Хранение данных. Организация и обслуживание файловой структуры. Файловые менеджеры и их применение
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Российский государственный
Волгоградский филиал
_______ Е.А.Сидорова
по дисциплине «Информатика»
для студентов 1 курса
на тему: Хранение данных.
Организация
и обслуживание файловой
Файловые менеджеры и их
Волгоград 2011 учебный год
Оглавление
1.Основы хранение данных.
Обзор кьютерных
систем и массовой памяти Эволюция технологий
массовой памяти Еще до появления первых коммерческих
электронно-вычислительных машин в 1951
году массовая память - пусть и мизерная
по сегодняшним меркам - стала необходимостью.
Давным-давно, еще примерно в середине
19 века, перфорированные карты были использованы
для ввода данных в "доисторические"
калькуляторы и другие подобные машины.
В 40-е годы нашего века для хранения информации
использовались вакуумные лампы, на смену
которым впоследствии пришли ленточные
накопители, начавшие вытеснять перфокарты
в начале 50-х. Только спустя пару лет на
сцене появились магнитные барабаны. И
наконец, в 1957 году были представлены первые
жесткие диски как одна из компонент IBM'овского
компьютера RAMAC 350. Для записи 5 мегабайт
(миллионов байт) данных тогда требовалось
полсотни 24-дюймовых дисков, годовое использование
которых обходилось в $35,000, или $7,000 за мегабайт
в год.
На протяжении лет применение жестких
дисков ограничивалось их установкой
в мейнфреймы и мини-компьютеры. Огромные
"дисковые плантации" гигантских
14- или 8-дюймовых накопителей, стоящих
десятки тысяч долларов каждый, жужжали
в уединении в кондиционированном воздухе
корпоративных вычислительных центров.
В начале 1980-х все изменила революция,
связанная с персональными компьютерами.
Именно она способствовала появлению
компактных накопителей на жестких дисках.
Первые 5.25-дюймовые винчестеры запихивали
от 5 до 10 мегабайт данных, что эквивалентно
2,500-5,000 машинописных страниц, отпечатанных
с двух сторон, в устройство размером с
маленькую коробку из-под обуви. В те времена
емкость в 10 мегабайт воспринималась чрезмерно
большой для так называемых персональных
компьютеров.
В первых РС практически исключительно в качестве устройства хранения данных применялись дисководы для сменных гибких магнитных дисков. Термин "гибкие" в точности соответствует ранним 8-дюймовым и последовавшим за ними более удачным 5.25-дюймовым дискетам. Внутренний диск, который и содержал данные, обычно изготавливался из майлара (пленка, разработанная фирмой DuPont), покрывался магнитным оксидом и, так же как и наружный защитный пластиковый конверт, свободно гнулся. Внутренний диск современных небольших 3.5-дюймовых дискет устроен похоже, но он помещен в негнущийся пластиковый корпус, гораздо более надежный с точки зрения защиты от пыли и повреждений, чем гибкие конверты дискет большего размера.
С появлением в
1983 году IBM РС/ХТ жесткие диски стали
стандартной компонентой
Благодаря своей
конструкции жесткие диски
Как и другие
изделия электронной
Но не успел
еще 3.5-дюймовый форм-фактор завоевать все ключевые позиции в компьютерной
индустрии, как на сцене появились диски
шириной в 2.5 дюйма. Они родились в результате
поисков путей дальнейшего снижения веса
и габаритов портативных компьютеров,
приведшего к появлению знакомых нам ноутбуков
весом от 2 до 3 килограммов. Сегодняшние
2.5-дюймовые диски по размеру близки к
карточной колоде, весят всего-навсего
100 граммов с небольшим и в то же время
по емкости в несколько раз превосходят
некогда установленную планку в 500 мегабайт.
