Компютер - это очень просто. Часть 3

Глава третья. Файлы.

(продолжение, начало см. http://vsesovety.info/node/206) Мало осталось людей, которые хотя бы раз не слышали слово "фaйл". Если у кого-то возникла ассоциация с такими себе пластиковыми пакетиками для листов бумаги, то поспешу разочаровать: речь пойдет о файлах компьютерных. Даже если у вас есть (на ваш взгляд) четкое понимание что такое файл, - все равно рекомендую почитать данную главу, дабы окончательно расставить все точки над "i".

Повседневная жизнь заставляет большинство людей сталкиваться с файлами каждый день, а ведь многие, что такое файл, представляют себе весьма смутно. Давайте заглянем в ближайший компьютерный клуб, где довольно симпатичная посетительница (П) ведет беседу с системным администратором (А).
П: А мне вот тут надо это, распечатать этот… ну как его? – и протягивает дискету.
А: Что, "этот" ?
П: Ну этот, как его, ну… там мой реферат.
А: Текст, что ли?
П: (делает над собой усилие, чтобы сообразить) Э… ну… мне сказали, что там, вот на этой штучке надо распечатать … ну… как же его?... А! Вспомнила! Распечатать файл! – и радостная улыбка расплывается на лице посетительницы.
А: (берет дискету и вставляет в привод чтения гибких дисков) Такс… а как файл называется?
П: (глаза становятся почти размером с огромные клипсы посетительницы, которые (клипсы) достают практически до самых плеч) А… называется? Реферат называется… э… ну, в общем, там должно быть про эту, как ее? ма… ма… макроэээ…кономику. Во!
А: Макроэкономика – это замечательно. А как файл-то называется? Их тут целых семь штук…
П: Ну, про макроэкономику!
А: (обреченно) Понятно, будем смотреть файлы по очереди…

Оставим наших героев, а сами зададимся вопросом: так что же такое, на самом-то деле, файл? Файлом называется… нет, давайте опустим скучные определения и попробуем оттолкнуться от чего-то более привычного. Представьте, что у вас есть много разного материала (тексты песен, выдержки из книг, рецепты, результаты футбольных матчей и.т.п.), распечатанного (или написанного от руки – не важно) на листочках формата А4 и разложенного по стопкам на письменном столе. Вы решили открыть окно, возник сквозняк и все листики оказались на полу в вперемешку. Что, где и к чему относится ? - определить, если и удастся, то с большим трудом и временными затратами. А если на столе лежит книга, или подборка материалов по тематикам в бумажных папках? Даже перевернув стол, путаницы не возникнет. Так и в мире компьютеров: научиться кодировать ту или иную информацию и просто ее сохранять на флешке или жестком диске недостаточно, – необходимо еще и все записанные нолики и единицы организовать таким образом, что потом легко отыскать и считать. Решая данную задачу, и придумали файлы. Файл можно при большой доле приближения сравнить с книгой: как и книга файл должен иметь название; у файла есть размер (сравним с количеством букв в книге); как правило, каждый файл содержит в себе информацию того или иного определенного типа (можно сравнить с жанром книги); также у файла в большинстве случаев есть заголовок (в книге это страница с кратким описанием, названием издательства, годом изданий и т.п.), файл, как и книга, имеет дату создания (в книге указывается дата выхода из печати).

Важное замечание. Когда говорим о файле, то подразумеваем, что это данные хранящиеся на таких постоянных запоминающих устройствах (ПЗУ - см. вторую главу) как жесткие диски, дискеты, флешки, компакт-диски и другие подобные устройства. В ОЗУ (оперативная память, опять же см. главу вторую) компьютеры хранят данные иначе, чем на дискете или флешке (по правде говоря, существует возможность создания так называемых виртуальных дисках и в оперативной памяти, но это отдельная история). То, как организованы данные в оперативной памяти компьютеры (подробнее об организации "внутренностей" ЭВМ читайте в последующих главах) нам с вами знать совершенно не обязательно, мало того, даже не все программисты четко себе представляют, как это происходит. Опять же, можно провести аналогию: пока рецепт цыпленка табака всего лишь буквы и абзацы в книге, то совершенно ясно как это выглядит, а вот после прочтения (занесения в "оперативную человеческую память" - мозг) совершенно непонятно как все там организовано, ну… по крайней мере, мне :).

