オペレーティング システムはプログラムとデータをどのように管理しますか?

オペレーティング システムは、ファイル システムを通じてプログラムとデータを管理します。ファイルシステムの管理機能は、管理するプログラムやデータを一連のファイルにまとめることで実現されます。ファイルとは、ファイル名が付いた関連要素のコレクションを指します。

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、Dell G3 コンピューター。

最新の OS は、ほとんどすべて、コンピューターに保存されている多数のプログラムとデータをファイル システムを通じて整理および管理します。ファイルシステムの管理機能は、管理するプログラムやデータを一連のファイルにまとめることで実現されます。ファイルとは、ファイル名が付いた関連要素のコレクションを指します。通常、要素はレコードであり、レコードは意味のあるデータ項目のコレクションです。データ コンポーネントは、データ項目、レコード、ファイルに分類できます。

①データ項目、データ項目は最下位のデータ編成形式です。これは、基本データ項目 (オブジェクトの特定の属性を記述するために使用される文字セットであり、データ構成において明確に理解できる最小の論理データ単位、つまりアトミック データであり、データ要素またはフィールドとも呼ばれます) に分割されます。 ）と結合されたデータ項目（いくつかの基本データ項目で構成されます）

② レコードとは、オブジェクトの属性を特定の側面で記述するために使用される、関連するデータ項目の集合です。 , レコードの各データ項目に含める必要があります。1 つまたは複数のデータ項目を決定し、そのセットをキーと呼びます。キーはレコードを一意に識別できるデータ項目です。

③ ファイル、ファイルとは、ファイル名を持つ関連要素の集合であり、構造化ファイル（レコードファイルとも呼ばれます。ファイルは、類似したレコードのグループで構成されます。たとえば、すべての候補のファイル）に分割されます。特定の学校に出願する出願情報レコード）と非構造化ファイル（ストリーミング ファイルとも呼ばれます。文字のストリームと見なされます。バイナリ ファイルや文字ファイルなど）。構造化ファイルは複数の関連レコードで構成されますが、非構造化ファイルは文字ストリームとみなされます。ファイルは、ファイル システム内のデータの最大単位です。ファイルには、ファイル タイプ (ソース ファイル、ターゲット ファイル、実行可能ファイルなど)、ファイル長 (ファイルの現在の長さ、場合によっては最大許容長)、ファイルの物理的な場所などの独自の属性が必要です。ファイル (ファイルの場所、デバイス上のポインタとデバイス上の場所を示す)、ファイルの作成時間 (ファイルの最終変更時間)。 1 つのファイルは複数のレコードに対応し、1 つのレコードは複数のデータ項目に対応できます。

ファイル システムによって管理されるオブジェクトには、ファイル (ファイル管理の直接のオブジェクトとして)、ディレクトリ (ユーザーによるファイルへのアクセスと検索を容易にするために、ファイル システム内でディレクトリが構成されます。各ディレクトリ エントリ) が含まれます。必須 ファイル名とファイルの物理アドレスが含まれます。ディレクトリの構成と管理は、ファイル アクセスの速度を向上させるための鍵です)、ディスク (ファイルとディレクトリはストレージ領域を占有する必要があり、この部分の効果的な管理)スペースが確保され、外部メモリの使用率が向上し、ファイルへのアクセス速度が向上するだけでなく)。

ファイルの属性

①名前: ファイルには一意の名前が付けられ、読みやすい形式で保存されます。

②識別子: ファイル システム内のファイルを識別する一意のラベル (通常は数字) 人間には判読できない内部名です。

③タイプ: さまざまなタイプをサポートするファイル システムによって使用されます。

④場所: デバイスおよびデバイス上のファイルへのポインタ。

⑤サイズ: ファイルの現在のサイズ (バイト、ワード、またはブロックで表されます)。ファイルで許可されている最大値も含まれる場合があります。

⑥保護: ファイルを保護するためのアクセス制御情報。

⑦時刻、日付、およびユーザー識別: ファイルの作成、最終変更、および最終アクセスに関連する情報。ファイルの使用を保護、保護、追跡するために使用されます。

ファイルの基本操作

① ファイルの作成 新しいファイルを作成するとき、システムはまず新しいファイルに必要な外部メモリ空間をファイルシステムのディレクトリに割り当てる必要があります。 , ディレクトリ エントリを作成するには、ディレクトリ エントリに新しいファイルのファイル名とその外部ストレージ アドレス、その他の属性を記録する必要があります。

