24. Логическая организация файловой системы

Упорядоченивание файлов, хранящихся в дисковой памяти, называется логической организацией файловой системы. Основой организации являются каталоги. Каталогом называется специальный файл, в котором регистрируются другие файлы. Каталог, в свою очередь, может входить в другой каталог - быть его подкаталогом. Каждый элемент корневого каталога имеет размер 32 байта и включает 8 полей, для файлов это:

имя файла - 8 байтов;

расширение имени файла - 3 байта;

атрибут файла - 1 байт;

резерв - 10 байтов;

время создания или последней модификации файла - 8 байтов;

дата создания или последней модификации файла - 2 байта;

номер кластера, с которого начинается файл на диске - 2 байта;

фактическая длина файла в байтах - 4 байта.

Кэш-память имеет несколько уровней. Уровни L1, L2, L3 - это регистровая кэш-память, высокоскоростная память сравнительно большей емкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Регистры кэш-память недоступны для пользователя, отсюда и название кэш (cache), что в переводе с английского означает "тайник".

27. Файловая система fat

Файловая система FAT (File Allocation Table) представляет собой простую файловую систему, разработанную для небольших дисков и простых структур каталогов. Название этой файловой системы происходит от метода, применяемого для организации файлов, - таблица размещения файлов (File Allocation Table, FAT), которая размещается в начале тома. В целях защиты тома на нем хранятся две копии FAT, на тот случай, если одна из них окажется поврежденной. Кроме того, таблица размещения файлов и корневой каталог должны размещаться по строго фиксированным адресам, чтобы файлы, необходимые для запуска системы, были размещены корректно.

Том, отформатированный для использования файловой системы FAT, размечается по кластерам. Размер кластера по умолчанию определяется размером тома. При использовании файловой системы FAT номер кластера должен иметь длину не более 16 бит и представлять собой одну из степеней 2. Размеры кластеров по умолчанию в зависимости от размера тома приведены в таблице. При форматировании тома FAT с помощью программы Format из командной строки пользователь имеет возможность указать другой размер кластера, отличный от значения, устанавливаемого по умолчанию. Однако устанавливаемый размер не может быть меньше размера по умолчанию, указанного в таблице для соответствующего размера тома.

Размер раздела Размер кластера

< 16 Мб 4 Кб

16 Мб – 127 Мб 2 Кб

128 Мб – 255 Мб 4 Кб

256 Мб – 511 Мб 8 Кб

512 Мб – 1023 Мб 16 Кб

1 Гб – 2 Гб 32 Кб

2 Гб – 4 Гб 64 Кб

|Загрузочный сектор, Блок параметров BIOS (BPB)|FAT1|FAT2 (копия)|Корневой каталог|Область файлов|

Структура тома FAT

Таблицы расположения файлов (области FAT1 и FAT2) содержат следующую информацию о каждом кластере тома:

Unused (кластер не используется)

Cluster in use by a file (кластер используется файлом)

Bad cluster (плохой кластер)

Last cluster in a file (последний кластер файла)

Корневой каталог содержит записи для каждого файла и каждого каталога, расположенных в корневом каталоге. Единственным различием между корневым каталогом и всеми остальными каталогами является то, что корневой каталог занимает четко определенное место на диске и имеет фиксированный размер (512 записей для жесткого диска; для дискет этот размер определяется объемом дискеты).

Каталоги содержат 32-байтные записи для каждого содержащегося в них файла и каждого вложенного каталога. Эти записи содержат следующую информацию:

имя (в формате "8+3"),

байт атрибутов (8 бит),

время создания (24 бит),

дата создания (16 бит),

дата последнего доступа (16 бит),

время последней модификации (16 бит),

дата последней модификации (16 бит),

номер начального кластера файла в таблице расположения файлов (16 бит),

размер файла (32 бит).

Структура каталога FAT не имеет четкой организации, и файлам присваиваются первые доступные адреса кластеров на томе. Номер начального кластера файла представляет собой адрес первого кластера, занятого файлом, в таблице расположения файлов. Каждый кластер содержит указатель на следующий кластер, использованный файлом, или индикатор (OxFFFF), указывающий на то, что данный кластер является последним кластером файла.

Поскольку все записи каталога имеют одинаковый размер, байт атрибутов для каждой записи описывает тип этой записи. Один бит указывает, что запись является, например, подкаталогом, в то время, как другой бит помечает запись как метку тома. Как правило, настройкой этих атрибутов управляет только операционная система.

Файл FAT имеет 4 атрибута, которые могут сбрасываться и устанавливаться пользователем: - archive file (архивный файл), - system file (системный файл), - hidden file (скрытый файл), - read-only file (файл только для чтения).

Ограничение системы FAT на размер логического диска составляет 2 Gb. При этом каждая запись FAT (на разделах объемом более 16 Mb) является 2-байтовым числом, следовательно, на логическом разделе может быть не более 65536 кластеров. Поэтому на дисках объемом более 1 Gb размер кластера в системе FAT составляет 32 K, т.е. "хвост" (slack) каждого файла занимает от 0 до 32 К, из чего следует, что каждая тысяча файлов поглощает в среднем 16 Mb дискового пространства. Файловую систему FAT, вследствие больших накладных расходов памяти, не рекомендуется использовать для томов, размер которых превышает 511 Mb.