Файловая система компьютера: понятие и особенности

Что это? Благодаря файловой системе мы сохраняем всю необходимую нам информацию на своих устройствах.

Какие бывают? Есть различные типы подобных накопителей. От особенностей того или иного вида зависят способ шифрования данных, объем их сжатия, а также качество самого хранения. Наиболее распространенные файловые системы – это FAT32 и NTFS.

Что такое файловая система компьютера

Основные сведения:

• Файлом называется последовательность байтов, записанная на материальный носитель (диск, карту памяти).
• Не всегда это последовательность в буквальном смысле слова: иногда файлы хранятся в виде отдельных фрагментов на разных частях диска.
• Каждый файл имеет собственное название.
• Файлы можно класть в папки, папки тоже можно складывать в папки.
• На ПК может содержаться очень много файлов.

Для понимания того, какой файл где записан, у компьютера имеется файловая таблица: собственный способ фиксировать информацию о каждом файле.

Именно этот способ организации хранения файлов и называется файловой системой компьютера. Файловые системы есть не только у дисков, но и у флешек, и у других хранилищ данных. Файловая система определяет:

• предельный размер файлов, которые можно хранить на носителе;
• размер самого диска;
• дополнительные сведения о каждом файле, доступные для записи;
• возможность версионирования каждого файла;
• способы восстановления файла, если его случайно удалят;
• скорость чтения и записи данных на диск.

Узнай, какие ИТ - профессии
входят в ТОП-30 с доходом
от 210 000 ₽/мес

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.

Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка

Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽

Получить подборку бесплатно

pdf 3,7mb

doc 1,7mb

Уже скачали 31749

Если на носителе (телефоне, ПК, роутере, фотоаппарате, умных часах и чайниках, приставке) имеется хотя бы один файл, это означает, что у устройства имеется своя файловая система.

Типы файловых систем компьютера

FAT32

FAT32 разработали специалисты Microsoft в 1977 г. Эта файловая система для персональных компьютеров, одна из самых старых, предназначалась для гибких дисков.

Читайте также!

Цифровой рубль: сроки внедрения, перспективы и нюансы проекта

Подробнее

За все эти годы использования вышло несколько версий FAT. Разница между ними заключалась в объёмах файлов, которые можно записывать на носитель, и томов.

Нынешняя версия не так уж современна — она не обновлялась с 1995 г. Максимальный том, с которым она может работать, весит до 32 Гб, а файл — до 4 Гб. На накопители ёмкостью выше 8 Тб её установить нельзя. Сфера применения этой файловой системы сегодня ограничена картами памяти (для фотоаппаратов, плееров) и обычными флешками.

Что касается структуры, то FAT32 разделена на три части:

• служебная (зарезервирована под систему);
• таблица указателей, предназначенная для поиска файлов;
• пространство для записи информации.

Шифрование, журнал данных и какие-либо современные системы защиты в FAT32 отсутствуют, поэтому она способна работать быстро (однако лишь с отдельными файлами, а на массивы, состоящие из мелких файлов, это не распространяется). Эта особенность объясняется иерархической структурой: доступ к данным осуществляется на нескольких уровнях. Если бы структура представляла собой бинарное дерево, то доступ к ним был бы открыт напрямую.

При всех этих неудобствах данная файловая система остаётся очень популярной. Свои плюсы у неё тоже есть:

• Журнала нет, значит, накопитель будет изнашиваться медленнее.
• Флешками на FAT32 активно пользуются в офисах: перенос небольших видео и более лёгких файлов (картинок, документов, презентаций) очень удобен.
• Флешки с этой системой можно использовать как установочные.

NTFS

NTFS — более новая технология, которая создавалась специально для устранения недостатков, присущих FAT32.

Данная ФС имеет несколько отличительных особенностей:

• Максимальная длина имени файла — 255 символов.
• Есть логирование. Операция с файлом либо выполняется до конца, либо вообще не начинается. Если что-то пошло не так (например, отключилось электричество в процессе копирования), то при следующем включении ФС проверит по журналу, все ли файлы успели целиком скопироваться. Недокопированные данные удаляются.
• Информация защищена шифрованием.
• Поддерживает тома ёмкостью 8 ПБ (петабайт равен 1015 байтам), способна оперировать с четырьмя и более миллиардами файлов.

Это делает NTFS удобным и современным решением для пользователей. Эту файловую систему можно устанавливать на крупные жёсткие диски, разделённые на сегменты, и твердотельные накопители.

Другие файловые системы

Собственная ФС разработана для мобильных устройств на ОС Android — это ext2/ext4. Впрочем, поддерживаются съёмные носители на FAT32.

• Существует модифицированный вариант FAT32 — система exFAT. Она может оперировать файлами больше 4 Гб, и поиск файлов устроен более динамично. Но использовать её можно только в рамках лицензионного соглашения
• Microsoft недавно разработала для восьмой и десятой версий Windows (Enterprise и Pro), предназначенных для рабочих станций, файловую систему ReFS. В Windows 10 Fall Creators Update 2017 была убрана возможность создавать том. Эту файловую систему для компьютеров отличает высокая надёжность хранения информации и её простое восстановление при авариях и сбоях.
• Ещё одна система хранения информации называется ZFS. Она очень отказоустойчива. Файл, с которым вы работаете в данный момент, копируется в служебную область носителя (поэтому объём файла не должен превышать величину области хранения).
• У Apple есть целых две авторских файловых системы: это Apple Xsan и HFS+.
• Дистрибутивы Linux используют до десятка различных файловых систем. Но тут всё зависит от назначения гаджета. Что касается пользовательских устройств, то среди них популярны Ext2, Ext3, Ext4.

