VY_32_INOVACE_31_17
Škola
Střední průmyslová škola Zlín
Název projektu, reg. č.
Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/34.0333
Vzdělávací oblast
Vzdělávání v informačních a komunikačních technologií
Vzdělávací obor
Informatika
Tematický okruh
Teorie
Téma
Teorie
Tematická oblast
Teorie
Název
Organizace dat na disku
Autor
Ing. Petr Vilímek
Vytvořeno, pro obor, ročník
Srpen 2012, technické lyceum 1. roč.
Anotace
Prezentace se věnuje organizací dat na disku a souborovým systémům.
Přínos/cílové kompetence
Žák vysvětlí ukládání dat na disk a stručně popíše dva základní souborové systémy.
www.zlinskedumy.cz
Organizace dat na disku - Úvod Prezentace popisuje organizaci dat na disku, seznamuje s nejpoužívanějšími příponami souborů a představuje dva souborové systémy – FAT a NTFS. Své uplatnění najde v teoretických hodinách předmětu Informatika. Je určena pro žáky 1. ročníku Technického lycea. Slouží jako doprovodný materiál při výkladu učitele a taky jako výukový materiál pro žáky.
Organizace dat na disku • Diskové jednotky počítače – označovány písmeny A až Z A:, B: - disketové jednotky C: - systémová část pevného disku D:, E:, ... - další (logické) pevné disky - vnější paměti (CD-ROM, ZIP, ...) - namapované síťové disky • Příklad:
A: C: D: E: Q:
disketová jednotka systémová část pevného disk logický pevný disk jednotka CD-ROM síťový disk
Organizace dat na disku Logické rozdělení disku – příklad Primární oblast 40 GB
C: 40 GB
Rozšířená oblast
D: 30 GB
Fyzický disk 100 GB
60 GB
Pevný disk
Oblasti (partitions)
E: 30 GB
Logické disky
Organizace dat na disku - soubory • Soubor (File) – „Pojmenovaná posloupnost bajtů uložená na záznamovém médiu“ – Název souboru se skládá ze jména a přípony (např. faktura.doc, calc.exe) – Přípona je nepovinná (ale téměř vždy se používá) a je od jména oddělena tečkou – Přípona obvykle určuje typ (formát) souboru – V názvu souboru nejsou obvykle povoleny znaky \ / : * ? < > |
Organizace dat na disku - soubory • Spustitelné soubory, skripty • exe (executable file) • com (command file) • bat (batch file) – dávkový soubor • vbs (Visual Basic Script file) • js (JScript, JavaScript file) • Textové dokumenty • txt (text file) • doc, docx (Word Document, příp. jiný fomát) • rtf (Rich Text Format) • ps (PostScript) • pdf (Portable Document Format) • 602 (Text602)
Organizace dat na disku - soubory • Hypertextové dokumenty • htm, html (HyperText Markup Language) • Grafické soubory (obrázky) • jpg, jpe, jpeg (Joint Photographic Experts Group) • gif (Graphical Interchange Format) • png (Portable Network Graphics) • bmp (Bitmap file) • pcx (PC Paintbrush format) • tif, tiff (Tag Image File Format)
Organizace dat na disku - soubory • Zvukové soubory • mp3, mpeg3 (MPEG Audio Layer 3) • wav (Waveform sound) • ra (Real Audio) • mid (Musical Instrument Digital Interface) • Multimediální formáty (audio/video) • mpg, mpeg (Moving Picture Experts Group) • avi (Audio Video Interleaved) • asf (Advanced Streaming Format) • qt (QuickTime) • mov (Movie)
Organizace dat na disku - soubory • Archivní soubory (komprimované) • zip • rar • arj • gz, gzip (zejména v OS UNIX) • Další formáty • xls, xlsx (MS Excel Spreadsheet) • ppt, pptx (MS PowerPoint Presentation) • ttf (True Type Font) • dwg (Autocad Drawing) • dll (Dynamic Link Library) • bak (backup file – záložní soubor) • tmp (temporary file – dočasný soubor)
Organizace dat na disku - adresáře • Adresář (directory) / složka (folder) – Adresář (nebo podadresář) je prostor na disku, který může obsahovat soubory nebo další (pod)adresáře – Adresáře tvoří hierarchickou stromovou strukturu – Adresář je určen svým jménem podle stejných pravidel jako název souboru (přípona se však nepoužívá) – Na disku je vždy adresář, který se nazývá hlavní (kořenový, root) a je označen znakem \ – V různých adresářích mohou existovat podadresáře nebo soubory se stejným názvem – Od operačního systému Windows 95 je pojem adresář nahrazen pojmem složka
Organizace dat na disku - cesta • Konkrétní soubor je jednoznačně určen označením disku, posloupností adresářů vedoucích do adresáře, kde je soubor uložen (tzv. cesta), a vlastním názvem souboru • Cesta (path) – Určuje přesné umístění souboru ve stromové struktuře adresářů – Adresáře jsou odděleny oddělovacím znakem \ nebo / – Cestu lze zapsat jako: • Absolutní (úplnou) – začíná vždy kořenovým adresářem, příp. i označením disku • Relativní (neúplnou) – začíná aktuálním adresářem
Organizace dat na disku • Virtuální paměť – slouží ke „zvětšení“ kapacity operační paměti. Pokud systém potřebuje více paměti než je dostupná fyzická paměť RAM, jsou do souboru virtuální paměti na pevném disku odkládány právě nepoužívané paměťové bloky. Jde pochopitelně o jakousi „nouzovou“ paměť, protože přístup k pevnému disku je mnohem pomalejší než k paměti RAM • Defragmentace – práce se soubory na pevném disku (ukládání, mazání) má za následek, že uložené soubory jsou „rozkouskovány“ na několik částí. Defragmentace tyto kousky souborů uspořádá tak, aby obsah jednotlivých souborů byl uložen co nejvíce pohromadě (např. v po sobě jdoucích clusterech), čímž se urychlí práce s těmito soubory
Souborové systémy • Z hlediska fyzického ukládání dat je základní technologií pevný disk • Z hlediska logického ukládání je to souborový systém – ten vytváří hierarchickou strukturu svazků a složek do nichž jsou ukládány soubory • Máme dvě základní SS: – FAT (File Allocation Table) – NTFS (New Technology File System)
Souborový systém FAT • Založen na alokační tabulce souborů • Alokační tabulka obsahuje údaje o datech uložených v každém sektoru na disku • Vytváří se příkazem FORMAT • Máme několik variant: – FAT 12 – FAT 16 – FAT 32 • Každá verze je typická určitými vlastnostmi a možnostmi.
