Что такое файловая структура система

Что такое файловая структура система

Все программы данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файла.

Файл —это определенное количество информации (программа или данные), имеющие имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.

Имя файла. Полное имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственного имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т.д.). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.

В различных операционных системах существуют различные форматы имен файлов. В операционной системе МS-DOSсобственно имя файла должно содержать не более 8 букв латинского алфавита и цифр, а расширение состоит из трех латинских букв, например:proba.txt.

В операционной системе Windowsимя файла может иметь до 255 символов, причем можно использовать русский алфавит, например: Единицы измерения информации.Doc.

Файловая система. На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется используемойфайловой системой

Таблица 1. Типы файловых расширений

.bmp, .gif, .jpg и др.

Программы на языке программирования

Каждый диск разбивается на две области: область хранения файлов и каталог. Каталог содержит название файла и указание на начало его размещения на диске. Если провести аналогию диска с книгой, то область хранения файлов соответствует тексту книги, а каталог – ее оглавлению. Причем книга состоит из страниц, а диск – из секторов.

Для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков) может использоваться одноуровневая файловая система, когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен файлов. Такой каталог можно сравнить с оглавлением детской книжки, которое содержит только названия отдельных рассказов.

Таблица 2.Одноуровневый каталог

Номер начального сектора

Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска файлы хранятся в многоуровневой иерархической файловой системе, которая имеет “древовидную” структуру. Такую иерархическую систему можно сравнить, например, с оглавлением данного учебника, которое содержит иерархическую систему разделов, глав, параграфов и пунктов. Начальный, корневой, каталог содержит вложенные каталоги 1-го уровня, в свою очередь, каждый из них может содержать вложенные каталоги 2-го уровня и т.д. Необходимо отметить, что в каталогах всех уровней могут храниться и файлы.

Рис. 1. Иерархическая файловая система

Например, в корневом каталоге находятся два вложенных каталога 1-го уровня (Каталог_1, Каталог_2) и один файл (Файл_1). В свою очередь, в каталоге 1-го уровня (Каталог_1) находятся два вложенных каталога второго уровня (Каталог_1.1 и Каталог_1.2) и один файл (Файл_1.1).

Файловая система– это система хранения файлов и организации каталогов.

Рассмотрим иерархическую файловую систему на конкретном примере. Каждый диск имеет логическое имя (А,В — гибкие диски, С, D,Eи т.д. – жесткие и лазерные диски).

Пусть в корневом каталоге диска С: имеются два каталога 1-го уровня (GAMES,TEXT), а в каталогеGAMES– один каталог 2-го уровня (CHESS). При этом в каталогеTEXTимеется файлproba.txt, а в каталогеCHESS– файлchess.exe.

Рис. 2. Пример иерархической файловой системы

Путь к файлу. Как найти имеющиеся файлы (chess.exe,proba.txt) в данной иерархической файловой системе? Для этого необходимо указать путь к файлу. В путь к файлу входят имя диска, последовательность имен каталогов и имя файла, которые при записи разделяются обратной косой чертой (). Таким образом, пути к вышеперечисленным файлам можно записать следующим образом:

Операции над файлами. В процессе работы на компьютере наиболее часто над файлами производятся следующие операции:

копирование (копия файла помещается в другой каталог),

перемещение (сам файл перемещается в другой каталог),

удаление (файл удаляется из каталога).

В операционных системах с графическим интерфейсом иерархическая файловая система представляется в виде иерархической системы папок.

Имя файла обычно состоит из собственного имени и так называемого расширения, служащего для определения типа данных, хранящихся в файле (типа файла). Имя файла и его расширение разделяются точкой.

Кроме имени, файл имеет атрибуты(дата создания, дата изменения, пользователь прав доступа и т.д.).

Файловая система позволяет организовывать файлы в иерархические древовидные каталоги. Каталог самого верхнего уровня называетсякорневым каталогом. Во многих операционных системах корневой каталог обозначается именем логического источника данных – латинской буквой с двоеточием.

