Перейти к основному содержимому

9.01. Файловая система

ДЛЯ ДЕТЕЙОБЯЗАТЕЛЬНО
Родителям и детям 
Файловая система (папки, файлы, расширения — .txt, .jpg)
Что такое файл
Что такое папка
Как включить расширения на Windows и как их отличать
Осторожнее с .exe
Добавить mermaid схему
Добавить задачи

Представь, что у тебя есть волшебный шкаф. В нём — бесконечно много ящиков, полочек и отделений. В одних ты складываешь рисунки, в других — домашние задания, в третьих — фотографии с летнего лагеря. Ты можешь подписать каждый ящик, открыть его в любой момент, переложить что-то с места на место — и ничего не потеряется.

Файловая система — это как раз такой шкаф. Только живёт он внутри компьютера. Это целая организованная структура, которая помогает компьютеру хранить, находить и управлять данными — будь то твой рассказ, фото кота, музыка или даже сама операционная система.

Разберёмся по порядку — что такое файл, что такое папка, как они устроены, почему у файлов есть странные «хвостики» вроде .txt или .jpg, и зачем всё это нужно.

Что такое файл?​

Файл — это именованная последовательность данных, записанная на устройстве хранения (например, на жёстком диске, SSD или флешке).

Звучит сложно? Давай переведём:

  • Ты написал стихотворение в «Блокноте» и сохранил его как стих_про_море.txt.
    → Это файл.
  • Ты сфотографировал друга на телефон, перекинул снимок на компьютер и назвал его друг_на_пляже.jpg.
    → Это тоже файл.
  • Ты скачал игру, и в папке появился файл game_setup.exe.
    → Опять файл.

Всё, что можно сохранить, открыть и передать — это файл. Даже если внутри него — всего одна буква. Даже если там миллион строк кода.

Важно понять: файл — это реальная запись на диске. Имя файла (стих_про_море), его содержимое (текст стихотворения) и дополнительные метаданные (когда создан, сколько весит, кто владелец) — всё хранится вместе.

Что такое папка?​

Папка — это контейнер, в который можно складывать файлы и другие папки.

Если файл — это лист бумаги, то папка — это скоросшиватель. Если файл — книга, то папка — стеллаж.

Но! В отличие от бумажных папок, папки в компьютере не имеют физического объёма. Они не «весат» ничего сами по себе — это лишь логическое разделение. Внутри диска нет «отдельных ящиков» для каждой папки. Всё хранится как единый поток байтов, а файловая система просто помнит, какие файлы относятся к какой папке.

Например:

Документы/
├── Школа/
│   ├── Математика/
│   │   ├── задачи_5класс.txt
│   │   └── контрольная_по_дробям.pdf
│   └── Литература/
│       └── сочинение_про_героя.docx
└── Личное/
    ├── фото_отпуска/
    │   └── море_2025.jpg
    └── список_желаний.txt

Здесь Документы, Школа, Математика, Литература, Личное, фото_отпуска — всё это папки. А остальное — файлы.

Кстати:

  • В Windows папки называются папками.
  • В macOS и Linux их чаще называют директориями (от англ. directory), но суть та же.
  • Внутри одной папки не может быть двух файлов с одинаковыми именами — иначе компьютер запутается: «Какой из них открыть?»

Почему у файлов есть «хвостики»? Расширения: .txt, .jpg, .exe и другие​

Посмотри на имя файла: домашка_по_информатике.docx.
Оно состоит из двух частей:

  1. Имя — домашка_по_информатике
  2. Расширение — .docx

Расширение — это маленькая подсказка для компьютера:

«Эй, система! Этот файл сделан по определённому правилу. Пожалуйста, открой его соответствующей программой».

