Eine Datei () ist in der Informationstechnologie die Zusammenstellung gleichartiger digitaler Daten, die zum Speichern auf Datenträgern oder Speichermedien, zur Wiedergabe, zum Bearbeiten und zur Datenübertragung dient und durch einen Dateinamen identifiziert wird.
Etymologie Das Wort „Datei“ ist nicht erst durch die Informationstechnologie entstanden, sondern war auch bereits zuvor bekannt. Dem Duden zufolge ist die Datei ein „nach zweckmäßigen Kriterien geordneter, zur Aufbewahrung geeigneter Bestand an sachlich zusammengehörenden Belegen oder anderen Dokumenten.“ Das Wort „Datei“ ist ein Neologismus aus Daten und Kartei, weil eine Kartei vergleichbar aus Karteikarten mit einheitlicher Inhaltsstruktur besteht. Der deutsche Begriff „Datei“ ist deutlich enger gefasst als die englische Übersetzung (), welche oft auch eine (Papier-)Akte, eine (Papier-)Kartei oder einen Karteikasten beschreibt. Gegebenenfalls ist eine Präzisierung auf oder notwendig.
Allgemeines In der Informationstechnologie ist die Datei eine Menge zusammengehöriger Informationen, die in einem Computer oder auf einem Datenträger unter einem Dateinamen so gespeichert sind, dass sie von einem Betriebssystem oder einem geeigneten Computerprogramm erschlossen werden können. Es handelt sich um die Zusammenfassung gleichartiger Daten zum Zweck der gemeinsamen Handhabung. Die Datei wird oft in Datensätze unterteilt, um die Übersicht zu erhalten.
Arten Nach dem Verwendungszweck kann unterschieden werden zwischen: Eine Arbeitsdatei nimmt Daten von einem Datenverarbeitungsprozess entgegen und übergibt sie an einen anderen Prozess; eine Ausgabedatei enthält Ausgabedaten; Auslagerungsdatei: verschiedene Betriebssysteme verwenden im Rahmen ihrer Speicherverwaltung eine Auslagerungsdatei, um Prozessen einen größeren Adressraum zur Verfügung stellen zu können als durch den physisch vorhandenen Arbeitsspeicher eigentlich möglich wäre. Die Bewegungsdatei enthält Primärdaten (Bewegungsdaten); ein Dateianhang ist die einer E-Mail beigefügte Datei.Dietmar Strauch/Margarete Rehm, Lexikon Buch - Bibliothek - Neue Medien, 2007, S. 124 Gerätedatei: ermöglicht eine einfache Kommunikation zwischen Userspace (zum Beispiel gewöhnliche Anwenderprogramme) und dem Kernel und damit letztlich der Hardware eines Computers. Programmdatei: enthält Programmbefehle zur Verarbeitung von Daten. Die Stammdatei enthält Stammdaten. Temporäre Dateien werden vom Betriebssystem oder von anderen Programmen verwendet und dienen zur zeitlich begrenzten Speicherung von Daten.Computerlexikon.de, Stichwort: Temporäre Dateien Versteckte Datei: Wird in einem Betriebssystem bei bestimmten Anwendungen ausgeblendet und ist für den Nutzer nicht sichtbar.
Nach der Ausführbarkeit wird unterschieden zwischen ausführbaren Dateien: Programme in Maschinensprache, Programme in Skriptsprachen, Programme in einem Zwischencode (Bytecode); nicht ausführbaren Dateien: Programme im Quelltext, Audiodateien, Bilddateien, Datenbankdateien, Dateiverknüpfungen, Grafikdateien, Textdateien, Videodateien, allgemein: Binärdateien (z. B. von proprietären Programmen zur Datenspeicherung verwendet). Wegen des unterschiedlichen Inhalts und der technisch unterschiedlichen Wiedergabe weisen diese Dateien verschiedene Dateiformate auf.
Moderne Dateisysteme unterstützen auch sogenannte Sparse-Dateien: Nur mit Daten gefüllte Abschnitte einer (großen) Datei werden tatsächlich gespeichert; die dazwischen liegenden „freien Bereiche“ werden nicht gespeichert und als „mit Null-Bytes gefüllt“ angenommen/bewertet.