Продолжим наши аналогии. Как правило, каждая книга имеет свою тематику, например художественный рассказ или справочник сантехника-любителя, и, опять же, как правило, в одной и той же книге не печатают советы по уходу за кожей тем, кому за 40, и детские рассказы. Так и с файлами. Обычно фотография хранится в одном файле, а объяснительная записка по поводу остановки работы всего офиса (по причине выдергивания вилки питания файлового сервера и включения вместо него фена: ну, как же! – ведь через полчаса на вечеринку и просто необходимо сногсшибательно выглядеть!) - в другом. Однако, существуют файлы и со смешанным содержимым – все зависит от программы, сохранившей файл.

Даже в большом доме известного писателя книг не так уж и много, ну, пусть, несколько сотен, а файлов на жестком диске современного компьютера – десятки и сотни тысяч ("попросил" свой компьютер посчитать все файлы на жестком диске – нашлось 66 049 файлов на данный момент). Если книг много, то что делают? – правильно, организовывают библиотеку. В библиотеке издания хранятся по специальной методике, позволяющей в кратчайшие сроки отыскать ту или иную книгу или журнал, используя картотеку изданий. В компьютере роль библиотеки (вернее, организации хранения большого количества файлов) выполняет так называемая файловая система (например, FAT, NTFS, EXT3 и т.д.). Знать о том как устроена файловая система и даже название вам совсем не обязательно, точно так же как и нет необходимости изучать тонкости библиотекарской профессии: вам достаточно сказать название издания и библиотекарь через некоторое время выдаст требуемое, но для общего образования - не лишне знать, что да, есть такое понятие как файловая система.

Файловая система имеет древовидную структуру, оперируя кроме файла понятием папки (или директории). На самом деле папка – это тоже файл, но он содержит не текст или картинку, а список файлов или папок. Сделано это для удобства работы человека и из-за ощутимых ограничений на максимальное количество файлов в одной директории, накладываемого древними файловым системами: представьте, что у вас 60 000 файлов и все они "валяются" безо всякой систематизации! По аналогии: пусть есть прошитые стиплером стопки листов по разным тематикам – найти что-то, не распределив по скоросшивателям или папкам в зависимости от тематики, - довольно сложно. Почему я упомянул древовидную структуру? – так принято называть по аналогии с деревом: есть так называемы корень (так и называют - корень диска или корень файловой системы) и папки - ветки, которые, в свою очередь, могут иметь файлы-плоды или ответвления-папки. Только в отличи от дерева, в корне файловой системы могут располагаться не только папки-ветки, а и файлы. Но держать файлы в корне считается дурным тоном – лучше создать папку и хранить там свои данные. Если папка содержит другую папку, то говорят, что это подпапка или вложенная директория. Такая структура позволяет очень наглядно (для человека) хранить информацию. Предположим, необходимо создавать и хранить письма клиентам. Создадим папку "работа" и в ней различные подпапки (каждая следующая директория уровнем ниже будет обозначаться "плюс одной черточкой" ), например:

-работа
   --письма клиентам
     ---ВИП-клиенты
     ---обычные клиенты
     ---клиенты с задолженностями
       ----исправившиеся клиенты
       ----доставшие клиенты
         "Уважаемый Сергей Петрович.doc"

Т.е. у нас есть в корне файловой системы папка (представим, что корень файловой системы – это шкаф, папки – полки, только вот "полка в полке" представить трудно : ) ) "работа", в ней папка "письма клиентам" в которой, в свою очередь, вложены подпапки "ВИП-клиенты", "обычные клиенты", "клиенты с задолженностями". Последняя папка имеет внутри еще две папки: "исправившиеся клиенты " и "доставшие клиенты". В папке "доставшие клиенты" находится файл с именем " Уважаемый Сергей Петрович.doc" . Данный файл, на самом деле, может находится в любой из перечисленных папок или даже в корне файловой системы, но это будет равносильно тому, что пришедшие по обычной почте письма будут сбрасываться в один большой ящик: найти потом что-то нужное в краткие сроки будет не так уж и просто. Нет, конечно, если вам нравится время от времени тренировать память и играть в игру "найти то не знаю что" – можете записывать все свои файлы в одну и ту же папку или даже в корень – дело хозяйское. В конце концов, если вы вовремя не найдете шефу (и потеряете премиальные) нужный отчет за позапрошлый месяц только потому, что храните все отчеты в одной папке, а не создаете папки по названиям месяцев, которые, в свою очередь, не находятся в папках по нумерации годов – это ваши проблемы, но не говорите, что я вас не предупреждал о необходимости должной организации файлов на вашем компьютере.

