Изучение файловых систем в профильном курсе информатики

Учащиеся должны знать:

• понятие файл
• понятие каталог
• понятие файловая система
• типы файлов
• представление об иерархической структуре файловой системы
• представление об имени файла
• представление об атрибутах файла
• команды MS-DOS
• представление о логической организации файла
• представление о физической организации диска
• представление о физической организации FAT
• представление о физической организации NTFS
• представление о физической организации и адресации файла

Учащиеся должны уметь

• создавать дерево каталогов
• создавать текстовые файлы
• работать с командами MS-DOS

 

 

2.3 Разработка уроков

 

Тема: Логическая организация файловой системы

Урок 1. Цели и задачи файловой системы. Иерархическая структура файловой системы.

Цели:

1. Образовательные: сформировать понятие файл, сформировать понятие «каталог», сформировать понятие файловая система, сформировать представление об иерархической структуре файловой системы
2. Развивающие: развить память, развить внимание, развить речь.
3. Воспитательные: воспитать умение слушать, воспитать аккуратность при работе в тетради, воспитать дисциплинированность.

Ход урока

 

Как вы думаете, что такое  файл?

Это область памяти, в которую можно заносить данные.

 

Запишите определение

Файл  — это именованная область  внешней памяти, в которую можно  записывать и из которой можно считывать данные.

Каталог –  это особый тип файлов, которые  содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователем по какому-либо неформальному признаку.

Где хранятся файлы?	На жестком  диске, на дискетах, компакт дисках.
Как вы думаете, могут ли файлы хранится в оперативной  памяти?	Наверное, могут

Да, есть одно исключение - это электронный  диск, когда в оперативной памяти создается структура, имитирующая файловую систему.

Как вы думаете, для чего используют файлы?	Долговременное хранение информации Надежность
За счет чего достигается  долговременное хранение?	За счет использования запоминающих устройств
А надежное хранение?	За счет средств защиты доступа

Правильно, запишите:

Цели использования файла

• Долговременное и надежное хранение информации.  Долговременность достигается за счет использования запоминающих устройств, не зависящих от питания, а высокая надежность определяется средствами защиты доступа к файлам и общей организацией программного кода ОС, при которой сбои аппаратуры чаще всего не разрушают информацию, хранящуюся в файлах.
• Совместное использование информации. Файлы обеспечивают естественный и легкий способ разделения информации между приложениями и пользователями за счет наличия понятного человеку символьного шпени и постоянства хранимой информации и расположения файла. Пользователь должен иметь удобные средства работы с файлами, включая каталоги-справочники, объединяющие файлы в группы, средства поиска файлов по признакам, набор команд для создания, модификации и удаления файлов. Файл может быть создан одним пользователем, а затем использоваться совсем другим пользователем, при этом создатель файла или администратор могут определить права доступа к нему других пользователей.

Эти цели реализуются  в ОС файловой системой.

Запишите  определение

Файловая система (ФС) — это часть операционной системы, включающая:

• совокупность всех файлов на диске; 
• наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;
• комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами, такие как создание, уничтожение, чтение, запись, именование и поиск файлов.

Файловая  система позволяет программам обходиться набором достаточно простых операций для выполнения действий над некоторым абстрактным объектом, представляющим файл. При этом программистам не нужно иметь дело с деталями действительного расположения данных на диске, буферизацией данных и другими низкоуровневыми проблемами передачи данных с долговременного запоминающего устройства. Все эти функции файловая система берет на себя. Файловая система распределяет дисковую память, поддерживает именование файлов, отображает имена файлов в соответствующие адреса во внешней памяти, обеспечивает доступ к данным, поддерживает разделение, защиту и восстановление файлов.

Запишите  вывод

Таким образом, файловая система играет роль промежуточного слоя, экранирующего все сложности физической организации долговременного хранилища данных, и создающего для программ более простую логическую модель этого хранилища, а также предоставляя им набор удобных в использовании команд для манипулирования файлами.

Задачи, решаемые ФС, зависят от способа организации  вычислительного процесса в целом. Самый простой тип — это ФС в однопользовательских и однопрограммных ОС, к числу которых относится, например, MS-MS-DOS. Основные функции в такой ФС нацелены на решение следующих задач:

Запишите: Задачи файловой системы

• именование файлов;
• программный интерфейс для приложений;
• отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
• устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств.

Задачи ФС усложняются в операционных однопользовательских мультипрограммных ОС, которые, хотя и предназначены для работы одного пользователя, но дают ему возможность запускать одновременно несколько процессов. Одной из первых ОС этого типа стала OS/2. К перечисленным выше задачам добавляется новая задача совместного доступа к файлу из нескольких процессов. Файл в этом случае является разделяемым ресурсом, а значит, файловая система должна решать весь комплекс проблем, связанных с такими ресурсами.

В многопользовательских  системах появляется еще одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя.

Запишите, в  многопользовательских операционных системах к выше перечисленным задачам  добавляются еще две задачи: задача совместного доступа к файлу и защита файлов от несанкционированного доступа.

