文件在在外存的物理地址放在什么中

1. 平时我们在计算机中存储的文件是在内存储器中存放着还是在外存储器中存放着

所有的文件都存储在外部存储器里面，硬盘、U盘、光盘和软盘都是外部存储器而内存无法长久保持数据，是一种随机存储器。

2. 什么是物理地址

Windows 2000 使用基于分页机制的虚拟内存。每个进程有4GB的虚拟地址空间。基于分页机制，这4GB地址空间的一些部分被映射了物理内存，一些部分映射硬盘上的交换文件，一些部分什么也没有映射。程序中使用的都是4GB地址空间中的虚拟地址。而访问物理内存，需要使用物理地址。

下面我们看看什么是物理地址，什么是虚拟地址。

物理地址 (physical address): 放在寻址总线上的地址。放在寻址总线上，如果是读，电路根据这个地址每位的值就将相应地址的物理内存中的数据放到数据总线中传输。如果是写，电路根据这个地址每位的值就将相应地址的物理内存中放入数据总线上的内容。物理内存是以字节(8位)为单位编址的。

虚拟地址 (virtual address): 4G虚拟地址空间中的地址，程序中使用的都是虚拟地址。

如果CPU寄存器中的分页标志位被设置，那么执行内存操作的机器指令时，CPU会自动根据页目录和页表中的信息，把虚拟地址转换成物理地址，完成该指令。比如 mov eax,004227b8h ，这是把地址004227b8h处的值赋给寄存器的汇编代码，004227b8这个地址就是虚拟址。CPU在执行这行代码时，发现寄存器中的分页标志位已经被设定，就自动完成虚拟地址到物理地址的转换，使用物理地址取出值，完成指令。对于Intel CPU 来说，分页标志位是寄存器CR0的第31位，为1表示使用分页，为0表示不使用分页。对于初始化之后的 Win2k 我们观察 CR0 ，发现第31位为1。表明Win2k是使用分页的。

使用了分页机制之后，4G的地址空间被分成了固定大小的页，每一页或者被映射到物理内存，或者被映射到硬盘上的交换文件中，或者没有映射任何东西。对于一般程序来说，4G的地址空间，只有一小部分映射了物理内存，大片大片的部分是没有映射任何东西。物理内存也被分页，来映射地址空间。对于32bit的Win2k，页的大小是4K字节。CPU用来把虚拟地址转换成物理地址的信息存放在叫做页目录和页表的结构里。

物理内存分页，一个物理页的大小为4K字节，第0个物理页从物理地址 0x00000000 处开始。由于页的大小为4KB，就是0x1000字节，所以第1页从物理地址 0x00001000 处开始。第2页从物理地址 0x00002000 处开始。可以看到由于页的大小是4KB，所以只需要32bit的地址中高20bit来寻址物理页。

页表，一个页表的大小为4K字节，放在一个物理页中。由1024个4字节的页表项组成。页表项的大小为4个字节(32bit)，所以一个页表中有1024个页表项。页表中的每一项的内容（每项4个字节,32bit）高20bit用来放一个物理页的物理地址，低12bit放着一些标志。

页目录，一个页目录大小为4K字节，放在一个物理页中。由1024个4字节的页目录项组成。页目录项的大小为4个字节(32bit)，所以一个页目录中有1024个页目录项。页目录中的每一项的内容（每项4个字节）高20bit用来放一个页表（页表放在一个物理页中）的物理地址，低12bit放着一些标志。

对于x86系统，页目录的物理地址放在CPU的CR3寄存器中。

CPU把虚拟地址转换成物理地址：
一个虚拟地址，大小4个字节(32bit)，包含着找到物理地址的信息，分为3个部分：第22位到第31位这10位（最高10位）是页目录中的索引，第12位到第21位这10位是页表中的索引，第0位到第11位这12位（低12位）是页内偏移。对于一个要转换成物理地址的虚拟地址，CPU首先根据CR3中的值，找到页目录所在的物理页。然后根据虚拟地址的第22位到第31位这10位（最高的10bit)的值作为索引，找到相应的页目录项(PDE,page directory entry),页目录项中有这个虚拟地址所对应页表的物理地址。有了页表的物理地址，根据虚拟地址的第12位到第21位这10位的值作为索引，找到该页表中相应的页表项(PTE,page table entry),页表项中就有这个虚拟地址所对应物理页的物理地址。最后用虚拟地址的最低12位，也就是页内偏移，加上这个物理页的物理地址，就得到了该虚拟地址所对应的物理地址。