Не удивительно, что парад миниатюризации
не остановился на отметке 2.5 дюйма. В 1992
году появилось множество жестких дисков
1.8-дюймового форм-фактора, весящих уже
около 50 граммов и обладающих вместительностью
свыше 40 мегабайт. Были представлены даже
1.3-дюймовые винчестеры размером со спичечный
коробок. Естественно, сам по себе меньший
форм-фактор еще не означает технического
превосходства над большим и не ведет
к вытеснению последнего с рынка. Сегодня
диски размером 2.5 дюйма и меньше востребованы
только в тех компьютерных приложениях,
где ключевыми критериями выступают размеры
и вес. Там же, где ключевую роль играют
соображения емкости или удельной стоимости
хранения одного мегабайта данных, по-прежнему
предпочтительным решением являются накопители
большего размера. По этой причине 3.5-дюймовые
диски продолжают доминировать и в обозримом
будущем не уступят позиций в секторе
настольных компьютеров и рабочих станций,
не вторгаясь в вотчину 2.5-дюймовых винчестеров
- в портативные системы.
Переход к меньшим форм-факторам стал
возможен в результате непрекращающегося
совершенствования электроники, дисковых
носителей, головок чтения/записи и других
дисковых технологий, каждая из которых
обеспечивает возможность запоминания
большего количества данных на заданной
площади поверхности диска. Исторически
так повелось, что совершенствование технологий
выливается в происходящее каждые полтора
года удвоение плотности записи (и, следовательно,
емкости дисков).
За прошедшее с появления на свет первых
жестких дисков время эта технология стала
самым распространенным решением в области
массовой памяти для персональных компьютеров.
Производители добились громадного прогресса
в емкости, размерах и производительности
этих устройств. Сегодня в настольных
компьютерах, занятых мультимедиа, профессиональной
графикой, сетевыми и коммуникационными
приложениями, обычным явлением стали
3.5-дюймовые диски, емкость которых измеряется
гигабайтами (миллиардами байт). И эти
умещающиеся на ладони накопители не только
способны вместить сотни тысяч страниц
информации, но также и выдают выбранные
из этой горы данные всего за несколько
тысячных долей секунды. Более того, жесткие
диски оказывают эти услуги по дешевке.
Так, в начале 90-х стоимость 200-мегабайтного
диска упала ниже $200, что составило меньше
доллара за мегабайт (сравните с первыми
дисками!), а сегодня за эти деньги можно
приобрести уже 2-гигабайтный винчестер,
хранение мегабайта данных на котором
обойдется еще на порядок дешевле.
Взгляд в будущее
Microsof'овский президент Билл Гейтс предсказывает, что пользователи РС эволюционируют в "навигаторов среди знаний", потребность в быстродействии и вместительности массовой памяти по-прежнему будет опережать технологические разработки. Мнение Гейтса подкрепляется его авторитетом вдохновителя в создании десятков приложений для персональных компьютеров и лидирующих операционных сред - семейства Microsoft Windows, и каждое из них постоянно нуждается во все большем количестве памяти и более высоком уровне ее производительности. Всего один пример. Полная инсталляция Microsoft Word со встроенными средствами проверки орфографии и грамматики, словарем синонимов сегодня требует не меньше 25 мегабайт на диске, что более чем вдвое превосходит общую емкость винчестеров, устанавливавшихся в оригинальных IBM РС/ХТ.
Суперсовременные приложения, плотно завязанные на мультимедиа, нуждающиеся в сохранении на диске видеоизображений, требуют от массовой памяти еще большей емкости и производительности. Так, один-единственный кадр видео может превышать 4 мегабайта. Взглянув на истинно "живое" видео, оперирующее 30 кадрами в секунду, нетрудно сообразить, каким образом мультимедийное приложение может с легкостью "освоить" гигабайт дисковой памяти.
Эта публикация преследует цель познакомить вас поближе с решениями в области массовой памяти и, в частности, с жесткими дисками - одной из самых жизненно важных компонент современного компьютера. Вы узнаете об устройстве компьютерных систем, дисковых накопителей и других видов массовой памяти. В конце вы познакомитесь с теми передовыми технологиями и разработками, которые помогают жестким дискам оказывать революционное воздействие на нашу повседневную жизнь
Основы компьютерных систем
Чтобы в полной мере оценить,
какую роль средства массовой памяти
играют в сохранении и выдаче информации,
вам необходимо представлять основы
построения компьютерных систем. Компьютерная
система состоит из аппаратной и программной
компонент, работающих совместно, чтобы
помочь вам справиться с вашими задачами.