Manche Dateisysteme bieten ferner an, Dateien transparent zu komprimieren oder zu verschlüsseln („transparent“: Das lesende/bearbeitende Programm kann die Datei normal verwenden, als ob die Datei nicht komprimiert/verschlüsselt wäre – es „sieht durch diesen Vorgang ungestört hindurch“).
Möglichkeiten, das Dateiformat zu kennzeichnen, beinhalten eine Kennzeichnung durch das Dateisystem, Beispiele: das X-Bit unter Unix-artigen Systemen ist ein Flag im Dateisystem und kennzeichnet eine Datei als ausführbar unter Mac OS wird in der Katalogdatei zu jeder Datei ein Typ und ein Ersteller mitgespeichert erweiterte Dateiattribute (), beispielsweise mit dem xattr-Kommando unter unixoiden Systemen (wie Linux oder macOS) einer Datei zugehörenden Metainformationen, auch als alternativer Datenstrom bzw. oder bezeichnet; diese sind jeweils einer Datei zugehörig; Beispiele sind unter Mac OS (klassisch, anfänglich übernommen unter Mac OS X), ADS unter Windows oder von ZFS eine Kennzeichnung innerhalb der Daten per Magischer Zahl (meist als Header, beispielsweise <?xml version="1.0" am Anfang) eine Kennzeichnung im Dateinamen bzw. als Dateinamenserweiterung (beispielsweise .jpg, .txt) Speicherung in bestimmten Verzeichnissen (beispielsweise /usr/share/doc)
Eine solche Kennzeichnung ist teilweise obligatorisch, teilweise dient sie lediglich der Orientierung des Benutzers. Oft fehlen Kennzeichnungen jeder Art; für solche Situationen gibt es spezielle Programme, die den Typ einer Datei zu bestimmen versuchen. Im Unix-Umfeld ist dafür z. B. der Befehl sehr verbreitet.
Auch über den bzw. kurz „MIME-Typ“ kann festgestellt werden, um welches Dateiformat es sich bei einer Datei handelt. Der MIME-Typ kann in erweiterten Dateiattributen oder alternativen Datenströmen gespeichert werden, lässt sich aber auch aus dem Dateiinhalt (Magische Zahl) ermitteln.
Technische Aspekte In der elektronischen Datenverarbeitung ist die Datei eine Menge von Datensätzen mit identischem oder kompatiblen Datenformat, die innerhalb eines Datenspeichers fixiert und nach einem Ordnungsmerkmal geordnet sind. Mit dem Begriff „Datei“ wird auch ausgedrückt, dass sich die Datenbestände auf einem maschinenlesbaren Datenträger befinden.
Dateiinhalt Der Inhalt jeder Datei ist zunächst eine eindimensionale Aneinanderreihung von Bits, die normalerweise in Datenblöcken zusammengefasst interpretiert werden. Erst der Anwender einer Datei bzw. ein Anwendungsprogramm oder das Betriebssystem selbst interpretieren diese Bit- oder Bytefolge beispielsweise als ein ausführbares Programm, ein Bild einen Text oder eine Tonaufzeichnung. Eine Datei besitzt also ein Dateiformat.
Dateiformate
Die vom Nutzer angelegten Dateien lassen sich im Hinblick auf die gespeicherten Inhalte wie folgt einteilen:
Dateityp Dateiinhalt Audiodatei Musik, Geräusche, Sprache Bilddatei unbewegte Bilder, Fotos, Grafiken, Zeichnungen Textdatei darstellbare Zeichen, insbesondere Buchstaben, Zahlzeichen und Sonderzeichen Videodatei bewegte Bilder und gegebenenfalls ein Begleitton
Das Anwendungsprogramm identifiziert den jeweiligen Dateityp an der Dateiendung, die hinter dem Dateinamen von diesem durch einen Punkt getrennt ist. An der Dateiendung lässt sich für den Nutzer meist erkennen, welche digitalen Daten gespeichert sind und für welches Programm sie angelegt wurde. Dateiendungen .bat (Batch-Datei) oder .sys (Systemdatei) dienen dem Betrieb eines Computers und werden direkt vom Betriebssystem geladen und ausgeführt.
