L organizzazione dei dati

Transcript

1 L organizzazione dei dati

2 Directory In informatica, una directory (chiamata anche cartella, folder o direttorio), è un entità nel file system che contiene un gruppo di file e altre directory. Il termine directory in inglese significa elenco del telefono. Un file system tipico contiene migliaia e migliaia di file, le directory aiutano ad organizzarli tenendoli insieme ordinati. Una directory contenuta dentro un'altra directory viene chiamata subdirectory (o sottocartella). Insieme, le directory formano una gerarchia, o struttura ad albero. Immaginando il file system come un armadietto di file, le directory di alto livello possono essere rappresentate come i cassetti, mentre le subdirectory possono essere rappresentate come schede di file dentro i cassetti. A livello storico, ma anche adesso in alcune periferiche integrate moderne, i file system non hanno il supporto per le directory ma hanno una struttura piatta, c'è solo un gruppo radice che contiene i file. Il primo file system con pieno supporto gerarchico è stato implementato in UNIX grazie al lavoro di ricerca di Dennis Ritchie.

3 File (1) Un file (termine inglese per "archivio") in informatica è un insieme di informazioni codificate organizzate come una sequenza (di byte), immagazzinate come un singolo elemento su una memoria di massa, all'interno del File System esistente su quella particolare memoria di massa. Se dal punto di vista dell'utente un file è solitamente un singolo elemento, può succedere che invece fisicamente sia scritto su più zone diverse del supporto che lo ospita: questo fenomeno è molto comune se il supporto di memorizzazione è un disco, mentre è molto raro su nastri magnetici. Uno dei compiti del sistema operativo è rendere trasparente alle applicazioni la reale suddivisione fisica del file e occuparsi di gestire la scrittura e il recupero delle informazioni dai vari blocchi fisici.

4 File (2) I file sono generati dal software e solitamente sono conformi ad un particolare tipo di file. Alcuni sistemi operativi, come Windows e l'ms-dos, riconoscono il tipo di file in base all'estensione del loro nome; altri, come il Mac OS da una serie di dati aggiuntivi salvati insieme al file in un blocco separato; altri ancora, come Unix, distinguono i file in base a dei flag assegnati loro nel file system al momento della creazione. Un tipo di file molto comune sono i file di testo ASCII. Un simile file è una sequenza di caratteri ASCII pura e semplice, tale da poter essere letta ed interpretata nello stesso modo da tutti i sistemi operativi. Il termine "File binario", invece, si riferisce solitamente a tutti i file che non sono di testo ASCII.

5 File (3) Il concetto di file è molto semplice ed elegante: in ultima analisi, un file è una sorgente (o un deposito) di informazioni, che si può leggere e scrivere; questa sorgente/deposito ha anche delle "proprietà" (nome, estensione, flags) che possono essere modificate. Questa definizione si adatta molto bene a molte periferiche ed interfacce hardware; i sistemi operativi Unix e derivati hanno generalizzato il concetto di file tanto da farne una vera filosofia: in Unix tutto è un file, cioè può essere "aperto", "chiuso", "letto", "scritto" eccetera; questi "file speciali" possono essere delle comunicazioni fra processi, delle pipe, delle interfacce hardware o altro ancora: il sistema operativo si occuperà di gestire tutto nel modo appropriato lasciando ai programmi l'illusione di stare usando un normale file. I file sono organizzati spesso gerarchicamente dal sistema operativo, che li ripone in cartelle o directory.

