Виды носителей информации

Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования РФ

Пермский научно-исследовательский политехнический университет

Электротехнический факультет

Кафедра ИТАС

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО Информатике

Виды носителей информации

Выполнил студент Веселов М.В.

Группа ЭС_з-11_у-1

Для преподавателя Лясина В.Н.

ПЕРМЬ 2012

1. Виды носителей информации

Носитель информации - физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Основным носителем информации для человека является его собственная биологическая память (мозг человека). Собственную память человека можно назвать оперативной памятью. Здесь слово оперативный. является синонимом слова быстрый. Заученные знания воспроизводятся человеком мгновенно. Собственную память мы еще можем назвать внутренней памятью, поскольку ее носитель - мозг - находится внутри нас.

Все прочие виды носителей информации можно назвать внешними (по отношению к человеку). Виды этих носителей менялись со временем: в древности были камень, дерево, папирус, кожа и пр. Во II веке нашей эры в Китае была изобретена бумага. Однако до Европы она дошла лишь в XI веке. С тех пор бумага является основным внешним носителем информации. Развитие информационной техники привело к созданию магнитных, оптических и других современных видов носителей информации. Носитель информации -- строго определенная часть конкретной информационной системы, служащая для промежуточного хранения или передачи информации. Основа современных информационных технологий - это ЭВМ. Когда речь идет об ЭВМ, то можно говорить о носителях информации, как о внешних запоминающих устройствах (внешней памяти). Эти носители информации можно классифицировать по различным признакам, например, по типу исполнения, материалу, из которого изготовлен носитель и т.п. Один из вариантов классификации носителей информации представлен на рис. 1. [1].

Список носителей информации на рис. 1. не является исчерпывающим. Некоторые носители информации мы рассмотрим более подробно в следующих разделах.

Рис. 1. Классификация носителей информации

1.1 Ленточные носители информации

Магнитная лента -- носитель магнитной записи, представляющий собой тонкую гибкую ленту, состоящую из основы и магнитного рабочего слоя. Рабочие свойства магнитной ленты характеризуются ее чувствительностью при записи и искажениями сигнала в процессе

записи и воспроизведения. Наиболее широко применяется многослойная магнитная лента с рабочим слоем из игольчатых частиц магнитно-твердых порошков гамма-окиси железа (у-Fе₂О₃), двуокиси хрома (СrО2) и гамма-окиси железа, модифицированной кобальтом, ориентированных обычно в направлении намагничивания при записи. В 1973 фирмой "Филипс" (Нидерланды) разработан высококачественный порошок с очень мелкими игольчатыми частицами железа. В качестве основы магнитной ленты используются полиэтилен-телефталатная (лучшая), поливинилхлоридная, ди- и триацетатная плёнки. Рабочий слой наносится на основу в виде магнитного лака, состоящего из магнитного порошка, связующего вещества, растворителя, пластификатора и различных добавок, улучшающих качество магнитной ленты. После нанесения магнитного лака и его затвердевания магнитная лента сматывается в рулоны, а затем разрезается на полосы нужной ширины. Для улучшения качества поверхности рабочего слоя магнитную ленту каландрируют или полируют. Для работы в особо тяжёлых климатических условиях применяют металлическую или биметаллическую магнитную ленту. Основной недостаток магнитной ленты - большое время доступа к информации. И если несколько десятков лет назад, когда ЭВМ имели малое быстродействие, этот недостаток можно было не учитывать, то сейчас такое время доступа к данным просто неприемлемо. Однако магнитные ленты до сих пор используются для хранения архивных копий данных, а промышленностью выпускаются специальные устройства для выполнения резервного копирования на магнитных лентах - стримеры.

1.2 Дисковые носители информации

Дисковые носители информации относятся к машинным носителям с прямым доступом. Понятие прямой доступ означает, что ПК может «обратиться» к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию [1].

Накопители на дисках наиболее разнообразны:

· Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), они же флоппи-диски, они же дискеты

· Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), они же винчестеры (в народе просто «винты»)

· Накопители на оптических компакт-дисках:

· CD-ROM (Compact Disk ROM)

· DVD-ROM

Имеются и другие разновидности дисковых носителей информации, например, магнитооптические диски, но ввиду их малой распространенности мы их рассматривать не будем.

