U5: 5.7 Modelo Jerárquico

 Los ficheros representan la unidad lógica de almacenamiento de información en memoria secundaria.

Los sistemas de ficheros cuentan con dos estructuras, una de ellas es para el Sistema Operativo, el cual asimila a estos como una secuencia de bytes sin interpretar; sin embargo para el usuario los ficheros son considerados como una secuencia de bytes ya interpretada y un ejemplo de ello son los registros.

Ahora bien, ademas de contar con una estructura los sistemas de ficheros cuentan con características muy importantes que son sus atributos y susoperaciones.

Dentro de los atributos encontramos:

    Nombre

    Metadatos

        Tipo

        Tamaño

        Información de protección

        Intantes de creación

        Lista de bloques

    Datos

Dentro de las operaciones encontramos:

    Crear

    Abrir

    Cerrar

    Leer

    Escribir

    Posicionar

    Borrar

La estructura jerárquica de los ficheros se da por directorios, los cuales son un conjunto de referecnias a otros directorios o incluso a otros ficheros.

Esta estructura jerárquica está basada en la estructura de un árbol, la cual se divide en:

    Directorio único

    Directorio de dos niveles

    Un árbol de directorio por usuario

DIRECTORIO ÚNICO

Se caracteriza por tener un sólo directorio con todos los archivos de todos los usuarios.

DIRECTORIO DE DOS NIVELES

En esta estructura el sistema habilita un sólo directorio por cada usuario.

UN ÁRBOL DE DIRECTORIOS POR USUARIO

En esta última estructura el sistema permite que cada usuario tenga tantos directorios como necesite, respetando una jerarqía general. 

U5: 5.6 Manejo de Espacio en Memoria

 La diferencia de la MEMORIA principal de la memoria secundaria , auxiliar, masiva, externa no es tan veloz pero tiene gran capacidad para almacenar información en DISPOSITIVOS tales como discos, cintas magnéticas, discos ópticos. frecuentemente los datos y programas se graban en la memoria secundaria , de esta forma, cuando se ejecuta varias veces un programa o se utilicen repetidamente unos datos, no es necesario darlos de nuevo a través del DISPOSITIVO de ENTRADA.

En la memoria secundaria un ARCHIVO consta de un conjunto de bloques (correspondiente a la cantidad de información que se transfiere físicamente en cada operación de ACCeso (lectura o escritura).
el sistema operativo o sistema de gestión de archivos es el encargado de la asignación de bloques a archivos, de lo que surgen dos cuestiones, en primer lugar, debe asignarle el espacio de memoria secundaria a los archivos y, en segundo lugar, es necesario guardar constancia del espacio disponible para asignar.

El sistema de archivos se ocupa primordialmente de administrar el espacio de almacenamiento secundario, sobre todo el espacio en disco. el manejo del espacio libre en disco se lleva a cabo de la siguiente manera:

*vector de bists
*lista ligada (lista libre)
*por conteo(agrupacion)
vector de bits. el espacio libre en disco es frecuentemente implementado como un mapa de bits, donde cada block es representado por un bit y si el bloc es libre el bit es cero de lo contrario está asignado.11000111
lista ligada. una lista ligada de todos los blocks libres. otra implantación se consigue guardando la dirección del primer block libre y el número de los blocks libres contiguos que le siguen. cada entrada de la lista de espacio libre consiste de una dirección de disco y un contador (por conteo).
ejemplo de una lista de espacio libre enlazada en el disco.

Por agrupación. se almacena la dirección en n blocks libres en el primer block libre y el último contiene la dirección de otro block que contiene la dirección de otros blocks libres.
para manejar los espacios en disco existen los siguientes métodos:
  -contiguos
-ligados
-indexados
contiguos. esta asignación requiere que cada archivo ocupe un conjunto de direcciones contiguas en el disco, su asignación es definida por la dirección del primer bloc y la longitud del archivo.

Cuando se crea un archivo se le asigna un único conjunto contiguo de bloques, esta es un estrategia de asignación previa que emplea secciones de tamaño variable. la tabla de asignación de archivos necesita solo una entrada por cada archivo y que muestre el bloque de comienzo y la longitud del archivo. la asignación contigua es la mejor para un archivo secuencial.

La asignación contigua presenta algunos problemas, como la fragmentación externa. lo que hace difícil encontrar bloques contiguos de espacio de tamaño suficiente., lo que lleva a ejecutar un algoritmo de compactación para libera el espacio adicional en el disco.