В общих словах можно сказать, что компьютер
занимается вычислениями. Он стремительно
складывает, вычитает, делит и умножает
числа, представляющие закодированные
данные (письма, числа, диаграммы, изображения,
цвета и т.д.). Мы работает с этими данными
каждый день, когда используем прикладные
программы, такие как текстовые процессоры,
электронные таблицы, базы данных или
графические пакеты.
Двоичная система хранения данных в компьютере
В отличие от людей, которые пользуются
для повседневных расчетов состоящей
из 10 цифр десятичной системой счисления,
цифровые компьютеры и большинство другого
электронного оборудования основаны на
двоичной системе, располагающей только
двумя цифрами. Посредством двоичной системы
все данные - тексты, числа и другая информация
- представляются в виде последовательности
двоичных цифр, названных битами. Принимающие
только два состояния - 0 или 1, что соответствует
двум положениям выключателя, биты записываются
на носитель данных, такой как магнитное
покрытие на пластинах компьютерного
жесткого диска.
Собирая отдельные биты в
8-битовые группы, называемые байтами,
компьютер кодирует данные для вычислений.
Например, латинская буква "В" с помощью
наиболее широко применяемого метода
представления алфавитно-цифровых символов
в цифровом виде кодируется как "01000010"
для последующей записи в компьютерной
памяти, отображения на экране или печати.
Архитектура компьютера: модель фон Неймана
Чтобы собирать, сохранять и передавать
двоичную информацию, компьютер строится
по архитектурной аппаратной модели, впервые
предложенной в 40-х годах математиком
Джоном фон Нейманом. Эта модель, модель
фон Неймана, разбивает все оборудование
компьютерной системы на пять главных
элементов: - центральный вычислительный
блок (CPU); - устройства ввода; - устройства
вывода; - память; - массовое хранилище
данных.
Каждый из этих элементов ассоциируется с конкретными физическими устройствами (аппаратурой) и каждый нуждается в программном обеспечении для совместной работы с остальными частями компьютерной системы. Модель фон Неймана легла в основу практически всех когда-либо построенных компьютеров - от занимавшего целый зал компьютера ЭНИАК до самых миниатюрных современных карманных РС.
Каким бы он ни был - микропроцессором Intel 386, 486 или Pentium в персональных компьютерах IBM и совместимых с ними, микропроцессором серии Motorola 68000 в компьютерах Apple Macintosh, RISC-процессором в PowerPC, процессором SPARC или MIPS в рабочих станциях UNIX, центральный вычислительный блок является "мозгом" любого современного компьютера. Эта тончайшая пластинка кремния имеет сложнейший массив из сотен тысяч и даже миллионов электронных двухпозиционных переключателей, или транзисторов, вытравленных на его поверхности. Используя невидимые электрические потоки, CPU выполняет базовые команды, называемые инструкциями, которые переправляют информацию с места на место по своим микропроводникам со скоростью, почти достигающей скорости света. Современные CPU выполняют многие миллионы инструкций в секунду.
CPU обменивается
инструкциями и данными с
Для работы CPU необходима информация. Чем
быстрее он ее получит, тем быстрее сможет
выполнить каждую полученную инструкцию.
Однако CPU работает во много раз быстрее,
чем любой дисковый накопитель или шина
ввода/вывода. Поэтому во избежание заторов
в потоках информации между CPU и остальной
частью системы и за счет этого предоставления
ему возможности работать на своей внутренней
скорости, части операционной системы
и используемых в настоящее момент прикладных
программ, а также данные, непосредственно
с которыми и работают эти программы, записываются
в специальную разновидность сверхбыстрой
твердотельной памяти. Эта память и получила
название памяти с произвольным доступом
(RAM).
