được ghi trong siêu khối sẽ không tương ứng với trạng thái thực của hệ thống tệp.
Sau siêu khối là phần mô tả nhóm khối (Bộ mô tả nhóm). Mô tả này chứa:
Địa chỉ của khối chứa bitmap khối của nhóm này;
Địa chỉ của khối chứa bitmap inode của nhóm này;
Địa chỉ khối chứa bảng inode của nhóm này;
Bộ đếm số khối trống trong nhóm này;
Số lượng nút trống trong nhóm này;
Số lượng nút trong một nhóm nhất định là các thư mục
và các dữ liệu khác.
Thông tin được lưu trữ trong mô tả nhóm được sử dụng để định vị các bitmap khối và inode, cũng như bảng inode.
Hệ thống tập tin máy lẻ 2 được đặc trưng bởi:
- cấu trúc thứ bậc,
- phối hợp xử lý các tập dữ liệu,
- phần mở rộng tập tin động,
- bảo vệ thông tin trong các tập tin,
- xử lý các thiết bị ngoại vi (chẳng hạn như thiết bị đầu cuối và thiết bị băng từ) dưới dạng tập tin.
Biểu diễn tập tin nội bộ
Mỗi tệp trong hệ thống Ext 2 có một chỉ mục duy nhất. Chỉ mục chứa thông tin cần thiết cho bất kỳ quy trình nào để truy cập tệp. Xử lý các tệp truy cập bằng cách sử dụng một tập hợp các lệnh gọi hệ thống được xác định rõ ràng và xác định tệp bằng một chuỗi ký tự đóng vai trò là tên tệp đủ điều kiện. Mỗi tên ghép xác định duy nhất một tệp, do đó nhân hệ thống chuyển đổi tên này thành chỉ mục tệp. Chỉ mục bao gồm một bảng địa chỉ nơi chứa thông tin tệp trên đĩa. Vì mỗi khối trên đĩa được đánh địa chỉ bằng số riêng của nó nên bảng này lưu trữ một tập hợp các số khối đĩa. Để tăng tính linh hoạt, kernel sẽ gắn thêm một tệp vào một khối mỗi lần, cho phép thông tin của tệp được phân tán khắp hệ thống tệp. Nhưng cách bố trí này làm phức tạp thêm nhiệm vụ tìm kiếm dữ liệu. Bảng địa chỉ chứa danh sách các số khối chứa thông tin thuộc về tệp.
Nút tập tin
Mỗi tệp trên đĩa có một nút tệp tương ứng, được xác định bằng số sê-ri của nó - chỉ mục tệp. Điều này có nghĩa là số lượng tệp có thể được tạo trên hệ thống tệp bị giới hạn bởi số lượng nút, được chỉ định rõ ràng khi hệ thống tệp được tạo hoặc được tính toán dựa trên kích thước vật lý của phân vùng đĩa. Các nút tồn tại trên đĩa ở dạng tĩnh và kernel đọc chúng vào bộ nhớ trước khi làm việc với chúng.
Inode của tệp chứa thông tin sau:
|
- Loại và quyền truy cập vào tệp này. |
|
Mã định danh chủ sở hữu tệp (Uid chủ sở hữu). |
|
Kích thước tệp tính bằng byte. |
|
Thời gian truy cập file lần cuối (Access time). |
|
Thời gian tạo tập tin. |
|
Thời gian sửa đổi cuối cùng của tập tin. |
|
Thời gian xóa tập tin. |
|
ID nhóm (GID). |
|
Số lượng liên kết. |
|
Số khối bị chiếm bởi tập tin. |
|
Cờ tập tin |
|
Dành riêng cho hệ điều hành |
|
Con trỏ tới các khối trong đó dữ liệu tệp được ghi (ví dụ về địa chỉ trực tiếp và gián tiếp trong Hình 1) |
|
Phiên bản tệp (dành cho NFS) |
|
tập tin ACL |
|
Thư mục ACL |
|
Địa chỉ mảnh |
|
Số mảnh |
|
Kích thước mảnh |
Danh mục
Thư mục là các tập tin.
Hạt nhân lưu trữ dữ liệu trong một thư mục giống như cách nó lưu trữ trong một tệp loại thông thường, sử dụng cấu trúc chỉ mục và các khối có mức địa chỉ trực tiếp và gián tiếp. Các tiến trình có thể đọc dữ liệu từ các thư mục giống như cách chúng đọc các tệp thông thường, tuy nhiên, quyền truy cập ghi độc quyền vào thư mục được kernel dành riêng, đảm bảo rằng cấu trúc thư mục là chính xác.)
Khi một tiến trình sử dụng đường dẫn tệp, kernel sẽ tìm trong thư mục để tìm số inode tương ứng. Sau khi tên tệp được chuyển đổi thành số inode, inode đó sẽ được đặt vào bộ nhớ và sau đó được sử dụng trong các yêu cầu tiếp theo.
Các tính năng bổ sung của EXT2 FS
Ngoài các tính năng Unix tiêu chuẩn, EXT2fs còn cung cấp một số tính năng bổ sung thường không được hệ thống tệp Unix hỗ trợ.
Thuộc tính tệp cho phép bạn thay đổi cách kernel phản ứng khi làm việc với các tập hợp tệp. Bạn có thể đặt thuộc tính trên một tập tin hoặc thư mục. Trong trường hợp thứ hai, các tệp được tạo trong thư mục này kế thừa các thuộc tính này.
Trong quá trình gắn hệ thống, một số tính năng liên quan đến thuộc tính tệp có thể được đặt. Tùy chọn gắn kết cho phép quản trị viên chọn cách tạo tệp. Trong hệ thống tệp dành riêng cho BSD, các tệp được tạo có cùng ID nhóm với thư mục mẹ. Các tính năng của System V có phần phức tạp hơn. Nếu một thư mục có tập bit setgid thì tập tin được tạo kế thừa ID nhóm của thư mục đó và các thư mục con kế thừa ID nhóm và bit setgid. Mặt khác, các tệp và thư mục sẽ được tạo bằng ID nhóm chính của quá trình gọi.
Hệ thống EXT2fs có thể sử dụng sửa đổi dữ liệu đồng bộ tương tự như hệ thống BSD. Tùy chọn gắn kết cho phép quản trị viên chỉ định rằng tất cả dữ liệu (inodes, khối bit, khối gián tiếp và khối thư mục) được ghi vào đĩa một cách đồng bộ khi chúng được sửa đổi. Điều này có thể được sử dụng để đạt được dung lượng ghi dữ liệu cao nhưng cũng dẫn đến hiệu suất kém. Trên thực tế, chức năng này thường không được sử dụng vì ngoài việc làm giảm hiệu suất, nó có thể dẫn đến mất dữ liệu người dùng không được gắn cờ khi kiểm tra hệ thống tệp.