Вот несколько примеров:

РасширениеЧто обычно внутриКакая программа открывает
.txtПростой текст, без форматированияБлокнот, Notepad++, VS Code
.docxТекст с форматированием (шрифты, картинки)Microsoft Word, LibreOffice
.jpg, .pngИзображенияПросмотр фотографий, Paint, Photoshop
.mp3, .wavЗвукПроигрыватель, Audacity
.pdfДокумент «как печать» — не редактируется легкоAdobe Reader, браузер
.exeИсполняемая программа — код, который компьютер может запуститьНе открывается — запускается!

⚠️ Очень важно: расширение определяет, как интерпретировать содержимое файла.

📌 Пример:
Допустим, ты переименовал важный_файл.exe в важный_файл.txt.
Ты не превратил программу в текст! Ты просто обманул систему. При открытии в Блокноте ты увидишь бессвязный набор символов — потому что это всё ещё машинный код, просто «притворяющийся» текстом. А если дважды кликнуть — система, видя .txt, не запустит его, и это хорошо: иначе ты мог бы случайно запустить вредоносную программу.

Как включить отображение расширений в Windows (и зачем это нужно)​

По умолчанию Windows скрывает расширения известных типов файлов. Это сделано «для удобства» — но на деле сильно мешает безопасности и пониманию.

Почему? Потому что зловреды часто маскируются:
фото_кота.jpg.exe → Windows покажет как фото_кота.jpg, но на самом деле это .exe! Ты думаешь, открываешь картинку — а запускаешь вирус.

Чтобы этого избежать, всегда включай отображение расширений.

Как включить (Windows 10 / 11):​

  1. Открой Проводник (любую папку).
  2. Вверху нажми вкладку «Вид» (View).
  3. Справа — кнопка «Параметры» → «Изменить параметры папок и поиска». (Или: вкладка «Вид» → пункт «Показать» → галочка «Расширения имён файлов» — в новых версиях проще.)
  4. В открывшемся окне перейди на вкладку «Вид».
  5. Сними галочку с пункта:
    «Скрывать расширения для зарегистрированных типов файлов».
  6. Нажми «Применить», потом «ОК».

Теперь все файлы будут отображаться целиком:
список_дел.txt, план_урока.docx, игра.exe — никакого обмана.

✅ Совет: сделай это один раз — и забудь. Это как пристегнуть ремень безопасности: не мешает, а спасает.

Осторожнее с .exe — и не только​

Файлы с расширением .exe — это исполняемые программы. Когда ты дважды кликаешь по ним, компьютер не просто читает содержимое — он запускает код, содержащийся внутри.

Это как если бы ты получил по почте не письмо, а… робота. И как только ты открыл коробку — робот ожил и начал действовать. Он может:

  • Установить игру (хорошо),
  • Обновить драйверы (хорошо),
  • Но также — украсть пароли, удалить файлы, зашифровать диск (плохо).

Поэтому:

  • Никогда не запускай .exe, полученные из ненадёжных источников (странные сайты, письма от «банка», флешки незнакомцев).
  • Даже если иконка выглядит как документ или картинка — смотри на расширение, а не на значок!
  • Современные ОС спрашивают разрешения перед запуском — не нажимай «Да», если не уверен.

Кроме .exe, будь внимателен и к другим исполняемым форматам:

  • .bat, .cmd — пакетные файлы (запускают команды),
  • .msi — установочные пакеты Windows,
  • .ps1 — скрипты PowerShell (мощные, но опасные в чужих руках),
  • .sh — скрипты в Linux/macOS.

Все они могут выполнять действия от твоего имени.

Как устроена файловая система? Немного глубже​

Теперь, когда ты понимаешь, что такое файл и папка, зададимся вопросом:
А как компьютер вообще помнит, где что лежит?

Представь, что у тебя есть книга с оглавлением:

Глава 1 — стр. 5
Глава 2 — стр. 27
Приложение А — стр. 104

Файловая система делает то же самое — только для миллионов файлов.

На диске есть специальная область — таблица размещения файлов (например, FAT32, NTFS в Windows; ext4, APFS в Linux/macOS). В ней записано:

  • Имя файла и папки, в которой он лежит,
  • Где на диске начинаются его данные (физический адрес),
  • Сколько места он занимает,
  • Права доступа (кто может читать/писать),
  • И другие служебные сведения.

