Sistemi Operativi - 13: Realizzazione del File System
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Questions and Answers

Quale delle seguenti affermazioni è vera riguardo alla gestione dei file quando questi sono piccoli?

  • I dati del file non possono essere contenuti nell'elemento.
  • L'elemento non può avere puntatori.
  • I dati possono essere direttamente contenuti nell'elemento. (correct)
  • L'accesso al file è meno efficiente.
  • In Unix, le informazioni sui blocchi liberi sono memorizzate nel superblocco.

    True (A)

    Qual è il sistema usato da MAC/OS per gestire i blocchi occupati e liberi?

    Vettore di bit

    Un file può essere creato o esteso cercando blocchi liberi nell'elenco e allocandoli al file, e quando un file viene cancellato, i suoi blocchi sono _______ nell'elenco dei blocchi liberi.

    <p>reinseriti</p> Signup and view all the answers

    Abbina i seguenti termini con le loro descrizioni:

    <p>Superblocco = Contiene informazioni sui blocchi liberi in Unix MFT = Memorizza informazioni sui blocchi in Windows Vettore di bit = Usa un bit per ogni blocco Cluster = Unità di allocazione per ridurre lo spazio occupato</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'obiettivo principale della FAT?

    <p>Gestire i blocchi liberi e l'accesso ai file (C)</p> Signup and view all the answers

    La FAT deve essere costantemente tenuta in RAM per un accesso efficiente ai file.

    <p>True (A)</p> Signup and view all the answers

    Quale numero rappresenta un blocco libero nella FAT?

    <p>0</p> Signup and view all the answers

    La gestione dei blocchi liberi è automatica grazie alla FAT, che utilizza _____ per identificare i blocchi liberi.

    <p>entry con zero</p> Signup and view all the answers

    Quale di queste affermazioni sugli svantaggi della FAT è corretta?

    <p>La FAT occupa spazio in memoria principale. (B)</p> Signup and view all the answers

    La perdita della FAT permette ancora l'accesso ai dati dei file.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Qual è la principale funzione del blocco indice nell'allocazione indicizzata?

    <p>Scrivere il numero dei blocchi in cui è contenuto un file.</p> Signup and view all the answers

    L'overhead di memoria della FAT è direttamente proporzionale alla _____ dell'hard disk.

    <p>capacità</p> Signup and view all the answers

    Abbina i seguenti termini agli svantaggi associati:

    <p>Occupazione di spazio = La FAT occupa memoria principale. Perdita di accesso = La FAT se persa impedisce l'accesso ai file. Aumento dei cluster = Può ridurre l'overhead di memoria. Funzione di gestione = Gestisce i blocchi liberi automaticamente.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la percentuale di spazio 'sprecata' per memorizzare la FAT di un hard disk con capacità di 20 giga byte e dimensione del blocco di 1 kilo byte?

    <p>5%</p> Signup and view all the answers

    Qual è uno dei vantaggi dell'allocazione indicizzata?

    <p>Accesso diretto efficiente ai dati (D)</p> Signup and view all the answers

    L'allocazione indicizzata non crea frammentazione esterna.

    <p>True (A)</p> Signup and view all the answers

    Quale problema si presenta quando un blocco indice non è sufficiente per memorizzare tutti i numeri dei blocchi dati del file?

    <p>E' necessario utilizzare più blocchi indice.</p> Signup and view all the answers

    Il blocco indice funge da _____ per i numeri dei blocchi dati di un file.

    <p>tabella delle pagine</p> Signup and view all the answers

    Abbina i seguenti schemi di allocazione alle loro descrizioni:

    <p>Schema concatenato = Utilizza un secondo blocco indice per numeri ulteriori Schema a più livelli = Contiene puntatori ad altri blocchi indice</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni è falsa riguardo all'allocazione indicizzata?

    <p>Può causare frammentazione esterna (C)</p> Signup and view all the answers

    L'informazione contenuta in un blocco indice è sempre completamente utilizzata, anche per file piccoli.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Come viene risolto il problema della mancanza di spazio in un blocco indice?

    <p>Utilizzando un secondo blocco indice o puntatori ad altri blocchi indice.</p> Signup and view all the answers

    Un lato negativo dell'allocazione indicizzata è che un blocco indice deve sempre essere utilizzato per memorizzare i _____ del file.

    <p>numeri</p> Signup and view all the answers

    Quale descrizione si applica meglio ai blocchi indice?