Aufbau Eine Datei setzt sich allgemein zusammen aus dem Dateikopf und dem eigentlichen Dateiinhalt. Im Dateikopf () befinden sich gegebenenfalls Metadaten (insbesondere Steuerinformationen und Eigenschaften) über die enthaltenen Daten.
Dateimanager Dateien werden von einem Dateimanager eines Betriebssystems verwaltet. Es handelt sich um ein Computerprogramm, mit dem Dateien und Verzeichnisse verwaltet werden können. In grafischen Dateimanagern wie Finder, Windows-Explorer, Nautilus oder Dolphin werden Dateien gewöhnlich als Liste oder Symbole auf einem Arbeitsblatt (Fenster, Ordner u. a.) dargestellt.
Dateiverknüpfung Eine Dateiverknüpfung ist eine Verknüpfung, die auf eine andere Datei oder ein Verzeichnis verweist.
Dateinutzung Speichern Das Speichern einer Datei geschieht mit Hilfe eines Datenspeichers, der ein bestimmtes Dateiformat unterstützt. Dazu wird das Menü „Speichern“ ausgewählt, das für die Speicherung sorgt. Moderne Betriebssysteme ordnen über das Dateiformat Anwendungen zu, welche die Dateien interpretieren können. Die Speicherung kann auf einem Datenträger oder der Festplatte erfolgen.
Wiedergabe Die Wiedergabe kann entweder auf einem Computer oder durch spezifische, vom Dateiformat abhängige Wiedergabegeräte erfolgen.
Datenübertragung Für die Datenübertragung über das Internet zerlegt das Transmission Control Protocol (TCP) eine zu versendende Datei in einzelne kleinere Datenpakete und versendet diese getrennt voneinander. Dabei kann ein Datenpaket verschiedene Knotenpunkte im Internet (wie Hostrechner, Server) durchlaufen, weil an jedem Knotenpunkt der optimale Weg für das Paket neu bestimmt wird. Da unterwegs die ursprüngliche Reihenfolge nicht eingehalten werden muss, hat das TCP auch die Aufgabe, die ursprüngliche Reihenfolge beim empfangenden Endgerät wiederherzustellen. Das Internet Protocol (IP) regelt die korrekte Adressierung der Datenpakete, damit die im Internet angeschlossenen Computer eindeutig identifiziert werden können. Die Datenübertragung der digitalen Daten beginnt mit dem Upload beim Absender und endet mit dem Download beim Empfänger.
Datenkompression Bei großen Datenmengen ist eine Datenkompression möglich, um den Speicherplatz zu minimieren.
Dateikonverter Dateikonverter dienen dazu, eine Datei in ein anderes Dateiformat umzuwandeln als dem Ursprungsformat.
Dateisysteme
Dateien werden in den meisten Betriebssystemen über Dateisysteme verwaltet. Ein Dateisystem verwaltet das Speichermedium, indem in Listen vermerkt wird, welche Bereiche des Mediums durch welche Dateien belegt sind, welche Bereiche frei sind, sowie oft Protokolle zu geplanten und/oder abgeschlossenen Änderungen.
Obwohl eine Aufgabe des Dateisystems darin besteht, vom konkreten Speichermedium zu abstrahieren („alle gleich zu behandeln“), sind doch viele Dateisysteme an die üblichen technischen Eigenschaften der Speichermedien angepasst (z. B. Blockgröße 512 Byte für Festplatten).
Für die meisten Dateisysteme ist 1 Byte die kleinste Verwaltungseinheit, d. h., die Länge des Dateiinhalt-Bitstroms muss auf ganze Bytes aufgehen (wobei im Allgemeinen auch 0 Byte = 0 Bit erlaubt sind).
Das Dateisystem verwaltet neben Verzeichnissen mit Dateinamen und -speicherort fast immer noch weitere Dateiattribute. Zu diesen gehören häufig der Dateityp (Verzeichnis, normale Datei, spezielle Datei), die Dateigröße (Anzahl der Bytes in der Datei), Schreib- und Leserechte, Zeitstempel („Datum“, der Erzeugung, des letzten Zugriffs und der letzten Änderung) sowie gegebenenfalls noch andere Informationen. Eine Datei kann in vielen Dateisystemen durch ein Attribut als versteckte Datei gekennzeichnet werden.