Politechnika

Białostocka

Wydział Elektryczny

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Metrologii

Materiały pomocnicze do zaj z przedmiotu

SYSTEMY OPERACYJNE

Kod przedmiotu:

W02007

wiczenie pt.

STRUKTURA I ORGANIZACJA DANYCH

NA DYSKU TWARDYM I DYSKIETCE.

SYSTEM PLIKÓW FAT

Instrukcja numer

2

dr in . Jarosław Forenc

Białystok 2006

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 2 z 24

1.

BUDOWA FIZYCZNA DYSKÓW TWARDYCH

W dysku twardym mo na wyró ni trzy podstawowe bloki funkcjonalne:

no nik danych, cz

mechaniczn realizuj c dost p do no nika oraz kontroler

steruj cy prac dysku i komunikuj cy si z otoczeniem.

No nikiem danych jest wiruj cy talerz lub zestaw talerzy zamocowany na

wspólnej osi. Pierwsze talerze wykonane były z aluminium i z jego specjalnych
stopów z magnezem. Dzi ki temu były lekkie i wykazywały minimalne zmiany
wymiarów pod wpływem temperatury. Aluminium zast piono specjalnymi
powłokami z fosforku niklu, a ostatnio szkłem. Talerze pokryte s specjaln
warstw o wła ciwo ciach ferromagnetycznych - najcz ciej jest to kobalt lub
specjalne ceramiki elazowe (tzw. ferryty). W pierwszych rozwi zaniach
wiruj ce z du ymi pr dko ciami talerze osadzone były w klasycznych ło yskach
kulkowych. Niestety, mimo stosowania wysokiej jako ci materiałów
i dokładno ci wykonania, kulki i bie nie ło ysk zawsze wykazuj pewne
odkształcenia, powi kszaj ce si w wyniku zu ycia. Efektem tego s wibracje
utrudniaj ce precyzyjne pozycjonowanie głowic oraz zwi kszaj ce hałas
generowany przez dysk. Rozwi zaniem tego problemu s ło yska
hydrodynamiczne (ang. Fluid Dynamic Bering), powszechnie nazywane
ło yskami olejowymi. W ło yskach tych wiruj ca z du pr dko ci o
wytwarza wokół siebie warstewk cieczy, ograniczaj c do minimum kontakt
osi z tulej , w której została osadzona. Dzi ki temu dysk jest cichy,
a jednocze nie olej zmniejsza tarcie prowadz c do wydzielania si mniejszych
ilo ci ciepła.

Dost p do no nika magnetycznego realizowany jest przez pozycjoner, na

ramionach którego znajduj si głowice odczytujaco-zapisuj ce. Wszystkie
ramiona głowic s ze sob poł czone. Ka demu talerzowi przypisane s dwie
głowice (góra i dół talerza). Zadaniem pozycjonera jest ustawienie głowic
w wybranym miejscu dysku. W stanie spoczynku głowice dotykaj powierzchni
no nika. W momencie, gdy dysk zaczyna wirowa z du pr dko ci (5.400
obr/min, 7.200 obr/min, 10.000 obr/min) pod głowicami tworzy si poduszka
powietrzna utrzymuj ca głowice nad powierzchni no nika w odległo ci ok.
0,2

µ

m (tzw. pływaj ce głowice). Wytworzone przez głowice pole magnetyczne

powoduje uporz dkowanie domen magnetycznych w no niku (zapis). Ruch tak
zapisanego no nika w pobli u głowicy odczytuj cej powoduje w niej indukcj
sygnału elektrycznego, odpowiadaj cego zapisanym danym. Współczesna
technologia do odczytu danych u ywa, zamiast głowic indukcyjnych,
opracowan przez firm IBM, technologi głowic megnetorezystywnych MR
i GMR (ang. Giant MagnetoResistance), umo liwiaj cych zwi kszenie zarówno
odczytywalnej g sto ci zapisu, jak i zwi kszenie szybko ci odczytu.
Technologia GMR wykorzystuje zjawisko magnetooporowe, tj. zmiany
oporno ci elektrycznej pod wpływem zewn trznego pola magnetycznego. GMR

