§ 2.3. Файлы и каталоги
Представь, что твой компьютер — это огромная библиотека. Но вместо книг в ней хранятся программы, фотографии, музыка, видео и всё, что ты создаёшь или скачиваешь. Как не потеряться в этом хаосе? Для этого придумали файлы и каталоги — систему, которая помогает всё организовать и быстро найти нужное.
2.3.1. Логические имена устройств внешней памяти
К каждому компьютеру можно подключить несколько устройств внешней памяти. Самое популярное — это жёсткий диск (или SSD, если у тебя современный компьютер). Если диск большой, его можно разделить на несколько логических разделов — как будто один физический диск превращается в несколько виртуальных.
🎯 Зачем это нужно?
Наличие нескольких логических разделов даёт крутые возможности:
- Можно хранить операционную систему в одном разделе, а все твои файлы (игры, музыку, видео) — в другом. Если система зависнет или её придётся переустанавливать, твои данные останутся в безопасности!
- На одном диске можно установить несколько разных операционных систем. Например, Windows для игр и Linux для программирования.
- Обслуживание одного раздела не затрагивает другие. Это как иметь несколько отдельных ящиков в одном шкафу.
Каждое устройство памяти имеет своё логическое имя
Логические имена — это адреса устройств
Каждое устройство внешней памяти и каждый логический раздел получают своё логическое имя — это как адрес, по которому компьютер понимает, куда обращаться.
🪟 В операционной системе Windows
Логические имена состоят из одной латинской буквы и двоеточия. Вот как это работает:
- Для жёстких дисков, SSD и их разделов:
C:,D:,F:и так далее. - Для оптических дисководов (тех, куда вставляют CD/DVD): имена идут по алфавиту после последнего жёсткого диска. Например, если у тебя диски
C:иD:, то дисковод может бытьE:. - Для флешек: имя следует сразу за последним именем оптического дисковода. Например,
G:.
Простой пример: У тебя есть диск C: (где установлена Windows), диск D: (для игр и файлов) и флешка воткнута — она может стать диском E:.
🐧 В операционной системе Linux
Здесь всё немного по-другому:
- Логические разделы первого жёсткого диска получают имена:
hda1,hda2и так далее. - Логические разделы второго жёсткого диска:
hdb1,hdb2и так далее.
2.3.2. Файл
Все программы и данные хранятся во внешней памяти компьютера в виде файлов.
💡 Определение
Файл — это программа или данные, имеющие имя и хранящиеся во внешней памяти как единое целое.
Думай о файле как о контейнере. В этом контейнере может быть что угодно: текст, картинка, музыка, видео или даже программа. Главное — у каждого файла есть имя, чтобы его можно было найти.
Файлы — это контейнеры для разных типов информации
Файловая система
Файловая система — это часть операционной системы, которая определяет способ организации, хранения и именования файлов на носителях информации.
Представь, что файловая система — это библиотекарь, который раскладывает книги (файлы) по полкам (каталогам) и помогает тебе их найти.
Характеристики файла
Файл характеризуется набором параметров:
- Имя — чтобы его можно было найти.
- Размер — сколько места он занимает (измеряется в байтах).
- Дата создания и дата последней модификации — чтобы знать, когда файл появился и когда его последний раз изменяли.
- Атрибуты — специальные метки, которые операционная система использует для обработки файла. Например: архивный (файл изменялся), системный (важный для ОС), скрытый (не показывается в списке файлов), только для чтения (нельзя изменить).
Типы файлов
Файлы, содержащие данные (рисунки, тексты), называют документами. А файлы с программами — файлами-приложениями. Файлы-документы создаются и обрабатываются с помощью файлов-приложений.
Имя файла и расширение
Имя файла обычно состоит из двух частей, разделённых точкой: собственно имени файла и расширения.
Собственно имя даёт пользователь. Лучше делать это осмысленно, отражая в имени содержание файла. Например, если ты пишешь реферат по физике, назови его реферат_физика.docx, а не просто Документ1.docx.
