Файл – это поименованная конечная последовательность данных на диске.

Часть ОС, работающая с файлами и обеспечивающая хранение данных на дисках и доступ к ним, называется файловой системой.

Месторасположение файла характеризуется двумя адресами:

1) пользовательским: имя файла – это адрес, по которому пользователь может получить доступ к совокупности данных этого файла;

2) аппаратным: номера дорожки, сектора и т. п. определяет физическое месторасположение файла на ВЗУ.

Преобразование пользовательского адреса в аппаратный и обратно осуществляется с помощью файловой системы ОС.

Возможны следующие действия с файлами:

- создание: за файлом закрепляется название и выделяется место на диске;

- открытие: поиск файла на диске и выделение памяти в ОЗУ для обмена данными с файлом;

- закрытие: сохранение текущего состояния файла после действий с ним;

- изменение: модификация содержимого файла;

- копированиеи перемещение файла;

- переименование: закрепление за файлом нового имени;

- удаление: освобождение места на диске, занимаемого файлом.

На любом диске обязательно присутствует корневой каталог. Корневой каталог представляет собой совокупность записей о файлах и других каталогах, которые он содержит.

Каждая запись содержит следующие параметры:

- имя файла;

- расширение файла;

- объем файла в байтах;

- дата и время создания файла;

- дата и время последнего открытия (доступа) файла;

- атрибуты файла: только для чтения; скрытый файл; системный файл; архивированный файл.

Корневой каталог имеет фиксированное место на диске и размер. Все остальные каталоги имеют такую же структуру, но могут храниться в любом месте области данных диска, как и файлы. Каталоги необходимы для упорядоченного хранения файлов.

В ОС Windows каталоги называются папками.

Расширения файлов используются ОС, чтобы определить какую программу необходимо запустить для обработки файла с данным расширением. Расширение определяет тип файла, но не тип – расширение. Основные расширения файлов приведены в таблице.

Тип	Назначение
EXE, COM	Исполняемые файлы – программы
DOC, RTF, TXT	Документы
LNK	Файл ярлыка
DLL, SYS	Системные файлы
BMP, JPG, GIF, PNG	Файлы изображений
MID, MP3, WAV, WMA	Звуковые файлы
ASF, AVI, MOV, MP4, MPG	Видеофайлы

От файловой системы требуется выполнение следующих действий:

- определение по имени файла физического расположения его частей;

- определение наличия свободного места и выделение его для вновь создаваемых файлов.

Скорость выполнения этих операций напрямую зависит от самой файловой системы. Разные файловые системы используют различные механизмы для реализации указанных задач и имеют свои преимущества и недостатки.

Файловая система FAT(File Allocation Table – таблица размещения файлов), использующихся в ОС MS-DOS и Windows, представляют собой образ носителя в миниатюре, где детализация ведется до кластерного уровня. Поэтому операция поиска физических координат файла при его большой фрагментации будет затруднительна. Еще хуже обстоит дело с поиском свободного места для больших файлов. Приходится просматривать практически всю таблицу, поэтому быстродействие падает.

Современная файловая система NTFS (New Technology File System – файловая система нового типа) в ОС Windows XP / Vista / 7 использует более компактную форму записи, что ускоряет поиск файла. Поэтому операции с выделением места под файл проходят быстрее. Ключевое преимущество файловой системы NTFS – возможность ограничения доступа к файлам и каталогам.

Microsoft реализовала в Windows 8 новую файловую систему - ReFS (Resilient File System - отказоустойчивая файловая система). Считается, что ReFS обеспечивает лучшую защиту данных на ёмких и быстрых жестких дисках.

В динамичном мире софта есть нечто, что не меняется порой десятилетиями. Актуальная сейчас NTFS (New Technology File System) появилась почти 20 лет назад, в 1993-м, вместе с принципиально новой ОС - Windows NT 3.1. И с тех пор NTFS добросовестно трудится на сотнях миллионов Windows-ПК по всему миру. Но теперь для нее появилась замена: ReFS.

ReFS – и в Windows 10

Согласно предложению МЭК, назвать 2⁶⁰ байт "эксабайт" общепринято, но формально неверно, как приставка экса-, означает умножение на 10¹⁸, а не 2⁶⁰. Правильной для 2⁶⁰ является двоичная приставка эксби-. (Tбайт – 10¹²⁾

Таким образом, 1 ЭБ = 10¹⁸ Б, а 1 ЭиБ = 2⁶⁰ Б.

Архитектура ReFS

Дисковая реализация структур ReFS кардинально отличается от других файловых систем Microsoft. Реализовать свои идеи разработчики Microsoft смогли, применив в ReFS концепцию B+-деревьев (сильно ветвистых деревьев), используемую в базах данных. Папки в файловой системе структурированы в виде таблиц с файлами в качестве записей. Они, в свою очередь, получают определенные атрибуты, добавляемые в качестве подтаблиц, создавая иерархическую древовидную структуру. Даже свободное место на диске организовано в виде таблиц.

"Листьями Каталога" являются типизированные записи. Для объекта-папки существуют три основных типа записей: описатель каталога, индексная запись и описатель вложенного объекта. Все такие записи упакованы в виде отдельного B+-дерева, имеющего идентификатор папки; корень этого дерева является листом B+-дерева "Каталога", что позволяет упаковать в папку практически любое количество записей.

Папки в файловой системе структурированы в виде таблиц с файлами. Они, в свою очередь, получают определенные атрибуты, добавляемые в качестве подтаблиц, создавая иерархическую древовидную структуру. Даже свободное место на диске организовано в виде таблиц.