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 3 z 24

wykorzystuje oddzielne głowice do zapisu i odczytu, niskoszumowe no niki
magnetyczne wykonane ze stopu chromu, niklu i kobaltu oraz metody cyfrowej
identyfikacji danych PRML (ang. Partial Response, Maximum Likelihood).
Głowice wykonane w tej technologii maj naniesiony wielowarstwowo materiał
ferromagnetyczny i niemagnetyczny - poprawia to czuło zapisu i odczytu
informacji. Szczelina jaka powstaje mi dzy powierzchni no nika, a głowicami
jest bardzo mała wi c kurz lub uderzenia mog spowodowa uszkodzenie
no nika lub samych głowic. Długoletnia bezawaryjna praca dysku wymaga
zabezpieczenia przed dostania si do

rodka jakichkolwiek cz steczek

zagra aj cych głowicy. Osi gane jest to poprzez monta dysków w specjalnych
pomieszczeniach spełniaj cych rygorystyczne warunki czysto ci. Mimo tego
w trakcie pracy dysku w jego wn trzu mog pojawi si drobinki
zanieczyszcze powstałe na skutek cierania si elementów ruchomych lub
przypadkowego zetkni cia głowicy z wiruj c powierzchni no nika. Wiruj cy
dysk wytwarza wewn trz zawirowania powietrza, które s ródłem pewnej stałej
cyrkulacji w jego obudowie. Na drodze strumienia powietrza ustawiany jest
specjalny filtr powietrza wyłapuj cy niepo dane cz steczki. Zapis danych na
dyskach twardych odbywał si w systemie MFM (ang. Modified Frequency
Modulation), nast pnie w standardzie RLL (ang. Run Length Limited).
W przypadku dyskietek stosowano system FM (ang. Frequency Modulation),
a potem MFM.

Sterowaniem cz ciami ruchomymi nap du dysku (silniki krokowe

i liniowe) oraz zarz dzaniem danymi zajmuje si tzw. kontroler dysku.
Kontroler realizuje zadania odczytu b d zapisu danych, kontroluje prac
pozycjonera, komunikuje si z urz dzeniami zewn trznymi, z którymi jest
poł czony. Kontroler dysku składa si z mikroprocesora, pami ci RAM i ROM,
dekoderów adresu oraz specjalistycznych układów obróbki danych. Kontroler
komunikuje si z szynami systemowymi za pomoc tzw. host-adaptera, którym
mo e by karta rozszerzaj ca (starsze komputery) lub układy umieszczone
bezpo rednio na płycie głównej. Powszechne w u yciu okre lenie kontroler
dysku

twardego

w

rzeczywisto ci

oznacza

wła nie

host-adaptera.

W komputerach PC stosowane były/s nast puj ce kontrolery:

•

ST412/506

Jest to najstarszy typ kontrolera, jego nazwa wywodzi si od dwóch pierwszych
modeli dysków tego systemu. Wyst pował zawsze jako dodatkowa karta
rozszerzaj ca. Obecnie nie spotyka si dysków i kontrolerów tego typu.

•

IDE

System IDE (ang. Intelligent Drive Electronics lub Integrated Device
Electronics), nazywany tak e ATA lub AT-BUS, opracowany został w 1981 r.
W systemie tym kontroler został zintegrowany z dyskiem. Dyski IDE
komunikuj si z szynami systemowymi za po rednictwem host-adaptera. Host-

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 4 z 24

adapter mógł znajdowa si bezpo rednio na płycie głównej i wtedy wystarczyło
poł czy dysk twardy 40- yłowym przewodem z odpowiednim gniazdem na
płycie głównej. Stosowane były tak e host-adaptery w postaci karty
rozszerzaj cej, cz sto zawieraj cej te kontroler dyskietek, porty szeregowe
i równoległe, tzw. Karta Multi I/O. Standard IDE dopuszczał obsług do dwóch
dysków twardych (Master i Slave) o maksymalnej pojemno ci 504 MB
(dziesi tnie 528 MB). Maksymalna długo kabla

ł cz cego dysk

z adapterem wynosiła 18 cali, czyli ok. 46 cm. Przewód ten miał trzy wtyki -
kontroler, urz dzenie Master i Slave. adne przewody nie były krzy owane,
dlatego fizyczna kolejno urz dze na magistrali nie odgrywała adnej roli.