Остальные каталоги делятся на системные и пользовательские. Системные каталоги имеют служебные имена, назначенные операционной системой при установке. Имена пользовательских каталогов задаются пользователем по его усмотрению.

Тот каталог, в котором пользователь находится в настоящий момент, называется текущим каталогом.

Последовательность имен каталогов, проходимых от некоторого каталога до нужного файла, называется путем к этому файлу. Имена каталогов в этой последовательности принято разделять знаком «».

Абсолютное имяфайла складывается из пути к файлу от корневого каталога и имени файла.Относительное имя– из пути к файлу из текущего каталога и имени файла.

Пример. Пусть имя файла E:SCHOOLUSERDOCuser.txt

Это полное имя файла, поскольку оно начинается с имени корневого каталога E:. Путь к файлу – E:SCHOOLUSERDOC. Само имя файла – user.txt, гдеtxt– расширение, указывающее на то, что файл должен содержать текстовые данные.

Для групповых операций с файлами (поиск, удаление, перемещение) используются маски имен файлов. Маска представляет собой последовательность букв, цифр и прочих допустимых в именах файлов символов, в которых также могут встречаться следующие символы:

символ «?» означает ровно один произвольный символ;

символ «*» означает любую последовательность символов произвольной длины, может задавать и пустую последовательность.

Практические задания с решениями

Задание 1.Какие файлы будут выбраны из текущего каталога по маске d * c.?p ?

Решение. По указанной маске будут выбраны из текущего каталога все файлы, имена которых начинаются наdи заканчиваются на с , и одновременно имеют двухбуквенное расширение, заканчиваются на р.

Задание 2. Если каталог K на диске С: с единственным файлом F.txt перекопировали в каталог S каталога Т на диске D:, то к скопированному файлу можно обращаться по его новому полному имени:

Решение.Полное "старое" имя файла — C:KF.txt (этот подкаталог является "элементом" корневого каталога C:). "Новое место", куда "отправляется" каталог K с файлом — D:TS. Следовательно, полное "новое" имя файла — D:TSKF.txt. Ответ: 2.

Задание 3.Перемещаясь из одного каталога в другой, пользователь последовательно посетил каталогиDOC,USER,SCHOOL,A:,LETTER,INBOX. При каждом перемещении пользователь либо спускался в каталог на уровень ниже, либо поднимался на уровень выше. Каково полное имя каталога, из которого начал перемещение пользователь?

Решение.В задачах, где нужно определить полный адрес файла или каталога, нужно начинать с поиска имени диска, в данном случае каталог находится на дискеA:(так обозначается корневой каталог). Поскольку в списке посещенных каталогов передA:стоитSCHOOL, пользователь мог попасть в корень дискаA:только через каталогSCHOOL, поэтому адрес стартового каталога начинается сA:SCHOOL, т. к. среди предложенных вариантов только один удовлетворяет этому условию, можно остановиться (правильный ответ – 3), однако, давайте все же доведем процедуру до конца, это позволит выяснить некоторые интересные моменты, которые не сработали здесь, но могут сработать в других задачах.

Читайте также:  Как играть с очками виртуальной реальности

Как пользователь попал в каталог SCHOOL? по условию он мог как подниматься, так и спускаться по дереву каталогов, явно он не мог спуститься из USER в SCHOOL, потому что SCHOOL находится в корневом каталоге и каждый каталог имеет только одного «родителя»; значит, пользователь поднялся из USER в SCHOOL, и начальная часть полного адреса А:SCHOOLUSER аналогично можно доказать, что пользователь поднялся в каталог USER из каталога DOC. Таким образом, мы доказали, что правильный ответ – 3.

Структура файловой системы зависит от операционной системы. Одной из первых в компьютерах применялась файловая система FAT (File Allocation Table), которая использовалась в операционной системе MS DOS.

FAT была предназначена для работы с гибкими дисками размером менее 1 Мбайта, и вначале не предусматривала поддержки жестких дисков. В последующем FAT стала поддерживать файлы и разделы размеров до 2 Гбайт.