1.2.1 Накопители на гибких магнитных дисках

Некоторое время назад дискеты были самым популярным средством передачи информации с компьютера на компьютер, так как интернет в те времена был большой редкостью, компьютерные сети тоже, а устройства для чтения-записи компакт дисков стоили очень дорого. Дискеты и сейчас используются, но уже достаточно редко. В основном для хранения различных ключей (например, при работе с системой клиент-банк) и для передачи различной отчетной информации государственным надзорным службам.

Дискета - портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х - начале 2000-х годов. Вместо термина «дискета» иногда используется аббревиатура ГМД - «гибкий магнитный диск» (соответственно, устройство для работы с дискетами называется НГМД - «накопитель на гибких магнитных дисках», жаргонный вариант - флоповод, флопик, флопарь от английского floppy-disk). Обычно дискета представляет собой гибкую пластиковую пластинку, покрытую ферромагнитным слоем, отсюда английское название «floppy disk» («гибкий диск»). Эта пластинка помещается в пластмассовый корпус, защищающий магнитный слой от физических повреждений. Оболочка бывает гибкой или прочной. Запись и считывание дискет осуществляется с помощью специального устройства -- дисковода (флоппи-дисковода). Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения.

1.2.2 Накопители на жестких магнитных дисках

В качестве накопителей на жестких магнитных дисках широкое распространение в ПК получили накопители типа «винчестер». Термин винчестер возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 КВ (IBM, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром 30/30 известного охотничьего ружья «Винчестер». В этих накопителях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или из керамики и покрытых ферролаком. Диски вместе с блоком магнитных головок считывания/записи помещены в герметически закрытый корпус. Емкость этих накопителей, благодаря чрезвычайно плотной записи, достигает несколько сотен гигабайт. Жесткие диски вращаются с очень высокой скоростью (в современных ПК 7200 об/мин и выше), поэтому доступ к информации выполняется достаточно быстро.

1.2.3 Накопители на оптических дисках

Компакт-диск («CD», «Shape CD», «CD-ROM», «КД ПЗУ») - оптический носитель информации в виде диска с отверстием в центре, информация с которого считывается с помощью лазера. Изначально компакт-диск был создан для цифрового хранения аудио (т. н. Audio-CD), однако в настоящее время широко используется как устройство хранения данных широкого назначения (т. н. CD-ROM). Аудио-компакт-диски по формату отличаются от компакт-дисков с данными, и CD-плееры обычно могут воспроизводить только их (на компьютере, конечно, можно прочитать оба вида дисков). Встречаются диски, содержащие как аудиоинформацию, так и данные - их можно и послушать на CD-плеере, и прочитать на компьютере.

С развитием формата сжатия/хранения данных mp3 производители бытовых CD-плееров и музыкальных центров начали снабжать их возможностью чтения mp3-файлов с CD-ROM. Аббревиатура «CD-ROM» означает «Compact Disc Read Only Memory» что в переводе обозначает компакт-диск с возможностью чтения. «КД ПЗУ» означает «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство». CD-ROM-ом часто ошибочно называют CD-привод для чтения компакт-дисков. Развитие материальных носителей информации в целом идёт по пути непрерывного поиска объектов с высокой долговечностью, большой информационной ёмкостью при минимальных физических размерах носителя. Начиная с 1980-х годов, вс. более широкое распространение получают оптические (лазерные) диски. Это пластиковые или алюминиевые диски, предназначенные для записи и воспроизведения информации при помощи лазерного луча.