•

EIDE

Standard EIDE (ang. Enhanced IDE) miał usun ograniczenia standardu IDE,
zapewniaj c przy tym pełn z nim zgodno . Opracowano ró ne wersja
standardu EIDE: ATA-2 (1994 r.), ATA-3 (1996 r.), ATA/ATAPI-4 (1997 r.,
mo liwo podł czenia innych urz dze ni dysk twardy - streamer, CD-ROM),
ATA-ATAPI-5 (2000 r.), ATA-ATAPI-6. System EIDE umo liwia obsług
dwóch host-adapterów (Primary i Secondary), czyli podł czenie do czterech
urz dze . Problem ograniczenia pojemno ci dysków standardu IDE do 504 MB
został rozwi zany na dwa sposoby:

- adresowanie CHS (ang. Cylinder, Head, Sector) - adres 24-bitowy,

maksymalna pojemno dysku 7,88 GB (8,45 GB dziesi tnie),

- adresowanie LBA (ang. Logical Block Addressing) - adres 28-bitowy,

maksymalna pojemno dysku 128 GB (137,4 GB dziesi tnie).

Zwi kszenie pasma przepustowego magistrali osi gni to przez zastosowanie
trybów pracy:

- Ultra DMA/33 (Ultra-ATA) - przewód 40- yłowy,

- Ultra DMA/66 - 40 przewodów sygnałowych, ale przewód 80- yłowy -

ka dy przewód sygnałowy oddzielony jest od s siada dodatkow lini
masy, poszczególne wtyki przewodu opisane s i oznaczone ró nymi
kolorami: kontroler - niebieski, Master - czarny, Slave - szary,

- Ultra ATA/100,

- Ultra ATA/133.

Od pewnego czasu dyski EIDE nazywane s Parallel ATA w odró nieniu od
standardu Serial ATA.

•

SERIAL ATA

Interfejs ten wyst puje w dwóch wersjach Serial ATA i Serial ATA II,
ró ni cych si szybko ci transmisji danych, odpowiednio, 150 MB/s i 300
MB/s. Urz dzenia działaj w topologii gwiazdy. Ka dy dysk musi by

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 5 z 24

podł czony oddzielnie z odpowiednim gniazdem na płycie głównej.
Maksymalna liczba dysków to 4. Dyski mo na podł cza „na gor co”. Przewód
Serial ATA ma 8 mm szeroko ci i maksymalnie 1 m długo ci. Składa si z 7 ył
(4 przewody sygnałowe, 3 masy).

•

SCSI

System SCSI (ang. Small Computer System Interface) umo liwia poł czenie ze
sob do 7 urz dze - nie tylko dysków, ale równie innych urz dze (CD-ROM,
skaner). Urz dzenia te ł czone s w tzw. konfiguracji ła cuchowej. Wszystkie
linie interfejsu s wspólne dla wszystkich urz dze , a kabel ł czy urz dzenie
pierwsze z drugim, drugie z trzecim, trzecie z czwartym, itd.

2.

FORMATOWANIE NISKOPOZIOMOWE

Po

wyprodukowaniu

dysku

struktura

jego

powierzchni

jest

nieuporz dkowana.

Dysk

przez

u yciem

musi

by

sformatowany

niskopoziomowo. Formatowanie niskopoziomowe (ang. Low Level Format)
polega na nadaniu dyskowi struktury fizycznej, czyli utworzeniu znaczników

cie ek, sektorów i cylindrów (rys. 1).