Asignación ligada o encadenada. cada archivo es una lista ligada de blocks y el directorio contiene un apuntador al primer bloc y al último.
la asignación se hace con bloques individuales, cada bloque contendrá un puntero al siguiente bloque de la cadena. la tabla de asignación de archivos necesita una sola entrada por cada archivo que muestre el bloque de comienzo y la longitud del mismo, cualquier bloque puede añadirse a la cadena. no hay que preocuparse por la fragmentación externa porque solo se necesita un bloque cada vez.

Una consecuencia del encadenamiento es que no hay cabida para el principio de cercanía, si es necesario traer varios bloques de un archivo al mismo tiempo, se necesita una serie de accesos a partes diferentes del disco por lo que se debe ejecutar un algoritmo de compactación para liberar el espacio adicional en el disco.
 asignación indexada. cada archivo tiene su propio bloc de índice el cual es un arreglo de direcciones de bloc.

En esta asignación la tabla de asignación de archivos contiene un índice separado de un nivel para cada archivo: el índice posee una entrada para cada sección asignada al archivo. normalmente, los índices no están almacenados físicamente como parte de la tabla de asignación de archivos. mas exactamente el índice de archivo se guardara en un bloque aparte y la entrada del archivo en la entrada de asignación apuntara a dicho bloque.

La asignación puede hacerse por bloques de tamaño fijo, o en secciones de tamaño variable. la asignación por bloques elimina la fragmentación externa, mientras que la asignación por secciones de tamaño variable mejora la cercanía. en cualquier caso, los archivos pueden concentrarse en zonas cercanas de cuando en cuando. la concentración reduce el tamaño del índice en el caso de secciones de tamaño variable, pero no en el caso de asignación por bloques.

La asignación indexada soporta tanto el acceso secuencial como el acceso directo a los archivos y por ello se ha convertido en la forma más popular de asignación de archivos.

U5: 5.5 Mecanismos de Acceso a los archivos

Para acceder a los archivos existen varios mecanismos, Directorios, Descriptoresde archivos, mecanismos de control de acceso y procedimientos para abrir ycerrar archivos.

El descriptor de archivos o bloque de control, contiene información que el sistemanecesita para administrar un archivo, Estructura muy dependiente del sistema.Puede incluir la siguiente información: Nombre simbólico del archivo. Localización del archivo en el almacenamiento secundario. 

Organización del archivo (método de organización y acceso). Tipo de dispositivo. Datos de control de acceso. Tipo (archivo de datos, programa objeto, programa fuente, etc.). Disposición (permanente contra temporal). Fecha y tiempo de creación. Fecha de destrucción. Fecha de la última modificación. Suma de las actividades de acceso (número de lecturas, por ejemplo).

El descriptor de archivos es controlado por el sistema de archivos; el usuario nopuede hacer referencia directa a él.Identificación del archivo. Consiste de dos partes que es el nombre simbólico quees el que le da el usuario y un identificador interno que es asignado por el sistemaoperativo (número). 

Lugar de almacenamiento así como el tamaño del archivo.Modo de acceso. Se debe indicar en forma explícita quien puede acceder elarchivo y conque derecho.

U5: 5.4 Organización Lógica y Física

 Se refiere a las diferentes maneras en las que puede ser organizada la información de los archivos, así como las diferentes maneras en que ésta puede ser accesada. Dado que hay 2 niveles de visión de los archivos (físico y lógico), se puede hablar también de 2 aspectos de organización de archivos: Organización de archivos lógicos y de archivos físicos.

Organización lógica.

La mayoría de las computadoras organizan los archivos en jerarquías llamadas carpetas, directorios o catálogos . (El concepto es el mismo independientemente de la terminología usada.) Cada carpeta puede contener un número arbitrario de archivos, y también puede contener otras carpetas. Las otras carpetas pueden contener todavía más archivos y carpetas, y así sucesivamente, construyéndose un estructura en árbol en la que una «carpeta raíz» (el nombre varía de una computadora a otra) puede contener cualquier número de niveles de otras carpetas y archivos.

Organización física.

Los datos son arreglados por su adyacencia física, es decir, de acuerdo con el dispositivo de almacenamiento secundario. Los registros son de tamaño fijo o de tamaño variable y pueden organizarse de varias formas para constituir archivos físicos.

Cinta magnética.

-Etiqueta de volumen.- Contiene información que permite identificar la cinta, el nombre del propietario y cualquier información general requerida.

-

-Etiqueta de archivo.- Se utilizan por pares para indicar el inicio y fin del archivo, contiene información acerca del nombre del archivo, fecha de creación.