Когда ты дважды кликаешь по рассказ.txt, компьютер:

  1. Смотрит в таблицу: где лежит рассказ.txt?
  2. Находит его «кусочки» на диске (файлы часто хранятся фрагментами — это нормально),
  3. Собирает их в правильном порядке,
  4. Передаёт содержимое программе (например, Блокноту).

Всё это происходит за доли секунды.

Как связаны файлы и папки​

Вот как можно представить структуру визуально — с помощью диаграммы:

Обрати внимание:

  • Стрелки идут от папки к содержимому.
  • Файлы — на конце веток.
  • Папки могут содержать и файлы, и другие папки — вложенность может быть сколь угодно глубокой (но на практике редко больше 10–15 уровней).

Практические задачи​

💡 Все задания можно и нужно выполнять на своём компьютере. Главное — ничего не удаляй случайно!

Задача 1. Найди расширения​

  1. Открой любую папку (например, «Загрузки»).
  2. Включи отображение расширений (если ещё не сделал).
  3. Выбери 5 файлов. Для каждого запиши:
    • Полное имя (с расширением),
    • Как ты думаешь, что это за тип файла,
    • Какой программой он открывается.

Задача 2. Создай свою структуру​

  1. На рабочем столе создай папку Мой_проект.
  2. Внутри неё — папки: Тексты, Картинки, Музыка, Прочее.
  3. В Тексты создай файл заметки.txt (в Блокноте: напиши пару строк — о чём думаешь).
  4. В Картинки — найди любое изображение на компьютере и скопируй его туда.
  5. Переименуй его, добавив к имени что-то своё, но сохрани расширение (например, моя_фото.jpg, а не моя_фото!).

Задача 3. Эксперимент (осторожно!)​

  1. Возьми файл заметки.txt.
  2. Сделай его копию — назови заметки.bat.
  3. Не запускай его! Просто открой в Блокноте. Что видишь?
  4. Теперь попробуй переименовать обратно в .txt. Сравни содержимое — оно изменилось? (Нет — ты просто изменил «ярлык».)

🔍 Почему это важно? Потому что .bat — исполняемый формат! Если бы внутри файла были команды (например, del C:\*.*), то при запуске — всё бы удалилось. Но у тебя там просто текст — значит, ничего страшного не случится. Тем не менее: никогда не запускай файлы, содержимое которых не понимаешь.

Задача 4. Поиск по расширению​

  1. В Проводнике нажми в правом верхнем углу поле поиска.
  2. Введи *.jpg — что нашлось? А *.exe? А *.pdf?
    (* означает «любое имя», .jpg — только такие расширения)
  3. Попробуй найти все текстовые файлы: *.txt.

Часть 2. Глубже в шкаф​

В первой части мы сравнили файловую систему с волшебным шкафом. Теперь заглянем внутрь этого шкафа — и обнаружим, что он устроен не просто как набор ящиков, а как целый город.

Есть улицы (пути), есть здания (папки), есть квартиры (файлы), есть почтовые индексы (адреса на диске), и даже есть разные правила землепользования — то есть разные файловые системы. Давай разберём всё по порядку.

Что такое диск? И почему их может быть несколько​

Когда ты включаешь компьютер, первое, что видишь в Проводнике — это буквы: C:, D:, иногда E: или F:. Каждая буква — это логический диск.

Но физически это может быть:

  • Один жёсткий диск (HDD), разделённый на части (C: и D:),
  • Или SSD (C:) + внешняя флешка (E:),
  • Или сетевой диск (например, «Облако» под видом Z:).

Диск — это область хранения, которую операционная система считает отдельной «единицей». У каждого диска есть:

  • Своя корневая папка — самое начало, обозначается просто как C:\ (обрати внимание на обратный слэш — \ — это разделитель в Windows).
  • Своя файловая система (NTFS, FAT32 и др. — об этом чуть позже),
  • Своё пространство: если на C: закончилось место, это не значит, что на D: тоже.