Понятно, что папка обязана иметь имя (хотя бы один символ), по длине имени также есть ограничения, однако в современных системах они меньше чем разумное название (хотя, возможно, кто-то и захочет назвать папку типа "фотографии с позапрошлогодней вечеринки когда я познакомилась с тем милашкой-блондином имя которого уже и не помню и когда мне подарили такой очаровательный гламурненький чехол для моего мобильника который я потеряла всего через неделю когда ездила к своей бабушке на Рождество" – в случае чего – компьютер сообщит о невозможности создать папку с таким именем либо, без лишних слов, отбросит не влезающие символы). Кстати, создать, может-то и создаст папку или файл с большим количеством символов в названии, но не факт, что в последствии из любой программы можно будет получить доступ в файлам в таких папках, - сказывается тяжелое наследие, когда файлы в некоторых файловых системах могли иметь не больше 8 символов в имени и не больше 3 символов в расширении, но об этом (кому интересно) в конце главы. Посему на данном этапе развития компьютеров рекомендую удержаться от создания слишком уж длинных названий для файлов и директорий, к тому же, длинные названия воспринимаются человеком хуже, чем лаконичные.

В именах файлов и папок нельзя использовать любой символ, к примеру, недопустимы следующие символы:
/ \ | * ? <> :

Имя файла или папки не может состоять из одного(одних) пробела(лов). В директории не могут быть папки или файлы с повторяющимися именами. Т.е. в паке "работа" нельзя создать две папки "клиенты", а вот папку "работа" – пожалуйста, но не более одной. Некоторые системы различают регистр в именах файлов и папок, так, папка "Работа" и "работа" могут сосуществовать в таких системах рядом, однако, к примеру, очень распространенная на данный момент файловая система NTFS использующаяся в операционной система Microsoft Windows, не различает регистр. В NTFS нельзя создать две папки "Клиенты" и "клиенты" в одной и той же директории. В соседней или на уровень выше/ниже – пожалуйста, в той же – нет.

Итак, файл обязан иметь имя, пусть даже из одной буквы, иначе его нельзя будет идентифицировать. Исторически так сложилось, что файл состоит в большинстве случаев из двух частей: имени и (через точку) расширения. С именем, надеюсь, все понятно. А зачем нужно расширение? Расширение служит для определения типа файла, т.е. файл ли это с картинкой или с текстом, а, может, это звуковой файл? Поскольку для того или иного типа файла требуется та или иная программа, то операционная система, ориентируясь на расширении файла, запускает ту или иную программу. (Что такое программа и операционная система рассмотрим в следующих главах). Пока же ограничимся знанием того, что если на компьютере не установлена соответствующая программа, то и просмотреть (прослушать) тот или иной файл не удастся. Это как с кассетой и магнитофоном: для воспроизведения кассеты необходим именно магнитофон, - использовать для данных целей радиоприемник не удастся. Так повелось издавна, что расширение в большинстве случаев состоит из трех символов и является сокращением названия типа, например txt – текстовый документ (от text), mov – видео (от movie), или по названию формата, которым закодирован данный файл, например mp3 – формат кодирования звука. В не такие уж и далекие времена расширение файла ограничивалось тремя символами, на данный момент это ограничение снято, но, по традиции, большинство расширений трехсимвольные.
Многие форматы файлов имеют так называемый заголовок – служебную информацию о структуре файла, помещенную в начало файла, т.е. в самом файле. В заголовке содержится дополнительная информация, которую невозможно втиснуть в расширение, например версию необходимой программы-декодера для видеофайла или разрешение фотоснимка, глубину цветности. К тому же, расширение файла очень просто изменить или вообще удалить, а сделать такое же с заголовком, не испортив при этом данные, задача хоть и вполне посильная, но нетривиальная. Что нам, людям, дает данная информация? Предположим, имя файла было случайно (ну, нажали не те клавиши - бывает) искажено и какое расширение на самом деле у файла – остается только гадать, "программиста" поблизости нет, а файл необходимо прочитать, во что бы то ни стало, - что делать? – Не паниковать. Те, кто работают с операционной системой Microsoft Windows могут, воспользовавшись такими программами как Far или Total Commander, просмотреть файл в виде текста (даже, если в файле картинка – конечно, изображения увидеть не удастся, но на данном этапе это и не надо) перейдя на файл и нажав F3. Посмотрите внимательно на первую строку файла – очень часто по ней можно понять, что за файл перед нами. К примеру, если данный файл – фотография снятая современным цифровым фотоаппаратом, то имеется большой шанс увидеть примерно следующий текст:
яШяб%AExif II
здесь – "AExif " говорит о том, что это фотоснимок в котором присутствует служебная информация о дате съемки, модели фотоаппарата и т.п.