В FAT применяются следующие соглашения по именам файлов:
имя должно начинаться с буквы или цифры и может содержать любой символ ASCII, за исключением пробела и символов "/ [ ] : ; | = , ^ * ?
Длина имени не превышает 8 символов, за ним следует точка и необязательное расширение длиной до 3 символов.
регистр символов в именах файлов не различается и не сохраняется.

Файловая система FAT не может контролировать отдельно каждый сектор, поэтому она объединяет смежные секторы в кластеры. Таким образом, уменьшается общее количество единиц хранения, за которыми должна следить файловая система. Размер кластера в FAT является степенью двух и определяется размером тома при форматировании диска. Кластер представляет собой минимальное пространство, которое может занимать файл. Это приводит к тому, что часть пространства диска расходуется впустую.

В операционных системах в качестве объектов, предназначенных для хранения файлов и обеспечения доступа к ним, используются понятия каталог и папка.

Доступ — процедура установления связи с памятью и размещенным в ней файлом длязаписи и чтенияданных.

При обращении к файлу необходимо точно указать место его расположения. При этом, если обращение к файлу выполняется из командной строки, то запись выглядит следующим образом:

Такая запись называется маршрут, или путь.

Имя логического диска, стоящее перед именем файла в спецификации, указывает логический диск, на котором следует искать файл. На этом же диске организован каталог, в котором хранятся полные имена файлов, а также их характеристики: дата и время создания; объем (в байтах); специальные атрибуты. По аналогии с библиотечной системой организации каталогов полное имя файла, зарегистрированное в каталоге, будет служить шифром, по которому операционная система находит месторасположение файла на диске.

Каталог — справочник файлов с указанием месторасположения на диске.

В операционной системе WINDOWS понятию каталог соответствует понятие папка.

Различают два состояния каталога — текущее (активное) и пассивное.

Текущий (активный) каталог— каталог, в котором в данный момент времени работает пользователь.

Пассивный каталог— каталог, с которым в данный момент времени не имеется связи.

В операционной системе принята иерархическая структура организации каталогов.На каждом диске всегда имеется единственный главный (корневой) каталог. Он находится на нулевом уровне иерархической структуры и обозначается символом "" – обратный слэш. Корневой каталог создается при форматировании (инициализации, разметке) диска, имеет ограниченный размер. В главный каталог могут входить другие каталоги и файлы, которые создаются командами операционной системы и могут быть удалены соответствующими командами.

Родительский каталог каталог, имеющий подкаталоги.

Подкаталог — каталог, который входит в другой каталог.

Таким образом, любой каталог, содержащий каталоги нижнего уровня, может быть, с одной стороны, по отношению к ним родительским, а с другой стороны, подчиненным по отношению к каталогу верхнего уровня.

В структуре каталогов могут находиться каталоги, не содержащие ни одного файла или подкаталога. Такие подкаталоги называются пустыми.

Правила наименования подкаталогов такие же, как и правила наименования файлов. Для формального отличия от файлов обычно подкаталогам присваивают только имена, хотя можно добавить и тип по тем же правилам, что и для файлов.

Файловая система FAT всегда заполняет свободное место на диске последовательно от начала к концу. При создании нового файла или изменении уже существующего она ищет самый первый свободный кластер в таблице размещения файлов. Если в процессе работы одни файлы были удалены, а другие изменились в размере, то появляющиеся в результате пустые кластеры будут рассеяны по диску. Если кластеры, содержащие данные файла, расположены не подряд, то файл оказывается фрагментированным. Сильно фрагментированные файлы значительно снижают эффективность работы. В состав операционных систем, поддерживающих FAT, обычно входят специальные утилиты дефрагментации диска, предназначенные повысить производительность файловых операций.

Файловая система FAT имеет существенное ограничение по поддержке больших объемов дискового пространства, предел равен 2 Гб.

Новые поколения жестких дисков, имеющие большие объемы дискового пространства потребовали более совершенной файловой системы.