Rys. 1 Schemat budowy dysku twardego.

cie ki s to logicznie utworzone na powierzchni dysku współ rodkowe

okr gi. cie ki s podzielone na mniejsze jednostki, tzw. sektory. Jeden sektor
mo e przechowywa 512 bajtów danych. Poniewa dysk jest zbudowany
z jednego lub kilku talerzy obsługiwanych przez odpowiednie zespoły głowic

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 6 z 24

poruszane jednym mechanizmem, to najcz ciej nie mówi si o pojedynczych

cie kach, ale o tzw. cylindrach. Cylinder s to wszystkie cie ki o tym samym

numerze poło one na kolejnych stronach talerzy dysku.

Ka da cie ka ma okre lon struktur , składa si ze znacznika pocz tku

cie ki, sektorów i znacznika ko ca cie ki. W sektorze poza danymi (512

bajtów) znajduj si kolejne znaczniki i kody kontrolne (CRC) znaczników
i danych (16 bitowy kod CRC-2). Zatem w rzeczywisto ci sektor nie zajmuje
512 bajtów, ale ponad 600 bajtów (wielko ta zale na jest od systemu
kodowania).

Dyski twarde podczas produkcji poddawane s długotrwałym próbom

maj cym na celu wykrycie wszystkich miejsc na powierzchni, które mog by
uszkodzone. Dla ka dego dysku sporz dzana jest lista uszkodzonych sektorów
(numer cylindra, głowicy i sektora). W starszych dyskach lista ta była czasem
doł czana do nap du w formie arkusza lub naklejki na obudowie. Uszkodzone
sektory s eliminowane przez tzw. system odwzorowania uszkodzonych
sektorów (ang. bad sector mapping). System ten opiera si na dwóch tablicach
przechowywanych na dysku, a zawieraj cych list uszkodzonych sektorów.
Pierwsza lista tworzona jest podczas testowania powierzchni magnetycznej
przez producenta, natomiast druga tworzona jest przez kontroler dysku podczas
formatowania niskopoziomowego - jest to tzw. lista znanych bł dów (ang.
Grown Error List). W oparciu o te listy kontroler niesprawne sektory i cie ki
logiczne przesuwa lub zast puje innymi tak, e dysk „na zewn trz” nie ma
uszkodze . Je li na cie ce jest uszkodzony tylko jeden sektor, to kontroler
mo e w trakcie formatowania tak przesun wszystkie sektory, e uszkodzenie
trafi w niewykorzystan cz

cie ki (jest to tzw. sector-slipping). Je li

uszkodzenie obejmuje wi cej ni jeden sektor, to cała cie ka oznaczana jest
jako uszkodzona, a jako zast pcza wyznaczana jest najwy sza z pozostałych
dost pnych cie ek.

Formatowanie to jest wykonywane przez producenta dysku i jest

niezale ne od systemu operacyjnego. W starszych komputerach formatowanie
niskopoziomowe mogło by wykonywane z poziomu BIOSu. W nowszych
BIOSach nie ma ju tej opcji. Formatowanie niskopoziomowe mogło by
wykonywane na dyskach z interfejsem ST412/506 i niektórych wczesnych
dyskach z interfejsem IDE. Nowoczesne kontrolery dysków twardych ignoruj
wszelkie

dania zwi zane z formatowaniem niskopoziomowym.

3.

PODZIAŁ DYSKU NA PARTYCJE

Wszystkie sektory znajduj ce si na dysku fizycznym mog by

traktowane jako jedna cało . Nie zawsze takie podej cie jest korzystne, gdy
nie mo na wtedy umie ci na jednym dysku kilku systemów operacyjnych.

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 7 z 24

Z tego wzgl du dyski dzielone s na tzw. partycje. Partycje z reguły obejmuj
grup przylegaj cych do siebie cylindrów i mog mie inny rozmiar i inny
system plików. Podziału dysku na partycje nie jest wbudowany w sprz t, ani
w BIOS. W starszych systemach operacyjnych (DOS/Windows 9X)
wykonywany był programem fdisk lub przy zastosowaniu zewn trznych
programów, np. Partition Magic, Ranish Partition Manager. W nowszych
systemach (Windows 2000/XP), podział ten mo e by dodatkowo wykonywany
podczas instalacji systemu operacyjnego lub bezpo rednio z jego poziomu.

