Лекция №7. Хранение и управление информационными объектами

1.

Обзор темы: Хранение и
управление
информационными
объектами на цифровых
носителях
Рассматриваем виды объектов, цифровые
носители и систему управления
информацией.

2.

Основы информационных
объектов и носителей
Информационный объект – совокупность
связанных данных. Включает текст, графику,
таблицы, аудиовизуальный контент. Память
делится на внутреннюю (оперативную) и внешнюю
(долговременную). Современные носители:
жесткие диски, оптические диски, flash-устройства.
2

3.

Типы цифровых носителей информации
Жесткие диски используют
магнитные пластины из
алюминия или стекла с
ферромагнитным покрытием,
обеспечивая надежное хранение
больших объемов данных.
Дискеты представляют собой
портативные гибкие магнитные
носители, помещенные в
пластиковый корпус,
предназначенные для
многократной записи и хранения
информации.
Оптические диски CD и DVD
считываются лазером, бывают
только для чтения (ROM) или
перезаписываемыми (RW), широко
применяются для хранения
мультимедийных данных.
3

4.

Flash-память и USB-накопители: особенности и применение
Flash-карты: компактное
хранение данных
USB-флеш-накопители:
универсальный перенос данных
Широкая сфера использования
flash-устройств
Flash-карты — энергонезависимые
устройства, используемые в цифровых
фотоаппаратах, мобильных
телефонах и плеерах. Благодаря
компактности обеспечивают удобную
транспортировку и быстрое
сохранение информации.
USB-флеш-накопители подключаются к
компьютерам через USB-интерфейс и
используют flash-память. Они служат
быстрым и надежным средством
переноса, хранения и резервного
копирования цифровой информации.
Flash-память применяется в
ноутбуках и игровых консолях,
обеспечивая быструю загрузку и
доступ к данным. Ее
энергонезависимость позволяет
сохранять информацию без
дополнительного питания.
4

5.

Структура и представление файлов на носителях
Файл — именованная единица хранения во
внешней памяти, состоящая из имени и
расширения, которое определяет тип данных и
программу, создавшую файл.
Основные типы файлов включают текстовые,
двоичные, исполняемые, графические, звуковые
и видеоданные, каждый с характерными
расширениями и предназначением.
Имя файла может содержать до 255 символов с
использованием русского алфавита, за
исключением запрещённых знаков: / \ : * ? " < > |.
Расширением считается часть имени после
последней точки, она определяет способы
обработки файла операционной системой и
приложениями.
5

6.

Основные расширения файлов и их назначение
Краткий обзор популярных типов файлов и
соответствующих расширений с примерами
использования в разных приложениях.
Расширения файлов служат указателями типа
содержимого и определяют способы
взаимодействия с файлами в системе.
Учебный материал кафедры СМТ КГМТУ
6

7.

Фрагментация и дефрагментация диска
Фрагментация — рассеяние частей файла по разным участкам диска, что приводит к
ухудшению скорости доступа и снижению производительности хранения.
Дефрагментация — процесс последовательного упорядочивания кластеров файла,
объединяющий разбросанные фрагменты в непрерывную цепочку для ускорения
доступа.
Кластер — минимальная адресуемая единица дискового пространства, размером от 512
байт до 64 Кбайт, с помощью которой организуется хранение информации.
7

8.

Влияние фрагментации на производительность
диска
Рост уровня фрагментации значительно
увеличивает время выполнения операций
чтения и записи, замедляя работу системы.
Дефрагментация позволяет вернуть время
доступа к исходным низким значениям, улучшая
отзывчивость и скорость диска.
Данные учебного курса по системам хранения информации
8

9.

Таблица размещения файлов FAT: принцип работы
Структура таблицы FAT
Пример распределения данных
Таблица FAT содержит записи для каждого
кластера диска, указывая адрес следующего
кластера файла. Это позволяет управлять
цепочкой кластеров, обеспечивая целостность
файловой информации.
Файлы Файл_1 и Файл_2 занимают
непоследовательные кластеры: Файл_1 —
кластеры 34, 35, 47, 48; Файл_2 — кластеры 36,
49. Таблица хранит их последовательности для
правильного доступа.
9

10.

Логическая структура файловой системы FAT
Файловая система FAT организована в
несколько ключевых разделов:
загрузочный кластер, таблицу размещения
файлов, корневой каталог и область
пользовательских данных.
Кластеры нумеруются последовательно от
начала к концу диска, что обеспечивает
удобную и эффективную адресацию
данных.
Размер кластера варьируется от 512 байт
до 64 Кбайт в зависимости от типа
используемой файловой системы и
объема носителя.
Такое строение позволяет операционной
системе быстро находить и
организовывать файлы, обеспечивая
упорядоченное хранение информации.
10

11.

Типы атрибутов файлов и их функции
Таблица атрибутов файлов с их
назначением и влиянием на операции с
файлами в системе.
Атрибуты файлов регулируют права доступа
и видимость, обеспечивая защиту важных
данных и оптимизацию операций с
файлами.
Учебный материал ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской
технологический университет»
11

12.

Иерархическая структура хранения файлов
Файлы систематически размещаются в папках, сгруппированных
по тематическим или функциональным признакам для удобства
хранения.
Папки формируют древовидную структуру, позволяющую логично
организовать данные и упростить навигацию пользователя между
уровнями каталогов.
Такая иерархия облегчает поиск, обработку и управление
файлами, обеспечивая организованный доступ к большим
объёмам информации.
12

13.

Файловые системы и их назначение
Файловая система организует
хранение данных на носителях,
обеспечивая адресацию,
управление доступом и
целостность информации.
В операционной системе
Windows наиболее широко
используются системы FAT и
NTFS, различающиеся по
структурам и возможностям
управления.
FAT проста и обеспечивает
базовую работу с данными, тогда
как NTFS предоставляет
расширенные функции
надежности и журналирования
изменений.
13

14.