Массовая память -основное хранилище информации
RAM - чрезвычайно быстрая, но и очень дорогая
память. К тому же она непостоянна: как
только компьютер выключается, находящиеся
в RAM данные пропадают. Естественно, отсюда
вытекает потребность в постоянной, несбрасываемой
памяти для хранения программного обеспечения
и данных. С этой ролью в компьютере справляется
массовая память. Вы можете рассматривать
массовую память как склад-хранилище данных
для вашего компьютера. Она обеспечивает
долговременное хранение с простым доступом
к большим объемам информации - как к программному
обеспечению, так и к данным.
Массовая память обычно является конечным
пунктом назначения для информации, с
которой работаете: вы сохраняете там
законченные результаты своей работы,
пока они могут снова потребоваться вам.
Поэтому массовая память очень часто оказывается
первым местом, куда должен обратиться
CPU, чтобы получить необходимые для работы
данные. (Иногда необходимая информация
вводится с клавиатуры, сканера, поступает
от модема или другого внешнего источника.)
Когда вы после включения компьютера по
первому разу запускаете прикладную программу,
CPU находит и считывает ее из массовой
памяти. Непосредственно сама программа
переносится (или, точнее говоря, копируется)
из своего места хранения в массовой памяти
в оперативную память компьютера, что
позволяет ей выполняться с большей скоростью.
Подобным образом любые востребованные
программой данные копируются из массовой
в оперативную память и возвращаются обратно
после того, как вы измените их (и, разумеется,
пожелаете навсегда сохранить изменения).
Хотя жесткие диски и стали основным видом массовой памяти, это далеко не единственная ее разновидность, доступная пользователям персональных компьютеров. Существует множество вариантов, каждых из которых отличается ценовыми и производительными показателями, удовлетворяющими специфическим нуждам. (Подробнее о других решениях в области массовой памяти будет рассказано в конце статьи.) В то же время большинство пользователей настольных и переносных персональных компьютеров, рабочих станций и серверов по-прежнему для решения первоочередных задач хранения информации ориентируется на традиционные жесткие диски. Сюда входит прямой доступ к программам и данным при повседневной работе. Именно для этих приложений жесткие диски обеспечивают оптимальное соотношение высокой емкости, быстрого доступа и низкой стоимости.
Программное обеспечение
- язык вычислений Условный язык, или
код, обрабатываемый компьютером для
декодирования и перевода двоичной цифровой
информации, называется программным обеспечением.
Во многом подобное человеческой речи,
программное обеспечение строится на
великом множестве языков. Даже наиболее
распространенные языки, включая Бейсик,
Кобол, Фортран и С, были разработаны с
ориентацией на специфические задачи.
Впрочем, независимо от того, на каком
языке оно написано, программное обеспечение
на деле выполняет только одну ключевую
функцию: оно преобразует инструкции и
данные из понятного человеку вида в двоичное
представление информации - в нули и единицы,
понятные компьютеру. Инструкции говорят
аппаратуре, что ей делать с полученными
данными, такими как составляющие текст
слова, заполняющие электронные таблицы
числа и образующие компьютерные иллюстрации
линии и многоугольники.
В настоящее время программное обеспечение
разбивается на множество уровней, но
в рамках данной публикации наиболее удобным
представляется разделение на операционные
системы и прикладные программы. Операционные
системы, такие как MS-DOS и Windows от Microsoft,
UNIX от UNIX System Labs, System 7 от Apple и OS/2 от IBM, устанавливают
взаимодействие между разными компьютерными
компонентами и выполняют широкий круг
административных задач. Например, операционная
система использует изощренные механизмы
адресации и маршрутизации данных для
обнаружения находящейся на жестком диске
информации.
Прикладные программы обычно работают
с самим компьютерным пользователем: они
обрабатывают наши слова, управляют нашими
базами данных, перемалывают числа в наших
таблицах. Прикладные программы используют
операционную систему как базу для доступа
к компонентам компьютера и выполнения
специфических задач. Они обеспечивают
"человеко-язычный" интерфейс (способ
и средства взаимодействия), который позволяет
нам управлять и обмениваться информацией
с компьютером.
2.Организация и обслуживание файловой структуры.
Основы файловой структуры.