    <p>Facilitano l'accesso diretto ai dati (A)</p> Signup and view all the answers

    Qual è il principale vantaggio dell'allocazione concatenata rispetto all'allocazione contigua?

    <p>Non necessita di blocchi contigui (B)</p> Signup and view all the answers

    L'allocazione concatenata prevede la ricompattazione del disco per far spazio a nuovi file.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Qual è il valore che si scrive nell'ultimo blocco di un file nell'allocazione concatenata?

    <p>numero negativo oppure valore 0</p> Signup and view all the answers

    Nell'allocazione concatenata, ogni blocco contiene un __________ al blocco successivo.

    <p>puntatore</p> Signup and view all the answers

    Abbina i termini ai loro significati:

    <p>Frammentazione interna = Rifiuto di utilizzare blocchi di memoria non completamente occupati Allocazione contigua = Memorizzazione sequenziale dei blocchi Puntatore = Riferimento al blocco successivo Block size = Misura della dimensione di un blocco di memoria</p> Signup and view all the answers

    Quale dei seguenti problemi è associato all'allocazione concatenata?

    <p>Accesso sequenziale più lento (D)</p> Signup and view all the answers

    Cosa si potrebbe memorizzare, opzionalmente, nell'allocazione concatenata oltre al numero del blocco iniziale?

    <p>numero di blocchi usati e/o numero del blocco finale</p> Signup and view all the answers

    Quale affermazione è vera riguardo i tempi di accesso al file con blocchi di dimensione più grossa?

    <p>I tempi di accesso diminuiscono. (B)</p> Signup and view all the answers

    L'allocazione concatenata non presenta alcun difetto.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Qual è la funzione principale della File Allocation Table (FAT)?

    <p>Registrare lo stato di allocazione di tutti i blocchi dell'Hard Disk.</p> Signup and view all the answers

    Nella FAT, le entry che contengono il valore zero corrispondono a blocchi del disco ___ .

    <p>liberi</p> Signup and view all the answers

    Abbina i sistemi operativi con l'allocazione concatenata:

    <p>MS-DOS = Utilizza allocazione concatenata OS2 = Utilizza allocazione concatenata Windows = Opzione per allocazione concatenata Linux = Non utilizza allocazione concatenata</p> Signup and view all the answers

    Cosa indica il marker speciale nella J-esima entry della FAT?

    <p>Fine del file. (B)</p> Signup and view all the answers

    L'aumento della frammentazione interna è un vantaggio dell'uso di blocchi più grandi.

    <p>False (B)</p> Signup and view all the answers

    Quale numero deve essere memorizzato tra gli attributi del file 'test' in una FAT?

    <p>217</p> Signup and view all the answers

    Se il blocco I di un file punta al blocco N, la I-esima entry della FAT contiene il numero ___ .

    <p>N</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Allocazione Concatenata

    Un metodo di allocazione dello spazio su disco in cui i blocchi che contengono un file sono concatenati usando puntatori, evitando la necessità di blocchi contigui.

    Frammentazione Esterna

    L'incapacità di utilizzare completamente lo spazio libero sul disco perché i blocchi disponibili non sono abbastanza grandi per soddisfare le richieste di allocazione.

    Frammentazione Interna

    Si verifica quando un file occupato da più blocchi non contigui, e lo spazio libero è disperso tra questi blocchi.

    Blocco Concatenato

    Un file salvato su disco è diviso in blocchi di dimensioni fisse. Ogni blocco contiene un puntatore, che indica il numero del blocco successivo nella sequenza del file.

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    Blocco Iniziale

    Il primo blocco di un file, che contiene il puntatore al secondo blocco e altri metadati del file.

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    Blocco Finale

    L'ultimo blocco di un file. Contenuto il puntatore al blocco finale, che è generalmente impostato su -1 o 0 per indicare la fine del file.

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    Allocazione Contigua

    Un metodo di allocazione dello spazio su disco che richiede che i blocchi di un file siano contigui (affiancati).

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    Allocazione a blocchi

    Un metodo di allocazione dello spazio su disco dove i blocchi di un file sono raggruppati in unità più grandi, come se fossero 'mattoni'.

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    Tempi di accesso ridotti

    Il tempo necessario per accedere ai dati su disco diminuisce perché il sistema deve spostare la testina di lettura meno frequentemente.

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    Meno spazio sprecato

    Lo spazio sprecato per i puntatori tra i blocchi diminuisce.