🌍 Аналогия:
Представь, что у тебя есть три дома:

  • Дом C: — твой основной (там живёт операционная система),
  • Дом D: — кладовая (там фильмы и игры),
  • Дом E: — гостевой (временная флешка).
    У каждого — своя дверь (корневая папка), свои комнаты (папки), но они стоят на одной улице — в одном компьютере.

Что такое «путь»? Абсолютный и относительный​

Чтобы найти файл в большом шкафу, нужно знать не только его имя, но и где именно он лежит. Для этого существует понятие пути — как адрес.

Абсолютный путь​

Это полный «адрес от начала мира» — от корня диска до файла.

Примеры:

  • C:\Пользователи\Тимур\Документы\сочинение.docx
  • D:\Фильмы\Пираты_Карибского_моря.mp4
  • /home/timur/Pictures/cat.jpg (в Linux/macOS слэш /, а не \, и диски не обозначаются буквами)

В таком пути не может быть неоднозначности: любой, у кого есть доступ к этому диску, найдёт файл по этому адресу.

💡 Интересно: в Windows путь всегда начинается с буквы диска и двоеточия (C:), затем — корневой слэш (\). В Linux и macOS — от корня всей системы (/), потому что там нет «дисков-букв», всё подключается в одно древо.

Относительный путь​

Это путь относительно текущего места.

Допустим, ты находишься в папке:
C:\Пользователи\Тимур\Документы\

И тебе нужно открыть файл сочинение.docx, который лежит рядом — в той же папке. Тогда достаточно просто написать:
→ сочинение.docx

А если ты хочешь перейти в папку Школа, которая лежит внутри текущей, путь будет:
→ Школа\задачи.txt

А если нужно выйти на уровень выше (например, из Документы в Тимур), используется обозначение .. (две точки):
→ ..\Изображения\кот.jpg

📌 . (одна точка) = «здесь», текущая папка.
.. = «туда, откуда я пришёл», родительская папка.

Это как давать указания в городе:

  • Абсолютный путь: «ул. Ленина, д. 15, кв. 42» — понятно всем.
  • Относительный путь: «выйди из подъезда, поверни направо, третий дом» — понятно только тому, кто стоит уже у этого подъезда.

Файловые системы​

Файловая система — это не просто «шкаф», а набор правил, по которым шкаф устроен:

  • Как хранить имена файлов?
  • Как отмечать, какие участки диска заняты, а какие свободны?
  • Можно ли ставить пароли на файлы?
  • Поддерживаются ли файлы больше 4 ГБ?

Разные операционные системы используют разные правила. Вот основные:

СистемаГде встречаетсяПлюсыМинусыДля чего подходит
FAT32Старые флешки, SD-карты, игровые приставкиПростая, поддерживается вездеМакс. размер файла — 4 ГБ, нет прав доступа, легко повреждаетсяПеренос файлов <4 ГБ между Windows / Mac / TV / автомагнитолой
exFATСовременные флешки, камерыПоддержка файлов >4 ГБ, совместимость почти как у FAT32Нет журналирования (при отключении питания — риск потери данных)Видео 4K с дронов, большие архивы на флешках
NTFSОсновной диск Windows (обычно C:)Поддержка огромных файлов, права доступа, «тени» (точки восстановления), шифрованиеПочти не читается на старых устройствах (автомагнитолы, фотоаппараты)Системный диск, рабочие проекты, базы данных
ext4Linux (Ubuntu, Fedora и др.)Очень надёжная, быстрая, поддержка меток времени с наносекундамиWindows не читает без дополнительных программСерверы, разработка, личные ПК под Linux
APFSmacOS (начиная с High Sierra)Оптимизирована под SSD, мгновенные снимки, шифрование «из коробки»Совместимость только с новыми MacMacBook, iMac

🔍 Журналирование — это как «чёрный ящик» самолёта. Перед тем как записать файл, система сначала записывает в журнал: «Сейчас я сделаю Х». Если вдруг отключится свет — при следующем включении компьютер прочтёт журнал и завершит операцию или откатит её. NTFS, ext4, APFS — журналируемые. FAT32/exFAT — нет.