Впервые оптическая запись звуковых программ для бытовых целей была осуществлена в 1982 г. фирмами "Sony" и "Philips" в лазерных проигрывателях на компакт-дисках, которые стали обозначаться аббревиатурой CD (Compact Disc). В середине 1980-х годов были созданы компакт-диски с постоянной памятью - CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory). C 1995 стали использоваться перезаписываемые оптические компакт-диски: CD-R (CD Recordable) и CD-E (CD Erasable). Оптические диски имеют обычно поликарбонатную или стеклянную термообработанную основу. Рабочий слой оптических дисков изготавливают в виде тончайших плёнок легкоплавких металлов (теллур) или сплавов (теллур-селен, теллур-углерод, теллур-селен-свинец и др.), органических красителей. Информационная поверхность оптических дисков покрыта миллиметровым слоем прочного прозрачного пластика (поликарбоната).

В процессе записи и воспроизведения на оптических дисках роль преобразователя сигналов выполняет лазерный луч, сфокусированный на рабочем слое диска в пятно диаметром около 1 мкм. При вращении диска лазерный луч следует вдоль дорожки диска, ширина которой также близка к 1 мкм. Возможность фокусировки луча в пятно малого размера позволяет формировать на диске метки площадью 1-3 мкм. В качестве источника света используются лазеры (аргоновые, гелий-кадмиевые и др.). В результате плотность записи оказывается на несколько порядков выше предела, обеспечиваемого магнитным способом записи. Информационная ёмкость оптического диска достигает 1 Гбайт (при диаметре диска 130 мм) и 2-4 Гбайт (при диаметре 300 мм). В отличие от магнитных способов записи и воспроизведения, оптические методы являются бесконтактными. Лазерный луч фокусируется на диск объективом, отстоящим от носителя на расстоянии до 1 мм. При этом практически исключается возможность механического повреждения оптического диска.

Для хорошего отражения лазерного луча используется так называемое "зеркальное" покрытие дисков алюминием или серебром. Широкое применение в качестве носителя информации получили также магнитооптические компакт- диски типа RW (Re Writeble). На них запись информации осуществляется магнитной головкой с одновременным использованием лазерного луча. Лазерный луч нагревает точку на диске, а электромагнит изменяет магнитную ориентацию этой точки. Считывание же производится лазерным лучом меньшей мощности. Во второй половине 1990-х годов появились новые, весьма перспективные носители документированной информации - цифровые универсальные видеодиски DVD (Digital Versatile Disk) типа DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R с большой ёмкостью (до 17 Гбайт). Увеличение их ёмкости связано с использованием лазерного луча меньшего диаметра, а также двухслойной и двусторонней записи. По технологии применения оптические, магнитооптические и цифровые компакт-диски делятся на 3 основных класса:

1. Диски с постоянной (нестираемой) информацией (CD-ROM). Это пластиковые компакт-диски диаметром 4,72 дюйма и толщиной 0,05 дюйма. Они изготавливаются с помощью стеклянного диска-оригинала, на который наносится фоторегистрирующий слой. В этом слое лазерная система записи формирует систему питов (меток в виде микроскопических впадин), которая затем переносится на тиражируемые диски-копии. Считывание информации осуществляется также лазерным лучом в оптическом дисководе персонального компьютера. CD-ROM обычно обладают .мкостью 650 Мбайт и используются для записи цифровых звуковых программ, программного обеспечения для ЭВМ и т.п.;

2. Диски, допускающие однократную запись и многократное воспроизведение сигналов без возможности их стирания (CD-R; CD-WORM - Write-Once, Read-Many - один раз записал, много раз считал). Используются в электронных архивах и банках данных, во внешних накопителях ЭВМ. Они представляют собой основу из прозрачного материала, на которую нанесен рабочий слой;

3. Реверсивные оптические диски, позволяющие многократно записывать, воспроизводить и стирать сигналы (CD-RW; CD-E). Это наиболее универсальные диски, способные заменить магнитные носители практически во всех областях применения. Они аналогичны дискам для однократной записи, но содержат рабочий слой, в котором физические процессы записи являются обратимыми. Технология изготовления таких дисков сложнее, поэтому они стоят дороже дисков для однократной записи.

В настоящее время оптические (лазерные) диски являются наиболее надёжными материальными носителями документированной информации, записанной цифровым способом. Вместе с тем активно ведутся работы по созданию ещё более компактных носителей информации с использованием так называемых нанотехнологий, работающих с атомами и молекулами. Плотность упаковки элементов, собранных из атомов, в тысячи раз больше, чем в современной микроэлектронике. В результате один компакт-диск, изготовленный по нанотехнологии, может заменить тысячи лазерных дисков.