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    File Allocation Table (FAT)

    Una variante efficiente dell'allocazione concatenata. Consiste in una tabella che contiene informazioni sull'allocazione dei blocchi su disco.

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    Entry della FAT

    Ogni entry nella FAT rappresenta un blocco sul disco e indica se il blocco è libero o occupato da un file.

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    Catena di blocchi nella FAT

    Ogni entry nella FAT contiene un numero che indica il blocco successivo nel file, creando una catena di blocchi.

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    Marker di fine file

    L'ultimo blocco di un file contiene un marker speciale che indica la fine del file.

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    Primo blocco del file

    Per accedere a un file, il sistema deve memorizzare il numero del primo blocco che contiene i dati del file.

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    Rilascio di blocchi liberi

    Quando un file viene cancellato, i suoi blocchi sono reinseriti nell'elenco dei blocchi liberi. Questo significa che lo spazio occupato dal file diventa disponibile per altri file.

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    Gestione dello spazio libero

    Il SO tiene traccia dei blocchi liberi sul disco utilizzando una struttura dati specifica. In Unix, queste informazioni sono memorizzate nel superblocco, mentre in Windows sono nella MFT.

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    Gestione efficiente del vettore di bit

    Mantenere il vettore di bit in memoria principale (MP) garantisce che il sistema operativo possa accedere rapidamente alle informazioni sullo stato dei blocchi. Tuttavia, il vettore di bit deve essere salvato periodicamente in memoria secondaria (MS) per prevenire la perdita di dati in caso di arresto anomalo.

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    Allocazione indicizzata con schema concatenato

    Un'allocazione indicizzata con schema concatenato è una tecnica che usa blocchi di puntatori per accedere ai dati del file. L'elemento del file contiene puntatori a cluster del disco, che in turnò contengono i dati. In alcuni casi, si usa un blocco di puntatori aggiuntivo per organizzare i cluster più grandi.

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    Che cos'è la FAT?

    La FAT (File Allocation Table) è una tabella che tiene traccia di dove sono memorizzati i file su un disco. Ogni entry nella FAT corrisponde a un blocco del disco e contiene il numero del blocco successivo nella catena dei blocchi che compongono un file.

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    Come viene utilizzata la FAT per trovare i blocchi di un file?

    La FAT viene utilizzata per determinare la posizione dei blocchi di un file sul disco. Se si desidera accedere al primo blocco, si controlla la FAT all'indice del primo blocco. La FAT mostrerà l'indice del secondo blocco, e così via, fino a raggiungere un valore speciale che indica la fine del file.

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    Perché è importante tenere la FAT in RAM?

    Per utilizzare la FAT in modo efficiente, la FAT deve essere tenuta in memoria RAM. Questo consente un accesso diretto ai file, velocizzando il processo di lettura e scrittura.

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    Qual è il vantaggio di tenere la FAT in RAM?

    Mantenere la FAT in RAM rende il sistema di file più resistente alla perdita dei dati in caso di problemi di hardware. La catena dei blocchi è duplicata nella FAT, garantendo che le informazioni siano preservate anche se un blocco su disco viene danneggiato.

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    Quali sono gli svantaggi dell'utilizzo della FAT?

    Uno svantaggio nell'utilizzo della FAT è che occupa spazio in memoria (sia su disco che in RAM). Le dimensioni della FAT aumentano linearmente con le dimensioni del disco.

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    Cosa succede se la FAT viene persa?

    Un altro svantaggio è che la FAT può essere persa, rendendo impossibile l'accesso ai dati. Per evitarlo, è importante salvare la FAT su disco in modo frequente.

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    Cosa è l'allocazione indicizzata?

    L'allocazione indicizzata utilizza un blocco indice per memorizzare i numeri di tutti i blocchi che compongono un file. In questo modo, si elimina la necessità di seguire una catena di puntatori nella FAT.

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    Quali sono i vantaggi dell'allocazione indicizzata rispetto alla FAT?

    L'allocazione indicizzata può essere più efficiente della FAT, soprattutto per file grandi. L'indice è più facile da gestire e richiede meno tempo per trovare i blocchi di un file.

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    Quali sono gli svantaggi dell'allocazione indicizzata?

    Uno svantaggio dell'allocazione indicizzata è che richiede un blocco supplementare per l'indice, il che può aumentare lo spazio occupato sul disco.

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    Quale metodo è migliore, FAT o allocazione indicizzata?