Informacje o sposobie podziału dysku na partycje zapisane s w tzw.

głównym rekordzie ładuj cym (ang. Master Boot Record - MBR). Znajduje si
on na samym pocz tku dysku czyli w pierwszym sektorze logicznym (sektor 1
na cylindrze 0, pod głowic 0) dysku twardego (dyskietki nie zawieraj
MBR!!!). MBR tworzony jest podczas podziału dysku na partycje. Jego
zawarto przedstawia rys. 2.

Program odszukuj

ą

cy i ładuj

ą

cy

zawarto

ś

ć

pierwszego sektora

aktywnej partycji

Opis partycji nr 1 (01BEH)

Opis partycji nr 2 (01CEH)

Opis partycji nr 3 (01DEH)

Opis partycji nr 4 (01EEH)

55AAH

Tablica
partycji

Znacznik ko ca
tablicy partycji

Rys. 2

Struktura głównego rekordu ładuj cego dysku twardego.

W czasie ładowania systemu z dysku twardego najpierw odczytywany jest

i wykonywany program zawarty w pierwszej cz ci głównego rekordu
ładuj cego (główny kod startowy, ang. Master Boot Code, nazywany tak e Boot
Loaderem

). Kod programu ma ok. 400 bajtów - jego wielko zale na jest od

systemu operacyjnego. Program ten interpretuje zawarto tablicy partycji
w celu odnalezienia partycji aktywnej tzn. takiej, z której b dzie ładowany
system operacyjny. Nast pnie odszukuje sektor pocz tkowy partycji aktywnej
(rekord ładuj cy - ang. Boot Record), ładuje do pami ci kopi tego sektora
i przekazuje sterowanie kodowi wykonywalnemu zawartemu w tym sektorze.
Kod ten odczytuje cz

systemu operacyjnego niezb dn do jego

uruchomienia, po czym uruchamia j (w systemie DOS/Windows 9x jest to plik
io.sys, a dla Windows 2000/NT - NTLDR). Je li wykonanie powy szych

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 8 z 24

operacji nie jest mo liwe to wy wietlany jest komunikat bł du (nieprawidłowa
tablica partycji, bł d podczas ładowania systemu operacyjnego, brak systemu
operacyjnego). Tablica partycji znajduje si za programem odszukuj cym
i ładuj cym zawarto pierwszego sektora aktywnej partycji. Składa si ona
z czterech 16-bajtowych rekordów. Ka dy rekord znajduje si pod okre lonym
adresem relatywnym w stosunku do pocz tku MBR i opisuje jedn partycj
(Tabela 1). Je li dysk zawiera mniej ni cztery partycje to niewykorzystane
rekordy w tablicy partycji zawieraj zera. Zawarto i organizacja tablicy
partycji jest niezale na od systemu operacyjnego. Za tablic partycji (pod
adresem 01FEH) znajduje si 2-bajtowy znacznik ko ca tablicy partycji
zawieraj cy warto 55AAH. Znacznik ten jest informacj dla systemu BIOS,
który ładuje MBR do pami ci komputera, e odczytany został poprawny MBR.
Brak znacznika powoduje wy wietlenie komunikatu bł du nawet wtedy, gdy
główny kod startowy i tablica partycji zawieraj poprawne dane.

Tabela 1

Opis zawarto ci rekordu partycji w MBR

Bajty

Rozmiar

Zawarto

ś

ć

00H

1

Znacznik aktywno

ś

ci: 00H - nieaktywna, 80H - aktywna

01H

1

Pocz

ą

tek partycji: numer głowicy

02H-03H

2

Pocz

ą

tek partycji: numer cylindra (10 bitów) i sektora (6 bitów)

04H

1

Typ partycji (system plików)

05H

1

Koniec partycji: numer głowicy

06H-07H

2

Koniec partycji: numer cylindra (10 bitów) i sektora (6 bitów)

08H-0BH

4

Liczba sektorów mi

ę

dzy pocz

ą

tkiem dysku a pierwszym

sektorem partycji

0CH-0FH

4

Rozmiar partycji: liczba sektorów w partycji

Jak wynika z analizy struktury tablicy partycji, dysk mo e zawiera

maksymalnie cztery partycje. Jednak e istnieje specjalny rodzaj partycji - tzw.
partycja rozszerzona (ang. extended partition), która mo e zawiera własn
tablic partycji. Pozwala to na niemal nieograniczone dzielenie dysku na
mniejsze dyski logiczne.