Souborový systém FAT • FAT vytváří na disku následující oblasti:
Hlavní spouštěcí záznam Spouštěcí záznam svazku Kořenový adresář Alokační tabulka souborů Datová oblast – clustery
Souborový systém FAT 1.
Hlavní spouštěcí záznam (MBR – Master Boot Record) – Uložen v prvním sektoru disku (cylindr 0, hlava 0, sektor 1) – Má dvě části: • Tabulku oblastí (partition table) – tabulka rozdělení disku (obsahuje seznam všech oddílů) • Zaváděcí záznam – jeho hlavním úkolem je předat řízení operačnímu systému
Souborový systém FAT 2. Spouštěcí záznam svazku – Má dvě části • Blok parametrů disku – obsahuje info daného oddílu, např. počet sektorů, velikost clusteru, název svazku • Spouštěcí kód svazku – zahájí proces spouštění OS 3. Kořenový adresář – Jednoduchá databáze, obsahující info o souborech, které jsou uloženy v oddíle (název souboru, přípona, atributy, datum a čas změny, velikost souboru, odkaz na počáteční cluster) – Každý záznam má 32 bajtů
Souborový systém FAT 4.
Alokační tabulka souborů – Popisuje přiřazení každého clusteru v oddílu (každý cluster má záznam v této tabulce) – Údaj o počáteční clusteru daného souboru je v adresáři, ve FAT je potom uložen odkaz na následující cluster souboru – Vytváří se 2 kopie těsně za sebou 5. Cluster (alokační jednotka) – Základní jednotkou pro ukládání dat je sektor – Aby se nemusel popisovat každý sektor, alokuje se prostor po určitých skupinách sektorů nazvaných clustery – Velikost clusteru je určena v průběhu vytváření oddílu, základním hlediskem je velikost oddílu
Souborový systém FAT
Např. FAT 16 používá pro číslování clusterů 16bitové číslo, tzn. může být alokováno max. 65536 clusterů. Pokud max. velikost jednoho clusteru je 32 kB, z toho plyne, že max. velikost oddílu je 2GB.
Souborový systém NTFS • Používá se v operačních systémech od Windows NT, 2000, XP, Windows 7, … • Existuje několik verzí systému NTFS • Tvoří 11 systémových souborů, tzv. metadat, které vznikají bezprostředně po naformátování svazku • Oproti FAT obsahuje spoustu novinek: – Všechny zápisy na se zároveň zaznamenávají do speciálního souboru, tzv. žurnálu – Pokud uprostřed zápisu systém havaruje, je následně možné podle záznamů všechny rozpracované operace dokončit nebo anulovat a tím systém souborů opět uvést do konzistentního stavu
Souborový systém NTFS • • • • •
Podporuje přidělování práv k souborům Provádí kompresi na úrovni souborového systému Šifruje data uživatele na úrovni souborového systému Podporuje dlouhá jména souborů (255 znaků) 64-bitové adresy clusterů, takže diskový oddíl může být velký až 16 EB
Otázky na závěr 1. 2. 3. 4. 5.
Jaký je rozdíl mezi oblastí disku a logickým diskem? Co je to soubor a adresář? Podle čeho je rozeznáváme? Jaký je rozdíl mezi absolutní a relativní cestou k adresáři? Co je to defragmentace disku? K čemu slouží souborové systémy? Jaké znáš souborové systémy?
Zdroje a prameny 1. 2. 3. 4. 5.
Organizace dat na disku. Gymnázium Františka Živného [online]. 2012 [cit. 2012-08-17]. Dostupné z: www.gymbohumin.cz/predmet/ivt/multimedia/organizace__dat__na_disku.ppt NTFS. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2012 [cit. 2012-08-17]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/NTFS FAT. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001-2012 [cit. 2012-08-17]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/FAT Soubor. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001-2012 [cit. 2012-08-17]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor Adresář. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001-2012 [cit. 2012-08-17]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Adres%C3%A1%C5%99_%28informatika%2 9