EXT2fs cho phép bạn chọn kích thước khối logic khi tạo hệ thống tệp. Nó có thể có kích thước 1024, 2048 hoặc 4096 byte. Việc sử dụng các khối lớn hơn sẽ mang lại các thao tác I/O nhanh hơn (vì thực hiện ít yêu cầu đĩa hơn) và do đó chuyển động đầu ít hơn. Mặt khác, việc sử dụng các khối lớn sẽ dẫn đến lãng phí dung lượng ổ đĩa. Thông thường, khối cuối cùng của tệp không hoàn toàn được sử dụng để lưu trữ thông tin, do đó khi kích thước khối tăng lên, dung lượng ổ đĩa bị lãng phí sẽ tăng lên.
EXT2fs cho phép bạn sử dụng các liên kết tượng trưng được tăng tốc. Khi sử dụng các liên kết như vậy, các khối dữ liệu hệ thống tệp sẽ không được sử dụng. Tên tệp đích không được lưu trữ trong khối dữ liệu mà trong chính nút đó. Cấu trúc này cho phép bạn tiết kiệm dung lượng ổ đĩa và tăng tốc độ xử lý các liên kết tượng trưng. Tất nhiên, không gian dành riêng cho một tay cầm bị hạn chế, do đó không phải mọi liên kết đều có thể được biểu diễn dưới dạng liên kết được tăng tốc. Độ dài tối đa của tên tệp trong liên kết được tăng tốc là 60 ký tự. Trong tương lai gần, người ta dự định mở rộng sơ đồ này cho các tệp nhỏ.
EXT2fs giám sát trạng thái của hệ thống tập tin. Hạt nhân sử dụng một trường riêng biệt trong siêu khối để biểu thị trạng thái của hệ thống tệp. Nếu hệ thống tệp được gắn ở chế độ đọc/ghi thì trạng thái của nó được đặt thành "Không sạch". Nếu nó được tháo dỡ hoặc lắp lại ở chế độ chỉ đọc thì trạng thái của nó được đặt thành “Sạch”. Trong quá trình kiểm tra trạng thái hệ thống tệp và khởi động hệ thống, thông tin này được sử dụng để xác định xem việc kiểm tra hệ thống tệp có cần thiết hay không. Hạt nhân cũng có một số lỗi trong trường này. Khi kernel phát hiện sự không khớp, hệ thống tệp được đánh dấu là "Có lỗi". Trình kiểm tra hệ thống tệp sẽ kiểm tra thông tin này để kiểm tra hệ thống, ngay cả khi trạng thái của nó thực sự là Sạch.
Việc bỏ qua việc kiểm tra hệ thống file trong một thời gian dài đôi khi có thể dẫn đến một số khó khăn, vì vậy EXT2fs bao gồm hai phương pháp để kiểm tra hệ thống thường xuyên. Siêu khối chứa bộ đếm gắn kết hệ thống. Bộ đếm này được tăng lên mỗi lần hệ thống được gắn vào chế độ đọc/ghi. Nếu giá trị của nó đạt đến mức tối đa (nó cũng được lưu trữ trong siêu khối), thì chương trình kiểm tra hệ thống tệp sẽ bắt đầu kiểm tra nó, ngay cả khi trạng thái của nó là "Sạch". Thời gian kiểm tra cuối cùng và khoảng thời gian tối đa giữa các lần kiểm tra cũng được lưu trữ trong siêu khối. Khi đạt đến khoảng thời gian tối đa giữa các lần quét, trạng thái của hệ thống tệp sẽ bị bỏ qua và quá trình quét của nó sẽ bắt đầu.
Tối ưu hóa hiệu suất
Hệ thống EXT2fs chứa nhiều tính năng giúp tối ưu hóa hiệu suất của nó, giúp tăng tốc độ trao đổi thông tin khi đọc và ghi tệp.
EXT2fs tích cực sử dụng bộ đệm đĩa. Khi một khối cần được đọc, kernel sẽ đưa ra yêu cầu thao tác I/O cho một số khối liền kề. Do đó, kernel cố gắng đảm bảo rằng khối tiếp theo cần đọc đã được tải vào bộ đệm đĩa. Những thao tác như vậy thường được thực hiện khi đọc các tập tin một cách tuần tự.
Hệ thống EXT2fs cũng chứa một số lượng lớn các tối ưu hóa cho việc sắp xếp thông tin. Các nhóm khối được sử dụng để nhóm các nút và khối dữ liệu tương ứng lại với nhau. Hạt nhân luôn cố gắng đặt các khối dữ liệu của một tệp trong cùng một nhóm, cũng như bộ mô tả của nó. Điều này nhằm mục đích giảm chuyển động của các đầu ổ đĩa khi đọc bộ mô tả và các khối dữ liệu tương ứng của nó.
Khi ghi dữ liệu vào một tệp, EXT2fs phân bổ trước tối đa 8 khối liền kề khi phân bổ một khối mới. Phương pháp này cho phép bạn đạt được hiệu suất cao khi tải hệ thống nặng. Điều này cũng cho phép các tập tin được đặt trong các khối liền kề, giúp tăng tốc độ đọc tiếp theo của chúng.
GIỚI THIỆU
Hiện nay, phổ biến nhất là máy tính cá nhân (PC) dựa trên Bộ xử lý Pentium. Hầu hết các PC này đều chạy hệ điều hành (OS) Windows 95 hoặc Windows 98 (Windows 9x hoặc đơn giản là Windows). Windows là tiêu chuẩn thực tế cho máy tính cá nhân 32-bit. Đến nay, một số phiên bản của hệ thống đã được phát triển.
Hệ điều hành (OS) là một tập hợp các chương trình cung cấp khả năng kiểm soát phần cứng máy tính, lập kế hoạch sử dụng hiệu quả tài nguyên của nó và giải quyết các vấn đề dựa trên nhiệm vụ của người dùng. Hệ điều hành được tải vào máy tính khi nó được bật.
Tính năng đặc biệt các hệ điều hành hiện đại, bao gồm Windows 9x, là:
Đã phát triển giao diện người dùng, nghĩa là phương tiện và phương thức tương tác với người dùng;
Đa nhiệm – khả năng đảm bảo thực hiện một số chương trình “đồng thời”;
Sử dụng tất cả các khả năng được cung cấp bởi bộ vi xử lý hiện đại;
Công việc ổn định và an ninh.
Windows 9x là sự kế thừa và là kết quả của sự hợp nhất của cả hai Hệ thống Windows 3.1x và MS-DOS. Các nhà phát triển đã phải thực hiện một số thỏa hiệp để đảm bảo khả năng tương thích của nó với các hệ thống này:
Windows 9x bắt đầu hoạt động ở chế độ thực và chỉ sau đó chuyển sang chế độ được bảo vệ;
Windows 9x dựa trên MS-DOS đã cập nhật;
Windows 9x có đủ số lượng thành phần 16-bit (mô-đun và trình điều khiển thiết bị).