1.3 Электронные носители информации

Вообще говоря, все рассмотренные ранее носители тоже косвенно связаны с электроникой. Однако имеется вид носителей, где информации хранится не на магнитных/оптических дисках, а в микросхемах памяти. Эти микросхемы выполнены по FLASH-технологии, поэтому такие устройства иногда называют FLASH-дисками (в народе просто «флэшка»). Микросхема, как можно догадаться, диском не является. Однако операционные системы носители информации с FLASH-памятью определяют как диск (для удобства пользователя), поэтому название «диск» имеет право на существование. Флэш-память (англ. Flash-Memory) - разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. Флэш-память может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (обычно около 10 тысяч раз). Несмотря на то, что такое ограничение есть, 10 тысяч циклов перезаписи - это намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW. Стирание происходит участками, поэтому нельзя изменить один бит или байт без перезаписи всего участка (это ограничение относится к самому популярному на сегодня типу флэш-памяти - NAND). Преимуществом флэш-памяти над обычной является её энергонезависимость - при выключении энергии содержимое памяти сохраняется. Преимуществом флэш-памяти над жёсткими дисками, CD-ROM-ами, DVD является отсутствие движущихся частей. Поэтому флэш-память более компактна, дешева (с учётом стоимости устройств чтения-записи) и обеспечивает более быстрый доступ.

2. Хранение информации

Хранение информации - это способ распространения информации в пространстве и времени. Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга - библиотека, картина - музей, фотография - альбом). Этот процесс такой же древний, как и жизнь человеческой цивилизации. Уже в древности человек столкнулся с необходимостью хранения информации: зарубки на деревьях, чтобы не заблудиться во время охоты; счет предметов с помощью камешков, узелков; изображение животных и эпизодов охоты на стенах пещер. С рождением письменности возникло специальное средство фиксирования и распространения мысли в пространстве и во времени. Родилась документированная информация - рукописи и рукописные книги, появились своеобразные информационно-накопительные центры - древние библиотеки и архивы. Постепенно письменный документ стал и орудием управления (указы, приказы, законы). Вторым информационным скачком явилось книгопечатание. С его возникновением наибольший объем информации стал храниться в различных печатных изданиях, и для ее получения человек обращается в места их хранения (библиотеки, архивы и т. д.). В жизни человека процесс длительного хранения информации играет большую роль и подвергается постоянному совершенствованию. Когда объем накапливаемой информации возрастает настолько, что ее становится просто невозможно хранить в памяти, человек начинает прибегать к помощи различного рода записных книжек, указателей и т.д. Различная информация требует разного времени хранения:

· проездной билет надо хранить только в течение поездки

· программу телевидения - текущую неделю

· школьный дневник - учебный год

· аттестат зрелости - до конца жизни

· исторические документы - несколько столетий.

ЭВМ предназначена для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней. Хранение очень больших объемов информации оправдано только при условии, если поиск нужной информации можно осуществить достаточно быстро, а сведения получить в доступной форме. Информационная система - это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска и размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур - главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов.

Например, личная библиотека, в которой может ориентироваться только ее владелец, информационной системой не является. В публичных же библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный, поэтому поиск и выдача книг, а также размещение новых поступлений представляют собой стандартные, формализованные процедуры.

2.1 От информации к данным

Человек по-разному подходит к хранению информации. Все зависит от того сколько ее и как долго ее нужно хранить. Если информации немного ее можно запомнить в уме. Нетрудно запомнить имя своего друга и его фамилию. А если нужно запомнить его номер телефона и домашний адрес мы пользуемся записной книжкой. Когда информация запомнена (сохранена) ее называют данные.

