Логічна та фізична організація файлів

📌 Про що ця тема

Тут перевіряють, як операційна система зберігає дані на носії та як людина працює з ними через імена, шляхи й папки. Ключові поняття: файл, файлова система, логічна організація (те, що бачить користувач) і фізична організація (як біти реально лежать на диску).

📖 Головне

• Файл — іменована сукупність даних, що зберігається на носії як єдине ціле. Має імʼя, розширення, розмір, дату, атрибути.

• Розширення (після крапки: .txt, .jpg, .exe) вказує тип файлу й програму для відкриття; це частина імені, а не окрема сутність.

• Атрибути файлу: «тільки для читання», «прихований», «системний», «архівний».

• Логічна організація — ієрархічна (деревоподібна) структура папок (каталогів). Корінь → папки → підпапки → файли.

• Шлях (path) — адреса файлу в дереві. Абсолютний шлях починається від кореня (напр. C:\Навчання\Реферат.docx), відносний — від поточної папки.

• Папка (каталог) — контейнер для файлів і інших папок; теж по суті спеціальний файл зі списком вмісту.

• Фізична організація — як дані розміщуються на диску. Диск поділено на кластери (мінімальна одиниця виділення місця).

• Файл займає ціле число кластерів; якщо файл менший за кластер, решта місця не використовується (внутрішня фрагментація).

• Фрагментація — файл записаний у кластери, розкидані по диску; уповільнює читання. Дефрагментація впорядковує їх поруч.

• Файлова система — правила зберігання й доступу до файлів: FAT32, NTFS, exFAT (Windows), ext4 (Linux). NTFS підтримує великі файли, права доступу, журналювання.

• FAT32 має обмеження: максимальний розмір одного файлу — до 4 ГБ.

• Форматування — створення файлової системи на носії; стирає наявні дані.

🔢 Як це працює на прикладі

Приклад 1. Файл розміром 10 КБ на диску з кластером 4 КБ. 10 КБ потребує 3 кластерів (4+4+4=12 КБ). Реально зайнято 12 КБ, з них 2 КБ «пропадає» — це внутрішня фрагментація.

Приклад 2. Шлях D:\Фото\2024\море.jpg. Читаємо: диск D → папка Фото → підпапка 2024 → файл море.jpg типу зображення. Це абсолютний шлях. Якщо ми вже в папці Фото, відносний шлях буде 2024\море.jpg.

⚠️ Типові помилки

• Плутають логічну і фізичну організацію: папки — це логічний рівень, кластери й сектори — фізичний.

• Думають, що розширення визначає вміст; насправді його можна змінити, але тип даних лишиться той самий.

• Вважають, що файл 1 КБ займає рівно 1 КБ — насправді мінімум один цілий кластер.

• Плутають дефрагментацію (впорядкування) з форматуванням (повне очищення й створення ФС).

• Забувають про обмеження FAT32 у 4 ГБ на файл.

🎯 Що завчити напамʼять

• Логічна організація — дерево папок; фізична — кластери/сектори.

• Кластер — мінімальна одиниця виділення місця; файл = ціле число кластерів.

• FAT32 → макс. файл 4 ГБ; NTFS → великі файли + права доступу.

• Абсолютний шлях — від кореня, відносний — від поточної папки.

• Форматування стирає дані, дефрагментація — ні.

🧠 Перевір себе

1. Скільки кластерів по 4 КБ займе файл 5 КБ?

2. Який шлях — абсолютний чи відносний: ..\Документи\звіт.docx?

3. У якій файловій системі не можна зберегти фільм розміром 6 ГБ одним файлом?

4. Що робить дефрагментація?

Відповіді: 1 — два кластери (8 КБ); 2 — відносний; 3 — FAT32; 4 — впорядковує фрагменти файлів поруч, пришвидшуючи доступ, дані не стирає.