Расширение обычно задаётся автоматически программой, в которой создаётся файл. Расширение показывает, какого вида информация хранится в файле (программа, текст, рисунок и т. д.). Это позволяет операционной системе автоматически открывать файл нужной программой.
Правила именования файлов
В современных операционных системах имя файла может включать до 255 символов, причём можно использовать буквы национальных алфавитов и пробелы. Расширение имени обычно содержит 3-4 символа и записывается после точки.
❌ В ОС Windows запрещено
В имени файла запрещено использовать следующие символы:
В Linux эти символы (кроме /) допустимы, но использовать их нужно с осторожностью, так как некоторые могут иметь специальный смысл или вызвать проблемы совместимости с другими ОС.
🔤 Регистр букв в именах файлов
Операционная система Linux различает строчные и прописные буквы в имени файла. Например, FILE.txt, file.txt и File.txt — это в Linux три разных файла.
В Windows регистр букв не различается — все эти имена будут считаться одним файлом.
Типы файлов и их расширения
В таблице ниже приведены наиболее распространённые типы файлов и их расширения.
| Тип файла | Примеры расширений |
|---|---|
| Системный файл | drv, sys |
| Исполняемый файл | exe, bat, com |
| Текстовый файл | txt, rtf, doc, docx, odt, pdf |
| Графический файл | bmp, gif, jpg, tif, png, psd |
| Веб-страница | htm, html |
| Звуковой файл | wav, mp3, mid |
| Видеофайл | avi, mp4, mpeg |
| Архив | zip, rar, 7z |
| Электронная таблица | xls, xlsx, ods |
| Презентация | ppt, pptx, odp |
| Код программы на языках программирования | py, pas, java |
Каждый тип файла имеет своё расширение и назначение
Типы файлов в Linux
В ОС Linux выделяют следующие типы файлов:
- Обычные файлы — файлы с программами и данными.
- Каталоги — файлы, содержащие информацию о каталогах.
- Ссылки — файлы, содержащие ссылки на другие файлы.
- Специальные файлы устройств — файлы, используемые для представления физических устройств компьютера (жёстких дисков, оптических дисководов, принтера, звуковых колонок и т. д.).
2.3.3. Каталоги
На каждом компьютерном носителе информации (жёстком диске, SSD, флешке и т. д.) может храниться большое количество файлов. Чтобы удобно искать нужную информацию, файлы объединяют в группы, называемые каталогами или папками.
💡 Определение
Каталог — это поименованный перечень файлов и подкаталогов (вложенных каталогов).
Думай о каталоге как о папке в реальной жизни. В одну папку ты складываешь все свои рефераты по биологии, в другую — фотографии с летнего отдыха, в третью — любимую музыку. Каталог может содержать как файлы, так и другие каталоги, которые, в свою очередь, тоже могут содержать файлы и каталоги. Это называется вложенностью.
Файловая система как дерево: от корня к веткам и листьям
Корневой каталог
Каталог самого верхнего уровня называется корневым каталогом.
🪟 В Windows
Любой информационный носитель имеет корневой каталог, который создаётся операционной системой без участия пользователя. Обозначаются корневые каталоги добавлением к логическому имени соответствующего устройства внешней памяти знака \ (обратный слеш): C:\, D:\, E:\ и так далее.
🐧 В Linux
Каталоги жёстких дисков или их логических разделов не принадлежат верхнему уровню файловой системы (не являются корневыми каталогами). Они «монтируются» в каталог mnt. Другие устройства внешней памяти (оптические диски, флешки) «монтируются» в каталог media. Каталоги mnt и media, в свою очередь, «монтируются» в единый корневой каталог, который обозначается знаком / (прямой слеш).
2.3.4. Файловая структура диска
Файловая структура диска — это совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними.
Простые и многоуровневые структуры
Файловые структуры бывают простыми и многоуровневыми (иерархическими).
📄 Простая структура
Простые файловые структуры могут использоваться для дисков с небольшим (до нескольких десятков) количеством файлов. В этом случае файловая структура представляет собой линейную последовательность имён файлов. Её можно сравнить с оглавлением детской книжки, которое содержит названия рассказов и номера страниц.