    La scelta tra FAT e allocazione indicizzata dipende dalle esigenze specifiche. La FAT è più semplice da implementare e funziona bene per file piccoli, mentre l'allocazione indicizzata è più efficiente per file grandi.

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    Allocazione Indicizzata

    Un metodo di allocazione dello spazio su disco che utilizza un blocco indice per memorizzare i numeri dei blocchi che contengono i dati del file. Questo approccio è simile alla gestione della memoria primaria nei sistemi paginati, dove il blocco indice funge da tabella delle pagine.

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    Vantaggio: Accesso Diretto

    L'allocazione indicizzata consente un accesso diretto efficiente a qualsiasi byte del file. Una volta che il blocco indice è in memoria, è possibile calcolare facilmente quale blocco contiene il byte desiderato.

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    Svantaggio: Spreco di Spazio

    Un problema dell'allocazione indicizzata è lo spreco di spazio. Se un file è piccolo, gran parte del blocco indice rimarrà vuoto.

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    Gestione Blocchi Indice

    Per gestire file grandi, è necessario un sistema per gestire più blocchi indice. Si può utilizzare uno schema concatenato, dove l'ultimo blocco indice punta a un altro blocco indice, oppure uno schema a più livelli, dove ogni blocco indice contiene puntatori ad altri blocchi indice.

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    Schema Concatenato

    Nello schema concatenato, l'ultimo blocco indice punta ad un altro blocco indice, creando una catena di blocchi indice.

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    Schema a Più Livelli

    Nello schema a più livelli, il blocco indice esterno contiene puntatori ad altri blocchi indice interni, che a loro volta puntano ai blocchi del file.

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    Vantaggio: Nessuna Frammentazione Esterna

    L'allocazione indicizzata evita la frammentazione esterna perché i blocchi del file non devono essere contigui.

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    Schema a Più Livelli: Blocchi Indice

    Il blocco indice contiene solo puntatori ad altri blocchi indice, che a loro volta puntano ai blocchi del file.

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    Directory Entry

    La Directory Entry contiene il numero del primo blocco indice che punta ai blocchi del file.

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    Svantaggio: Spazio Addizionale

    L'allocazione indicizzata richiede più spazio sul disco rispetto all'allocazione concatenata. Questo perché è necessario memorizzare il blocco indice.

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    Study Notes

    Metodi di Allocazione

    • I metodi di allocazione sono metodi per gestire l'allocazione dello spazio su disco per i file.
    • L'allocazione contigua colloca i file in blocchi contigui sul disco.
    • L'allocazione concatenata collega i blocchi in una catena, in cui ogni blocco contiene un puntatore al successivo.
    • L'allocazione indicizzata utilizza un blocco indice che contiene gli indirizzi dei blocchi dati del file.

    Struttura del File System

    • Il sistema operativo (SO) interagisce con l'utente attraverso i programmi applicativi.
    • Il file system logico gestisce i nomi simbolici dei file.
    • Il modulo di organizzazione dei file gestisce ed organizza i file.
    • Il file system di base gestisce i file a livello di blocchi.
    • Il controllo I/O interagisce con i dispositivi di input/output.
    • Il controller del disco interagisce con l'hard disk.

    Metodi di Allocazione dei File

    • Il SO considera l'hard disk come un array di blocchi.
    • Ogni blocco può contenere informazioni (es. 1024 bytes).
    • Il SO comunica al controller del disco il numero del blocco interessato per lettura o scrittura.
    • Le operazioni avvengono in unità di blocchi.

    Allocazione dei File

    • I file vengono memorizzati in blocchi dell'hard disk.
    • Se il file supera la dimensione di un blocco, viene distribuito su più blocchi.
    • Il SO mantiene una struttura che memorizza gli attributi del file per le gestioni delle operazioni.
    • Esistono tre metodi di base per allocare lo spazio sull'hard disk: contigua, concatenata e indicizzata.

    Allocazione Contigua

    • Ogni file occupa un insieme di blocchi contigui sull'hard disk.
    • Per recuperare i dati di un file è necessario memorizzare il numero del primo blocco e il numero di blocchi occupati.
    • Questo metodo è stato usato nei sistemi IBM VM/CMS.
    • Ha vantaggi in termini di velocità di accesso, ma presenta problemi di frammentazione esterna e necessità di spazio libero contiguo.