- Etiqueta de usuario.- Sirven para guardar información adicional de importancia para el usuario; no son procesados por el sistema operativo.

U5: 5.3 Componentes de un sistema de archivos.

Lo conforman todas aquellas rutinas encargadas de administrar todos los aspectos relacionados con el manejo de Archivos. En general, un Sistema de Archivos está compuesto por: Métodos De Acceso, Administración De Archivos, Administración De Almacenamiento Secundario, Mecanismos De Integridad.Métodos De Acceso. Se ocupan de la manera en que se tendrá acceso a la información almacenada en el archivo. Ejemplo: Secuencial, Directo, indexado. Administración De Archivos. Se ocupa de ofrecer los mecanismos para almacenar, compartir y asegurar archivos, así como para hacer referencia a ellos. Administración De Almacenamiento Secundario. Se ocupa de asignar espacio para los archivos en los dispositivos de almacenamiento secundario. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de la administración de espacio en un disco duro.

Mecanismos De Integridad. Se ocupan de garantizar que no se corrompa la información de un archivo, de tal manera que solo la información que deba estar en el, se encuentre ahí.

Mecanismos de Organización Lógica. Contiene las diferentes rutinas y comandos a través de los cuales el usuario podrá estructurar sus archivos virtuales.

Directorio de Identificadores. Convierte los identificadores simbólicos de los archivos en identificadores internos, los cuales apuntarán a su descriptor o a una estructura que permite encontrar el archivo.

Sistemas Teóricos de Archivos. Su objetivo es el de activar y desactivar a través de las rutinas de abrir y cerrar archivos y verifica el modo de acceso.

Mecanismos de Organización Física. Traslada las direcciones lógicas en direcciones físicas correspondientes a las estructuras de memoria secundaria y los buffers en memoria principal necesarios para la transferencia de datos. 

U5: 5.2 Noción de Archivo Real y Virtual

 La mayoría de usuarios de computadoras comprenderán con mucha facilidad el término archivo relacionándolo directamente con ejemplos tales como los archivos de texto que se pueden generar con cualquier procesador de texto. Una característica de este tipo de archivos es que a mayor texto que almacena el archivo, mayor es el espacio en disco que consume dicho archivo. Por ejemplo, una línea corta de texto ocupa menos espacio en disco que esa misma línea copiada cien veces. Sin embargo al hablar de “archivos virtuales” las cosas son diferentes, pues este tipo de archivos no consumen espacio en el disco duro, sino que se almacenan en la memoria volátil, es decir la aquel tipo de memoria cuya información se pierde al interrumpirse el flujo de corriente eléctrica, esto es, la memoria RAM.

Archivo Real: Es un objeto que contiene programas, datos o cualquier otro elemento.

Un archivo virtual de uso temporal que es utilizado por los procesos del sistemamientras se están ejecutando dichos procesos. 

Estos archivos se crean durante laejecución de un sistema y los utiliza para el almacenamiento de información,intercambio y organización mientras se ejecuta el sistema, Se le conoce comoarchivo virtual, aquel que contiene los datos generados por el usuario.Veremos un ejemplo muy claro de tareas comunes en nuestro sistema y quenosotros en simple vista no vemos, Cuando nosotros estamos trabajando enWord y el nombre de nuestro archivo se llama “Sistemas Operativos - ReporteUnidad 5”, se crea un archivo Virtual llamado “~$stemas Operativos - ReporteUnidad 5” y su tamaño varia.Este es un claro ejemplo de archivo virtual, un archivo real, se muestra de manerareal, en la información del espacio que ocupa en un disco duro o sistema dealmacenamiento, en otras palabras su tamaño en bytes.

U5. Sistema de Archivos (5.1 Concepto)

 Un Archivo es un conjunto de elementos de información relacionados entre si y que fueron definidos por su creador. Por lo general, los archivos representan datos y programas. Un archivo de datos puede ser numérico, alfabético o binario. Los archivos pueden ser de formato libre, como los archivos de texto, o pueden estar rigurosamente formateados. En general, un archivo es una secuencia de bits, bytes, líneas o registros cuyo significado es definido por el creador del archivo y por el usuario.

Un archivo se puede manipular como una unidad mediante operaciones tales como abrir, cerrar, crear, destruir, copiar, renombrar y listar. Los elementos de información individuales que conforman un archivo se pueden manipular con acciones tales como leer, escribir, modificar y eliminar.

De acuerdo a las características y tipo de trabajo que se realicen sobre los archivos, estos pueden caracterizarse por su: Volatilidad, Actividad y Tamaño.