🌳 Иерархическая структура
Иерархические файловые структуры используются для хранения большого (сотни и тысячи) количества файлов. Иерархия — это расположение частей (элементов) чего-либо в порядке от высшего к низшему.
Простая и иерархическая структуры файлов
Начальный (корневой) каталог содержит файлы и вложенные каталоги первого уровня. Каждый из каталогов первого уровня может содержать файлы и вложенные каталоги второго уровня и так далее.
Такую файловую структуру можно сравнить с оглавлением нашего учебника: в нём выделены главы, состоящие из параграфов, которые, в свою очередь, разбиты на отдельные пункты и т. д.
Иерархическая структура: от корня к файлам
Как организовать свои файлы?
Пользователь, объединяя по собственному усмотрению файлы в каталоги, получает возможность создать удобную для себя систему хранения информации.
Например, можно создать отдельные каталоги для хранения текстовых документов, цифровых фотографий, мелодий и т. д. В каталоге для фотографий можно объединить фотографии по годам, событиям, принадлежности и т. д.
💡 Совет: Знание того, какому каталогу принадлежит файл, значительно ускоряет его поиск.
Графическое изображение иерархической структуры
Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом. В Windows каталоги на разных дисках могут образовывать несколько отдельных деревьев. В Linux каталоги объединяются в одно дерево, общее для всех дисков.
В Windows — несколько деревьев, в Linux — одно общее дерево
Древовидные иерархические структуры можно изображать вертикально и горизонтально.
2.3.5. Полное имя файла
Чтобы обратиться к нужному файлу, хранящемуся во внешней памяти, можно указать путь к файлу — имена всех каталогов от корневого до того, в котором непосредственно находится файл.
Полное имя файла — это путь от корня до самого файла
Путь к файлу в Windows
В операционной системе Windows путь к файлу начинается с логического имени устройства внешней памяти. После имени каждого подкаталога ставится обратный слеш \. В операционной системе Linux путь к файлу начинается с имени единого корневого каталога. После имени каждого подкаталога ставится прямой слеш /.
Последовательно записанные путь к файлу и имя файла составляют полное имя файла. Не может быть двух файлов, имеющих одинаковые полные имена.
🪟 Пример в ОС Windows
🐧 Пример в ОС Linux
Задача 1
Условие:
Пользователь работал в каталоге C:\Физика\Задачи\Кинематика.
Выполнив работу с файлами этого каталога, он поднялся на один уровень вверх, затем ещё раз поднялся на один уровень вверх и после этого спустился в каталог Экзамен, в котором находится файл Информатика.doc.
Вопрос: Каков путь к этому файлу?
Показать решение
Решение:
- Пользователь работал в каталоге
C:\Физика\Задачи\Кинематика. - Поднявшись на один уровень вверх, пользователь оказался в каталоге
C:\Физика\Задачи. - Поднявшись ещё на один уровень вверх, пользователь оказался в каталоге
C:\Физика. - После этого пользователь спустился в каталог
Экзамен, где находится файл.
Путь к файлу: C:\Физика\Экзамен
Полное имя файла: C:\Физика\Экзамен\Информатика.doc
Задача 2
Условие:
Учитель работал в каталоге D:\Уроки\7 класс\Практические работы.
Выполнив работу с файлами этого каталога, он перешёл на уровень выше, спустился в подкаталог Презентации и удалил из него файл Введение.ppt.
Вопрос: Каково полное имя файла, который удалил учитель?
Показать решение
Решение:
- Учитель работал в каталоге
D:\Уроки\7 класс\Практические работы. - Поднявшись на один уровень вверх, он оказался в каталоге
D:\Уроки\7 класс. - После этого учитель спустился в каталог
Презентации. Путь к файлам которого имеет вид:D:\Уроки\7 класс\Презентации. - В этом каталоге он удалил файл
Введение.ppt.
Полное имя файла: D:\Уроки\7 класс\Презентации\Введение.ppt
2.3.6. Работа с файлами
Создаются файлы с помощью систем программирования и прикладного программного обеспечения.