Попробуйте такому файлу дать расширение jpg и, в большинстве случаев, удастся открыть файл. Даже если это не jpeg, а другой графический формат (на самом деле способов кодирования изображений – форматов - несколько), все равно, как правило, программа, пытаясь открыть файл, сама "сообразит", что то-то не так и выберет нужный формат – главное заставить операционную систему использовать для открытия файла подходящую программу, т.е. именно графическую программу для картинок, а не текстовый редактор. Если первая строка ни о чем вам не говорит, попробуйте открыть как текст файлы с известными расширениями – если повезет, наткнетесь на похожий заголовок.

Если известно к какому типу принадлежит файл, например точно знаете, что это файл с текстом или со звуком, можно пойти другим путем: сначала запустить текстовый редактор или проигрыватель и попытаться выбрать файл из них. Только имейте в виду, что, скорее всего, в окне открытия файлов в поле "Тип файла" необходимо будет вручную выбрать из ниспадающего списка пункт "Все фалы *.*" – иначе программа попросту "не увидит" файл без расширения. А что делать, если в списке нет "Все файлы *.*" ? – не паниковать! – есть одна маленькая хитрость. В строке "Имя файла" напишите *.* (звездочка точка звездочка) и нажмите на кнопку "Открыть" и, о чудо! , в окошке открытия файлов появятся все файлы в данной директории. Выбираем нужный нам файл (кстати, можно было в строке "Имя файла" написать полностью имя файла и нажать "Открыть") и жмем на "Открыть" в надежде, что вы не ошиблись в определении типа файла и на то, что выбранная вами программа достаточно "умна", чтобы правильно открыть файл без расширения.

Кто-то, имея опыт работы с компьютером и Microsoft Windows может возразить, что, дескать, когда я открываю "Проводник" или "Мой компьютер" и просматриваю список файлов на дисках, то, мол, там все файлы без расширения и ничего – открываются. Есть такое, а все потому, что инженеры фирмы Microsoft решили, что незачем пользователю видеть расширения файлов и ввели опцию "Скрывать разрешения для зарегистрированных типов файлов". Вместо расширения слева (или сверху) от файла показывается иконка (это такая картинка, но маленькая) в зависимости от типа файла. Стоит отключить упомянутую опцию ("Мой компьютер-->Сервис-->Свойство папки-->Вид-->Скрывать разрешения для зарегистрированных типов файлов" для Windows XP), как все вернется на круги своя и расширения станут видны.

Позволю себе небольшое лирическое отступление по поводу тенденции скрытия компьютерной сущности от пользователя. С одной стороны, конечно, похвально, что Microsoft старается оградить пользователей от различного рода избыточной информации и дать возможность сосредоточится на решении своих непосредственных задач, но, с другой стороны, это приводит к полной беспомощности в случае, если приключилась нестандартная ситуация, а человека, достаточно разбирающегося в компьютерах для решения проблемы, не оказывается рядом. Поэтому мой вам совет: по возможности изучайте "строение" компьютера и старайтесь не столько запомнить, сколько понять сущность и принципы и, уверен, отдача от взаимодействия с компьютером возрастет ощутимо.