Операционная система Windows содержит файловую систему FAT32, которая поддерживает жесткие диски объемом до двух терабайт.
В FAT32 были расширены атрибуты файлов, позволяющие теперь хранить время и дату создания, модификации и последнего доступа к файлу или каталогу.
Система допускает длинные имена файлов и пробелы в именах.
Файловая система FAT32 поддерживается в операционных системах Windows XP и Windows Vista.

Для названных операционных систем была разработана еще одна файловая система: NTFS (New Technology File System)

В NTFS значительно расширены возможности по управлению доступом к отдельным файлам и каталогам, введено большое число атрибутов, реализована отказоустойчивость, средства динамического сжатия файлов. NTFS позволяет использовать имена файлов длиной до 255 символов

NTFS обладает возможностью самостоятельного восстановления в случае сбоя ОС или оборудования, так что дисковый том остается доступным, а структура каталогов не нарушается.

Каждый файл на томе NTFS представлен записью в специальном файле – главной файловой таблице MFT (Master File Table). NTFS резервирует первые 16 записей таблицы размером около 1 Мб для специальной информации. Записи обеспечивают резервирование главной файловой таблицы, восстановление файлов, контролируют состояние кластеров, определяют атрибуты файлов.

Для уменьшения фрагментации NTFS всегда пытается сохранить файлы в непрерывных блоках. Она обеспечивает эффективный поиск файлов в каталоге.

NTFS была разработана как восстанавливаемая файловая система, использующая модель обработки транзакций. Каждая операция ввода-вывода, изменяющая файл на томе NTFS, рассматривается системой как транзакция и может выполняться как неделимый блок. При модификации файла пользователем сервис файла регистрации фиксирует всю информацию необходимую для повторения или отката транзакции.

Интересной возможностью файловой системы является динамическое шифрование файлов и каталогов, повышающее надежность хранения информации.

Вопросы для самопроверки.

1.Что такое файловая система?

2. Что такое «файл»?

3. Основные составляющие файловой структуры.

4. Что такое кластер?

5.Назовите основные параметры, характеризующие файл.

6.Как образуется имя файла?

7.Правила присваивания имен файлам в системе FAT.

8.Почему возникает необходимость дефрагментации диска?

9. Что такое каталог?

10. Объясните понятия «маршрут», «путь».

11.Для чего в именах файлов применяется расширение?

Читайте также:  Geforce gt 240 512mb gddr5

12.Основное назначение файловой системы.

13.Какие файловые системы поддерживаются операционными системами Windows XP, Windows Vista?

Одной из компонент ОС является файловая система – основное хранилище системной и пользовательской информации. Все современные ОС работают с одной или несколькими файловыми системами, например, FAT (File Allocation Table), NTFS (NT File System), HPFS (High Performance File System), NFS (Network File System), AFS (Andrew File System), Internet File System.

Файловая система – это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися во внешней памяти, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

— совокупность всех файлов на диске;

— наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;

— комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами, в частности: создание, уничтожение, чтение, запись, именование, поиск и другие операции над файлами.

Файловая система используется обычно как при загрузке ОС после включения компьютера, так и в процессе работы. Файловая система выполняет следующие основные функции:

— определяет возможные способы организации файлов и файловой структуры на носителе;

— реализует методы доступа к содержимому файлов и предоставляет средства работы с файлами и файловой структурой. При этом доступ к данным может быть организован файловой системой как по именам, так и по адресам (номер сектора, поверхности и дорожки носителя);

— отслеживает свободное пространство на носителе.

Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же, как и на каком физическом типе носителя (CD, жестком диске или блоке флэш-памяти) он записан. Все, что знает программа – это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске).

С точки зрения операционной системы, весь диск представляет собой набор кластеров (участков памяти) размером от 512 байт и больше. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные. Чтобы ясно представлять, как же хранятся данные на дисках, и как ОС обеспечивает доступ к ним необходимо представлять, хотя бы в общем виде логическую структуру диска.

3.1.5 Логическая структура диска

Для того чтобы компьютер мог хранить, читать и записывать информацию жесткий диск предварительно должен быть размечен. На нем с помощью соответствующих программ создаются разделы – это и называется "разбить жесткий диск". Без этой разметки на жесткий диск не удастся установить операционную систему (хотя Windows XP и 2000 могут устанавливаться на неразбитый диск, но они такую разметку проводят сами в процессе установки).