В процессе работы на компьютере над файлами наиболее часто проводятся следующие операции:
📋 Копирование
Создаётся копия файла в другом каталоге или на другом носителе.
➡️ Перемещение
Производится перенос файла в другой каталог или на другой носитель, исходный файл исчезает.
✏️ Переименование
Производится изменение собственно имени файла.
🗑️ Удаление
В исходном каталоге объект уничтожается.
Основные операции с файлами: копирование, перемещение, переименование, удаление
Файловый менеджер
💡 Определение
Файловый менеджер — компьютерная программа, предназначенная для обеспечения работы пользователя с файловой системой и файлами.
Файловый менеджер позволяет выполнять наиболее частые операции над файлами: создание, открытие/проигрывание/просмотр, перемещение, переименование, копирование, удаление, поиск файлов и др.
Проводник Windows — это приложение, обеспечивающее работу пользователя с файлами в операционной системе Microsoft Windows.
Инструменты поиска
В файловых менеджерах предусмотрены инструменты поиска. В частности, файлы можно искать по маскам.
При поиске файла, имя которого известно неточно, удобно использовать маску имени файла. Маска представляет собой последовательность букв, цифр и прочих допустимых в именах файлов символов, а также следующих символов:
?(вопросительный знак) — означает ровно один произвольный символ.*(звёздочка) — означает любую (в том числе и пустую) последовательность символов произвольной длины.
✅ Примеры масок
Маска: п*.txt
Будут найдены все файлы с расширением txt, имена которых начинаются с буквы п, в том числе и файл п.txt.
✅ Примеры масок
Маска: п?.*
Будут найдены файлы с произвольными расширениями и двухбуквенными именами, начинающимися с буквы п.
Архивация файлов
Для удобства переноса и/или хранения файлов их архивируют.
Архиваторы — это специальные программы, осуществляющие сжатие и упаковку программ и данных в единый файл-архив без изменения их качества. Эти же программы обеспечивают и извлечение файлов из архива.
Наиболее известные архиваторы: WinRAR, WinZip, 7 Zip.
🌐 Онлайн-сервисы
В Интернете существует множество онлайн-сервисов, предназначенных для создания файлов и архивов. Также есть сервисы, позволяющие извлекать файлы из архивов. Найдите информацию о таких сервисах и их возможностях.
📌 Самое главное
Давайте подведём итоги нашего путешествия в мир файлов и каталогов:
🤔 Проверь себя
Проверьте, как хорошо вы усвоили материал!
1. Назови логические имена устройств внешней памяти на компьютере, к которому ты имеешь доступ.
Подсказка: Открой «Мой компьютер» (или «Этот компьютер») и посмотри, какие диски там отображаются. Обычно это C:, D: и так далее. Если подключишь флешку — появится ещё один диск.
2. В операционной системе Windows логические имена устройств внешней памяти сегодня, как правило, начинаются с латинской буквы «C». С чем это связано?
Задание: Это связано с историей компьютеров! Раньше в компьютерах были дисководы для дискет. Попробуй найти в Интернете, какие буквы были зарезервированы для них, и почему жёсткие диски начинаются с C:.
3. Что такое файл? Каковы основные правила именования файлов в операционной системе, установленной на компьютерах в вашем классе?
Подсказка: Вспомни определение файла. А теперь проверь на своём компьютере: попробуй создать файл с именем, содержащим символы \ / : * ? " < > |. Что происходит?
4. Назовите имена известных вам программ, открывающих файлы со следующими расширениями: txt, doc, bmp, rtf, rar.
Подсказка:
.txt— обычный текстовый файл. Открывается в...?.doc— документ Word. Открывается в...?.bmp— картинка. Открывается в...?.rtf— форматированный текст. Открывается в...?.rar— архив. Открывается в...?
5. В Интернете найдите информацию о размерах файла полнометражного фильма, видеоклипа и аудиозаписи своей любимой музыкальной группы, максимального размера электронной книги.