Windows 9x dựa trên cách tiếp cận hướng đối tượng. Các đối tượng bao gồm tài liệu, ứng dụng, thư mục, tập tin, phím tắt, ổ đĩa, v.v. Mở một đối tượng– một trong những khái niệm chính trong hệ thống. Các hành động được thực hiện tùy thuộc vào loại đối tượng:
- mở một tài liệu là khởi chạy ứng dụng thích hợp và đang tải một tài liệu vào ứng dụng này để bạn có thể xem, chỉnh sửa và in nó. Thay vì mở và tải tài liệu, chúng ta có thể nói về việc mở và tải một tệp có tài liệu, vì tất cả tài liệu đều được lưu trữ trong tệp;
- mở ứng dụng- đưa nó vào hoạt động;
- mở một thư mục bao gồm hiển thị nội dung của nó trên màn hình, cho phép bạn thực hiện bất kỳ hành động nào với các đối tượng nằm trong đó;
- mở thiết bị vào/ra cho phép bạn vào môi trường của người điều phối cung cấp quyền kiểm soát thiết bị này;
- mở phím tắt trong nhiều trường hợp, nó tương đương với việc mở đối tượng mà nó được tạo ra.
Khi xử lý một tài liệu, bạn có thể sử dụng cả cách tiếp cận hướng đối tượng và hướng thủ tục. Trong trường hợp đầu tiên, bạn cần biết ứng dụng nào sẽ xử lý tài liệu. Trong trường hợp khác, việc nhấp đúp vào tài liệu hoặc lối tắt được tạo cho tài liệu đó sẽ khởi chạy ứng dụng được liên kết với nó. Nếu Windows “không biết” nên xử lý ứng dụng nào tài liệu này, sẽ nhắc bạn liên kết tài liệu với một ứng dụng cụ thể.
THÀNH PHẦN HỆ THỐNG TẬP TIN
Làm việc trên PC xảy ra với nhiều loại dữ liệu khác nhau. Dữ liệu có nghĩa là mọi thứ được lưu trữ (chương trình trong mã nguồn hoặc mã máy, dữ liệu cho hoạt động của nó, bất kỳ tài liệu văn bản và dữ liệu số, dạng bảng được mã hóa, đồ họa và thông tin khác).
Tài liệu là một tập hợp được đặt tên gồm các thông tin đồng nhất về phương tiện truyền thông bên ngoài(ví dụ: trên đĩa từ).
TRONG tên tập tin(HĐH Windows 9x) hầu hết tất cả các ký tự có thể in đều có thể được sử dụng, nhưng có một số hạn chế:
Không được có khoảng trắng ở đầu hoặc cuối tên tệp (chúng có thể được chỉ định nhưng chúng sẽ bị bỏ qua);
Tên tệp không thể bắt đầu hoặc kết thúc bằng dấu chấm;
Không thể sử dụng các ký tự sau trong tên tệp: /, \, :, ?, '',<, >, |, vì chúng được dành riêng cho các mục đích khác;
Độ dài tên tệp không được vượt quá (nói chung) 255 ký tự.
Những cái tên như vậy được gọi dài. Ví dụ, Công việc trong phòng thí nghiệm Số 1 trong lĩnh vực hệ điều hành.
Cho mỗi tập tin Windows 9x tự động tạo một đoạn ngắn tên được hình thành dựa trên yêu cầu của hệ điều hành MS-DOS và được sử dụng để đảm bảo tính tương thích của hệ điều hành. Nó chứa không quá 8 ký tự. Ngoài các ký tự bị cấm dùng trong tên dài, không được sử dụng các ký hiệu;, +, [, ], =, “dấu chấm”, “dấu phẩy”, “dấu cách”. Tên ngắn bắt đầu giống như một tên dài, theo sau là ký hiệu ~ và số sê-ri (tổng cộng không quá 8 ký tự). Trong trường hợp này, các ký tự bị cấm sẽ bị bỏ qua, các chữ cái viết thường được mã hóa lại thành chữ hoa. Ví dụ: PRIMER~1 có thể khớp với tên tệp dài bắt đầu bằng các chữ cái Primer. Nếu có một tập tin khác như vậy thì nó tên ngắn sẽ là PRIMER~2.
Các tên dành riêng cho thiết bị I/O đều bị cấm: PRN (máy in), CON (bảng điều khiển, tức là bàn phím và màn hình), NUL (thiết bị giả), LPT1–LPT3 (cổng song song thứ nhất–thứ ba), COM1–COM3 ( thứ nhất – thứ ba cổng nối tiếp). Các ký tự Latinh A:, B:, C:, D:, v.v. được gọi là thiết bị lưu trữ bên ngoài.
Nếu có ít nhất một dấu chấm trong tên tệp thì tệp đó được coi là có phần mở rộng, phù hợp với tính chất của thông tin được lưu trữ. Phần mở rộng tên tệp là chuỗi ký tự nằm sau dấu chấm cuối cùng được chỉ định trong tên. Dấu chấm được coi là dấu phân cách tên và phần mở rộng. Tiện ích mở rộng được chỉ định bởi chính người dùng hoặc bởi chương trình tạo tệp. Tốt hơn là nên sử dụng phần mở rộng ký tự tiêu chuẩn 1-3, vì loại tệp trở nên rõ ràng, ví dụ:
BAT cho các tập lệnh;
DOC cho các tập tin có chứa nhiều tài liệu khác nhauở định dạng soạn thảo Microsoft Word;
PAS cho các chương trình được viết bằng ngôn ngữ PASCAL; -
PCX dành cho các tệp có hình minh họa ở định dạng Paintbrush của nhà xuất bản của trình chỉnh sửa đồ họa raster;
VAK cho các tập tin có phiên bản trước tài liệu (tập tin sao lưu);
EXE cho các tệp, với chương trình sẵn sàng thực thi
COM cho các tập tin, với một chương trình sẵn sàng chỉ được thực thi trong môi trường MS-DOS.
Hiện nay, đối với các chương trình đã sẵn sàng chạy trong hệ điều hành, thuật ngữ này được sử dụng ứng dụng(ứng dụng), ví dụ: Windows - ứng dụng
Tệp ví dụ: COMMAND.COM, COMMAND - tên tệp, COM - phần mở rộng.
Ngoài tên dài và tên ngắn, một số thuộc tính được liên kết với mỗi tệp. Đến số thuộc tính tập tin liên quan:
Thuộc tính tệp;
Ngày và giờ tạo ra nó;
Ngày và giờ sửa đổi tập tin;
Ngày truy cập lần cuối vào tệp (đọc hoặc ghi);
Độ dài hoặc kích thước tệp (tính bằng byte).
Thuộc tính tệp xác định cách nó có thể được sử dụng và quyền truy cập vào nó. Trong Windows 9x, các thuộc tính đóng vai trò thông tin hơn là vai trò bảo vệ, như trong môi trường MS-DOS. Một tập tin có thể được chỉ định bất kỳ sự kết hợp nào của các thuộc tính sau:
Chỉ đọc [R] (Chỉ đọc) - đặt bảo vệ ghi tệp, không thể xóa, di chuyển hoặc sửa đổi tệp nếu không có biện pháp đặc biệt;
Archive [A] (Archive) - thiết lập trạng thái lưu trữ cho file, được thiết lập tự động khi tạo hoặc sửa đổi file, có thể xóa bằng các công cụ lưu trữ hoặc sao lưu;
Hidden [H] (Ẩn) – các tập tin ẩn, trừ khi thực hiện các biện pháp đặc biệt, sẽ không được hiển thị trong các thư mục.