② ファイルを削除します。ファイルが不要になった場合、ファイル システムから削除できます。削除するとき、システムはまず、削除するファイルのディレクトリ エントリをディレクトリから見つけて、ファイルを作成します。空のアイテムを削除し、ファイルが占有しているストレージ領域を再利用します。

③ ファイルを読み込む ファイルを読み込む場合、ファイル名と読み込むメモリターゲットアドレスを対応するシステムコールで指定する必要があります。このとき、システムはディレクトリを検索し、指定されたディレクトリ エントリを見つけて、外部メモリ内で読み取られたファイルの場所を取得する必要があります。ディレクトリ エントリ内には、ファイルの読み取り/書き込みのためのポインタもあります。

④ ファイルを書き込む ファイルを書き込むときは、対応するシステムコールでファイル名とそのメモリ上のソースアドレスを指定する必要があります。このとき、システムはディレクトリを検索し、指定されたディレクトリ エントリを見つけて、ディレクトリ内の書き込みポインタを使用して書き込み操作を実行する必要があります。

⑤ ファイルを切り詰める ファイルの内容が古く、完全に更新する必要がある場合は、ファイルを削除して再度新しいファイルを作成する方法もありますが、ファイル名や属性が変更されていない場合は、ファイルを切り詰めることができます。メソッドでは、元のファイルの長さを 0 に設定し、元のファイルの内容を破棄します。

⑥ ファイルの読み取り/書き込み位置を設定します。これは、ファイルの読み取り/書き込みポインタの位置を設定するために使用されます。これにより、ファイルを読み取り/書き込みするたびに、最初から開始する必要がなくなります。最初はセットポジションから。シーケンシャルアクセスをランダムアクセスに変更できます。

ファイルのオープンとクローズ

出典: 現在の OS で提供されるファイル操作のほとんどは、通常、次の 2 つの手順に従います: まず、ファイル ディレクトリを検索して、指定されたファイルを見つけます。ユーザーがファイルに対して複数の読み取り/書き込みまたはその他の操作を必要とする場合、そのたびに取得ディレクトリから開始する必要があります。ディレクトリを何度も取得することを避けるために、ほとんどの OS では open ファイル システム コールが導入されており、ユーザーが初めてファイル システムに対する操作を要求すると、最初に open システム コールがファイルを開くために使用されます。

Open は、システムが指定されたファイルの属性 (外部ストレージ上のファイルの物理的な場所を含む) を外部ストレージからメモリ オープン ファイル テーブルのエントリにコピーし、エントリ番号を追加することを意味します。 (インデックス番号) ) がユーザーに返されます。今後、ユーザーが再度ファイルの操作を要求する場合、ユーザーはシステムから返されたインデックス番号を使用してシステムに操作要求を行うことができ、システムはインデックス番号を直接使用して、開いているファイル テーブル内を検索するため、ファイルの取得が回避されます。ユーザーがファイルに対する操作を実行する必要がなくなった場合は、close システム コールを使用してファイルを閉じることができます。OS はファイルを削除します。開いているファイル テーブルのエントリからファイルを取得します。

ファイルの論理構造タイプ

无结构文件（流式文件）

非構造化ファイルは、ファイル構成の最も単純な形式です。非構造化ファイルは、データを順番にレコードに編成し、蓄積して保存します。これは、バイト単位で測定される順序付けされた関連情報項目のコレクションです。非構造化ファイルには構造がないため、レコードには徹底的な検索を介してのみアクセスできます。そのため、このファイル形式はほとんどのアプリケーションには適していません。ただし、文字ストリームの非構造化ファイル管理はシンプルであり、ユーザーは便利に操作できます。したがって、多くの基本情報単位を操作しないファイルは、ソース プログラム、実行可能ファイル、ライブラリ関数などの文字ストリームを使用する非構造化メソッドに適しています。

有结构文件（记录式文件）

コンピュータ関連の知識については、FAQ 列をご覧ください。

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