一个页目录有1024项，虚拟地址最高的10bit刚好可以索引1024项（2的10次方等于1024）。一个页表也有1024项，虚拟地址中间部分的10bit，刚好索引1024项。虚拟地址最低的12bit（2的12次方等于4096），作为页内偏移，刚好可以索引4KB，也就是一个物理页中的每个字节。

一个虚拟地址转换成物理地址的计算过程就是，处理器通过CR3找到当前页目录所在物理页，取虚拟地址的高10bit,然后把这10bit右移2bit（因为每个页目录项4个字节长，右移2bit相当于乘4）得到在该页中的地址，取出该地址处PDE（4个字节），就找到了该虚拟地址对应页表所在物理页，取虚拟地址第12位到第21位这10位，然后把这10bit右移2bit（因为每个页表项4个字节长，右移2bit相当于乘4）得到在该页中的地址，取出该地址处的PTE（4个字节），就找到了该虚拟地址对应物理页的地址，最后加上12bit的页内偏移得到了物理地址。

32bit的一个指针，可以寻址范围0x00000000-0xFFFFFFFF,4GB大小。也就是说一个32bit的指针可以寻址整个4GB地址空间的每一个字节。一个页表项负责4K的地址空间和物理内存的映射，一个页表1024项，也就是负责1024*4k=4M的地址空间的映射。一个页目录项，对应一个页表。一个页目录有1024项，也就对应着1024个页表，每个页表负责4M地址空间的映射。1024个页表负责1024*4M=4G的地址空间映射。一个进程有一个页目录。所以以页为单位，页目录和页表可以保证4G的地址空间中的每页和物理内存的映射。

每个进程都有自己的4G地址空间，从 0x00000000-0xFFFFFFFF 。通过每个进程自己的一套页目录和页表来实现。由于每个进程有自己的页目录和页表，所以每个进程的地址空间映射的物理内存是不一样的。两个进程的同一个虚拟地址处（如果都有物理内存映射）的值一般是不同的，因为他们往往对应不同的物理页。

4G地址空间中低2G，0x00000000-0x7FFFFFFF 是用户地址空间，4G地址空间中高2G，
0x80000000-0xFFFFFFFF 是系统地址空间。访问系统地址空间需要程序有ring0的权限。

3. 26 文件外存分配方式

目前，常用的外存分配方法有 连续分配 、 链接分配 和 索引分配 三种。采用不同的分配方式时，将形成不同的文件物理结构。

连续分配方式对应顺序式文件结构，链接分配方式形成链接式文件结构，索引分配方式将形成索引式文件结构。有的系统（如DOS操作系统）对三种方法都支持，但是更普遍的是 一个系统只提供一种方法的支持 。

连续分配方法要求每个文件在磁盘上占有一组连续的块，如图所示。这样所形成的文件结构称为 顺序文件结构 ，此时的物理文件称为 顺序文件 。这种分配方式保证了逻辑文件中的的记录顺序与存储器中的文件占用盘块的顺序是 一致的 。

优点是 实现简单、存取速度快 ，支持顺序访问和直接访问，作业访问磁盘时需要的寻道数和寻道时间最短。

缺点在于，文件长度 不宜动态增加 ，因为一个文件末尾后的盘块可能已经分配给其他文件，一旦需要增加， 就需要大量移动盘块。在外存上使用紧凑技术所花费的时间远比内存紧凑一次所花费的时间多得多。

此外，反复增删文件后会产生 外部碎片 （与内存管理分配方式中的碎 片相似)，并且很难确定一个文件需要的空间大小，因而只适用于长度固定的文件。

链接分配是釆取 离散分配 的方式，消除了外部碎片，故而显着地 提高了磁盘空间的利用率 ；又因为是根据文件的当前需求，为它分配必需的盘块，当文件动态增长时，可以动态地再为它分配盘块，故而 无需事先知道文件的大小 。此外，对文件的 增、删、改也非常方便 。

链接分配又可以分为隐式链接和显式链接两种形式。

文件，目录中每个目录项都包括 指向链接文件第一盘块和最后一个盘块的指针 。磁盘块分布在磁盘的任何地方，除最后一个盘块外，每一个盘块都有指向下一个盘块的指针，这些指针对用户是透明的。

为了提高检索速度和减小指针所占存储空间，可以将几个盘块组成一个簇（cluster），虽然成倍 减少了访问时间，以及指针存储空间，但却增大了内部碎片，改进很有限 。