Запишите подзаголовок

Иерархическая структура файловой системы

Пользователи обращаются к файлам по символьным именам. Однако способ человеческой памяти ограничивают количество имен объектов, к которым пользователь может обращаться по имени. Иерархическая организация пространства имен позволяет значительно расширить эти границы. Именно поэтому большинство файловых систем имеет иерархическую структуру, в которой уровни создаются за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в каталог более высокого уровня. Каталоги образуют дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог и сеть — если файл может входить сразу в несколько каталогов. Например, в MS-MS-DOS и Windows каталоги образуют древовидную структуру, а в UNIX — сетевую. В древовидной структуре каждый файл является листом. Каталог самого верхнего уровня называется корневым каталогом, или корнем (root).

При такой  организации пользователь освобожден от запоминания имен всех файлов, ему достаточно примерно представлять, к какой группе может быть отнесен тот или иной файл, чтобы путем последовательного просмотра каталогов найти его. Иерархическая структура удобна для многопользовательской работы: каждый пользователь со своими файлами локализуется в своем каталоге или поддереве каталогов, и вместе с тем все файлы в системе логически связаны.

Частным случаем  иерархической структуры является одноуровневая организация, когда все файлы входят в один каталог. (см. Приложение 2)

 

 

Урок 3. Лабораторная работа по теме иерархическая  структура файловой системы

Цели:

1. Образовательные: проверить знание команд MS-DOS, проверить умение создавать дерево каталогов, проверить умение создавать текстовые файлы, научить работать с эмулятором MS-DOS.
2. Развивающие: развить память, развить воображение, развить творческое мышление.
3. Воспитательные: сформировать поведение (усидчивость, уважение к окружающим)

Ход урока:

 

Задание 1.  Вспомним команды MS-DOS. Запустите эмулятор и выполните ниже предложенные команды.

1. Запустить эмулятор MS-DOS

Ha экране появится приглашение операционной системы MS-DOS к работе в виде С: \ >.

2. Создадим на диске С: каталог (папку) РЗ:

С: \ >MD РЗ ¿

Приглашение ОС МS MS-DOS к дальнейшей работе будет иметь вид С:\>

3. Посмотрим постранично содержимое  диска С: и убедимся что каталог  РЗ создан:

С: \ >DIR ¿

Приглашение ОС MS-DOS к дальнейшей работе будет иметь вид С:\>

4. Сделаем текущим  каталог РЗ:

С: \ >CD РЗ ¿

Приглашение MS-DOS к дальнейшей работе будет иметь вид С:\ Р3>

5. Создадим в каталоге  РЗ Текстовый документ «a.txt»: Создадим документ a.txt следующего содержания: «Операционная система»:

С: \ P3>COPY CON a.txt ¿

—  введем текст «MS-DOS»;

—  наберем  ^z;

—  нажмем клавишу Enter.

Приглашение ОС MS-DOS к дальнейшей работе будет иметь вид С:\ Р3>

6. Просмотрим содержимое  каталога РЗ и убедимся, что  в нем находится текстовый документ «a.txt»:

С: \ P3>DIR ¿

Приглашение ОС MS-DOS к дальнейшей работе будет иметь вид: С: \ Р3>

7. Просмотрим содержимое  текстового документа a.txt:

С: \ РЗ >TYPE a.txt ¿

Приглашение ОС MS-DOS к дальнейшей работе будет иметь вид: С:\РЗ>

8.  Просмотрим содержимое каталога РЗ и убедимся, что он пустой:

С: \ РЗ > DIR ¿

Приглашение ОС MS-DOS к дальнейшей работе будет иметь

вид: С: \РЗ>

9. Удалим каталог РЗ:

—  выйдем из каталога РЗ;

С: \РЗ> CD.. ¿

Приглашение ОС MS-DOS к дальнейшей работе будет иметь вид: С: \>

— удалим каталог РЗ

С: \>RD P3 ¿

Приглашение ОС MS-DOS к дальнейшей работе будет иметь вид: С:\>

10. Просмотрим содержимое  диска С:

С: \> DIR ¿

Убедимся, что  удален каталог РЗ.

Приглашение ОС MS-DOS к дальнейшей работе будет иметь вид: С:\>

11. Вернемся к работе с операционной системой MS Windows:

С: \> EXIT ¿

 

Задание 2. Творческое задание. Создайте свое дерево каталогов так, чтобы получилось ваше генеалогическое  дерево. Подумайте, как это можно  организовать.

 

.

 

Заключение

 

В данной курсовой работе были выполнены задачи исследования, предложенные во введении. Нам удалось разработать содержание изучения темы «Файловой системы». Учитывая сложность данной темы для среднего ученика, мы пришли к тому, что лучше ее изучать в рамках профильного курса. С учетом того, что для этого нужно более углубленное изучение физики, математики и информатики профиль выпускника будет технический, а знание темы пригодится ему для поступление в высшее учебное заведение.

 

Литература