Работа с большими наборами данных автоматизируется проще, когда данные упорядочены, т.е. образуют заданную структуру. Существует 3 основных типа структур данных: линейная, табличная, иерархическая.
Линейные структуры данных – это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента однозначно определяется его номером.
Табличные структуры данных – это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента определяется номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент.
Нерегулярные данные, которые трудно представить в виде списка или таблицы, часто представляют в виде иерархической структуры. В иерархической структуре адрес каждого элемента определяется путем доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу.
В качестве единицы хранения данных в компьютере принят объект переменной длины, называемый файлом.
Файл – это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем.
Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая в данном случае называется файловой структурой. В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором сохраняются файлы. Далее файлы группируются в папки, внутри которых могут быть созданы вложенные папки. Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена папок, через которые проходит. В качестве разделителя используется символ "\" (обратная косая черта).
Полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему
<имя носителя>\<имя папки 1>\…<имя папки n> \имя файла.
По способам именования файлов различают "короткое" и "длинное" имя. До появления Windows95 существовало соглашение, согласно которому имя файла состоит из 2-х частей: собственно имени и расширения имени. На имя файла отводится 8 символов, а на его расширение – 3 символа. Имя от расширения отделяется точкой. Как имя, так и расширение могли включать только символы латинского алфавита. Такие имена файлов назывались "короткими". Их недостаток – низкая содержательность. С появлением Windows95 было введено понятие "длинного" имени. Такое имя может содержать до 256 символов. "Длинное" имя может содержать любые символы, кроме 9 специальных: \, /, :, *, ?, ", <, >, |. В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Расширением имени считаются все символы, идущие после последней точки.
Кроме имени и расширения имени файлов Операционная система хранит для каждого файла дату его создания или изменения и несколько величин, называемых атрибутами файла.
Обслуживание файловой структуры.
Атрибуты – это дополнительные параметры, определяющие свойства файлов.
Атрибут Только чтение ограничивает возможности работы с файлом. Его установка означает, что файл не предназначен для внесения изменений.
Атрибут Скрытый сигнализирует операционной системе о том, что данный файл не следует отображать на экране при проведении файловых операций. Это мера защиты против случайного повреждения файла.
Атрибутом Системный помечаются файлы, обладающие важными функциями в работе самой операционной системы.
Атрибут Архивный в прошлом использовался для работы программ резервного копирования. Современные программы резервного копирования используют свои средства для установления факта изменения файла и данный атрибут во внимание не принимается, а его изменение вручную средствами операционной системы не имеет практического значения.
Способ хранения файлов на дисках называется файловой системой. Иерархическая структура, в виде которой операционная система отображает файлы и папки диска, называют файловой структурой.
К основным
операциям с файловой
· навигация по файловой структуре;
· запуск программ и открытие документов;
· создание папок;
· копирование файлов и папок;
· перемещение файлов и папок;
· удаление файлов и папок;
· переименование файлов и папок;
· создание ярлыков.
Навигация по файловой структуре
Путешествие по
содержимому дисков и папок компьютера
называется навигацией по файловой структуре.
Навигационные средства позволяют
просматривать файловую структуру,
найти нужный файл и выполнить
с ним ряд необходимых операций
Операционная система Windows предоставляет несколько методов навигации по файловой структуре. Основными средствами навигации являются программа Проводник и система окон Мой компьютер.
При работе с файловой структурой следует иметь в виду:
· при перетаскивании значков объектов между папками, принадлежащими одному диску, автоматически выполняется перемещение объектов. Если нужно выполнить копирование, используют специальное перетаскивание;
· при перетаскивании значков объектов между папками, принадлежащими разным дискам, автоматически выполняется копирование объектов. Если нужно выполнить перемещение, используют специальное перетаскивание.
Окно Мой компьютер
Диски, представленные в окне этой папки, можно открыть, а потом разыскать на них любые нужные папки и файлы. Копирование и перемещение файлов и папок из одной папки в другую можно выполнить путем перетаскивания их значков из окна одной папки в окно другой. Для удаления объектов можно использовать перетаскивание на значок Корзины, а можно пользоваться контекстным меню данного объекта. Для создания в папке ярлыка документа или программы можно использовать специальное перетаскивание или команду Создать – Ярлык из контекстного меню.