Особенности файловой системы FAT
FAT12 использует 12 бит для адресации до 4096
кластеров, подходит для малых носителей
объёмом до 2 Мбайт, применяется в устаревших
или ограниченных по размеру средах.
FAT16 расширяет адресное пространство до
65536 кластеров, поддерживает носители до 4
Гбайт, встречается в старых версиях систем и
небольших устройствах.
FAT32 значительно увеличивает потенциал до 4
млрд кластеров, обеспечивая поддержку
носителей объёмом до 16 Тбайт, что актуально
для современных больших дисков.
Эти версии FAT обладают простотой реализации,
но ограничены в функциональности и
надёжности по сравнению с современными
файловыми системами.
14

15.

Характеристики и преимущества NTFS
NTFS поддерживает размер кластера от 512 байт до 64 Кбайт, что способствует
эффективному использованию дискового пространства и оптимизации хранения данных.
Данная файловая система обеспечивает повышенную надежность за счёт механизма
журналирования изменений, позволяя предотвращать потерю данных при сбоях.
Кроме того, NTFS поддерживает расширенные функции безопасности, управления
правами доступа и восстановления информации.
15

16.

Механизм журналирования в NTFS
Журналирование в NTFS записывает планируемые
изменения файловой системы в специальный
журнал перед их фактическим внесением. Это
гарантирует целостность данных даже при
внезапных сбоях системы.
Благодаря журналу возможна быстрая и точная
реставрация данных после сбоев, что значительно
повышает безопасность и надежность хранения
информации на носителях.
16

17.

Поиск файлов с использованием масок имен
Маски позволяют эффективно осуществлять поиск файлов по
заданным шаблонам, облегчая работу с большими объемами
данных.
Символ '?' заменяет любой один символ, а '*' соответствует
произвольному количеству символов или их отсутствию, что
расширяет возможности фильтрации файлов.
Например, *.doc находит все документы Word, а ???.jpg отбирает
изображения формата jpg с именами ровно из трёх символов.
17

18.

Примеры масок для поиска файлов и результаты
Таблица содержит примеры масок для поиска
файлов с кратким описанием и результатами
применения каждого шаблона.
Использование масок значительно ускоряет и
упрощает поиск нужных файлов по частичным или
неизвестным именам.
Учебный материал ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской
технологический университет»
18

19.

Программы-архиваторы и архивирование данных
Архивация представляет собой
сжатие и объединение
нескольких файлов в один архив
для экономии дискового
пространства и упрощения
передачи данных.
Среди популярных архиваторов
выделяются WinZip, WinRAR и
7Zip, которые обеспечивают
эффективное сжатие с
минимальными потерями
информации.
Архивирование помогает не только
уменьшить размер файлов, но и
структурировать данные, облегчая
их восстановление и
транспортировку.
19

20.

Сравнительная эффективность популярных
архиваторов
7Zip демонстрирует наилучшие показатели сжатия
для текстовых и бинарных файлов, уменьшая их
размер до 30% от исходного объёма.
Высокая эффективность 7Zip делает его
предпочтительным выбором для оптимального
хранения и передачи данных, превосходя WinZip и
WinRAR по коэффициенту сжатия.
Учебный материал ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской
технологический университет»
20

21.

Основы теории управления в кибернетике
Кибернетика рассматривает управленческие процессы в живых организмах и технических
системах, объединяя принципы передачи и обработки информации с целью
эффективного регулирования систем.
Управление представляет собой целенаправленное воздействие управляющего субъекта
на объект с установкой конкретных целей и корректировкой поведения системы в
зависимости от результатов.
Обратная связь — ключевой элемент управления, обеспечивающий передачу
информации о текущем состоянии объекта обратно управляющему для адаптации и
оптимизации процесса управления.
21

22.

Схемы управления: замкнутая и разомкнутая
Разомкнутая схема управления функционирует
без обратной связи; примером служит светофор,
который выдает управляющие сигналы
независимо от реальной дорожной ситуации или
состояния объектов управления.
Замкнутая схема основана на постоянном обмене
данными между управляющим и управляемым
объектами, используя обратную связь для
адаптивного регулирования и более точного
реагирования на изменения среды и состояния
объекта.
22

23.

Типы систем управления: автоматические и автоматизированные
Автоматические системы управления работают полностью
автономно без участия человека, реализуя функции контроля и
регулирования в сложных и опасных условиях, например в
космических аппаратах и промышленности.
Автоматизированные системы сочетают автоматическую
обработку информации с участием человека, который принимает
управленческие решения на основе подготовленных системой
данных, как в билетных кассах или производственных линиях.
Такой гибридный подход обеспечивает высокий уровень контроля
и гибкости, позволяя адаптировать процессы к изменяющимся
условиям при сохранении эффективности и надежности
управления.
23

24.

Объекты и субъекты в процессах управления
Объектами управления являются
живые или неживые системы,
которые подлежат
регулированию и воздействию с
целью достижения заданных
параметров или целей.
Субъект управления — это
человек или техническое
устройство, обладающее
исходной информацией и
способное осуществлять
управляющие воздействия на
объекты для поддержания или
изменения их состояния.
Например, учитель (субъект)
управляет учениками (объектами),
используя обратную связь в виде
опросов и корректировок, что
позволяет адаптировать учебный
процесс под состояние группы.
24

25.

Важность интеграции систем хранения и
управления информацией
Комплексное осмысление информационных объектов, цифровых носителей и
файловых систем является фундаментом для эффективного хранения данных.
Автоматизация управленческих процессов существенно повышает надежность и
качество обработки информации в социально-экономическом контексте.