Жесткий диск можно разбить на несколько разделов, каждый из которых будет использоваться автономно. Для чего это надо? Один диск может содержать несколько различных операционных систем, расположенных в разных разделах. Внутренняя структура раздела, выделенного какой-либо ОС, полностью определяется этой операционной системой.

Кроме того, существуют и другие причины разбиения диска на разделы, например:

— возможность использования под управлением MS DOS дисков с емкостью большей, чем
32 Мб;

— в случае повреждения диска, пропадает только та информация, которая находилась на этом диске;

— реорганизация и выгрузка диска маленького размера проще и быстрее, чем большого;

— каждому пользователю можно выделить свой логический диск.

Операция подготовки диска к работе называется форматированием, или инициализацией. Всё доступное дисковое пространства разбивается на стороны, дорожки и сектора, причем дорожки и стороны нумеруются с нуля, а сектора – с единицы. Совокупность дорожек, находящихся на одинаковом удалении от оси диска или пакета дисков, называется цилиндром. Таким образом физический адрес сектора определяется следующими координатами: номер дорожки (цилиндра – С), номер стороны диска (головки – H), номера сектора – R, т.е. CHR.

В самом первом секторе жесткого диска (C=0, H=0, R=1) содержится главная загрузочная запись Master Boot Record. Эта запись занимает не весь сектор, а только его начальную часть. Главная загрузочная запись является программой – внесистемным загрузчиком.

В конце первого сектора жесткого диска располагается таблица разделов диска – Partition Table. Эта таблица содержит четыре строки, описывающих максимально четыре раздела. Каждая строка в таблице описывает один раздел:

1) активный раздел или нет;

2) номер сектора, соответствующего началу раздела;

3) номер сектора, соответствующего концу раздела;

4) размер раздела в секторах;

5) код операционной системы, т.е. какой ОС принадлежит данный раздел.

Раздел называется активным, если он содержит программу загрузки операционной системы. Первым байтом в элементе раздела идет флаг активности раздела (0 – не активен, 128 (80H) – активен). Он служит для определения, является ли раздел системным (загрузочным), и для необходимости производить загрузку операционной системы с него при старте компьютера. Активным может быть только один раздел. Небольшие программы, называемые менеджерами загрузки (Boot Manager), могут располагаться в первых секторах диска. Они интерактивно запрашивают пользователя, с какого раздела производить загрузку и соответственно корректируют флаги активности разделов. Поскольку в Partition Table четыре строки, то на диске может быть до четырех различных ОС, следовательно, диск может содержать несколько первичных разделов, принадлежащих разным операционным системам.

Пример логической структуры жесткого диска, состоящего из трех разделов, два из которых принадлежат DOS, а один принадлежит UNIX, приведен на рисунке 3.2а.

Каждый активный раздел имеет свою загрузочную запись – программу, которая осуществляет загрузку данной ОС.

На практике диск разбивается чаще всего на два раздела. Размеры разделов, объявление их активными или нет, устанавливаются пользователем в процессе подготовки жесткого диска к работе. Делается это с помощью специальных программ. В DOS эта программа называется FDISK, в версиях Windows-XX – Diskadministrator.

В DOS первичный раздел – Primary Partition, это тот раздел, который содержит загрузчик операционной системы и саму ОС. Таким образом, первичный раздел является активным разделом, используется как логический диск с именем C:.

Операционная система WINDOWS (а именно WINDOWS 2000) изменила терминологию: активный раздел называется системным, а загрузочным называется логический диск, который содержит системные файлы WINDOWS. Загрузочный логический диск может совпадать с системным разделом, но может находиться в другом разделе того же жесткого диска или на другом жестком диске.

Расширенный раздел Extended Partition может разбиваться на несколько логических дисков с именами от D: до Z:.

На рисунке 3.2б представлена логическая структура жесткого диска, в котором всего два раздела и четыре логических диска.