Для записи данных в книжку требуется больше времени, чем на то чтобы их запомнить. Востребовать данные из записной книжки или из тетрадки тоже не так просто как вспомнить, но если в голове информация не сохранилась, то и записная книжка и тетрадка оказываются более надежными источниками данных. Самые долговременные средства для хранения данных - это книги. В них данные хранятся сотни лет. Благодаря книгам информация распространяется не только в пространстве, но и во времени. Мы знаем, что по древним рукописным книгам, созданным сотни и тысячи лет назад, можно приобретать знания и сегодня. Информация в книгах хранится столь долго потому, что есть специальные организации, которым поручено собирать все выходящие книги и надежно их хранить. Такие организации нам известны - это библиотеки и музеи. Любое знание, занесенное в книгу, обязательно кем-то сохраняется для других поколений, для этого в каждом государстве есть специальные законы. Но мы живем в 21-м веке. Поэтому, когда речь идет об информации и о хранении данных, то в первую очередь мы вспоминаем о компьютерах. Данные в компьютере имеют различное назначение. Некоторые из них нужны только в течение короткого периода, другие должны храниться длительное время. Вообще говоря, в компьютере есть довольно много «хитрых» устройств, которые предназначены для хранения информации. Например, регистры процессора, регистровая КЭШ-память и т.п. Но большинство «простых смертных» даже не слышали таких «страшных» слов. Поэтому мы ограничимся рассмотрением оперативной памяти (ОЗУ) и постоянной памяти, к которой относятся уже рассмотренные нами носители информации.

2.2 Оперативная память компьютера

Как уже было сказано, в компьютере тоже есть несколько средств для хранения информации. Самый быстрый способ запомнить данные - это записать их в электронные микросхемы. Такая память называется оперативной памятью. Оперативная память состоит из ячеек. В каждой ячейке может храниться один байт данных. У каждой ячейки есть свои адрес. Можно считать, что это как бы номер ячейки, поэтому такие ячейки еще называют адресными ячейками. Когда компьютер отправляет данные на хранение в оперативную память, он запоминает адреса, в которые эти данные помещены. Обращаясь к адресной ячейке, компьютер находит в ней байт данных. Данные в оперативной памяти хранятся байтами. Количество байтов, которые можно сохранить в оперативной памяти, зависит от ее объема. Объем оперативной памяти измеряют килобайтами (Кбайт) или мега байтами (Мбайт). Для современных домашних ПК нормальным объемом ОЗУ считается 2-4 ГБ.

Хотя были времена (и не так уж это давно было), когда объем ОЗУ в 4-8 МБ могли позволить себе только очень богатые люди. Двумя байтами можно записать адрес для 65 536 ячеек памяти (от 0 до 65535). Для большего количества ячеек адрес должен иметь больше байтов. Условно считают, что килобайт равен тысяче байтов. На самом деле 1 Кбайт равен 210 то есть 1024 байтам. Точно так же считают, что один мегабайт равен тысяче килобайтов или миллиону байтов хотя более точно 1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1 048 576 байт (220).

2.3 Регенерация оперативной памяти

Адресная ячейка оперативной памяти хранит один байт, а поскольку байт состоит из восьми битов, то в ней есть восемь битовых ячеек. Каждая битовая ячейка микросхемы оперативной памяти хранит электрический заряд. Заряды не могут храниться в ячейках долго - они «стекают». Всего за несколько десятых долей секунды заряд в ячейке уменьшается настолько, что данные утрачиваются. Что делает человек, чтобы не забыть информацию? Он регулярно ее повторяет. То же делает и компьютер. Десятки раз в секунду он проверяет, что содержится в ячейках памяти и «подзаряжает» каждую ячейку (как бы повторяет запись). Это называется регенерацией оперативной памяти. Регенерация памяти происходит очень быстро. Мы не замечаем, как каждую секунду несколько раз обновляются мегабайты памяти, но стоит только на мгновение отключить питание компьютера, как регенерация прекратится. Даже кратковременное исчезновение напряжения в сети приводит к стиранию оперативной памяти и «сбросу» компьютера.