Вернемся к файлам. Кроме имени файл имеет отметку о времени создания и изменения, а также атрибуты. С временем, думаю все понятно: когда файл записывается, то кроме имени и расширения заносится информация о дате и времени создания. Благодаря этому можно, например, среди множества файлов даже не помня названия отыскать необходимый. Допустим, вы точно помните, что перед прошлым Новым Годом писали своему наилучшему клиенту (любимому родственнику, однокласснику, должнику и т.п. – нужное подчеркнуть) письмо. Писать новое нет ни времени, не желания. Вот бы найти файл годичной давности и, поменяв для приличия несколько слов, отправить и в этом году. Только вот беда –где сохранили файл, какое имя у него - не помните, – год все-таки прошел. Но это не беда (если только каждый день вы не создаете по сотне файлов), выполнив поиск всех созданных в прошлом декабре текстовых файлов на компьютере, если, конечно, файл не удалили с тех пор, вы его, наверняка, найдете.

Вот мы и добрались до одной из самых важных особенностей файла: в отличии от написанного на листе бумаги обычного письма или реферата, файл без особого труда можно скопировать столько угодно раз (в идеале, столько, сколько хватит места на диске). Можно с легкостью изменить первоначальные данные (не для всех файлов, конечно, например, для того, чтобы дописать свой голос в файл с песней "В лесу родилась елочка" надо иметь, как минимум микрофон и специальный редактор аудиофайлов, про видео или компьютерную игру я вообще молчу :) ), а затем скопировать файл с новым именем, получив, таким образом, два файла с немного различным содержанием. Т.е. если необходимо добавить всего один абзац в реферат нет необходимости переписывать несколько листов. Отправляя электронное письмо всегда можно оставить его себе, ведь отправляется электронная копия, а не сам файл.

Для того, чтобы покататься на машине соседа без его разрешения необходимо эту машину украсть, при этом машины в гараже соседа не окажется. Для того, чтобы просмотреть еще не вышедший на экраны фильм, но уже имеющийся в виде файла, достаточно его скопировать, при этом сам оригинальный файл остается на месте. Да и понятие оригинала и копии теряет свой смысл как такового в мире файлов, поскольку каждая копия файла (есть, правда исключения, применяемые в системах защиты от несанкционированного копировании, но сути это не меняют) бит в бит повторяет оригинал. Ведь сохраняется не картинка, письмо или фильм, а его цифровое представление. Данная сущность несколько перевернула представления человечества о краже в частности, ведь, казалось бы, ничего не крадется, так как сам файл остается в целости и сохранности у владельца, но, с другой стороны, файлом завладевает кто-то, кому на это разрешения не давали. Не правда ли, получается немного странно? Однако и в данном случае можно провести аналогии не из мира компьютеров, и это и не удивительно, ведь человек, как и компьютер, оперирует информацией.

Вспомните знаменитого Страдивари, который, как считается, унес с собой в могилу секрет изготовления своих замечательных скрипок. Достаточно было кому-то выведать у великого мастера секрет изготовления и запомнить, что бы украсть технологию, казалось бы, ничего не украдено, но секрет был бы "скопирован" и сохранен в мозгу. Обратите внимание: не сама скрипка, ни дерево для нее или лак, а описание технологии изготовления, но этого могло бы оказаться достаточно для повторения успеха Страдивари. Такова уж сущность информации. Так и с файлом: он хранит не саму фотографию или рукопись, а лишь ее представление в цифровом виде. А цифры компьютеры научились очень быстро копировать или передавать на расстояние, порождая каждый раз точную копию исходного файла и никоим образом не искажая оригинал. Опять же напрашивается аналогия: народная песня, которая с точностью до звука передается из уст в уста, - каждый раз она рождается заново из уст певца. Так и файлы – копирование или передача файла – это создание нового, но точь-в-точь как оригинал.

Описанное выше свойство сильно поспособствовало распространению компьютеров. Ведь, к примеру, для того, чтобы предоставить доступ к документации на 100 листах формата А0 всему отделу проектирования в виде файла надо несколько секунд, а напечатать столько же на бумаге да еще в нескольких экземплярах… А если надо нескольким отделам, а они расположены друг от друга на расстоянии в сотни километров? А для файлов расстояния – не проблема.