W przypadku podziału dysku na partycje kolejno wykonywania

czynno ci jest zazwyczaj nast puj ca:

-

utworzenie partycji podstawowej,

-

utworzenie partycji rozszerzonej,

-

utworzenie dysków logicznych w partycji rozszerzonej (jednego lub
kilku).

Na dysku mog by cztery partycje podstawowe albo do trzech partycji

podstawowych i jedna partycja rozszerzona.

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 9 z 24

W cz ci programów zarz dzaj cych dyskami partycja rozszerzona jest

automatycznie tworzona podczas tworzenia pierwszego dysku logicznego
znajduj cego si poza partycj podstawow .

Główny kod startowy

Opis partycji 1

Opis partycji 2

Opis partycji 3

Nieu

ż

ywane

55AAH

Rekord ładuj

ą

cy

Dane

Rekord ładuj

ą

cy

Dane

Rozszerzona tablica partycji

55AAH

Rekord ładuj

ą

cy

Dane

Rozszerzona tablica partycji

55AAH

Rekord ładuj

ą

cy

Dane

dysk logiczny

dysk logiczny

EBR

EBR

partycja

rozszerzona

partycja

podstawowa 2

partycja

podstawowa 1

MBR

Tablica
partycji

Rys. 3 Struktura dysku twardego zawieraj cego trzy partycje:

dwie podstawowe (ang. primary) i jedn rozszerzon (ang. extended)

z dwoma dyskami logicznymi.

Je eli na dysku znajduje si partycja rozszerzona, to ka dy dysk logiczny

na tej partycji poprzedzony jest rozszerzon tablic partycji (ang. extended boot
record - EBR). Pierwszy wpis w EBR okre la adres sektora startowego danego
dysku logicznego, a drugi wpis wskazuje EBR kolejnego dysku logicznego.
W przypadku braku kolejnych dysków logicznych drugi wpis nie jest u ywany
i zawiera zera. Trzeci i czwarty wpis nigdy nie s u ywane. Na rys. 3
przedstawiona jest struktura dysku twardego zawieraj cego dwie partycje
podstawowe oraz jedn partycj rozszerzon z dwoma dyskami logicznymi. Na
rys. 4 przedstawiona jest struktura partycji rozszerzonej zawieraj cej dwa dyski
logiczne.

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 10 z 24

Bie

ż

ą

cy

Nast

ę

pny

Nieu

ż

ywany

Nieu

ż

ywany

55AAH

Rekord ładuj

ą

cy

Dane

pierwszy dysk

logiczny

EBR

Bie

ż

ą

cy

Nieu

ż

ywany

Nieu

ż

ywany

Nieu

ż

ywany

55AAH

Rekord ładuj

ą

cy

Dane

drugi dysk

logiczny

EBR

partycja

rozszerzona

Rys. 4 Struktura partycji rozszerzonej zawieraj cej dwa dyski logiczne.

4.

SYSTEM PLIKÓW FAT

Sam podział dysku na partycje i utworzenie nie umo liwia zapisywania na

nich plików lub tworzenia katalogów. Koniecznym jest jeszcze stworzenie
systemu plików, czyli nadanie dyskowi struktury logicznej. Odbywa si to
poprzez

formatowanie

dysku,

nazywane

cz sto

formatowaniem

wysokopoziomowym (w odró nieniu od opisanego wcze niej formatowania
niskopoziomowego) lub formatowaniem logicznym. W starszych systemach
operacyjnych (DOS, Windows 3.x/95) dyski formatowane były zazwyczaj
programem format, w nowszych systemach formatowanie wykonywane jest
podczas instalacji systemu operacyjnego lub bezpo rednio z poziomu systemu
operacyjnego podczas jego pracy.