显示链接把用于链接文件各物理块的指针，显示地存放在内存的一张链接表中。该表在整个磁盘仅设置一张。

表的序号从0开始，直至N-1，N为盘块总数，在每个表项中存放链接指针，即下一个盘块号。

在该表中，凡是属于某一文件的第一个盘块号（链首指针所对应的盘块号）均作为文件地址被填入相应的文件的FCB的物理地址字段中。

由于查找记录的过程是 在内存中进行的，因而提高了检索速度，减少了访问磁盘的次数 。由于分配给文件的所有盘块号都在该表中，故把该表称为文件分配表FAT（File Allocation Table）。

在打开某个文件时，只需把该文件占用的盘块号的编号调入内存即可， 无需把整个FAT调入内存 。为此，将每个文件所对应的盘块号集中地放在一起，索引分配方式就是基于此想法所形成的一种分配方式。

其为每个文件分配一个索引表，再把分配给该文件的所有盘块号都记录在该索引块中，因而该索引块就是一个含有许多磁盘块号的数组。在建立一个文件时，只需要在为之建立的目录项中填上指向该索引块的指针。

当文件太大时，索引块太多，单级索引是低效的 。此时，为这些索引块再建立一级索引，称为第一级索引，还可再建立索引，称为第二级索引等等。称为多级索引分配。

在二级索引分配方式下，若每个盘块的大小为1KB，每个盘块号占4个字节，在一个索引块可以存放256个盘块号。则，在两级索引时，最多可以包括存放文件的盘块号总数为64K(256 * 256)个盘块号，所允许文件最大长度为64MB。

若盘块号为4KB，则一级索引的最大文件大小为4MB，二级索引的最大文件大小为4GB。

将 多种索引分配方式相结合 而形成的一种分配方式，如直接地址，一次间接地址，多次间接地址。

Unix SystemV的分配采用了三级索引分配方式。共设置了13个索引地址项。前10个：iaddr(0)~iaddr(9)为直接地址项，iaddr(10)为一次间接地址项，iaddr(11)为二次间接地址项，iaddr(12)为三次间接地址项。

4. 磁盘的相关知识

1
磁盘：磁盘的表面由一些磁性物质组成，可以用这些磁性物质来记录二进制数据。
2
磁道：磁盘的盘面被划分成一个个磁道。由内到外一圈圈的分布，一个“圈”就是一个磁道。
3
扇区：一个磁道又被划分成一个个扇区，每个扇区就是一个“磁盘块”。各个扇区存放的数据量相同。由于最内侧磁道上的扇区面积最小，因此数据密度最大。
END
如何在磁盘中读/写数据
1
需要把“磁头”移动到想要读/写的扇区所在的磁道。磁盘会转起来，让目标扇区从磁头下面划过，才能完成对扇区的读/写操作。
END
盘面、柱面
1
盘面：
一个盘片可能有两个盘面。每一个盘面对应一个磁头，所有的磁头都是连在同一个磁臂上的，因此所有磁头只能“共进退”。
2
柱面：
所有盘面中相对位置相同的磁道组成柱面。相对位置是指由里到外数，是同一数的磁道的位置。
END
磁盘的物理地址
1
可用（柱面号、盘面号、扇区号）来定位任意一个“磁盘块”。在“文件的物理结构”中，我们经常提到文件数据存放在外存中的几号块，这个块号就可以转换成（柱面号、盘面号、扇区号）的地址形式。
2
可根据该地址读取一个“块”：
1、根据“柱面号”移动磁臂，让磁头指向指定柱面。
2、激活指定盘面对应的磁头。
3、磁盘旋转的过程中，指定的扇区会从磁头下面划过，这样就完成了对指定扇区的读/写。

磁盘的分类
1
活动头磁盘：
磁头可以移动的称为活动头磁盘。磁臂可以来回伸缩来带动磁头定位磁道。
2
固定头磁盘：
磁头不可移动的称为固定头磁盘。这种磁盘中每个磁道有一个磁头。
3
可换盘磁盘：
盘片可以更换的称为可换盘磁盘。
4
固定盘磁盘：
盘片不可更换的称为固定盘磁盘。