а б
Рисунок 3.2 – Логическая структура диска: а – с тремя разделами; б – с двумя разделами и четырьмя логическими дисками
Читайте также:  Нтс 10 про телефоны

3.1.6 Файловая структура диска

Рассмотрим подробнее файловую структуру логического диска, созданного в расширенном разделе на жестком диске. В начале логического диска располагается сектор, в котором находится загрузочная запись, а в конце сектора – таблица логических дисков. Фактически эта таблица является расширением Partition Table, имеет тот же формат, но содержит всего две строки, два элемента. Первый элемент указывает на первый сектор первого логического диска, второй указывает на следующую таблицу логических дисков. В таблице логических дисков последнего логического диска, устанавливается код, означающий окончание списка.

Диски одного компьютера могут хранить огромное количество файлов, и для обеспечения возможности обращения к ним пришлось бы вести и составлять громоздкие каталоги, в которых бы для каждого файла были указаны занимаемые им сектора. Однако операционная система освобождает пользователя от необходимости вести эти каталоги и делает это сама, автоматически.

С этой целью

(рис.1)

в процессе форматирования ОС разбивает общее количество секторов на логическом диске на четыре непрерывные области:

1) стартовый сектор;

2) таблица размещения файлов FAT- File Allocation Table;

3) корневой каталог – Root Directory;

4) пространство данных.

Размер этих областей зависит от размера логического диска, но общая структура и порядок расположения не меняется.

Стартовый сектор (загрузочная записьBoot Record)

Это своего рода визитная карточка любого диска. Он содержит необходимые ОС сведения для работы с диском. Под него выделяется первый сектор диска на дорожке 00 поверхности 0. Этот сектор содержит короткую программу блока начальной загрузки ОС, независимо от того системный диск или нет. Кроме того в загрузочной записи находятся параметры, описывающие характеристики логического диска:

· размер секторов диска в байтах;

· количество копий FAT (обычно 2);

· количество элементов в корневом каталоге;

· количество секторов на диске;

· указатель типа магнитного носителя информации;

· количество секторов, занимаемых FAT;

· количество секторов на дорожку;

· размер кластера и т.д.

Конец загрузочной записи заканчивается двухбайтовой подписью 55АА.

Таблица размещения файлов FAT

Таблица размещения файлов является важнейшей файловой структурой диска. В процессе работы содержимое области данных постоянно меняется: добавляются новые файлы, изменяется их содержимое, файлы удаляются, перемещаются и т.п. Выполнение этих операций требует наличия специального механизма, позволяющего распределять дисковое пространство между файлами и обеспечивать доступ к ним. Таким механизмом распределения дискового пространства и доступа к файлам и является таблица размещения файлов.

По содержимому FAT можно определить физическое расположение на диске всех файлов и каталогов. ОС разбивает всю область диска на участки одинакового размера, называемые кластерами. Размер кластера зависит от емкости диска, но всегда кратен размеру сектора. Несмотря на то, что минимальной порцией информации, передаваемой контроллером диска в процессе записи или чтения файла, является сектор, ОС выделяет место на диске целыми кластерами, если кластер больше сектора, то он занимает последовательные сектора.

Файл на диске, как правило, не занимает последовательную цепочку кластеров. Если дисковое пространство позволяет, то файл записывается в смежные кластеры, если нет – то в разные. В первом случае файл называется непрерывным, в последнем случае – фрагментированным. Если размер файла не кратен размеру кластера, то последний кластер лишь частично заполняется данными. Минимальный размер файла, даже если данные его занимают один байт, составляет целый кластер.

Для того чтобы определить физическое расположение файлов на диске, следует указать все входящие в него кластеры, причем в том порядке, в котором записывалась в кластеры содержимое файла.