System plików FAT (ang. File Allocation Table) opracowany został na

przełomie lat 70. i 80. dla systemu operacyjnego MS-DOS. Wyst puje obecnie
w trzech wersjach: FAT12, FAT16 i FAT32. Numer wyst puj cy po słowie
FAT oznacza liczb bitów przeznaczonych do numeracji jednostek alokacji

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 11 z 24

pliku (JAP), tzw. klastrów (ang. cluster) w tablicy alokacji plików i jest to 12
bitów w systemie FAT12, 16 bitów w systemie FAT16 oraz 32 bity w systemie
FAT32.

Podczas formatowania dysku logicznego lub dyskietki tworzona jest

nast puj ca struktura:

Rekord ładuj

ą

cy

+

sektory

zarezerwowane

Tablica

rozmieszczenia

plików - FAT

Kopia FAT

Katalog główny

(FAT12 i FAT16)

Miejsce na

pliki i podkatalogi

Rys. 5 Ogólna struktura dysku logicznego / dyskietki.

Powtórne formatowanie dysku nie niszczy zapisanej na nim informacji,

a jedynie jej logiczn struktur . Podczas formatowania zapisywany jest rekord
ładuj cy, usuwane s wpisy w katalogu głównym, za tablica FAT inicjowana
jest warto ci zero (dysk pusty).

3.1 SYSTEM FAT12

System plików FAT12 przeznaczony jest dla no ników o małej

pojemno ci, np. dyskietek.

W systemie tym rekord ładuj cy zajmuje pierwszy sektor dyskietki lub

dysku logicznego (sektor o numerze 0 w sensie numeracji liniowej). Znajduj
si w nim nast puj ce dane:

-

instrukcja skoku do pocz tku programu ładuj cego (3 bajty),

-

nazwa wersji systemu operacyjnego (8 bajtów),

-

struktura BPB (ang. BIOS Parametr Block) - blok parametrów BIOS (25
bajtów),

-

rozszerzony BPB (ang. Extender BPB, 26 bajtów),

-

wykonywalny kod startowy uruchamiaj cy system operacyjny (448
bajtów).

-

znacznik ko ca sektora - 55AAH (2 bajty).

Szczegółow zawarto poszczególnych pól rekordu ładuj cego przedstawia
Tabela 2 (kolumna „Bajty” okre la odległo danego pola od pocz tku rekordu
ładuj cego), za w Tabeli 3 przedstawiono zawarto bajtu identyfikacji
no nika.

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 12 z 24

Tabela 2 Rekord ładuj cy (ang. Boot Record) w systemie FAT12

Bajty

Rozmiar

Zawarto

ś

ć

00H-02H

3

Instrukcja skoku do pocz

ą

tku programu ładuj

ą

cego

03H-0AH

8

Nazwa wersji systemu (w znakach ASCII)

0BH-0CH

2

Rozmiar jednego sektora w bajtach

0DH

1

Liczba sektorów w jednostce alokacji plików (JAP)

0EH-0FH

2

Liczba sektorów zarezerwowanych, poprzedzaj

ą

cych FAT

10H

1

Liczba tablic FAT

11H-12H

2

Maksymalna liczba plików w katalogu głównym

13H-14H

2

Całkowita liczba sektorów na dysku (do 32 MB)

15H

1

Bajt identyfikacji no

ś

nika (zob. Tabela 3)

16H-17H

2

Liczba sektorów zaj

ę

tych przez tablic

ę

FAT

18H-19H

2

Liczba sektorów na

ś

cie

ż

ce

1AH-1BH

2

Liczba głowic (stron) dysku

1CH-1FH

4

Liczba sektorów ukrytych

20H-23H

4

Całkowita liczba sektorów na dysku (je

ś

li dysk jest wi

ę

kszy ni

ż

32 MB)

24H

1

Numer mechanizmu dyskowego

25H

1

Zarezerwowane

26H

1

Znacznik rozszerzonego rekordu ładuj

ą

cego (warto

ś

ć

29H)