6 Operazioni sui file Poiché accedere a un file da una memoria di massa è una operazione piuttosto lenta, necessita una conoscenza dettagliata dell'hardware del computer e crea un rischio di conflitto di risorse fra programmi in esecuzione, queste operazioni sono eseguite dal sistema operativo per conto dei programmi che le richiedono. Le operazioni più comuni, universalmente presenti in tutti i sistemi operativi, sono: Apertura: il programma segnala al sistema operativo che ha necessità di accedere a un certo file. Il sistema operativo controlla che il file esista e che non sia già usato o bloccato, da lui o da un altro programma; crea alcune strutture dati per gestire le operazioni successive e riserva una certa quantità di memoria RAM, detta buffer, per memorizzare i dati in transito da e per il file; restituisce al programma un simbolo (o un handle oppure un indirizzo di memoria fisica) a cui il programma farà riferimento nelle successive operazioni sul file; gli altri programmi possono accedere allo stesso file solo in modo limitato (solo lettura) o non possono accedervi affatto. Chiusura: il programma comunica che non ha più bisogno del file. Tutte le strutture dati e il buffer allocato vengono rilasciate; il sistema operativo elimina il file dalla lista di quelli in uso; gli altri programmi hanno ora libero accesso al file. Lettura: il programma richiede dei dati dal file. Il sistema operativo li legge, li memorizza nel buffer di cui comunica l'ubicazione al programma richiedente. Scrittura: Il programma vuole scrivere dei dati in un file. Per prima cosa memorizza i dati in questione in un buffer, di cui poi comunica l'ubicazione al sistema operativo. Un programma non può leggere o scrivere un file se prima non lo ha "aperto", e una volta finito di usarlo lo deve sempre "chiudere" per dare modo al sistema operativo di liberare le risorse occupate.

7 L estensione di un file (1) L'estensione di un file è il suffisso (nell'ms-dos di tre caratteri al massimo) posto dopo il nome del file, preceduto da un punto. In alcuni sistemi operativi - come nel VMS, nell'ms-dos - l'estensione serve per riconoscere il tipo di file direttamente dal nome, senza dover lanciare un programma che ne verifichi il contenuto: ad esempio, "wikipedia.txt" sta ad indicare che il file contiene del testo (txt). Con l'avvento delle GUI, le interfacce grafiche utente, l'estensione ha cominciato a essere meno nota ai non "addetti ai lavori" perché in genere non viene più visualizzata assieme al nome del file, ma provoca la visualizzazione dell'icona associata a quel tipo di file, specifica di una singola estensione o di un gruppo di più estensioni affini (ad esempio perché interpretate dallo stesso programma).

8 L estensione di un file (2) Nei sistemi operativi Unix e derivati l'estensione non è mai stata molto usata, perché su quei sistemi i vari tipi di file venivano suddivisi per directory: i file eseguibili nelle directory /bin, i file temporanei nelle directory /temp eccetera. Dal punto di vista dei programmi le estensioni sono spesso del tutto irrilevanti, perché, in fase di apertura del file, molti verificano direttamente la sua interna, a prescindere dall'estensione che ha il suo nome. Sia MS-DOS che Windows in tutte le loro versioni si rifiutano di eseguire un file (eseguibile) che non abbia estensione.exe,.com,.bat o. cmd, perché i filesystem che usano (FAT o NTFS) non possono segnalare in altro modo questa caratteristica dei file; in ambienti Unix viceversa è sufficiente che il file sia marcato nel filesystem come eseguibile tramite l'apposito flag, qualunque sia la sua estensione. In qualunque ambiente ci si trovi è comunque frequente l'uso di alcune estensioni standard (txt, doc, img, jpg, mov) che permettono di capire subito, in linea di massima, il tipo di contenuto di un file a partire dal nome.

9 Formato dei file Un formato di file è il modo concreto in cui le informazioni contenute in un file sono state codificate prima di essere scritte nel file stesso. In genere infatti esiste più di un modo possibile per organizzare i dati da scrivere su un file, e spesso il modo migliore dipende dall'uso che poi si dovrà fare di quei dati. A volte inoltre esistono motivi di ordine commerciale, per cui una certa software house può voler creare un suo proprio formato in modo che i dati salvati con il proprio programma non possano essere letti con altri programmi simili (il file può sempre essere letto da qualunque programma: ma i dati restano incomprensibili, se non si conosce il formato con cui sono stati salvati). Risalire ai dati originali salvati in un formato sconosciuto è sempre possibile, attraverso un lavoro di reverse engineering, ma è di solito un processo molto lungo e costoso. Se il formato in questione è anche criptato, risalire ai dati diventa praticamente impossibile.

