Файл і файлова структура. Операції з файлами

Для того щоб зрозуміти, за якими принципами функціонує комп'ютерні системи, недостатньо просто взаємодіяти з «операційкою» на візуальному рівні. Для повного розуміння всього, що відбувається, слід чітко собі уявляти, що таке файл і файлова структура. При розгляді даної теми буде зазначено, навіщо це потрібно.

Поняття файлу та файлової структури

Для початку потрібно визначитися з найголовнішими термінами і поняттями. Ключовим тут є поняття файлу, що і визначає механізми роботи системи в програмному плані.


Отже, файл – це об'єкт, який містить певну інформацію. Щоб зрозуміти, що таке файли даних, файлові структури та їх взаємодія, краще навести приклад з життя, скажімо, порівняти ці поняття зі звичайною книгою. Кожен знає, що практично в будь-якій книзі можна зустріти обкладинку і сторінки, зміст, глави і розділи. Для простого розуміння, обкладинка – це вся файлова система в сукупності, сторінки – папки (директорії), в яких зберігаються окремі файли, зміст – файловий менеджер, глави і розділи – файли, які містять конкретну інформацію. Як правило (не завжди, правда), позначення об'єкту, званого файлом, складається з двох частин: імені і розширення. Власне, ім'я може бути абсолютно довільним і задаватися на різних мовах. Розширення – це спеціальне позначення з трьох і більше латинських літер, що вказує на тип даних. Простіше кажучи, по розширенню можна зрозуміти, якою програмою зіставлений файл, є системним і т. д.


Відкриття файлу за замовчуванням в будь-якій операційній системі проводиться подвійним кліком миші. Однак не факт, що все можна відкрити таким способом. Найпростіший приклад: виконувані файли в Windows, що мають розширення .exe, так запустити можна, а ось ті ж динамічні бібліотеки, в розширенні позначаються як .dll, хоч і містять виконувані коди, тим не менше, таким способом не відкриваються. Пов'язано це з тим, що звернення до їх вмісту проводиться за допомогою інших програмних компонентів, або виклик коду здійснюється функціями самої операційної системи. Але це найпростіший приклад. Файли (об'єкти), що не відповідають ні операційній системі, ні якою-небудь програмою, відкрити буде не так просто. Грубо кажучи, жодна «операційка» не зрозуміє, яке саме засіб для відкриття потрібно запустити. В кращому випадку буде запропоновано вибрати відповідну програму самому з наданого списку ймовірних рішень.

Файли і файлова структура: інформатика на зорі розвитку комп'ютерних технологій

Тепер подивимося, що собою представляли інформаційні технології, коли тільки з'явилися перші комп'ютери. Вважається, що основною системою, використовуваної в той час, була примітивна за теперішніх часів DOS, в якій для доступу до функцій потрібно було вводити спеціалізовані команди. З появою унікального дітища Norton Commander така необхідність не те щоб відпала (деякі команди все одно прописувати було потрібно), а, скоріше, зменшилася. Саме цей файловий менеджер, виходячи з нашого прикладу, можна назвати змістом, оскільки всі дані, що зберігаються на жорсткому диску комп'ютера або на зовнішньому носії, були чітко структуровані.

Файли і папки

Як вже зрозуміло, в будь-якій системі існує кілька основних видів об'єктів. Файл і файлова структура, крім основного елемента (файлу), невіддільні від поняття папки. Іноді цей термін позначається як «каталог» або «директорія». По суті, це розділ, у якому зберігаються окремі компоненти. В принципі, не кажучи про книжкових сторінках, найбільш чітко поняття папки можна висловити, якщо подивитися на який-небудь комод з безліччю ящиків, у яких щось лежить. Ось це «щось» і є файли, а ящики – директорії.

Найпростіші приклади пошуку файлів

Виходячи з вищесказаного, можна зробити висновок щодо швидкого пошуку інформації. У будь-нині існуючої «операційки» є кошти для цієї мети. У тому ж файловому менеджері (наприклад, «Провідник» Windows), у спеціальному полі, достатньо ввести хоча б частина назви файлу, після чого система видасть всі об'єкти, що містять введену рядок. Однак для більш точного пошуку іноді потрібно знати, де саме розташовується шуканий файл. Грубо кажучи, необхідно вибрати певний ящик в комоді, де знаходиться потрібний нам предмет. Сам пошук проводиться за допомогою стандартного засобу в файловому менеджері, але можна використовувати і поєднання начебто Ctrl + F, яке викликає пошукову рядок.