System [S] (System) – một thuộc tính được cung cấp cho các tệp hệ thống.
Với mỗi tập tin trong Môi trường Windows 9x được liên kết với một biểu tượng tương ứng với loại tệp. chữ tượng hình là một minh họa nhỏ giúp bạn nhanh chóng xác định được đối tượng mà nó liên quan.
Thông thường, mẫu tên tệp được sử dụng để chỉ định nhiều tệp cùng một lúc hoặc để rút ngắn tên tệp. Bản mẫu tên là tên được sử dụng biểu tượng - thay thế"*" Và "?". Vị trí xuất hiện dấu "?" , có thể chứa bất kỳ ký tự nào. "*" có nghĩa là vị trí mà "*" xuất hiện và tất cả các vị trí tiếp theo có thể bị chiếm giữ bởi bất kỳ ký hiệu nào.
*.TXT - tất cả các tệp thuộc loại TXT;
A?.* - tất cả các tệp có tên bắt đầu bằng chữ cái A và bao gồm một hoặc hai chữ cái.
1.2. Thư mục (thư mục)
Khi các tác vụ tăng lên, số lượng tệp trên đĩa tăng lên rất nhiều và ngay cả với những tên tệp được chọn khéo léo, việc theo dõi thứ tự trên đĩa và điều hướng qua các tệp cũng trở nên khó khăn. Một nhóm các tập tin trên một phương tiện, được kết hợp theo tiêu chí nào đó, có thể được lưu trữ trong thư mục(thư mục). MS-DOS đã sử dụng khái niệm mục lục hoặc thư mục(danh mục). Sự tương tự giữa các thư mục và thư mục chưa hoàn chỉnh. Mỗi thư mục có thể được coi là một thư mục, nhưng không phải thư mục nào cũng tương ứng với một thư mục trên đĩa và nếu có, nó có thể nằm ở một vị trí hoàn toàn khác trong cấu trúc tệp. Nếu tên tệp được lưu trữ trong một thư mục (thư mục) thì tệp đó được cho là nằm trong thư mục đó. Mỗi thư mục trong Windows 9x đều có biểu tượng và tên giống như một tệp tin (nhưng thường không có phần mở rộng).
(Bất kỳ) thư mục có thể được đăng ký trong một thư mục khác. Do đó, cấu trúc tệp trên đĩa có dạng phân cấp đa cấp hoặc dạng cây, ở gốc của nó là thư mục chính, hoặc thư mục gốc(THƯ MỤC GỐC) Có một thư mục như vậy trên mỗi đĩa, được biểu thị bằng ký hiệu "\". Thư mục gốc được tạo khi đĩa được định dạng và không thể đổi tên hoặc xóa. Cần lưu ý rằng việc tạo các thư mục trên đĩa từ mềm không phải là thông lệ.
Nếu một thư mục được chứa trực tiếp trong một thư mục khác thì thư mục đầu tiên được gọi là thư mục con (thư mục con) và thư mục thứ hai được gọi là thư mục mẹ (siêu thư mục) của thư mục đầu tiên. MS-DOS sử dụng ký tự ".." để chỉ thư mục mẹ.
MS-DOS hỗ trợ khái niệm ổ đĩa hiện tại Và danh mục hiện tại. Ban đầu, ổ đĩa hiện tại là ổ đĩa mà hệ thống được khởi động và theo đó là thư mục. Danh mục mà Hiện nay người dùng đang chạy được gọi là người dùng hiện tại. Ổ đĩa hiện tại được xác định theo cách tương tự. Thư mục hiện tại của ổ đĩa hiện tại được gọi là công nhân. Windows cũng hỗ trợ khái niệm này, nhưng theo một cách hơi khác. Ví dụ: việc thay đổi thư mục làm việc trong các ứng dụng diễn ra ngầm - khi mở và lưu tài liệu.
Một ví dụ về một đoạn cấu trúc tệp trên đĩa được hiển thị trong Hình. 1.
Cơm. 1
Trong Hình 1, thư mục Documents được đăng ký trong thư mục My folder, do đó Documents được cho là thư mục con của thư mục My và thư mục My là siêu thư mục hoặc thư mục mẹ của Documents.
Mỗi thư mục (nhưng không phải thư mục chính), giống như một tệp, có một số thuộc tính được liên kết với nó. Các thư mục có bộ thuộc tính Thư mục (D), giúp phân biệt nó với một tệp và cũng được liên kết với ngày giờ tạo.
Nếu có cấu trúc phân nhánh của các tệp trên đĩa, việc chỉ chỉ định tên của nó để tìm tệp là không đủ (nếu bạn không sử dụng các công cụ Windows cấp cao). Bạn phải chỉ định tuyến đường (đường dẫn) tới tệp. Tuyến đường là một chuỗi các tên thư mục được phân tách bằng ký tự "\" chỉ định tuyến từ thư mục gốc (tuyến đầy đủ) hoặc thư mục hiện tại của đĩa đến thư mục chứa tệp mong muốn. Như vậy, tên tập tin đầy đủ, hoặc đặc tả tập tin có dạng sau:
[ổ đĩa:][full_route\]name.type.
Dấu ngoặc vuông biểu thị các tham số tùy chọn.
Nếu tên đầy đủ sử dụng các ký tự không được phép viết tắt (trong môi trường MS-DOS), thông số kỹ thuật phải được đặt trong dấu ngoặc kép.
Ví dụ về tên tệp đầy đủ: A:\PROGRAM\PASCAL\LAB.PAS.
Ví dụ: có thể truy cập tệp DEMO.EXE nằm trong thư mục con PROGRAM:
DEMO.EXE, nếu thư mục hiện tại là PROGRAM;
PROGRAM\DEMO.EXE, nếu thư mục hiện tại là thư mục gốc;
-..\demo.exe nếu thư mục hiện tại là PASCAL.
1.3. Phím tắt
Công cụ Windows 9x cung cấp khả năng tạo một thành phần hệ thống tệp khác trên đĩa - các phím tắt. Nhãn(phím tắt) là một tệp chứa con trỏ (liên kết) tới một đối tượng nào đó trong cây tài nguyên - một tệp, thư mục hoặc thiết bị ngoại vi khác. ( Cấu trúc tập tin tất cả các đĩa có sẵn cũng như một số thiết bị đầu vào/đầu ra được kết hợp thành cây tài nguyên.) Một đối tượng có thể tương ứng với một số phím tắt nằm trong các thư mục khác nhau. Khi bạn xóa một lối tắt, chỉ tham chiếu đến đối tượng bị hủy và không thay đổi theo bất kỳ cách nào. Bấm đúp vào lối tắt của tài liệu sẽ ngầm khởi chạy ứng dụng được liên kết với tài liệu đó và tải tài liệu vào đó để xử lý. Thông thường, các phím tắt được đặt trên màn hình để tạo điều kiện truy cập vào các đối tượng được sử dụng thường xuyên. Phím tắt được đặt tên theo quy tắc giống như tệp, nhưng nó được gán phần mở rộng tiêu chuẩn LNK (từ LiNK - kết nối). Biểu tượng của phím tắt khớp với biểu tượng của đối tượng mà phím tắt được tạo nhưng có mũi tên cong ở góc dưới bên trái.