2.4 Дисковая память

Для постоянного хранения данных используют носители информации (см. раздел «Виды носителей информации»). Компакт диски и дискеты имеют относительно небольшое быстродействие, поэтому большая часть информации, к которой необходим постоянный доступ, хранится на жестком диске. Вся информация на диске хранится в виде файлов. Для управления доступом к информации существует файловая система. Имеется несколько типов файловых систем.

2.4.1 Структура данных на диске

Чтобы данные можно было не только записать на жесткий диск, а потом еще и прочитать, надо точно знать, что и куда было записано. У всех данных должен быть адрес. У каждой книги в библиотеке есть свой зал, стеллаж, полка и инвентарный номер - это как бы ее адрес. По такому адресу книгу можно найти. Все данные, которые записываются на жесткий диск, тоже должны иметь адрес, иначе их не разыскать. Если запоминать отдельно каждый адрес, в который были записаны байты данных, то хранить эти адреса станет труднее, чем сами данные. К счастью, мы уже знаем, что информация хранится не байтами, а файлами. Файл - наименьшая единица хранения данных (вообще-то это утверждение справедливо только с точки зрения пользователя, на самом деле не все так просто).

Каждый файл на диске имеет свой адрес. Если нам нужна какая-то информация, компьютер находит на диске нужный файл, а потом байт за байтом считывает из него данные в оперативную память, пока не дойдет до конца файла. Чтобы у каждого файла на диске был свой адрес, диск разбивают на дорожки, а дорожки, в свою очередь, разбивают на секторы. Размер каждого сектора стандартен и равен 512 байтам (впрочем, можно отформатировать диск нестандартным образом). Разбиение диска на дорожки и секторы называется форматированием диска. Его выполняют служебные программы. Форматирование диска чем-то похоже на разлиновывание тетради. Как и для тетради, форматирование диска нужно выполнить только один раз (хотя ничто не мешает нам выполнить его снова).

Самая первая дорожка магнитного диска (нулевая) считается служебной - там хранится служебная информация. Например, на этой дорожке хранится так называемая таблица размещения файлов (FAТ-таблица). В этой таблице компьютер запоминает адреса записанных файлов. Когда нам нужен какой-то файл, компьютер по его имени находит в этой таблице номер дорожки и номер сектора, после чего магнитная головка переводится в нужное положение, файл считывается и направляется в оперативную память для обработки. Если таблица размещения файлов почему-то будет повреждена, то информация, имевшаяся на диске, может быть утрачена. На самом деле она там, конечно, остается, но к ней нельзя обратиться. Поэтому таблица размещения файлов для надежности дублируется. У нее есть копия, и при любых повреждениях компьютер сам восстанавливает эту таблицу. Благодаря этому с компьютером можно работать годами и не терять данные.

2.4.2 Файловые системы

Стоит отметить, что структура данных на диске зависит от типа файловой системы. Все файловые системы состоят из структур, необходимых для хранения и управления данными. Эти структуры обычно включают загрузочную запись операционной системы, каталоги и файлы.

Файловая система также исполняет три главных функции:

1. Отслеживание занятого и свободного места

2. Поддержка имен каталогов и файлов

3. Отслеживание физического местоположения каждого файла на диске.

Различные файловые системы используются различными операционными системами (ОС). Некоторые OС могут распознавать только одну файловую систему, в то время как другие OС могут распознавать несколько. Некоторые из наиболее распространенных файловых систем:

· FAT (File Allocation Table)

· FAT32 (File Allocation Table 32)

· NTFS (New Technology File System)

· HPFS (High Performance File System)

· NetWare File System

· Linux Ext2 и Linux Swap

FAT

Файловая система FAT используется DOS, Windows 3.x и Windows 95, также доступна в Windows 98/Me/NT/2000 и OS/2. Реализуется при помощи File Allocation Table (FAT - Таблицы Распределения Файлов) и кластеров. FAT - сердце файловой системы. Для безопасности FAT имеет дубликат, чтобы защитить ее данные от случайного стирания или неисправности. Кластер - самая маленькая единица системы FAT для хранения данных. Один кластер состоит из фиксированного числа секторов диска. В FAT записано, какие кластеры используются, какие являются свободными, и где файлы расположены в пределах кластеров. Файловая система FAT поддерживает диск или раздел размером до 2 ГБ, но допускает не более 65525 кластеров. Поэтому, независимо от размера жесткого диска или раздела, количество секторов в одном кластере должно быть достаточно большим, чтобы все доступное место могло быть заключено в пределах 65525 кластеров. Чем больше доступного места, тем большим должен быть размер кластера.