    Allocazione Contigua: Vantaggi

    • L'accesso ai vari blocchi è veloce e semplice.
    • È facile calcolare l'indirizzo di un qualsiasi byte del file.
    • Sono sufficienti poche informazioni a specificare dove si trova il file sull'hard disk.

    Allocazione Contigua: Problemi

    • Necessità di trovare spazio libero contiguo sul disco per allocare un file.
    • Necessità di gestire la strategia di scelta del buco libero su disco (first/best/worst fit).
    • Soggetto a frammentazione esterna.
    • A lungo andare può richiedere una ricompattazione del disco.
    • Se il file aumenta di dimensione necessità di riallocazione, che comporta una perdita di tempo.

    Allocazione Concatenata

    • I blocchi del file sono collegati in una catena, dove ogni blocco contiene un puntatore al blocco successivo.
    • Per recuperare i dati di un file è sufficiente memorizzare il numero del primo blocco.
    • Non richiede blocchi contigui e evita la frammentazione esterna.
    • Ma presenta una inefficienza nell'accesso diretto.

    Allocazione Concatenata: Vantaggi

    • Non sono necessari blocchi contigui;
    • Il disco non deve essere ricompattato quando si aggiungono o rimuovono file;
    • Evita la frammentazione esterna.

    Allocazione Concatenata: Problemi

    • L'accesso diretto ai blocchi è inefficiente.
    • Gli ultimi byte di ogni blocco sono utilizzati per memorizzare il puntatore al blocco successivo.
    • Ciò comporta una piccola perdita di spazio.

    Allocazione Concatenata: Varianti

    • FAT (File Allocation Table): la FAT registra lo stato di allocazione dei blocchi sull'hard disk e riproduce la lista concatenata dei blocchi di ogni file
    • Se il blocco i-esimo punta al blocco n-esimo, nella FAT, l'i-esima entry contiene il numero n.
    • Se l'ultimo blocco è J, la J-esima entry contiene un marker speciale di fine file.

    Allocazione Indicizzata

    • Un blocco di indice contiene gli indirizzi dei blocchi dati del file.
    • Per accedere ad un byte del file basta recuperare il numero di blocco dal blocco indice.
    • Simile alla gestione della memoria primaria con la page table.
    • È efficiente nell'accesso diretto ma lo spazio occupato dal blocco indice è sprecato se il file è più piccolo del blocco.

    Allocazione Indicizzata: Problemi

    • Occorre un intero blocco indice per memorizzare i riferimenti a tutti i blocchi del file, che può essere un problema per file di piccola dimensione.
    • Esiste la soluzione di usare blocchi indici multipli.

    Gli i-node Unix

    • Gli i-node contengono gli attributi del file e l'elenco dei blocchi dati del file.
    • Sono memorizzati permanentemente sull'hard disk in una specifica area.
    • Ogni file ha un i-node univoco, che può essere usato per identificare il file.

    Gestione Spazio Libero

    • Il SO deve tenere traccia dei blocchi liberi sul disco.
    • In Unix, questa informazione è contenuta nel superblocco.
    • Nei sistemi Windows, le informazioni sono nella MFT.
    • Esiste il metodo "vettore di bit": Ogni blocco libero o occupato è rappresentato da un singolo bit.
    • Esiste anche il metodo "lista concatenata", dove i blocchi liberi sono collegati in una lista.
    • Altre strategie includono il raggruppamento dei blocchi liberi.

    Efficienza e Prestazioni

    • Il caching in memoria principale (RAM) dei file e dei loro attributi riduce il tempo di accesso.
    • Il SO mantiene la consistenza tra la memoria principale e la memoria secondaria (disco).
    • Identificano univocamente un file dall'i-node.
    • Ogni entry nella directory associa un nome di file al suo i-node.
    • I link fisici sono riferimenti allo stesso i-node e si comportano uguale allo stesso file.
    • I link simbolici sono puntatori ad un altro file.

    NTFS

    • New Technology File System
    • Gestisce i file come elementi numerati.
    • Utilizzo della Master File Table(MFT) per memorizzare gli elementi dei files.

    Directory

    • Le directory contengono puntatori ad i-node che contengono le informazioni sui file.
    • Usando i puntatori è possibile navigare attraverso il file system.

    Altri Metodi

    • Varianti per migliorare la gestione dello spazio libero, come il raggruppamento dei blocchi liberi.

    Capitolo 15 (approfondimento)

    • Dettagli interni del file system.

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