Nếu lối tắt được tạo cho ứng dụng MS-DOS hoặc tập tin hàng loạt, thì thay vì lối tắt, một tệp có phần mở rộng PIF sẽ được tạo. Tệp này trong môi trường Windows 95 có thể được coi là một loại lối tắt đặc biệt đề cập đến tập tin thực thi cho môi trường MS-DOS.
1.4. Máy tính để bàn
Sau khi nạp hệ thống Windows 9x, màn hình điều khiển hiển thị Máy tính để bàn(Máy tính để bàn), (được cho là) thư mục lớn nhất. Bản thân màn hình nền là một đối tượng hệ thống, nhưng không giống như các đối tượng nằm trên nó, nó không thể di chuyển hoặc sao chép sang bất kỳ đối tượng nào trong số chúng. Bất kỳ đối tượng nào từ cây tài nguyên đều có thể được đặt trên màn hình nền; thông thường nó chỉ chứa các thư mục (hệ thống) tiêu chuẩn và các phím tắt cho những đối tượng được truy cập thường xuyên nhất.
Thư mục (hệ thống) tiêu chuẩn là một thư mục được tạo và duy trì bởi chính Windows. Dưới đây là một số thư mục tiêu chuẩn nằm trên màn hình nền:
Thư mục Máy tính của tôi là hình ảnh của máy tính và cho phép bạn truy cập tài nguyên của nó. Sau khi có quyền truy cập vào một đối tượng, bạn có thể thực hiện các thao tác cần thiết trên đối tượng đó hoặc thay đổi các thuộc tính của nó;
Thùng rác thư mục. Các tập tin và phím tắt đã xóa sẽ được đưa vào thư mục này để có thể khôi phục chúng nếu cần. Kích thước của giỏ có thể điều chỉnh được.
Hai thư mục này là bắt buộc, còn lại thì không. Đặc điểm của các thư mục tiêu chuẩn là (trong hầu hết) các trường hợp không thể xóa chúng, đổi tên chúng, có các thuộc tính đặc biệt, sự hiện diện của các lệnh cụ thể trong menu ngữ cảnh. Từ quan điểm Windows đang hoạt động bảng cũng là một thư mục (hệ thống) tiêu chuẩn.
1. File, tên file và phần mở rộng, template là gì?
2. Những tập tin nào được gọi là thực thi?
3. Thư mục (thư mục), thư mục con, thư mục gốc và thư mục mẹ là gì?
4. Những thư mục nào là chuẩn?
5. Xác định thông số kỹ thuật hoặc tên tệp đầy đủ.
6. Đường tắt là gì?
LỆNH MS-DOS
Các lệnh được chạy từ dòng lệnh sau khi nhận được lời mời làm việc hoặc từ một tệp bó. Lời nhắc được đưa ra khi hệ điều hành đã sẵn sàng để sử dụng.
Định dạng lệnh MS-DOS:
lệnh [tùy chọn] .
Các tham số trong lệnh được phân tách bằng dấu cách. Nếu người dùng không bao gồm bất kỳ tham số hoặc công tắc nào trong lệnh, hệ thống sẽ cung cấp các giá trị mặc định của chúng. Chìa khóa /? Các vấn đề trợ giúp về một lệnh. Bạn có thể làm gián đoạn việc thực hiện lệnh hoặc chương trình bằng cách nhấn phím
Có hai loại lệnh MS-DOS: tích hợp (nội bộ) và có thể tải (bên ngoài). Được xây dựng trong Các lệnh đơn giản nhất, được sử dụng thường xuyên nhất và là một phần không thể thiếu của bộ xử lý lệnhсomand.com và không được hiển thị trong danh mục. (Ví dụ: DIR, COPY, DEL và các loại khác.) Đến có thể tải xuống các lệnh bao gồm các lệnh khác được lưu trữ vĩnh viễn trong các tệp trên đĩa (ví dụ: FORMAT). Trước khi chạy các lệnh này, bạn phải đảm bảo rằng chúng tồn tại trên đĩa. Hãy xem xét một số lệnh MS-DOS.
3.1 Để thay đổi ổ đĩa hiện tại, bạn cần nhập tên ổ đĩa sẽ trở thành ổ đĩa hiện tại, sau đó là ký hiệu ://: // .
Ví dụ,
Lệnh di chuyển từ ổ A: tới ổ C:.
3.2 Thay đổi thư mục hiện tại
Đường dẫn CD (CHDIR) [ổ đĩa:]
Ví dụ,
CHƯƠNG TRÌNH CD - chuyển sang thư mục con CHƯƠNG TRÌNH;
CD.. - đi tới thư mục mẹ.
3.3 Xuất file ra màn hình.
LOẠI [ổ đĩa:] [route\]name.type.
Ví dụ,
LOẠI \PROGRAM\PASCAL\lab.txt ;
LOẠI AUTOEXEC.BAT .
2.4 Xóa một tập tin hoặc nhóm tập tin
DEL [ổ đĩa:][route\]name.type.
Lệnh này cho phép sử dụng ký tự đại diện.
Ví dụ,
DEL*.* - xóa tất cả các tệp trong thư mục hiện tại.
2.5 Duyệt thư mục
TRỰC TIẾP [ổ đĩa:][route\][name.type] .
Đối với mỗi tệp, lệnh sẽ báo cáo tên, loại, kích thước tệp theo byte, ngày tạo và thời gian tệp được tạo hoặc cập nhật lần cuối. Cuối cùng, dung lượng trống được báo cáo. Phím ""/P "" dừng nhập nội dung của thư mục khi màn hình lấp đầy; để tiếp tục nhập, nhấn phím bất kỳ. Khi sử dụng phím "/W", chỉ tên tệp (và phần mở rộng) được hiển thị trên màn hình, 5 tên trên mỗi dòng.
2.6 Tạo thư mục con
Đường dẫn MD (MKDIR) [ổ đĩa:]
2.7 Xóa thư mục con
đường dẫn RD (RMDIR) [ổ đĩa:]
Bất kỳ thư mục con nào cũng có thể bị xóa bằng lệnh này, nhưng nó không được chứa bất kỳ tệp nào hoặc thư mục con khác (để tránh mất tệp do vô tình xóa). Đương nhiên, thư mục con hiện tại và thư mục chính không thể bị hủy.
2.8 Đổi tên tập tin
REN[drive:][route\]old_name new_name.
Lệnh này cho phép bạn thay đổi tên của tệp tương ứng mà không thay đổi nội dung của nó. Lệnh cho phép sử dụng một mẫu.
2.9 Vệ sinh màn hình
2.10 Hiển thị phiên bản hệ điều hành
Khi bạn nhập lệnh này, số phiên bản hệ điều hành sẽ xuất hiện trên màn hình, tùy thuộc vào năm phiên bản được tạo. Biết phiên bản là cần thiết, vì các công cụ đang được mở rộng hàng năm và các lệnh cũng như chương trình được viết cho các phiên bản sau sẽ không hoạt động hoặc sẽ được thực thi khác nhau.
