Физическая организация ФС MS DOS.

 

Раздел диска, отформатированного под ФС FAT, состоит из следующих областей:

- загрузочный сектор;

- основная копия FAT (содержит информацию о расширении файлов и каталогов на диске);

- резервная копия FAT;

- корневой каталог (он занимает фиксированную область размером в 32 сектора (16 Кбайт), что позволяет хранить 512 записей о файлах и каталогах, так как каждая запись в каталоге занимает 32 байта;

- область данных (служит для размещения всех файлов и каталогов, кроме корневого каталога).

 

 

 

Рис. 15.Физическая организация ФС MS DOS.

 

ФС FAT поддерживает всего 2 типа файлов: обычные файлы и каталоги. ФС распределяет память только у области данных, при чем использует в качестве минимальной единицы дискового пространства так называемый кластер (совместимость секторов диска, которую ОС рассматривает как единое целое). Размер кластера зависит от размера раздела на диске.

Таблица FAT (обе копии) состоит из массива индексных указателей, количество которых равно количеству кластеров в области данных. Между кластерами и индексными указателями имеется взаимнооднозначное соответствие, т. е. нулевой указатель соответствует файловому кластеру, первый первому и т.д.

Индексный указатель может принимать следующие значения, характерного состояния связанного с ним кластера:

- кластер свободен (не используется);

- кластер используется файлом и не является последним кластером файла (в этом случае индексный указатель содержит номер следующего кластера файла;

- последний кластер файла;

- дефектный кластер;

- резервный кластер.

Таблица FAT является для всех файлов раздела.

В исходном состоянии (после форматирования все кластеры раздела свободны и все индексные указатели, кроме тех, которые соответствуют резервным и дефектным кластерам, принимают значения «кластер свободен».

При размещении файла ОС просматривает FAT начиная с её начала и ищет первый свободный индексный указатель. После его обнаружения в специальном поле записи каталога фиксируется Номер этого указателя. В кластер с этим номером записывается данные файла и он становится первым кластером файла. Если файл умещается в одном кластере, то в указатель заносится специальное значение «последний кластер файла». Если же размер файла больше одного кластера, то ОС продолжает просмотр FAT и ищет следующий указатель на свободный кластер. После его обнаружения в предыдущий указатель заносится номер этого кластера, который теперь становится следующим кластером файла. Процесс повторяется, пока не будут размещены все данные файла.

Т.О. создаётся связанный список всех кластеров файла.

В результате операций удаления и редактирования файлов может возникать фрагментация, которая выражается в том, что кластеры одних файлов чередуется с кластерами других.

Размер таблицы FAT и разрядность используемых в ней индексных указателей определяется количеством кластеров в областях данных. Для уменьшения потерь от неиспользуемого пространства в кластерах их лучше делать небольшими, а для сокращения объема адресной информации и повышении скорости обмена – наоборот большим. Решение принимается с учётом среднего размера файла на диске.

Разрядность индексного указателя должна быть такой, чтобы в ней можно было задать максимальный Номер кластера на диска определённого объема. Существуют несколько разновидностей FAT в связи с различной разрядностью указателей:

FAT 12 позволяет адресовать 4096 кластеров.

FAT 16 – 65536

FAT 32 – 2³²

В действительности эти значения немного меньше, так как некоторое количество индексных указателей используется для идентификации специальных ситуаций: неиспользованные, дефектные и резервные кластеры.

Таблицы FAT при фиксированной размерности индексных указателей имеет переменный размер, зависящий от объема области данных диска. При удалении файла в первый байт соответствующей записи каталога заносится специальный признак того, что запись свободна, а во все индексные указатели файла признак «кластер свободен».

Остальные данные в записи каталога, в том числе и Номер первого кластера остаются нетронутыми, это оставляет шанс на восстановление файла.

Используемый в FAT метод хранения адресной информации о файлах ненадёжен, поскольку при разрыве списка индексных указателей в одном месте, теряется информация во всех последующих кластерах файла.

Рис 16.Вариант записи в директории MS-DOS

 

Файловая система Windows 98

Файловая система FAT 32 используется в Windows 98 позволяет поддерживать HDD размером больше 8 Гбайт и размером больше 2 Гбайт. Эта же файловая система используется в Windows ME.

Для того чтобы позволить пользователю работать с длинными именами файлов можно было разработать новую структуру каталога, но в этом случае пользователи использующие Windows 3.x (или DOS) не смогли бы иметь доступ ко всем свойствам файла как из Windows 3.x, так и из Windows 95/98.

Была разработана система поддержки длинных имён, обладающая обратной совместимостью с системой.

Добавлены новые поля:

- поле NT – для совместимости с Window NT и обеспечивает отображение имён в правильном регистре.

- поле СЕК решает проблему невозможности хранения времени суток в 16 битовом поле с точностью до секунды.

Поскольку номера кластеров теперь 32 разрядные, то для хранения старших разрядов номера начального кластера требуется дополнительно 16 бит.