Задание для исследователя: Открой несколько файлов на своём компьютере или телефоне, посмотри их размер (обычно это видно в свойствах файла) и сравни:
- Сколько весит фотография с твоего телефона?
- Сколько весит текстовый документ на 10 страниц?
- Сколько весит музыкальный трек на 3-4 минуты?
- А сколько весит полнометражный фильм в хорошем качестве?
Удивишься разнице!
6. Что такое каталог? Какой каталог называют корневым?
Подсказка: Вспомни определение. Представь каталог как папку в реальной жизни, а корневой каталог — как самую главную папку, в которой лежат все остальные.
7. Приведите известные вам примеры иерархий из разных предметных областей (биология, география, математика, история и т. д.).
Примеры для вдохновения:
- Биология: царство → тип → класс → отряд → семейство → род → вид.
- География: страна → область → район → город → улица → дом.
- Математика: числа → рациональные и иррациональные → целые и дробные...
- История: эпоха → период → событие...
А теперь придумай свой пример из любимой области!
8. Как могут быть организованы файлы во внешней памяти?
Подсказка: Вспомни два типа структур: простая (все файлы в одном месте) и иерархическая (файлы разложены по папкам и подпапкам). Какая структура удобнее, если у тебя тысяча файлов?
9. Как называется графическое изображение иерархической файловой структуры?
Подсказка: Это слово связано с растениями... 🌳
10. Что такое путь к файлу? Что такое полное имя файла?
Подсказка: Путь к файлу — это как адрес квартиры: страна → город → улица → дом → квартира. Полное имя файла = путь + имя файла.
11. Сравните в операционных системах Windows и Linux: а) правила именования файлов; б) правила построения полных имён файлов.
а) Правила именования: В Windows запрещены символы \ / : * ? " < > |, а в Linux некоторые из них разрешены. Также Linux различает большие и маленькие буквы, а Windows — нет.
б) Правила построения полных имён: В Windows путь начинается с логического имени диска (C:\), используется обратный слеш \. В Linux путь начинается с корня (/), используется прямой слеш /.
12. Пользователь, перемещаясь из одного каталога в другой, последовательно посетил каталоги Lessons, Class, School, D:\, Mydoc, Letters. Каково полное имя каталога, из которого начал перемещение пользователь?
Варианты ответа:
D:\Mydoc\LettersD:\School\Class\LessonsD:\Lessons\Class\SchoolD:\Lessons
Подсказка: Попробуй нарисовать дерево каталогов. Пользователь посетил каталоги в такой последовательности: Lessons → Class → School → D:\ → Mydoc → Letters. Он то поднимался вверх, то спускался вниз.
Правильный ответ: D:\School\Class\Lessons
13. В некотором каталоге хранился файл Задача5.docx. После того как в этом каталоге создали подкаталог и переместили в созданный подкаталог файл Задача5.docx, полное имя файла стало E:\Класс7\Физика\Задачник\Задача5.docx. Каково было полное имя этого файла до перемещения?
Подсказка: Файл переместили на один уровень вниз — в новый подкаталог. Значит, раньше он лежал на уровень выше. Убери из полного имени последний каталог перед именем файла.
Правильный ответ: E:\Класс7\Физика\Задача5.docx
14. Дан фрагмент дерева каталогов. Назовите полное имя файла Doc3.doc.
Фрагмент дерева:
E:\
└── DOCS
├── Doc1.doc
└── ТОМ3
└── Doc3.doc
Подсказка: Начни с корневого каталога E:\, затем спустись в DOCS, потом в ТОМ3, и в конце — имя файла.
Правильный ответ: E:\DOCS\ТОМ3\Doc3.doc
15. Даны полные имена файлов, хранящихся на диске D:. Изобразите соответствующую файловую структуру.
Полные имена файлов:
D:\Country\USA\Info\culture.txtD:\Country\USA\Washington.txtD:\Country\Russia\Moscow.pptD:\Country\Russia\Info\Moscow.txtD:\Country\Russia\culture.txt
Подсказка: Нарисуй дерево! Начни с корня D:\, затем каталог Country, внутри которого — каталоги USA и Russia. В каждом из них — файлы и подкаталоги.