ПРИМЕЧАНИЕ: Вообще, большие кластеры имеют тенденцию тратить впустую большее количество места, чем маленькие кластеры.

Файловая система FAT также использует корневой каталог. Этот каталог имеет допустимое максимальное количество записей и должен быть расположен в определенном месте на диске или разделе. ОС, которые используют файловую систему FAT, представляют корневой каталог с символом "обратный слеш" и при загрузке на дисплее появляется этот каталог. Корневой каталог хранит информацию о каждом подкаталоге и файле в форме индивидуальной записи. Например, запись каталога содержит такую информацию, как имя файла, размер файла, дата и время, которые указывают, когда файл был последний раз изменен, номер начального кластера (какой кластер содержит первую часть файла) и атрибуты файла (например, скрытый или системный).

FAT-32

FAT32 - файловая система, которая может использоваться Windows 95 OEM Service Release 2 (версия 4.00.950B), Windows 98, Windows Me и Windows 2000. Однако, DOS, Windows 3.x, Windows NT 3.51/4.0, более ранние версии Windows 95 и OS/2 не распознают FAT32 и не могут загружать или использовать файлы на диске или разделе FAT32.

FAT32 - развитие файловой системы FAT. Она основана на 32-битовой таблице распределения файлов, более быстрой, чем 16-битовые таблицы, используемые системой FAT. В результате, FAT32 поддерживает диски или разделы намного большего размера (до 2 ТБ). Файловая система FAT32 использует меньшие кластеры, чем FAT, имеет дубликат загрузочных записей и особенностей корневого каталога, который может быть любого размера и может быть расположен в любом месте диска или раздела.

NTFS

NTFS (Новая Технология Файловой Системы) доступна только Windows NT/2000. NTFS не рекомендуется использовать на дисках размером менее 400 МБ, потому что она требует много места для структур системы. Центральная структура файловой системы NTFS - это MFT (Master File Table).

NTFS сохраняет множество копий критической части таблицы для защиты от неполадок и потери данных. Подобно FAT и FAT32, NTFS использует кластеры для хранения данных, однако, размер кластера не зависит от размера диска или раздела. Размер кластера всего в 512 байтов может быть установлен независимо от того, имеет ли раздел размер 500 МБ или 5 ГБ.

Использование маленьких кластеров не только уменьшает количество потраченного впустую дискового пространства, но также и уменьшает фрагментацию файлов - состояние, когда файлы разбиты на множество кластеров, находящихся на несмежных участках, что замедляет доступ к файлам. Из-за способности использовать маленькие кластеры, NTFS хорошо работает на больших дисках. Наконец, файловая система NTFS поддерживает горячую установку - процесс, через который дефектные секторы автоматически обнаруживаются, отмечаются как "плохие" и в дальнейшем не используются.

HPFS

HPFS (Файловая система с высокой производительностью) - привилегированная файловая система для OS/2, которая также поддерживается старшими версиями Windows NT. В отличие от файловых систем FAT, HPFS сортирует свои каталоги, основываясь на именах файлов. HPFS также использует более эффективную структуру для организации каталога. В результате доступ к файлу часто быстрее и место используется более эффективно, чем с файловой системой FAT.

HPFS распределяет данные файла в секторах, а не в кластерах. Чтобы сохранить дорожку, которая имеет секторы или не используется, HPFS организовывает диск или раздел в виде групп по 8 МБ. Такое группирование улучшает производительность, потому что головки чтения/записи не должны возвращаться на нулевую дорожку каждый раз, когда ОС нуждается в доступе к информации о доступном месте или местоположении необходимого файла.

NetWare File System

Операционная система Novell NetWare использует файловую систему NetWare, которая была разработана специально для использования службами NetWare.