Теперь об атрибутах файла. Как правило, рядовой пользователь с ними практически не сталкивается, но знать о них надо. Основные атрибуты бывают: архивный, скрытый, системный, только для чтения. Этими атрибутами пользуется в основном операционная система. Например, атрибут "Только чтение" не дает удалить файл. Для удаления такого файла необходимо сначала снять данный атрибут. Также современные файловые системы позволяют указывать права доступа к файлам. Необходимо сие для обеспечения безопасности отдельных файлов или всей системы в целости. Думаю, более подробнее на данном моменте я остановлюсь в главе, посвященной вопросам информационной безопасности.

Выше была рассмотрена основная, но далеко не полная информация о файлах. Однако, этого достаточно для того, чтобы сделать некоторые выводы.

1. Файл с точки зрения пользователя компьютера можно рассматривать как некий логический объект организации данных на постоянных запоминающих устройствах (диски, флешки).
2. Файлы бывают различных типов (содержания). Обычно файл содержит информацию одного типа, но бывают и файлы, содержащие текст и картинки, к примеру, в одном файле. Ведь, в конечном итоге, все хранится в виде нулей и единиц. А нулям и единицам, по большому счету, совершенно безразлично, что они кодируют, - текст или видео. Главное чтобы имелась программа, умеющая работать с файлами того или иного типа (или со смешанным содержанием).
3. Файл должен обязательно иметь имя. Обычно к имени через точку прибавляется расширение для удобства определения типа файла.
4. Файл характеризуется размером, временем создания, атрибутами и (возможно) имеет разграничение прав на доступ.
5. Файлы легко и быстро скопировать или переслать на расстояние (за исключением особых случаев, связанных с мерами обеспечения защиты от копирования). При этом исходный файл остается в первозданном виде на своем месте. Скорость копирования файла зависит исключительно от размера файла в пределах одной и той же системы хранения данных.
6. Для хранения файлов (на логическим уровне) используются так называемые файловые системы. Файловая система определяет ограничения на длину имени, размер, возможность выставлять права на файл и т.п.
7. Понятие “файл” применимо для постоянных запоминающих устройств, имеющих файловую систему. Самые распространенные из них: жесткие диски, оптические диски, дискеты, флешки.
8. Для удобства файловая система позволяет создавать папки и подпапки, что позволяет структурировать данные.

Далее - обещанная дополнительная информация.

Позволю себе остановиться еще на парочке моментов, связанных с файловой системой, опять же, информация не то чтобы обязательна, но может помочь грамотнее обходиться с компьютером.

Так же как и библиотеки бывают разные по количеству хранимых изданий, по качеству и быстроте обслуживания, так и файловые системы отличаются по тем или иным параметрам. Остановлюсь на самых важных. Первое: наличие так называемого файла журнала (называют журналируемая файловая система), - на практике это означает, что ведется некий журнал о работе с файлами и, если компьютер выключился на середине записи в файл, то при следующем включении на основании записей в этом журнале можно будет определить сей печальный факт и предпринять необходимые действия (к такой системе относится, к примеру, NTFS). Если журнал не ведется, то часть записанных данных будет потеряна и (в зависимости от системы) может даром занимать место. По аналогии с библиотекой: пусть планируется завезти подшивку журналов за год, место выделили, но завезли только часть и в картотеке не отметили (в файловой системе тоже есть аналог библиотечной картотеки – так называемая таблица размещения файлов). Таким образом, место журналы занимают, но об этом никто из работников не ведает – в картотеку-то не успели занести по той или иной причине (может, сотрудник уволился и не успел?). И обнаружат эти самые журналы при очередной ревизии или, и того хуже, не обнаружат никогда (вернее может и будут глядеть на них каждый день, но без обозначения в каталоге вряд ли кто-то к ним подойдет). А если бы велся журнал каждого внесенного издания в хранилища библиотеки? – то-то же. На данный момент нежурналируемые файловые системы используются крайне редко (например, на дискетах).

Еще один интересный момент. Предположим, что злоумышленник похитил картотеку в библиотеке – найти необходимую книгу даже среди нескольких тысяч будет делом не простым. Так и в случае с порчей таблицы размещения файлов на диске - это чревато потерей всех хранившихся на данном носителе данных. Есть, правда способы восстановить информацию и после краха таблицы, но это задача для специальных программ в руках профессионалов, и как правило, стоит немалых денег.

