Файлам, хранящимся в области данных, по возможности выделяется непрерывная последовательность кластеров. Если файл расширяется или записывается на место ранее удаленного более короткого файла, то файлу может быть выделено несколько областей памяти на диске — файл становится фрагментированным. Связь между отдельными фрагментами файла обеспечивается указателями, хранящимися в FAT. Со временем степень фрагментированности файлов на диске возрастает. При этом полезная емкость памяти области данных диска не изменяется. Однако время доступа к данным на диске несколько возрастает, так как для того, чтобы считать или записать данные в непрерывный файл, надо подвести магнитные головки чтения-записи к нужной дорожке на диске один раз, а в фрагментированный файл — столько раз, сколько файл имеет фрагментов, расположенных на разных дорожках диска.
Структура файловой системы FAT16 является достаточно простой и интуитивно понятной. Она используется практически на всех аппаратных платформах и реализуется во всех операционных системах, выпускаемых компанией Microsoft: MS-DOS, Windows 3.х/ 9x/NT/2000/ХР, а также OS/2.
FAT16 реализует быстрый доступ к данным. Вместе с тем, данная система обладает рядом существенных недостатков:
· ограничение по количеству файлов в главном каталоге (до 65536);
· ограничение по емкости тома (до 2 Гбайт);
· фиксированный размер кластера, что для жестких дисков емкостью более 512 Мбайт приводит к нерациональному использованию дискового пространства;
· практическая незащищенность файлов и каталогов от несанкционированного доступа;
· невысокая надежность вследствие фиксированного расположения определенных областей на диске.
Задание №3
Составьте схему связи кластеров, занимаемых файлом, если известно, что файл размещается в кластерах 15-17, 20-24, 27-29. Кластеры 18, 19 и 25 являются дефектными, а кластеры 26 и 30 – свободным.
Определите объем, занимаемый данным файлом на диске, если размер кластера составляет 8 секторов.
Появление жестких дисков большой емкости (десятки и сотни Гбайт) заставило разработчиков ОС перейти к 32-разрядной файловой системе FAT32, впервые реализованной в Windows 95 OSR2. FAT32 обеспечивает оптимальный доступ к жестким дискам, CD(DVD)-ROM и сетевым ресурсам, повышая скорость и производительность всех операций ввода/вывода.
FAT32 представляет собой усовершенствованную версию FAT16, предназначенную для использования на томах, объем которых превышает 2 Гбайт.
Том, отформатированный для использования FAT32, как и том FAT16, размечается по кластерам. Размер кластера по умолчанию определяется размером тома. В табл. 2 приведено сравнение размеров кластеров для FAT16 и FAT32 в зависимости от размера диска.
Таблица 2. Размеры кластеров по умолчанию для FAT16 и FAT32
Размер диска
Размер кластера FAT16
Размер кластера FAT32
До 32 Мбайт
512 байт
Не поддерживается
32-63 Мбайт
1 Кбайт
Не поддерживается
64-127 Мбайт
2 Кбайт
Не поддерживается
128-255 Мбайт
4 Кбайт
Не поддерживается
256-511 Мбайт
8 Кбайт
Не поддерживается
512-1023 Мбайт
16 Кбайт
4 Кбайт
1024-2047 Мбайт (2 Гбайт)
32 Кбайт
4 Кбайт
2048-8191 Мбайт (8 Гбайт)
Не поддерживается
4 Кбайт
8192-16383 Мбайт (16 Гбайт)
Не поддерживается
8 Кбайт
16384-32767 Мбайт (32 Гбайт)
Не поддерживается
16 Кбайт
От 32 Гбайт
Не поддерживается
32 Кбайт
Для обеспечения максимальной совместимости с существующими прикладными программами, сетями и драйверами устройств, FAT32 была реализована с минимумом возможных изменений в архитектуре и внутренних структурах данных.
В табл. 3 приведено сравнение характеристик FAT16 и FAT32.
Таблица 3.Сравнение характеристик FAT16 и FAT32
FAT16
FAT32
Поддерживается большинством ОС, в числе которых MS-DOS, Windows 98/NT, OS/2 и UNIX
Поддерживается ОС Windows 95 OSR2/98/2000/ХР
Эффективна только на логических дисках, размер которых не превышает 256 Мбайт
Не поддерживаются диски, размер которых менее 512 Мбайт
Поддерживает сжатие диска с помощью таких утилит, как Drvspace
Не поддерживает сжатие диска
Ограничена по размеру до 65525 кластеров. Каждый кластер имеет фиксированный размер в зависимости от размера логического диска. Ограничения по количеству кластеров, и их размеру (32 Кбайт) приводят к общему ограничению по размеру диска (не более 2 Гбайт). Имеет ограничения по количеству файлов и папок, которые могут содержаться в корневом каталоге (в зависимости от диска максимальное значение колеблется от 200 до 400)
Максимальный размер кластера 32 Кбайт, максимальный размер диска 2 Тбайт
С увеличением размера диска размер кластера FAT16 увеличивается, хранение файлов на таких дисках становится неэффективным. Например, если файл размером 10 Кбайт хранится в кластере размером 32 Кбайт, то 22 Кбайт дискового пространства не используются
Для дисков размером менее 8 Гбайт размер кластера 4 Кбайт
FAT32 обеспечивает следующие преимущества по сравнению с прежними реализациями FAT:
· поддержка дисков размером до 2 Тбайт;
· более эффективное расходование дискового пространства (на 10-15%);
· быстрая работа с малыми и средними каталогами и эффективная работа на медленных дисках;
· повышенная надежность и более быстрая загрузка программ:
§ появилась возможностью перемещать корневой каталог и использовать резервную копию FAT, если первая копия получила повреждения;
§ загрузочный сектор FAT32 расширен по сравнению с FAT16 и содержит резервные копии жизненно важных структур данных.
К недостаткам FAT32 следует отнести следующие:
· потеря быстродействия с увеличением фрагментации, особенно для больших дисков;
· сложности с произвольным доступом к большим файлам (например, 10% и более от размера диска);
· медленная работа с каталогами, содержащими большое количество файлов;
· отсутствие механизмов разграничения доступа к файлам и папкам.