Що таке файлова система?

Файли і файлові структури не можна уявити собі без розуміння файлової системи. Зауважте, файлова структура і файлова система – не одне і те ж. Структура – це основний вид упорядкування, якщо хочете, систематизації даних, а ось файлова система – метод, що визначає роботу структури. Іншими словами, це принцип обробки даних в плані їх розміщення на жорсткому диску або іншому носії інформації.
Сьогодні файлових систем можна знайти досить багато. Наприклад, найбільш відомими для Windows з моменту розвитку комп'ютерної техніки стали системи FAT з архітектурою 81632 і 64 біта, NTFS і ReFS. Файлова система, структура файлу, способу упорядкування тісно пов'язані між собою. Але тепер кілька слів про самих системах. Не кажучи про технічні подробиці, слід зазначити, що основна відмінність між ними полягає лише в тому, що FAT має більший розмір кластера для зберігання і швидкого доступу до файлів невеликого обсягу, а NTFS і ReFS оптимізовані для великих масивів даних і швидкого доступу до них на максимальній швидкості зчитування інформації з жорсткого диска.

Операції з файлами

Тепер подивимося з іншого боку на те, що являє собою файлова структура операційних систем. Операції з файлами, які передбачені у будь «операційки», загалом-то, особливо і не розрізняються. Серед основних виділяють створення файлу, відкриття, перегляд, редагування, збереження, перейменування, копіювання, переміщення, видалення і т. д. Такі дії є стандартними для всіх існуючих систем. Однак є й деякі специфічні функції.

Архівація даних

Серед специфічних функцій в першу чергу можна виділити стиснення файлів і папок, називається архівацією, а також зворотний процес – витяг даних з архіву. На момент розробки системи DOS створення архівних типів даних в основному зводилося до використання стандарту ARJ. Але з появою технологій ZIP-архівування такі процеси одержали новий розвиток. Згодом був створений і універсальний архіватор RAR. Ці технології зараз представлені в будь-якій «операційки» навіть без необхідності встановлювати додаткове ПЗ. Файлова структура ОС операції з файлами в цьому ракурсі трактується як виртуальносжатие. По суті, технології стиснення просто дають системі вказівка на те, щоб вона визначала не потрібний розмір, а менший. Сам інформаційний обсяг файлу або папки при архівації не змінюється.

Керування відображенням об'єктів

Поняття «файлова структура», «структура файлу» і т. д. слід розглядати ще й з точки зору можливості бачення самих об'єктів. Не секрет, що практично всі користувачі сучасних ПК стикалися з терміном «приховані файли і папки». Що це таке? Означає це тільки те, що в системі встановлено обмеження на відображення деяких об'єктів (наприклад, системних файлів і папок, щоб користувач випадково не видалив). Тобто у фізичному плані вони з жорсткого диска нікуди не діваються, просто файловий менеджер їх не бачить. Щоб відобразити всі приховані об'єкти, в тому ж «Провіднику» слід використовувати меню «Вид», де на відповідній вкладці ставиться галочка у рядку відображення всіх прихованих папок і файлів. Після включення такого виду об'єкти будуть мати напівпрозорі іконки. З пошуком прихованих об'єктів теж можуть виникнути труднощі. При введенні імені файлу або його розширення навіть з зазначенням конкретного місця розташування при відключеному відображення таких об'єктів результату не буде (бо система не бачить їх). Для того щоб їх знайти, потрібно на початку і в кінці імені кореневої папки вводити символ %. Наприклад, для пошуку директорії AppData, яка є прихованою і розташовується в локальній папці налаштувань конкретного користувача, слід використовувати рядок пошуку %USERPROFILE%AppData. Тільки в цьому випадку файл і файлова структура в цілому отримають ключ до взаємозв'язку.

Висновок

Ось коротко і все, що стосується розуміння основних термінів. В принципі, зрозуміти, що таке файл і файлова структура, на елементарних прикладах не так вже й складно. Наостанок, якщо хочете, можна визначити ці терміни як цегла та стіну, з яких вона складається. Цегла – це файл, стіна – файлова структура, де кожна цеглинка займає строго певне, належне лише йому місце. Спеціально не розглядалися деякі технічні аспекти або класичні визначення, прийняті в програмуванні та комп'ютерних технологіях, щоб читачеві матеріал був зрозумілий на елементарному рівні.