磁盘基本知识硬盘的DOS管理结构1.磁道，扇区，柱面和磁头数硬盘最基本的组成部分是由坚硬金属材料制成的涂以磁性介质的盘片，不同容量硬盘的盘片数不等。每个盘片有两面，都可记录信息。盘片被分成许多扇形的区域，每个区域叫一个扇区，每个扇区可存储128×2的N次方（N＝0.1.2.3）字节信息。在DOS中每扇区是128×2的2次方＝512字节，盘片表面上以盘片中心为圆心，不同半径的同心圆称为磁道。硬盘中，不同盘片相同半径的磁道所组成的圆柱称为柱面。磁道与柱面都是表示不同半径的圆，在许多场合，磁道和柱面可以互换使用，我们知道，每个磁盘有两个面，每个面都有一个磁头，习惯用磁头号来区分。扇区，磁道（或柱面）和磁头数构成了硬盘结构的基本参数，帮这些参数可以得到硬盘的容量，基计算公式为：存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数要点：（1）硬盘有数个盘片，每盘片两个面，每个面一个磁头（2）盘片被划分为多个扇形区域即扇区（3）同一盘片不同半径的同心圆为磁道（4）不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面（5）公式：存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数（6）信息记录可表示为：××磁道（柱面），××磁头，××扇区2.簇“簇”是DOS进行分配的最小单位。当创建一个很小的文件时，如是一个字节，则它在磁盘上并不是只占一个字节的空间，而是占有整个一簇。DOS视不同的存储介质（如软盘，硬盘），不同容量的硬盘，簇的大小也不一样。簇的大小可在称为磁盘参数块（BPB）中获取。簇的概念仅适用于数据区。本点：（1）“簇”是DOS进行分配的最小单位。（2）不同的存储介质，不同容量的硬盘，不同的DOS版本，簇的大小也不一样。（3）簇的概念仅适用于数据区。3.DOS磁盘区域的划分格式化好的硬盘，整个磁盘按所记录数据的作用不同可分为主引导记录（MBR:Main Boot Record），Dos引导记录（DBRos Boot Record），文件分配表（FAT:File Assign Table），根目录（BD:Boot Directory）和数据区。前5个重要信息在磁盘的外磁道上，原因是外圈周长总大于内圈周长，也即外圈存储密度要小些，可伤心性高些。要点：（1）整个硬盘可分为MBR，DBR，FAT，BD和数据区。（2）MBR，DBR，FAT，和BD位于磁盘外道。win2000注册表修改：Microsoft Windows 2000 是一个强大的操作系统，为我们提供了以往Windows 9x从未有过的安全性能，可是你是否感觉某些地方的设置还不够呢，这里就对Windows 2000 的注册表进行一些修改来达到我们的目的

5. 操作系统-文件系统

人们对信息有存储的需求，早期计算机信息在保存在纸带上，存和读都不方便，且容量很低，而存储信息的需求未能得到满足，到了磁盘存储器的出现，对程序和数据等信息的管理的发展才得到质的飞跃。出现文件系统是需要把信息以一种单元，即文件的形式，存储在磁盘或其它外部存储介质上，导致了文件系统的出现。

文件系统是操作系统中统一管理信息资源的一种软件。它管理文件的存储、检索、更新、提供安全可靠的共享和保护手段，并且方便用户使用。从用户的角度看，文件系统负责为用户建立文件、读写文件、修改文件、复制文件和撤销文件等，还能对文件按名存取。

文件是一组带标识的、在逻辑上有完整意义的信息项的序列，这里的标识就是文件名，”信息项“构成了文件的内容。

外存是相对内存而言，主要用来存储信息，其特点是断电后仍可保存信息，容量大，速度较慢，成本较低等
外存储设备通常由驱动部分和存储介质两部分组成，存储介质又常被卷。

存储介质有：磁带、磁盘、光盘、闪存

其中磁带是顺序存储，只能读了前面磁带的内容才能读后面，存取都一样，不能跳着读取，因此磁带适合存储不经常变化的内容，比如放歌。

磁盘支持随机读取，磁盘由带有读写磁头的机械臂和磁盘组成，磁盘像光盘，上面有磁性材料。系统对磁盘初始化时，会划分出一些同心圆，称为磁道，信息只能存储在磁道上，磁道分会被分成多个弧段，称为扇区，每个磁道有4-32个扇区。使用时，驱动器的马达带去磁盘高速匀速旋转，磁头一直停留在盘面表面上方并可以在不同磁道移动，当找到目标磁道时，碰头不动，磁盘依然转动，这时经过磁头的信息就被读出来可写进去。

光盘是激光作用下材料变化的非磁记录介质。

闪存是电荷擦除，支持随机存取，没有机械运动部件，寿命和可靠性高。

文件可以从不同的维度来进行分类：
按用途的方式分类：

按文件组织形式分类：

文件逻辑结构就是用户所看到的文件组织形式，文件逻辑结构是经过抽象的结构，所描述的是文件中信息组织形式。按逻辑结构可以把文件划分成三类：无结构的字符流式文件（由字节组成）、定长记录文件和不定长记录文件（由记录组成）；