2.11 Cài đặt thời gian hiện tại
THỜI GIAN [hh:mm:cc:dd]
Lệnh này đặt thời gian hiện tại khi tải MS-DOS hoặc bất kỳ lúc nào khác khi đang làm việc trên máy. Khi bạn chạy một lệnh không có tham số, thời gian hiện tại sẽ được hiển thị và yêu cầu thời gian mới bằng cách nhấn phím
2.12 Cài đặt ngày hiện tại
NGÀY [mm:dd:yy]
Lệnh đặt ngày hiện tại giống như lệnh TIME để đặt thời gian hiện tại.
2.13 Xem cây thư mục con
Lệnh này hiển thị danh sách logic của tất cả các thư mục con trên đĩa đang hoạt động. Bằng cách thêm phím F, bạn cũng có thể nhận được danh sách các tệp có trong các thư mục con này.
2.14 Sao chép tập tin riêng biệt
Lệnh COPY cho phép bạn sao chép tệp từ đĩa này sang đĩa khác, trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị ngoại vi và hợp nhất dữ liệu trong quá trình sao chép.
SAO CHÉP [ổ đĩa:][route\]isf[ổ đĩa:][route\][inf] ,
trong đó isf là tên của tệp cũ có phần mở rộng, inf là tên của tệp mới có phần mở rộng. Phím /V cho phép bạn tạo bản sao trong khi kiểm tra tính chính xác của bản sao. Lệnh này cho phép sử dụng ký tự đại diện.
Khi sử dụng lệnh COPY để trao đổi thông tin giữa các thiết bị ngoại vi, thay vì tên file, hãy thay thế các tên đặc biệt CON, PRN, NIL, v.v. vào lệnh, có ý nghĩa như sau:
CON - console: bàn phím nhập liệu, hiển thị video hiển thị kết quả và điều khiển hội thoại;
PRN là máy in chính được liên kết với hệ thống của bạn;
NUL - thiết bị giả (không tồn tại) dành cho các chương trình thử nghiệm.
Lệnh COPY cho phép bạn kết hợp nhiều tệp thành một bằng dấu "+". Với sự kết hợp như vậy (nối) tập tin nguồn không thay đổi và ngày giờ hiện tại sẽ được ghi vào tệp mới.
1) SAO CHÉP PASCAL\*.PAS B: ,
tất cả các tệp có loại PAS đều được sao chép từ thư mục con PASCAL sang ổ B:
2) SAO CHÉP FILE.EXT PRN,
In tệp FILE.EXT.
3) SAO CHÉP CON FILE.EXT,
nhập dữ liệu từ bàn phím vào file FILE.EXT, với phần cuối của file được tạo bởi tổ hợp phím
4) SAO CHÉP FILE1.EXT+FILE2.EXT+FILE3.EXT BOOK.EXT ,
kết hợp nhiều tệp thành một BOOK.EXT.
2.15 Bảo vệ ghi tập tin
ATTRIB [+R ¦ -R] [+A ¦-A] [ drive:][route\]filename.
R - đặt bảo vệ ghi tập tin;
R - hủy bỏ bảo vệ ghi tập tin;
A - đặt tệp về trạng thái lưu trữ;
A - hủy trạng thái lưu trữ của tệp;
ATTRIB +R FILE.EXT - không thể ghi thông tin vào tệp này;
ATTRIB FILE.EXT - một yêu cầu được đưa ra về khả năng ghi dữ liệu vào FILE.EXT. Phản hồi của hệ điều hành:
R_A:\FILE.EXT , tức là Tập tin không thể ghi được.
2.16. Chuyển tiếp dữ liệu:
> - chuyển hướng dữ liệu đầu ra. Dữ liệu luôn hiển thị trên màn hình sẽ được chuyển hướng đến thiết bị ngoại vi hoặc tệp đĩa. Trong trường hợp sau, tệp sẽ được tạo nếu cần. Nếu tệp tồn tại thì dữ liệu cũ sẽ được thay thế bằng dữ liệu mới.
LOẠI FILE.TXT > PRN
Cuộc họp nhóm ECHO ngày mai > PRN
>> - đầu ra cũng được chuyển hướng, nhưng nếu tệp đã tồn tại thì dữ liệu sẽ được thêm vào dữ liệu cũ.
< - переадресовать входные данные. Данные будут приниматься не с клавиатуры, а с thiết bị ngoại vi hoặc từ một tập tin đĩa.
CHƯƠNG TRÌNH< FILE.TXT
Lưu ý: Chương trình mà chúng ta muốn chuyển hướng thực thi phải sử dụng các hàm I/O tiêu chuẩn.
2.17. Tổ chức băng tải.
Bạn có thể xâu chuỗi các lệnh hoặc chương trình để đầu ra màn hình của lệnh hoặc chương trình đầu tiên được sử dụng làm đầu vào bàn phím cho A1|A2|A3 tiếp theo.
ECHO Y | DEL *.* >NUL - sẽ tự động trả lời Y (Có) cho lời nhắc "Bạn có chắc chắn..." khi xóa tất cả các mục trong thư mục.
Xảy ra dọc theo (băng tải) | chuyển dữ liệu từ chương trình này sang chương trình khác. Sử dụng hiệu quả hơn nhiều | (đường ống) với các lệnh lọc và chuyển hướng.
2.18.Bộ lọc TÌM, THÊM, SẮP XẾP.
a) Tìm kiếm dữ liệu được chỉ định trong tập tin đĩa(số điện thoại, địa chỉ, bất kỳ cụm từ nào):
TÌM tên tệp “cụm từ” [path\],
trong đó /C là bộ đếm phát hiện, tức là bao nhiêu lần một cụm từ được phát hiện, nhưng bản thân các dòng không được hiển thị;
/N – số dòng cũng được hiển thị (ngoại trừ chính dòng đó);
/V – hiển thị tất cả các dòng không chứa cụm từ này.
TÌM “nhóm” FILE.TXT – hiển thị một dòng từ tệp có chứa từ “nhóm”.
TRỰC TIẾP | TÌM /V “COM” – hiển thị tất cả các tệp ngoại trừ các tệp có phần mở rộng COM.
TÌM “ô tô” AB.DAT, B.DAT, C.DAT – chi phí ô tô.
b) Hiển thị theo từng trang
HƠN< FILE.TXT
LOẠI FILE.EXT | HƠN
c) Sắp xếp dữ liệu.
SORT (mặc định sắp xếp theo 1 ký tự theo thứ tự tăng dần trong bảng chữ cái),
trong đó /R - sắp xếp theo thứ tự giảm dần;
/+n – bắt đầu từ cột n, hàng sẽ được sắp xếp.
nhập thông tin từ bàn phím, Ù Z – dấu kết thúc thông tin nhập vào.
Nên ghi cái này vào một tập tin, tức là. LOẠI< CON >TẬP TIN.TXT.
TRỰC TIẾP | SORT – các thành phần thư mục được sắp xếp theo tên tệp (thư mục).