Linux Ext2 и Linux Swap

Файловые системы Linux Ext2 и Linux были разработаны для ОС Linux OS (Версия UNIX для свободно распространения). Файловая система Linux Ext2 поддерживает диск или раздел с максимальным размером 4 ТБ.

информация дискета компьютер файловый

2.4.3 Каталоги и путь к файлу

Рассмотрим для примера структуру дискового пространства системы FAT, как самой простой. Информационная структура дискового пространства - это внешнее представление дискового пространства, ориентированное на пользователя и определяемое такими элементами, как том (логический диск), каталог (папка, директория) и файл. Эти элементы используются при общении пользователя с операционной системой. Общение осуществляется с помощью команд, выполняющих операции доступа к файлам и каталогам. Дисковое пространство представляется пользователю, как множество логических дисков, для обозначения которых используются буквы латинского алфавита от А до Z. При этом имена А и В зарезервированы для гибких дисков. С каждым из логических дисков связано дерево каталогов. Дерево каталогов ОБЯЗАТЕЛЬНО содержит один корневой каталог (root directory) и множество иерархически подчиненных каталогов.

Корневой каталог ВСЕГДА существует на отформатированном диске! Размер корневого каталога для данного диска - величина фиксированная, поэтому максимальное количество "привязанных" к нему файлов и других (дочерних) каталогов (подкаталогов) - строго определенное. Корневой каталог не имеет имени. Можно считать, что имя корневого каталога совпадает с именем соответствующего логического диска. Подчиненные каталоги - это (по существу) файлы определенной структуры, аналогичной структуре корневого каталога (рис. 2).

Размер подчиненного каталога не фиксирован - он динамически изменяется при добавлении и удалении регистрируемых в нем объектов (файлов или дочерних подкаталогов). Размер подчиненного каталога ограничивается только размером логического диска.

Рис. 2. Дерево каталогов

MS-DOS и большинство других операционных систем поддерживают иерархическую (древовидную) структуру каталогов (рис. 2.). В отличие от корневого каталога, остальные каталоги (подкаталоги) создаются с помощью специальных внутренних команд операционной системы. Основная цель такой структуры каталогов - организация эффективного хранения большого количества файлов на диске. КАЖДЫЙ каталог (кроме корневого) имеет "родителя". То есть КАЖДЫЙ каталог (кроме корневого) имеет другой каталог, к которому данный каталог "привязан". MS-DOS рассматривает каждый каталог (кроме корневого), как файл. Термин "привязан" иногда заменяется термином "зарегистрирован". На рис. 2.1 каталог 2.1 привязан к каталогу 1.1, т.е. является дочерним по отношению к каталогу 1.1, и родительским по отношению к каталогам 3.1 и 3.2. Таким образом, каталоги - это некие «ящички» для хранения файлов. Сами файлы хранятся в каталогах где-то на диске. Чтобы открыть файл, нужно знать его местоположение. Местоположение файла однозначно определяется путем к файлу. Путь к файлу - это цепочка каталогов (папок), включая корневой. Допустим, что в каталоге 3.2 (см. рис. 2.) хранится файл TEST.TXT.

Каталоги в полном пути к файлу разделяются косой чертой (\). Чтобы открыть файл TEST.TXT из командной строки, пользователь должен ввести полное имя файла именно в таком виде (включая кавычки). Кавычки приходится применять потому, что в именах каталогов используются пробелы - именно поэтому не рекомендуется использовать пробелы в именах файлов, так как некоторые программисты в спешке могут просто забыть о кавычках, в результате чего их программы будут работать некорректно с такими файлами. Разумеется, это плохие программы, но иногда выбора просто нет. Если в пути к файлу нет пробелов, то кавычки можно исключить.

Источники информации

1. Информатика: Учебник. - 3-е перераб. изд. / Под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 768 с.: ил.

2. Волк В.К. Исследование функциональной структуры памяти персонального компьютера. Лабораторный практикум. Учебное пособие. Издательство Курганского государственного университета, 2004 г. - 72 с.

Размещено на Allbest.ru