FAT представляет собой таблицу, в которой число элементов, совпадает с числом кластеров на диске. Если на диске какой-то кластер свободен, то в FAT соответствующий ему элемент содержит код 000. Если файл на диске занимает несколько кластеров, то с помощью FAT эти кластеры связываются в цепочку. Например, файлу выделены кластеры №7, №8, №10, №14, №17, №11, №12. Элемент FAT №7 хранит номер следующего кластера, выделенного файлу, т.е. №8. Элемент №8 хранит 10 и т.д., пока не будет достигнут последний кластер, выделенный файлу. В этом последнем кластере записан специальный код FFF – признак конца файла.

FFF FF7
FF7

Рисунок 3.3 – Фрагмент таблицы размещения файлов

Запись в каталоге, соответствующая данному файлу, содержит номер первого кластера (точка входа), выделенного файлу, в нашем примере это №7.

Кластеры, приходящиеся на испорченные участки диска, помечаются в FAT специальным кодом FF7 и исключаются из свободной области. Когда файл удаляют, то все записи в FAT, соответствующие его цепочки кластеров маркируются как свободные, однако данные файла из кластеров не удаляются до тех пор, пока в эти кластеры не будут записаны новые данные.

Операционная система MS DOS поддерживает 16-битовый формат FAT, а ОС Windows – 32-битовый. Это означает, что для записи адреса элемента таблицы необходимо 16 или 32 бита, соответственно. Отсюда следует, что при 16-битовом формате можно пронумеровать 2 16 =65536 кластеров. В связи с этим ограничением операционные системы не позволяют работать с жесткими дисками размером более 2 Гбайт.

Таблица 3.1 иллюстрирует, какой максимальный размер дискового пространства может обслуживать FAT16 и FAT32.

Таблица 3.1 – Максимальный объём памяти диска при использовании FAT16 и FAT32

Размер диска Размер кластера для 16-битовой FAT Размер кластера для 32-битовой FAT
256-511 Мб 8 Кб Не поддерживается
512-1024 Мб 16 Кб 4 Кб
1024 Мб-2Гб 32 Кб 4 Кб
2 Гб-8 Гб Не поддерживается 4 Кб
8 Гб-16 Гб 8 Кб
16 Гб-32 Гб 16 Кб
Более 32 Гб 32 Кб

К очень негативным явлениям относится фрагментация файлов. По мере удаления старой информации в пространстве данных будут появляться кластеры, помеченные в FAT, как свободные. Вновь образованные файлы заполняют эти кластеры, что приводит к их фрагментации. Чем сильнее фрагментирован файл, тем больше времени уходит на его чтение или запись. Поскольку каждый файл, независимо от своего размера занимает целое число кластеров на диске, и целое число записей в FAT, то последний кластер используется не полностью. Недоступная часть кластера, недоступна и для других кластеров. Чем больше размер кластера, тем больше напрасный расход места на диске.

Более совершенная файловая система – FAT32 с 32-разрядными полями в таблицах размещения файлов, например, в ОС Windows 98/2000, позволяет уменьшать размер кластеров, что сокращает потери дисковой памяти и позволяет работать с жесткими дисками любого объёма. Ряд файловых систем, например, HPFS, WinFAT, сетевая Novell Netware, имеют механизмы дописывания остатков блоков различных файлов в частично заполненные кластеры. Этим обеспечивается более рациональное использование пространства внешней памяти.

В организации FAT могут возникать определенные дефекты. Ряд утилит позволяет диагностировать как логические ошибки в файловой системе, так и физические дефекты на поверхности диска.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Ссылка на основную публикацию
Что такое shell core
Офис built-to-suit Shell & core – состояние офисного помещения «под отделку», в данном помещении присутствуют только бетонная стяжка, стеклопакеты, подведенные...
Что лучше ps3 или ps4
PlayStation 4 выпуска 2013 года позиционируется на рынке как флагман нового поколения игровых приставок от Sony. Анонс новинки дал понять,...
Что лучше амд или нвидиа для игр
Война видеокарт никогда не прекращается. Если вы спросите консольного игрока, он вам подробно расскажет о бесконечном соперничестве между Xbox One...
Что такое sptd в daemon tools
Подлинный файл является одним из компонентов программного обеспечения SPTD Device Driver, разработанного Duplex Secure. Sptd.sys - это драйвер в Windows....
Adblock detector