TRỰC TIẾP | SẮP XẾP /+10 > FILE.EXT -
danh sách các tập tin sẽ được sắp xếp theo phần mở rộng (WINDOWS 9X).
©2015-2019 trang web
Tất cả các quyền thuộc về tác giả của họ. Trang web này không yêu cầu quyền tác giả, nhưng cung cấp sử dụng miễn phí.
Ngày tạo trang: 20-08-2016
Cấu trúc dữ liệu
Hệ thống tập tin
· Tổng quan. Trong lý thuyết khoa học máy tính, ba loại cấu trúc dữ liệu chính sau đây được xác định: tuyến tính, dạng bảng, phân cấp. Sách ví dụ: trình tự các tờ - cấu trúc tuyến tính. Các phần, phần, chương, đoạn - thứ bậc. Mục lục – bảng – kết nối – phân cấp tuyến tính. Dữ liệu có cấu trúc có một thuộc tính mới - Địa chỉ.
· Cấu trúc tuyến tính (danh sách, vectơ). Danh sách thường xuyên. Địa chỉ của mỗi phần tử được xác định duy nhất bởi số của nó. Nếu tất cả các phần tử của danh sách có chiều dài bằng nhau– vectơ dữ liệu.
· Cấu trúc dạng bảng (bảng, ma trận). Sự khác biệt giữa bảng và danh sách - mỗi phần tử - được xác định bởi một địa chỉ, không phải một mà bao gồm một số tham số. Ví dụ phổ biến nhất là ma trận - địa chỉ - hai tham số - số hàng và số cột. Các bảng đa chiều.
· Cấu trúc phân cấp.Được sử dụng để trình bày dữ liệu bất thường. Địa chỉ được xác định bởi tuyến đường - từ ngọn cây. Hệ thống tập tin - máy tính. (Tuyến đường có thể vượt quá – lượng dữ liệu, sự phân đôi – luôn có hai nhánh – trái và phải).
· Sắp xếp cấu trúc dữ liệu Cách chính là sắp xếp. ! Khi thêm một phần tử mới vào cấu trúc có thứ tự, có thể thay đổi địa chỉ của phần tử hiện có. Đối với cấu trúc phân cấp – lập chỉ mục– mỗi phần tử có một số duy nhất – số này sau đó được sử dụng để sắp xếp và tìm kiếm.
Bước đầu tiên mang tính lịch sử trong việc lưu trữ và quản lý dữ liệu đã được sử dụng hệ thống quản lý tập tin.
Tệp là một vùng được đặt tên của bộ nhớ ngoài có thể được ghi và đọc từ. Ba tham số:
Một chuỗi số byte tùy ý,
Một tên riêng duy nhất (thực ra là một địa chỉ).
Dữ liệu của một loại - loại tệp.
Các quy tắc đặt tên tệp, cách truy cập dữ liệu được lưu trữ trong tệp và cấu trúc của dữ liệu đó phụ thuộc vào hệ thống quản lý tệp cụ thể và có thể vào loại tệp.
Hệ thống tệp được phát triển đầu tiên, theo nghĩa hiện đại, được IBM phát triển cho dòng 360 (1965-1966). Nhưng trong các hệ thống hiện tại, nó thực tế không được sử dụng. Cấu trúc dữ liệu danh sách được sử dụng (EC-volume, phần, tệp).
Hầu hết các bạn đều quen thuộc với hệ thống tập tin của các hệ điều hành hiện đại. Đây chủ yếu là MS DOS, Windows và một số có xây dựng hệ thống tệp cho Các tùy chọn khác nhau UNIX.
· Cấu trúc tập tin. Một tập tin đại diện cho một tập hợp các khối dữ liệu nằm trên phương tiện bên ngoài. Để trao đổi với đĩa từ ở cấp độ phần cứng, bạn cần chỉ định số trụ, số bề mặt, số khối trên rãnh tương ứng và số byte cần ghi hoặc đọc từ đầu khối này. Vì vậy, trong tất cả các hệ thống tập tin, nó được phân bổ rõ ràng hoặc ngầm định một số cấp độ cơ bản, cung cấp công việc với các tệp biểu thị một tập hợp các khối có thể định địa chỉ trực tiếp trong không gian địa chỉ.
· Đặt tên các tập tin. Tất cả các hệ thống tệp hiện đại đều hỗ trợ đặt tên tệp đa cấp bằng cách duy trì trong bộ nhớ ngoài các tệp bổ sung có cấu trúc đặc biệt - thư mục. Mỗi thư mục chứa tên của các thư mục và/hoặc tệp có trong thư mục đó. Như vậy, tên tệp đầy đủ bao gồm danh sách tên thư mục cộng với tên của tệp trong thư mục, chứa trực tiếp tập tin này. Sự khác biệt giữa cách đặt tên tệp trên các hệ thống tệp khác nhau là nơi chuỗi tên bắt đầu. (Unix, DOS-Windows)
· Bảo vệ tập tin. Hệ thống quản lý tệp phải cung cấp quyền truy cập vào tệp. Nói chung, cách tiếp cận là liên quan đến mỗi người dùng đã đăng kýđược cho hệ thống máy tính cho mỗi tập tin hiện có hành động được phép hoặc bị cấm được chỉ định tới người dùng này. Đã có những nỗ lực để thực hiện phương pháp này một cách đầy đủ. Nhưng điều này gây ra quá nhiều chi phí cả trong việc lưu trữ thông tin dư thừa và sử dụng thông tin này để kiểm soát khả năng đủ điều kiện truy cập. Do đó, hầu hết các hệ thống quản lý tệp hiện đại đều sử dụng phương pháp bảo vệ tệp được triển khai lần đầu tiên trong UNIX (1974). Trong hệ thống này, mỗi người dùng đã đăng ký được liên kết với một cặp số nhận dạng số nguyên: số nhận dạng của nhóm mà người dùng này thuộc về và số nhận dạng của chính người dùng đó trong nhóm. Theo đó, đối với mỗi tệp, mã định danh đầy đủ của người dùng đã tạo tệp này sẽ được lưu trữ và ghi chú những hành động mà bản thân anh ta có thể thực hiện với tệp, những hành động nào với tệp mà những người dùng khác trong cùng nhóm có thể thực hiện và những gì người dùng của các nhóm khác có thể làm gì với tập tin. Thông tin này rất nhỏ gọn, cần vài bước trong quá trình xác minh và phương pháp kiểm soát truy cập này đáp ứng được yêu cầu trong hầu hết các trường hợp.
· Chế độ truy cập nhiều người dùng. Nếu hệ điều hành hỗ trợ chế độ nhiều người dùng, hoàn toàn có thể có hai hoặc nhiều người dùng cố gắng làm việc đồng thời với cùng một tệp. Nếu tất cả những người dùng này chỉ đọc tệp thì sẽ không có gì xấu xảy ra. Nhưng nếu ít nhất một trong số họ thay đổi tệp thì cần phải đồng bộ hóa lẫn nhau để nhóm này hoạt động chính xác. Trong lịch sử, các hệ thống tập tin đã thực hiện cách tiếp cận sau. Trong thao tác mở tệp (thao tác đầu tiên và bắt buộc mà phiên làm việc với tệp sẽ bắt đầu), trong số các tham số khác, chế độ vận hành (đọc hoặc thay đổi) đã được chỉ định. + có các quy trình đặc biệt để đồng bộ hóa hành động của người dùng. Không được phép bởi hồ sơ!