文件的物理结构是指文件存储在外储设备上的结构，有三种存储结构：顺序存储、链式存储、索引存储；

顺序存储：文件存在连续的空间上，只要知道到起始地址和长度就可以读取文件。
优点：支持随机存取、
缺点：不支持动态扩充，容易产生碎片。

链式存储：文件存在不连续的物理块中，文件控制块保存第一个物理块的指针，之后每个物理块都有一个指针指向下一个物理块地址，如FAT文件系统
优点：可以动态扩充，提高磁盘利用空间；修改添加快。
缺点：
1.可靠性低。若其中某个物理块出错会导致后面全部块读取不到。
2.存取速度慢，不适于随机存取文件，需要从首个物理块一直读取到物理块；

索引存储：使用一张表来存储索引，每个索引指向逻辑文件的信息块。
优点：可以动态扩充，支持随机存取；
缺点：较多的寻道次数和寻道时间；索引表本身增加了存储空间的开销。

文件目录主要是用途是为了管理和索引文件，其结构简单说是一张表，表中存储着文件名、文件控制块、物理地址，通过文件名可以快速的读取到对应的文件。

一级目录是一张线性表，优点是：结构简单、实现简单；缺点：无法解决不同用户的文件名相同；文件多时查找慢。
二级目录是分为主目录和用户目录，主目录给出所有用户目录所在物理位置； 而用户目录则给出所有文件的FCB;优点：不同用户文件可以重名、查找速度比一级目录快、能实现文件共享
多级目录（树形目录）除了最低一级物理块装有文件信息外，其它每一级的目录存储的都是下一级的目录或文件说明信息，多级目录存在唯一的概目录。优点是层次清楚、解决文件重名问题、查找速度快。

目录是指文件路径。
目录项是是文件控制块以一条记录的形式存储在目录文件中。
目录文件是多个文件控制块集中在一起形成的文件。

参考：《操作系统》机械工业出版社 2017年版

6. 凯立德3410各文件夹和文件什么作用

凯立德3410各文件夹和文件作用：文件目录用于对单个文件的控制，它记录文件的名字、文件长度、文件存放在外存上的物理地址，以及文件属性和文件建立时间、日期等信息。

凯立德3410如果机器凯立德地图文件中含有一个NaviResFile文件没有其他分辨率文件，就是800*480分辨率，如果机器凯立德地图文件里面含有RES_800x480_C、RES_480x234_C、RES_480x272_C或者RES_320x240_C文件夹，那么机器的分辨率则是这些文件名字中的数字部分。

文件夹FAT：

文件夹在Win 9X下，FAT16支持的分区最大为2GB。我们知道计算机将信息保存在硬盘上称为“簇”的区域内。使用的簇越小，保存信息的效率就越高。在FAT16的情况下，分区越大簇就相应的要大，存储效率就越低，势必造成存储空间的浪费。

并且随着计算机硬件和应用的不断提高，FAT16文件系统已不能很好地适应系统的要求。在这种情况下，推出了增强的文件系统FAT32。

7. 文件目录和目录文件各起什么作用目前广泛采用的目录结构形式是哪种它有什么优点

文件目录用于对单个文件的控制，它记录文件的名字、文件长度、文件存放在外存上的物理地址，以及文件属性和文件建立时间、日期等信息。

目录文件是全部文件目录组成的文件，用于整个文件系统的管理。

文件的目录结构一般有三种形式：一级目录、二级目录、多级树形目录。目前广泛采用的目录结构形式是树形目录结构。它的主要优点是：检索效率高，允许文件重名，确切反映了信息的层次结构并可以利用层次结构实现文件共享和保护。

(7)文件在在外存的物理地址放在什么中扩展阅读

在电子计算机或相关设备中，一个“目录”或“文件夹”就是一个装有数字文件系统的虚拟“容器”。在它里面保存着一组文件和其它一些目录（文件夹）。

一个典型的文件系统可能会包含成千上万个目录（文件夹）。多个文件通过存储在一个目录（文件夹）中，可以达到有组织的存储文件的目的。在一个目录（文件夹）中的另一个目录（文件夹）被称作它的子目录（子文件夹）。这样，这些目录（文件夹）就构成了层次（hierarchy），或树形结构。

大家习惯上把“目录”叫做“文件夹”。