Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Файловая система FAT

Читайте также:
  1. ERP — информационная система масштаба предприятия
  2. I Операционная система ОС Unix
  3. I Операционная система ОС Unix
  4. I Операционная система ОС Unix
  5. I. Система воспитания военнослужащих Вооруженных Сил Российской Федерации
  6. I. Система социального регулирования общественных отношений.
  7. I. Система социального регулирования общественных отношений.
  8. II. Общество как социальная система, её основные системные признаки
  9. II. Система культуры и её структура.
  10. III. Система дихання

Файловая система FAT(таблица размещения файлов) получила свое название благодаря простой таблице, в которой указываются:

- непосредственно адресуемые участки логического диска, отведенных для размещения в них файлов или их фрагментов;

- свободные области дискового пространства;

- дефектные области диска (эти области содержат дефектные участки и не гарантируют чтение и запись данных без ошибок.

В файловой системе FAT дисковое пространство любого логического диска делится на две области: системную область и область данных.

Системная область логического диска создается и инициализируется при форматировании, а в последующем обновляется при работе с файловой структурой. Область данных логического диска содержит обычные файлы и файлы-каталоги; эти объекты образуют иерархию, подчиненному корневому каталогу. Элемент каталога описывает файловый объект, который может быть либо обычным файлом, либо файлом-каталогом. Область данных, в отличие от системной области, доступна через пользовательский интерфейс операционной системы. Системная область состоит из следующих компонентов (расположенных в логическом адресном пространстве друг за другом):

- загрузочной записи (Boot Record, BR);

- зарезервированных секторов;

- таблицы размещения файлов;

- корневого каталога.

Таблица размещения файлов является очень важной информационной структурой. Можно сказать, что она представляет собой адресную карту данных, в которой описывается и состояние каждого участка области данных, и принадлежность его к тому или иному файловому объекту.

Всю область данных разбивают на так называемые кластеры. Кластер представляет собой один или несколько смежных секторов в логическом дисковом пространстве (точнее – только в области данных). Кластер – это минимальная адресуемая единица дисковой памяти, выделяемая файлу (или некорневому каталогу). Кластеры введены для того, чтобы уменьшить количество адресуемых единиц в области данных логического диска. Каждый файл занимает целое число кластеров. Последний кластер при этом может быть задействован не полностью, что при большом размере кластера может приводить к заметной потере дискового пространства. На дискетах кластер занимает один или два сектора, а на жестких дисках его размер зависит от объема раздела. В таблице FAT кластеры, принадлежащие одному файлу (или файлу-каталогу), связываются в цепочки. Для указания номера кластера в файловой системе FAT16 используется 16-разрядное слово, следовательно можно иметь до 216 = 65 536 кластеров (с номерами от 0 до 65 535).

Таблица 1 Соотношение между размером раздела и размером кластеров в FAT16

Емкость раздела, Мбайт Количество секторов в кластере Размер кластеров, Кбайт
16-127
128-255
256-511
512-1023
1024-2047

Номер кластера всегда относится к области данных диска (пространству, зарезервированному для файлов и подкаталогов). Номера кластеров соответствуют элементам таблицы размещения файлов. Первый допустимый номер кластера всегда начинается с 2. Логическое разбиение области данных на кластеры как совокупности секторов взамен использования одиночных секторов имеет следующий смысл:

- прежде всего, уменьшается размер самой таблицы FAT;

- уменьшается возможная фрагментация файлов;

- ускоряется доступ к файлу, так как в несколько раз сокращается длина цепочек фрагментов дискового пространства, выделенного для него.

Однако слишком большой размер кластера ведет к неэффективному использованию области данных, особенно в случае большого количества маленьких файлов. Как мы только что заметили, в среднем на каждый файл теряется около половины кластера. Из вышеприведенной таблицы следует, что при размере кластера в 32 сектора (объем раздела при этом – от 512 до 1023 Мбайт), то есть 16 Кбайт, средняя величина потерь на файл равняется 8 Кбайт, и при нескольких тысячах файлов потери могут составлять более 100 Мбайт. Поэтому в современных файловых системах размеры кластеров ограничиваются (обычно от 512 байт до 4 Кбайт), либо предоставляется возможность выбирать номер кластера.