Практический пример:​

Ты снимаешь видео на зеркальную камеру. Файл весит 8 ГБ.

  • Если карта памяти отформатирована в FAT32 — камера не сможет сохранить видео (ошибка: «Файл слишком велик»).
  • Если в exFAT — всё сохранится, и ты сможешь скопировать его на Windows, Mac и даже на телевизор 2022+ года.

👉 Поэтому:

  • Для флешек, которыми пользуешься везде — форматируй в exFAT.
  • Для системного диска — NTFS (Windows) или APFS/ext4 (Mac/Linux).
  • FAT32 — только если у тебя очень старое устройство, которое exFAT не понимает.

Что такое «фрагментация»? Почему файлы не всегда лежат подряд​

Представь, что у тебя есть книга в 100 страниц. Ты хочешь вставить её в шкаф, но на полке есть три свободных участка: 40 страниц, потом занято, потом 30, потом 20.

Куда положить книгу?
Правильно — разбить её: первые 40 страниц — в первый участок, следующие 30 — во второй, последние 20 — в третий. Главное — запомнить порядок.

То же происходит с файлами на диске. Особенно — на старых жёстких дисках (HDD), где есть вращающийся диск и «головка», которая физически перемещается, чтобы прочитать данные.

Если файл фрагментирован — его части лежат в разных местах диска. Компьютеру приходится «прыгать» между участками, и чтение замедляется.

💡 На SSD-дисках фрагментация почти не влияет на скорость — потому что там нет движущихся частей. Но файловая система всё равно старается хранить файлы цельно — ради порядка и долговечности.

Windows умеет дефрагментировать диск — то есть собирать разбросанные куски файлов вместе. Но на SSD эту операцию делать не нужно (и даже вредно), потому что SSD изнашивается при перезаписи. Вместо дефрагментации для SSD используется оптимизация — отправка команды TRIM, чтобы диск знал, какие блоки больше не используются.

Права доступа​

Не все файлы доступны всем. У каждого файла есть «права» — как замки на дверях.

В Windows и Linux они устроены по-разному, но идея одна:

«Кто и что может делать: читать, редактировать, запускать, удалять?»

В Windows:​

  • Чтение (Read) — можно открыть и посмотреть.
  • Запись (Write) — можно изменить или удалить.
  • Выполнение (Execute) — можно запустить (актуально для .exe, .bat и т.д.).

Каждый файл «помнит», какие права есть у:

  • Владельца (обычно — тебя),
  • Группы (например, «Администраторы»),
  • Остальных пользователей (если компьютер общий).

🛡️ Например:
Файл пароли.txt может быть доступен только тебе — и Windows не даст другому пользователю его открыть, даже если тот зайдёт в твою папку.

В Linux/macOS — чуть строже:​

Права задаются тремя тройками символов, например:
-rw-r--r--

Расшифровка:

  • Первый символ: - = обычный файл, d = папка, l = ссылка.
  • Далее:
    rw- — владелец: чтение + запись, запуск запрещён,
    r-- — группа: только чтение,
    r-- — все остальные: только чтение.

Команда chmod 755 файл.sh — это как выдать «ключ»:

  • 7 = 4 (чтение) + 2 (запись) + 1 (запуск) = всё владельцу,
  • 5 = 4 + 0 + 1 = чтение + запуск группе,
  • 5 = то же — остальным.

🧠 Зачем это знать ребёнку?
Потому что если ты поставишь права 777 (все могут всё) на важный файл — любой вредоносный скрипт сможет его изменить. Безопасность начинается с понимания, кто и что может.

Ярлыки и символические ссылки​

Часто ты видишь файл с иконкой, похожей на документ, но при клике открывается программа. Или папка, которая «ведёт» в другое место. Это — ярлыки (Windows) или ссылки (Linux/macOS).

Ярлык (.lnk в Windows)​

  • Это не файл, а «закладка» — небольшой служебный файл, который говорит:
    «Когда на меня кликнут — открой вот этот настоящий файл по такому-то пути».
  • Имеет стрелочку внизу иконки.
  • Можно удалить ярлык — оригинал останется нетронутым.
  • Как «дверь в другую комнату»: с точки зрения системы — это такой же путь, как и настоящий.
  • Используется в Linux/macOS и в современном Windows (через команду mklink).
  • Пример:
    /home/timur/work → ссылается на /mnt/projects/current
    Ты заходишь в work — а реально работаешь в current.

❗ Важно: если удалить цель ссылки (оригинал), ссылка станет «битой» — как указатель на снесённый дом.

Что делать, если файл «исчез»?​

Иногда кажется, что файл пропал. Но на самом деле:

  1. Он мог быть перемещён (проверь Корзину!),
  2. Он может быть скрытым — Windows позволяет помечать файлы как «невидимые» (например, системные файлы),
  3. Или — переименован с неочевидным расширением.

Как найти скрытые файлы (Windows):​

  1. Открой Проводник → вкладка «Вид».
  2. Поставь галочку «Скрытые элементы».
  3. Теперь ты увидишь файлы и папки, помеченные как скрытые — они будут чуть бледнее.

⚠️ Не удаляй системные скрытые файлы (например, pagefile.sys, hiberfil.sys) — без них Windows может не загрузиться.

Итоговая сводка​

ПонятиеЧто этоГлавное, что нужно помнить
ФайлИменованные данные на дискеИмя + расширение = подсказка системе
ПапкаКонтейнер для файлов и других папокНе занимает место сама по себе
РасширениеЧасть имени после точкиОпределяет, как обрабатывать файл — смотри всегда!
ПутьАдрес файлаАбсолютный (от корня) vs относительный (от текущего места)
Файловая системаПравила храненияNTFS — для Windows, exFAT — для флешек, ext4 — для Linux
ФрагментацияРазброс частей файлаВажна на HDD, не критична на SSD
Права доступаКто что можетЗащищают твои данные от других (и от ошибок)
Ярлык / ссылкаУказатель на файлУдаление ярлыка ≠ удаление файла

Финальные задачи​

Задача 5. Путь-головоломка​

У тебя есть такая структура:

C:\
└── Проекты\
    ├── Игры\
    │   └── космос.py
    └── Школа\
        └── информатика\
            └── отчёт.docx

Ты находишься в папке C:\Проекты\Школа\информатика.
Какой относительный путь тебе нужно ввести, чтобы открыть космос.py?
А какой абсолютный?

Подсказка: вспомни .. и \.

Задача 6. Эксперимент с правами (Windows)​

  1. Создай файл тест.txt.
  2. Щёлкни ПКМ → «Свойства» → вкладка «Безопасность».
  3. Нажми «Дополнительно» → посмотри, кто владелец.
  4. Попробуй (только если ты администратор!) добавить новое правило:
    — Группа «Гости» → запретить «Полный доступ».
    — Примени.
  5. Выйди из учётной записи и зайди как другой пользователь (или гость). Попробуй открыть файл. Получится?

⚠️ После эксперимента верни права как было (или удали файл).

Задача 7. Ссылка своими руками (для любопытных)​

  1. Открой командную строку (Win+R → cmd).
  2. Перейди в папку, например: 
    cd C:\Users\Тимур\Рабочий стол
  3. Создай папку оригинал и внутри — файл привет.txt (в Блокноте).
  4. В командной строке выполни: 
    mklink /D ссылка оригинал
    → Появится папка ссылка.
  5. Зайди в неё — там будет привет.txt.
  6. Удали файл привет.txt из папки ссылка. Что произойдёт с оригинал\привет.txt? Почему?