Еще одна особенность файловой системы: фрагментирование файлов. Предположим, вам подарили все тома Большой Советской Энциклопедии, а места в шкафу нашлось только для двух томов, еще для парочки на полке над кроватью, а остальное пришлось засунуть в антресоль, потому как времени для выделения места в книжном шкафу не было. Но для того, чтобы побыстрее найти нужный том в нужный момент, в каждый последний том, находящийся в том или ином месте, была помещена бумажка с описанием, где икать следующий том. Только что мы рассмотрели один из способов организации информации файловыми системами. Другими словами, файлы записываются практически "в первое попавшиеся" свободное место (строго говоря, для современных файловых систем это не совсем так, они сильно "поумнели" в данном вопросе, но в первом приближении…) и если места подряд не хватает, то оставшаяся часть данных записываются в любом другом свободном месте, а в конец предыдущего фрагмента записывают местонахождение продолжения. Откуда возникают "бреши"? – да очень просто, к примеру, удаление файла или изменение его размера. Надеюсь понятно, что при длительном использовании жесткого диска и частой записи/удалении файлов, особенно если записывались и удалялись вперемешку маленькие и большие файлы, возникают ситуации, когда файл разбросан по всему жесткому диску. Это называется фрагментацией и приводит к снижению быстродействия, так как приходится, продолжая аналогию, метаться между книжным шкафом в спальне и антресолью в кладовке. Поэтому придумали программы, которые "наводят порядок", проводя обратную фрагментации процедуру – дефрагментацию, т.е. собирают воедино разрозненные куски файлов и записывают их последовательно. Если вы замечаете, что компьютер стал подолгу "шуршать" жестким диском при открытии всего одного файла (это заметно по долго мигающему красному индикатору на корпусе компьютера и иногда сопровождается характерным "шуршащим" или "стрекочущим" звуком), то, скорее всего, настало время запустить соответствующую программу дефрагментации. Зачастую эта операция не быстрая и может продолжаться часами: чем больше данных на жестком диске и чем выше процент фрагментированных файлов, тем дольше. Во время дефрагментации можно продолжать как ним в чем не бывало работать с компьютером если вы редактируете текст или рисуете простенькую картинку, играете в нетребовательную к ресурсам игру, но запускать дефрагментацию, а затем суперсовременный 3D шутер, которому необходима вся мощность вашего "коня", все же не следует. Также важно помнить, что внезапное выключение компьютера без надлежащего завершения работы программы дефрагментации (например выдергиванием шнура питания из розетки) может повредить некоторый данные и даже привести к отказу в запуске операционной системы (об операционной системе, как я уже упоминал, читайте в следующих главах).

Теперь немного историй из мира файлов. Стразу оговорюсь, что расскажу об эволюции файловых систем известной фирмы Microsoft, но тенденция аналогичная и для других систем, ведь основным ограничением в виртуальном мире является недостаточное количество памяти или слабые процессоры.
Каких-то 15 лет назад владельцы персональных компьютеров с операционной системой MS DOS были ограничены в названии файлов довольно жестко: всего до 8-ми символов имени и до 3-х – расширения. Так называемый формат 8.3. Данное ограничение было обусловлено маленькими размерами дисков того времени и скромными возможностями процессора, оперативной памяти тоже было не много. Ведь чем длиннее название файла, тем больше байтов необходимо для хранения имени, дольше время на считывание, следовательно, больше данных, значит нагрузка на процессор и контроллер диска тоже возрастает. С названными кириллицей файлами также возникали проблемы, но в данном случае "ноги росли" из англоязычной сущности персонального компьютера и MS DOS. С выпуском Windows 95 ситуация изменилась – имя файла расширили до более чем 200 символов.
Файловые системы были нежурналируемые, сбой по питанию во время интенсивной записи на диск мог существенно повредить данные, максимальный размер одного файла также был ограничен (на самом деле размер файла ограничен и в современных файловых системах, но это ограничение скорее теоретическое, чем практическое, так как ну очень велико) скромными величинами. Да и максимальный размер создаваемого логического диска также был не велик.
Но шли годы, технологии совершенствовались, и, на данный момент, существующие ограничения (ограничения, к сожалению (или счастью) существуют всегда) удовлетворяют запросам, как минимум, рядового пользователя уж точно.

Продолжение следует