Достаточно наглядно идею файловой системы, использующей таблицу размещения файлов, иллюстрирует ниже приведенный рисунок.

 

 

Из рисунка видно, что файл MYFILE.TXT размещается, начиная с восьмого кластера. Всего файл MYFILE.TXT занимает 12 кластеров. Цепочка (chain) кластеров для нашего примера может быть записана следующим образом: 8,9,ОА,0В, 15,16,17,19,1А, IB, 1C, ID. Кластер с номером 18 помечен специальным кодом F7 как плохой (bad), он не может быть использован для размещения данных. При форматировании обычно проверяется поверхность магнитного диска, и те сектора, при контрольном чтении с которых происходили ошибки, помечаются в FAT как плохие. Кластер ID помечен кодом FF как конечный (последний в цепочке) кластер, принадлежащий данному файлу. Свободные (незанятые) кластеры помечаются кодом 00; при выделении нового кластера для записи файла берется первый свободный кластер. Возможные значения, которые могут приписываться элементам таблицы FAT, приведены в таблице 2.

Загрузка...

Таблица 2

Значение Описание
000h свободный кластер
fff0h-fff6h зарезервированный кластер
fff7h плохой кластер
fff8h-ffffh последний кластер в цепочке
0002h-ffefh номер следующего кластера в цепочке

Поскольку файлы на диске изменяются (удаляются, перемещаются, увеличиваются или уменьшаются), то упомянутое правило выделения первого свободного кластера для новой порции данных приводит к фрагментации файлов, т.е. данные одного файла могут располагаться не в смежных кластерах, а порой в очень удаленных друг от друга, образуя сложные цепочки. Естественно. Что это приводит к существенному замедлению работы с файлами. В связи с тем, что таблица FAT используется при доступе к диску достаточно интенсивно, она обычно загружается в оперативную память и остается там настолько долго, насколько это возможно. Если таблица большая, файловый кэш, напротив, относительно небольшой, в памяти размещаются только фрагменты этой таблицы, к которым обращались в последнее время.

В связи с чрезвычайной важностью таблицы FAT она обычно хранится в двух экземплярах, второй из которых непосредственно следует за первым. Обновляются копии FAT одновременно, используется же только первый экземпляр. Если он по каким-либо причинам окажется разрушенным, то произойдет обращение ко второму экземпляру. Так, например, утилита проверки и восстановления файловой структуру ScanDick из ОС Windows 9х при обнаружении несоответствия первичной и резервной копии FAT предлагает восстановить главную таблицу, используя данные из копии.

Корневой каталог отличается от обычного файла-каталога тем, что он помимо размещения в фиксированном месте логического диска имеет еще и фиксированное число элементов. Для каждого файла и каталога в файловой системе хранится информация в соответствии со структурой, представленной в таблице 3.

 

Контрольные вопросы

1. Что такое «файловая система»?

2. Как называется минимальный размер места на диске, которое может быть выделено файловой системой для хранения одного файла?

3. Объясните общие принципы устройства файловой системы FAT.

4. Что представляет собой таблица FAT?

5. Что такое кластер, от чего зависит его размер?

6. Для чего введены кластеры?

7. Сколько секторов может занимать кластер на дискете ?

8. Каков размер одного сектора?

9. Как называлась файловая система, разработанная для первых персональных компьютеров?

10. Для чего разрабатывалась первая файловая система?

11. Как называлась доработанная версия первой файловой системы ?

12. На какие области в файловой системе FAT делится все дисковое пространство любого логического диска?

13. На какие области разбивают область данных?:

14. Что включает в себя файловая система?

15. Что содержит каждый элемент каталога?

16. Какой установлен лимит в файловой системе FAT на количество файлов и папок в корневом каталоге?

17. Как называется процесс создания файловой системы ?

18. Что указывается в таблице размещения файлов FAT?

19. В скольких экземплярах хранится таблица FAT в системной области логического диска?

20. Какой формат имени файла использовала исходная файловая система FAT?

 


Дата добавления: 2015-01-05; просмотров: 25 | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2019 год. (0.013 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав