Краткое содержание: Параграф § 9 / Информатика 10 класс

Основы работы с файлами и каталогами

Файл — это именованная и структурированная совокупность данных, которая хранится на внешних устройствах (носителях информации) и рассматривается операционной системой как единое целое при обработке. Файлы характеризуются набором параметров, включая имя, размер, даты создания и модификации, а также атрибуты (архивный, системный, скрытый, только для чтения). Размер файла выражается в байтах.

Каталог, или папка, представляет собой именованную совокупность файлов и вложенных каталогов. Он служит для организации, хранения и поиска информации на носителе. Каталог сам по себе не содержит информации, а лишь ссылки на файлы и подкаталоги.

Файловая система — это часть операционной системы (ОС), которая определяет методы организации, хранения и именования данных на носителях информации. Современные файловые системы обеспечивают решение ряда ключевых задач:

• Поддержка правил именования файлов и каталогов.
• Обеспечение программного интерфейса для работы приложений с файлами.
• Регулирование порядка физического размещения файлов на диске.
• Гарантирование защиты данных в случае сбоев и ошибок.
• Установка и контроль прав доступа к данным для каждого пользователя.
• Обеспечение совместной работы с файлами (например, режим «только чтение»).

Файловые структуры и путь к файлу

Совокупность файлов и их взаимосвязи на диске называются файловой структурой диска. Изначально использовалась одноуровневая структура, где все файлы хранились в одном каталоге. Для работы с большим количеством файлов используются иерархические (многоуровневые) файловые структуры, где файлы группируются в каталоги, а каталоги могут быть вложены в каталоги более высокого уровня. Графически иерархическая структура часто изображается в виде дерева. Для доступа к файлу или каталогу указывается его путь (адрес), который представляет собой последовательность символов, показывающую расположение объекта в файловой системе. Полное имя файла включает его путь и собственное имя.

Маска имени файла и кластеры

Для поиска нужного файла в многоуровневой файловой системе или при неизвестности точного имени файла используются маски имени файла. Маска — это последовательность букв, цифр и допустимых символов, а также символов-шаблонов ? (вопросительный знак) и * (звездочка), которые определяют или ограничивают требования к имени файла:

• ?: замещает ровно один произвольный символ.
• *: замещает любую последовательность символов произвольной длины, включая пустую последовательность.

Физически файлы на диске хранятся в единицах, называемых кластерами (блоками). Размер минимального размещения файла (кластера) составляет от 512 байт до 64 Кбайт и зависит от используемой файловой системы. При записи файла ему выделяется целое число кластеров. Использование кластеров большего размера позволяет увеличить скорость чтения/записи и максимальный объем диска, но приводит к неэффективному использованию дискового пространства для маленьких файлов, так как неиспользуемая часть последнего кластера (внутренняя фрагментация) остается занятой.

Для каждого файла ОС старается выделить смежные (соседние) кластеры, чтобы предотвратить фрагментацию — рассеивание содержимого файла по диску, что снижает производительность. Защита данных обеспечивается журналированием, когда все операции с файлами записываются в специальный журнал. Это позволяет восстановить данные после сбоя.