10 Copia e incolla (1) Nell'uso del computer, copia e incolla (copy & paste in inglese) è un diffuso e semplice modo per riprodurre testo o altri dati da una posizione ad un'altra. La funzione di copia trasferisce (copiandoli, appunto) in un'area di memoria apposita un qualunque set di dati da un programma di origine: testi, immagini o altro. Da qui i dati possono essere incollati in un altro programma, sempre che quest'ultimo sia in grado di riconoscere il loro formato. Ad esempio, non sempre è possibile incollare del testo in un programma specializzato per l'elaborazione di suoni, e viceversa.

11 Copia e incolla (2) La metafora del copia e incolla è risultata così popolare ed utile da essere estesa praticamente a tutto: i files sul disco possono essere copiati ed incollati in posizioni diverse, i fogli di calcolo copiano ed incollano interi grafici, eccetera. Cosa può essere copiato o incollato è completamente sotto il controllo del singolo programma, e non del sistema operativo. Si è però evoluto un sistema di convenzioni, grazie al quale si usano sempre le stesse combinazioni di tasti (ad esempio, Ctrl+C per copiare e Ctrl +V per incollare su windows, Mela+C per copiare e Mela+V per incollare sui sistemi Macintosh, la pura selezione col mouse per copiare e il tasto centrale e/o destro su unix, e così via, più altri metodi come i menu contestuali o pulsanti vari).

12 Copia e incolla (3) L'area temporanea di memoria dove i dati vengono immagazzinati è detta appunti in italiano (clipboard in inglese). La versione più semplice del copia e incolla prevede una singola area, dove i dati copiati rimangono finché non viene copiato qualcos'altro. Nel frattempo dati possono essere incollati più volte in programmi diversi. Versioni più sofisticate permettono di usare più aree di memoria contemporaneamente, al prezzo però di complicare un poco i comandi che l'utente deve dare: occorre, oltre a dare il comando di copia o incolla, specificare anche su quale delle aree di appunti si vuole operare.

13 Copia e incolla (4) Un ulteriore vantaggio del copia e incolla è che in genere non utilizza l'unità a disco, risultando perciò molto veloce. Questo può non essere più vero nel caso vengano copiati dei dati molto voluminosi, che superano la capacità di memoria fisica del computer costringendo il sistema operativo ad utilizzare la memoria virtuale sul disco. Se invece di riprodurre si intende spostare i dati, si ricorre al taglia e incolla.

14 Taglia e incolla (1) Nell'uso del computer, taglia e incolla (cut & paste in inglese) è un diffuso e semplice modo per spostare (senza lasciarne traccia nel documento sorgente) testo o altri dati da una posizione ad un'altra. L'espressione discende dalla pratica della grafica tradizionale di tagliare fisicamente con le forbici parti di un layout ed incollarlo in altra posizione. Medesimo sistema viene ancora utilizzato nelle bozze o nelle fotocopie di documenti, allorché si vuole modificare la reciproca posizione di parti della pagina. La modalità taglia e incolla si diffuse per merito di Apple con i sistemi operativi e le applicazioni di Lisa (1981) e Macintosh (1984). Il tasto speciale control key con il contemporaneo utilizzo delle lettere X (per tagliare), C (per copiare) e V (per incollare) fu successivamente adottato anche da Microsoft su Windows. Alcuni ambienti (combinazione di hardware e software) consentono il taglia ed incolla semplicemente utilizzando il drag and drop con il mouse.

15 Taglia e incolla (2) La funzione di Taglia si ottiene, nella maggior parte dei programmi, utilizzando la combinazione dei tasti Ctrl+X, oppure altre modalità, come il menù contestuale o un pulsante della barra degli strumenti. I dati vengono tolti dalla loro posizione e copiati in un area temporanea della memoria detta appunti, e da qui possono essere incollati sulla nuova posizione utilizzando la combinazione di tasti Ctrl+V, o qualsiasi altro mezzo previsto allo scopo dal software. I dati restano disponibili sugli appunti finché non sovrascritti da altra copia o da altro comando taglia. La popolarità di questo metodo deriva dalla semplicità e dalla facilità con cui i dati possono essere spostati sulle varie applicazioni senza ricorrere alla memorizzazione sul disco.