16. Определите, какое из указанных ниже имён файлов удовлетворяет маске ?ba*r.?xt
Варианты ответа:
bar.txtobar.txtobar.xtbarr.txt
Подсказка: Разбери маску по частям:
?— ровно один символba— буквы "ba"*— любая последовательность символов (может быть пустой)r— буква "r".— точка?— ровно один символxt— буквы "xt"
Правильный ответ: obar.txt — подходит! (o — один символ, ba, пустая последовательность *, r, ., t — один символ, xt).
17. Перечислите основные операции, совершаемые с файлами.
Подсказка: Копирование, перемещение, переименование, удаление. А что ещё ты делаешь с файлами? Открываешь, сохраняешь, ищешь...
18. Архиваторы в несколько раз уменьшают размеры текстовых файлов, а вот фотографии, музыку и видео с их помощью так хорошо сжать не удаётся. Убедитесь в этом.
Задание для экспериментатора: Возьми несколько файлов разных типов (текстовый документ Word, фотографию, MP3-файл, видеоролик) и заархивируй их с помощью архиватора (например, WinRAR или 7-Zip). Сравни размер до и после. Что сжимается лучше всего? Почему текстовые файлы сжимаются сильнее?
Подсказка для размышления: Текстовые файлы содержат много повторяющихся символов и пробелов — их легко сжать. А вот изображения, музыка и видео уже сжаты специальными форматами (JPEG, MP3, MP4), поэтому дальше сжимать их почти невозможно.
🎯 Практические задания
Попробуй применить полученные знания на практике!
📂 Создай свою файловую структуру
Придумай, как бы ты организовал файлы для учёбы в 7 классе. Нарисуй дерево каталогов, которое включало бы:
- Каталоги для разных предметов
- Подкаталоги для домашних заданий, рефератов, презентаций
- Примеры имён файлов с правильными расширениями
🔍 Найди ошибки в именах файлов
Какие из этих имён файлов некорректны для Windows?
Моя фотография.jpgРеферат:История.docxМузыка_2024.mp3Задача №5.txtФайл/данные.doc
🎭 Придумай маски для поиска
Составь маски для поиска следующих файлов:
- Все файлы с расширением
.jpg - Все файлы, начинающиеся на "test"
- Все текстовые файлы с трёхбуквенными именами
- Все файлы, содержащие в имени слово "фото"
📊 Исследуй размеры файлов
Найди на своём компьютере или в интернете информацию о размерах:
- Одной фотографии с телефона
- Одной песни в формате MP3
- Одного фильма в HD качестве
- Документа Word на 10 страниц
Посчитай, сколько каких файлов поместится на флешку объёмом 8 ГБ.
💡 Интересные факты
Знаешь ли ты, что...
📜 История
Самая первая файловая система была создана в 1960-х годах и могла хранить всего несколько десятков файлов!
🌍 Интернет
Каждую минуту в интернет загружается около 500 часов видео на YouTube. Представь, сколько это файлов!
💾 Размеры
Самый большой жёсткий диск для обычных пользователей на 2024 год — 24 терабайта. Это примерно 6 миллионов фотографий!
🎓 Полезные советы
Как стать мастером организации файлов
✅ Делай так:
- Давай файлам понятные имена — через месяц ты скажешь себе спасибо!
- Создавай папки по темам — "Школа", "Хобби", "Фото" и т.д.
- Регулярно удаляй ненужное — файлы накапливаются быстрее, чем кажется
- Делай резервные копии важных файлов — лучше перестраховаться!
- Используй архиваторы для старых файлов, которые редко нужны
❌ Не делай так:
- Не храни всё на рабочем столе — превратишь его в свалку!
- Не называй файлы "Документ1", "Новый файл" — потом не найдёшь
- Не создавай слишком глубокую вложенность — 3-4 уровня достаточно
- Не используй запрещённые символы в именах файлов
- Не забывай про расширения — они показывают тип файла