В Windows на экране обычно присутствует только одно окно папки. Если в окне папки открыть вложенную папку, то ее окно замещает предыдущее. Это неудобно, если надо выполнять операции перетаскивания между окнами. Чтобы каждая папка открывалась в собственном окне, надо включить следующий переключатель: Пуск – Настройки – Свойства папки – Настроить – Открывать каждую папку в отдельном окне (Сервис – Свойства папки – вкладка Общие, переключатель Открывать каждую папку в отдельном окне).
Программа Проводник
Проводник – служебная программа, предназначенная для навигации по файловой структуре компьютера и ее обслуживания.
Запускается командой Пуск – Программы – Проводник или правым щелчком на кнопке Пуск.
Рабочая область окна Проводник разделена на 2 части: левая панель, называемая панелью папок, и правая панель, называемая панелью содержимого
Навигацию по файловой структуре выполняют на левой панели Проводника. Папки могут быть развернуты или свернуты, а также раскрыты или закрыты. Если папка имеет вложенные папки, то на левой панели рядом с папкой отображается узел, отмеченный знаком «+», Щелчок на узле разворачивает папку, при этом знак «+» меняется на "-”. Таким же образом папки и сворачиваются.
Для того, чтобы раскрыть папку, надо щелкнуть на ее значке. Содержимое раскрытой папки отображается на правой панели. Одна из папок на левой панели раскрыта всегда. Закрыть папку щелчком на ее значке невозможно – она закроется автоматически при раскрытии любой другой папки.
Запуск программ и открытие документов выполняется двойным щелчком на значке программы или документа на правой панели Проводника.
Приемы повышения эффективности в работе с файловой структурой
Система Windows создает и обслуживает на компьютере невидимую для пользователя область памяти, называемую буфером обмена. Принцип работы буфера обмена:
· открываем папку-источник и выделяем щелчком нужный объект;
· копируем или перемещаем объект в буфер обмена. В первом случае объект остается в папке-источнике и может быть размножен. Во втором случае он удаляется из папки-источника, но может некоторое время хранится в буфере. Последняя операция называется также вырезанием объекта;
· открываем папку-приемник и помещаем в нее объект из буфера обмена.
Три указанные
операции (копировать, вырезать и вставить)
можно выполнять разными
1 способ через пункт Правка в строке меню.
2 способ – использование специальных кнопок на панели инструментов ;
3 способ – использование горячих клавиш:
· Ctrl+C – копировать в буфер обмена;
· Ctrl+X – вырезать в буфер обмена;
· Ctrl+V – вставить из буфера обмена.
Через буфер обмена можно переносить фрагменты текстов из одного документа в другой, иллюстрации, звукозаписи, видеофрагменты, файлы, папки.
Групповое выделение объектов. Для группового выделения объектов при щелчке надо держать нажатой клавишу Shift или Ctrl.
Если выделяемые объекты расположены подряд, то можно воспользоваться клавишей Shift. В этом случае при нажатой клавише щелкают на первом выделяемом объекте группы и на последнем. Все промежуточные объекты выделяются автоматически. Если при щелчке держать нажатой клавишу Ctrl, то выделение нового объекта не снимает выделение с объектов, выделенных ранее. Так можно выделить произвольную группу.
3.Файловые менеджеры и их применение.
Файловый менеджер — это программа, предназначенная для обзора и управления объектами файловой системы (в большинстве используемых сегодня систем, это файлы и папки). Управление включает в себя копирование, перемещение и удаление этих объектов, а также редактирование их свойств.
Кроме перечисленных в определении, у таких программ часто бывают и дополнительные функции, к которым можно отнести запуск других программ для открытия в них файлов, поиск файлов и папок и др.
Выделяют различные типы файловых менеджеров, например:
- Навигационные и пространственные — иногда поддерживается переключение между этими режимами.
- Двухпанельные — в общем случае имеют две равноценных панели для списка файлов, дерева каталогов и т. п.