Sớm hay muộn, người mới sử dụng máy tính sẽ phải đối mặt với một khái niệm như hệ thống tệp (FS). Theo quy định, lần đầu tiên làm quen với thuật ngữ này xảy ra khi định dạng phương tiện lưu trữ: ổ đĩa logic và phương tiện được kết nối (ổ đĩa flash, thẻ nhớ, cứng bên ngoàiđĩa).
Trước khi định dạng, hệ điều hành Windows sẽ nhắc bạn chọn loại hệ thống tệp trên phương tiện, kích thước cụm và phương thức định dạng (nhanh hoặc đầy đủ). Hãy cùng tìm hiểu hệ thống tập tin là gì và tại sao nó lại cần thiết?
Tất cả thông tin được ghi trên phương tiện dưới dạng phải được sắp xếp theo một thứ tự nhất định, nếu không hệ điều hành và các chương trình sẽ không thể hoạt động với dữ liệu. Thứ tự này được hệ thống tệp sắp xếp bằng cách sử dụng các thuật toán và quy tắc nhất định để đặt tệp trên phương tiện.
Khi một chương trình cần một tập tin được lưu trữ trên đĩa, nó không cần biết nó được lưu trữ như thế nào và ở đâu. Tất cả những gì chương trình yêu cầu là biết tên tệp, kích thước và thuộc tính của nó để chuyển dữ liệu này sang hệ thống tệp, hệ thống này sẽ cung cấp quyền truy cập vào tệp mong muốn. Điều tương tự cũng xảy ra khi ghi dữ liệu vào phương tiện: chương trình chuyển thông tin về tệp (tên, kích thước, thuộc tính) sang hệ thống tệp, hệ thống này sẽ lưu tệp theo các quy tắc cụ thể của riêng nó.
Để hiểu rõ hơn, hãy tưởng tượng một thủ thư đưa một cuốn sách cho khách hàng dựa trên tựa đề của nó. Hoặc theo thứ tự ngược lại: khách hàng trả lại cuốn sách đã đọc cho thủ thư, người này sẽ cất nó trở lại kho. Khách hàng không cần biết sổ sách được cất giữ ở đâu và như thế nào; đây là trách nhiệm của nhân viên cơ sở. Thủ thư biết các quy tắc biên mục thư viện và theo các quy tắc này, tìm kiếm ấn phẩm hoặc đặt nó trở lại, tức là. thực hiện các chức năng chính thức của mình. TRONG trong ví dụ này thư viện là phương tiện lưu trữ, thủ thư là hệ thống tệp, máy khách là chương trình.
Các chức năng hệ thống tệp cơ bản
Các chức năng chính của hệ thống tập tin là:
- vị trí và tổ chức trên vật mang dữ liệu dưới dạng tệp;
- xác định lượng dữ liệu được hỗ trợ tối đa trên phương tiện lưu trữ;
- tạo, đọc và xóa tập tin;
- gán và thay đổi các thuộc tính tệp (kích thước, thời gian tạo và sửa đổi, chủ sở hữu và người tạo tệp, tệp chỉ đọc, tệp ẩn, tệp tạm thời, lưu trữ, thực thi, độ dài tên tệp tối đa, v.v.);
- xác định cấu trúc tập tin;
- tổ chức thư mục để tổ chức hợp lý các tập tin;
- bảo vệ tập tin trong trường hợp hệ thống bị lỗi;
- bảo vệ các tập tin khỏi sự truy cập trái phép và thay đổi nội dung của chúng.
Thông tin được ghi trên ổ cứng hoặc bất kỳ phương tiện nào khác được đặt ở đó trên cơ sở tổ chức cụm. Cụm là một loại ô có kích thước nhất định mà toàn bộ tệp hoặc một phần của nó phù hợp.
Nếu tệp có kích thước cụm thì nó chỉ chiếm một cụm. Nếu kích thước tệp vượt quá kích thước ô thì nó sẽ được đặt trong một số ô cụm. Hơn nữa, các cụm trống có thể không nằm cạnh nhau mà có thể nằm rải rác trên bề mặt vật lý của đĩa. Hệ thống này cho phép bạn sử dụng không gian hiệu quả nhất khi lưu trữ tệp. Nhiệm vụ của hệ thống tệp là phân phối tệp khi ghi vào các cụm trống một cách tối ưu, đồng thời tập hợp nó khi đọc và đưa nó cho chương trình hoặc hệ điều hành.
Các loại hệ thống tập tin
Trong quá trình phát triển của máy tính, phương tiện lưu trữ và hệ điều hành, một số lượng lớn hệ thống tệp đã ra đời và biến mất. Trong quá trình lựa chọn tiến hóa như vậy, ngày nay để làm việc với ổ cứng và các thiết bị lưu trữ bên ngoài (ổ đĩa flash, thẻ nhớ, ổ cứng gắn ngoài, CD) chủ yếu được sử dụng các loại sau FS:
- FAT32
- ISO9660
Hai hệ thống cuối cùng được thiết kế để hoạt động với đĩa CD. Hệ thống tệp Ext3 và Ext4 hoạt động với các hệ điều hành dựa trên Linux. NFS Plus là hệ thống tệp dành cho hệ điều hành OS X được sử dụng trên máy tính Apple.
Các hệ thống tệp được sử dụng rộng rãi nhất là NTFS và FAT32, và điều này không có gì đáng ngạc nhiên, bởi vì... chúng được thiết kế cho hệ điều hành Windows, hệ điều hành chạy phần lớn máy tính trên thế giới.
Hiện FAT32 đang được thay thế tích cực bằng hệ thống NTFS tiên tiến hơn do độ tin cậy cao hơn trong việc bảo vệ và an toàn dữ liệu. Ngoài ra, các phiên bản mới nhất của hệ điều hành Windows sẽ không cho phép chúng được cài đặt nếu phần cứngỔ đĩa sẽ được định dạng ở FAT32. Trình cài đặt sẽ yêu cầu bạn định dạng phân vùng thành NTFS.
Hệ thống tệp NTFS hỗ trợ các đĩa có dung lượng hàng trăm terabyte và kích thước tệp duy nhất lên tới 16 terabyte.
Hệ thống tệp FAT32 hỗ trợ các đĩa có dung lượng lên tới 8 terabyte và kích thước tệp duy nhất lên tới 4GB. Thông thường, FS này được sử dụng trên ổ đĩa flash và thẻ nhớ. Ổ đĩa ngoài được định dạng ở FAT32 tại nhà máy.
Tuy nhiên, giới hạn kích thước tệp 4GB hiện nay đã là một bất lợi lớn, bởi vì... Do việc phân phối video chất lượng cao, kích thước tệp của phim sẽ vượt quá giới hạn này và sẽ không thể ghi nó trên phương tiện truyền thông.
Chia sẻ.