Почему иногда не работает файловая система компьютера

С почти 100 %-ной уверенностью можно сказать, что подобные проблемы характерны для флешек на FAT32. Работать с ними быстро и удобно, но максимальный объём файла, который можно положить на такую флешку, ограничен четырьмя гигабайтами.

Дарим скидку от 60%
на обучение «Инженер-аналитик» до 10 ноября

Уже через 9 месяцев сможете устроиться на работу с доходом от 150 000 рублей

Забронировать скидку

• Чтобы записать адрес любого файла, системе нужно 32 свободных бита.
• 2 в 32 степени и составляют 4 Гб.
• 4 Гб — предельное расстояние между адресами файлов в таблице.

Если попробовать закинуть файл весом 8 Гб на флешку с системой FAT32, то ФС попробует выделить место в таблице под новый файл, но, записав первые 4Гб, обнаружит, что это ещё не всё и требуется дополнительное место. А его у FAT32 нет, эта система не поддерживает крупные файлы. Появится оповещение об ошибке.

Принцип работы файловой системы компьютера

Если у вас был опыт установки операционной системы на компьютер, то вы знаете, что даже перед форматированием диск или его части обязательно делятся. И только после этого на него можно ставить любую операционку.

Все производители компьютеров, включая и Microsoft, придерживаются традиционного подхода: по их мнению, одного жёсткого диска достаточно, он должен быть единственным. Мнения пользователей никто не спрашивает, а оно зачастую противоположно. Уже стало тенденцией разбивание дискового пространства на тома или логические диски, и это не просто хороший тон.

Читайте также!

Иерархическая структура работ: суть, принципы, алгоритм построения

Подробнее

Внимательно смотрите, какими латинскими буквами обозначены скорости: если это прописная B, то она означает байты, строчная же b — биты. Так, у дисков SATA 1.0 пропускная способность измеряется в гигабитах (1.5 Гб/сек), а у более современных SATA 2.0 — в мегабайтах (300МБ/сек). Как же понять, кто быстрее? Посчитаем:

300 × 1,048,576 × 8 бит = 2.34 Гб/сек

На информационных накопителях установлены файловые системы, через которые осуществляется доступ к программной оболочке, позволяющей оперировать данными (читать, записывать, удалять, редактировать, и т. д.)

Для ОС любой накопитель — это огромная совокупность кластеров, заполненных данными. Величина кластеров зависит от файловой системы. В процессе записи информации файл разбивается на части в соответствии с размером кластера, структурируется, и каждый фрагмент записывается на отдельный кластер в определённом порядке.

Если программе необходим доступ к тому или иному файлу, содержащемуся на носителе, то у ФС запрашиваются его имя, атрибуты, размер. При записи процесс обратный: все эти сведения отправляются в файловую систему, которая уже по собственному усмотрению распределяет информацию по кластерам.

Гораздо сложнее дело обстоит с бытовой техникой — магнитолами, DVD-плеерами, телевизорами с USB-разъёмом. Способность устройства читать флешки, например, на NTFS, зависит от настроек, заданных его производителем. Перед покупкой такого оборудования или записью информации на флешку для него обязательно проверьте, какие файловые системы вообще поддерживает устройство.

Только до 14.11

Скачай подборку материалов, чтобы гарантированно найти работу в IT за 14 дней

Список документов:

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

20 профессий 2023 года, с доходом от 150 000 рублей

Чек-лист «Как успешно пройти собеседование»

Чтобы получить файл, укажите e-mail:

Введите e-mail, чтобы получить доступ к документам

Подтвердите, что вы не робот,
указав номер телефона:

Введите телефон, чтобы получить доступ к документам

Скачать подборку бесплатно pdf 2,5mb

Уже скачали 52300

Я подтверждаю согласие на обработку персональных данных.

Что любопытно, в прошлом термин «файловая система» обозначал описание способов хранения бумажных документов. И лишь в 1961 г. он понемногу стал применяться к компьютерам, причём в том же значении.

Файловые системы приложений

Говоря о файловых системах персонального компьютера или иных накопителей, необходимо помнить о многоуровневости таких систем. Первый компонент — трансформатор, благодаря которому система взаимодействует с тем или иным ПО: он преобразует запрос к информации в электронном виде в нужный формат, затем его распознают драйверы. Благодаря этому обеспечивается эффективная работа с файлами — они становятся доступны пользователю.

Современные приложения, работающие по стандарту «клиент — сервер», выдвигают очень высокие требования к файловым системам: доступ ко всем электронным единицам, независимо от их типа, должен быть максимально быстрым; должны поддерживаться очень ёмкие носители; целостность записываемых данных должна обеспечиваться в любой ситуации.

Наступает момент в жизни любого начинающего пользователя, когда ему приходится знакомиться с понятием файловой системы компьютера. Обычно это случается, когда необходимо отформатировать тот или иной носитель информации, будь то флешка или карта памяти, внешний жёсткий диск или логический диск винчестера.

Популярные статьи

Высокооплачиваемые профессии сегодня и в ближайшем будущем

Дополнительный заработок в Интернете: варианты для новичков и специалистов

Востребованные удаленные профессии: зарабатывайте, не выходя из дома

Разработчик игр: чем занимается, сколько зарабатывает и где учится

Как выбрать профессию по душе: детальное руководство + ценные советы

Перед началом процедуры форматирования в Windows можно выбрать, каким способом вы будете это делать (полное форматирование или быстрое), какова ёмкость кластера, каков тип файловой системы на носителе. Чтобы настроить всё правильно, необходимо понимать суть файловых систем и принципы их работы. О которых мы и рассказали.

Автор статьи:

Редакция сайта GeekBrains Шеф-редактор раздела Программирование