27H-2AH

4

Numer seryjny dysku

2BH-35H

11

Etykieta

36H-3DH

8

Typ systemu plików

3EH-1FDH

448

Wykonywalny kod startowy uruchamiaj

ą

cy system operacyjny

1FEH-1FFH

2

Znacznik ko

ń

ca sektora (55AAH)

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 13 z 24

Tabela 3 Bajt identyfikacji no nika (15H)

Bajt identyfi-
kacji no

ś

nika

Rodzaj dysku

Liczba

stron

Liczba

ś

cie

ż

ek

Liczba

sektorów

na

ś

cie

ż

ce

Pojemno

ś

ć

dysku

FFH

Dyskietka 5,25"

2

40

8

320 KB

FEH

Dyskietka 5,25"

1

40

8

160 KB

FDH

Dyskietka 5,25"

2

40

9

360 KB

FCH

Dyskietka 5,25"

Dyskietka 3,5"

1
2

40
80

9
9

180 KB
720 KB

F9H

Dyskietka 5,25"

Dyskietka 3,5"

2
2

80
80

15

9

1,2 MB
720 KB

F0H

Dyskietka 3,5"
Dyskietka 3,5"

2
2

80
80

18
36

1,44 MB
2,88 MB

F8H

Dysk twardy

Poni ej przedstawiona jest przykładowa zawarto pierwszych 128 bajtów

rekordu ładuj cego dyskietki. Wydruk składa si z trzech cz ci: (1) - adresu od
pocz tku rekordu, (2) - zawarto ci poszczególnych bajtów w systemie
szesnastkowym i (3) - odpowiadaj ce im kody ASCII. Na wydruku zaznaczono
poszczególne pola rekordu (do numeru seryjnego dysku wł cznie) zgodnie
z Tabel 2.

(1) (2) (3)

0000 EB 3C 90 29 23 28 2D 76-49 48 43 00 02 01 01 00 .<.)#(-vIHC.....

0010 02 E0 00 40 0B F0 09 00-12 00 02 00 00 00 00 00 ...@............

0020 00 00 00 00 00 00 29 0F-0D 2A 1C 4E 4F 20 4E 41 ......)..*.NO NA

0030 4D 45 20 20 20 20 46 41-54 31 32 20 20 20 FA 33 ME FAT12 .3

0040 C0 8E D0 BC 00 7C 16 07-BB 78 00 36 C5 37 1E 56 .....|...x.6.7.V

0050 16 53 BF 3E 7C B9 0B 00-FC F3 A4 06 1F C6 45 FE .S.>|.........E.

0060 0F 8B 0E 18 7C 88 4D F9-89 47 02 C7 07 3E 7C FB ....|.M..G...>|.

0070 CD 13 72 79 33 C0 39 06-13 7C 74 08 8B 0E 13 7C ..ry3.9..|t....|

Tablica rozmieszczenia plików FAT tworzy swego rodzaju „map ”

plików zapisanych na dysku. Miejsce na dysku przydzielane jest plikom
w jednostkach alokacji - JAP.

Za kopi tablicy FAT znajduje si katalog główny. Zajmuje on okre lon

dla danego typu dysku liczb sektorów. Podkatalogi nie s ograniczone co do
wielko ci, zapisywane s na dysku w sposób identyczny jak pliki u ytkowe.
Katalog główny i podkatalogi zawieraj 32-bajtowe pola mog ce opisywa
pliki, podkatalogi lub etykiet dysku (Tabela 4).

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 14 z 24

Tabela 4 Opis pola w katalogu

Bajty

Rozmiar

Zawarto

ś

ć

00H-07H

8

Nazwa pliku w kodach ASCII

08H-0AH

3

Rozszerzenie nazwy pliku

0BH

1

Atrybuty pliku

0CH-15H

10

Zarezerwowane

16H-17H

2

Czas utworzenia lub aktualizacji pliku

18H-19H

2

Data utworzenia lub aktualizacji pliku

1AH-1BH

2

Numer pierwszej JAP

1CH-1DH

2

Mniej znacz

ą

ce słowo rozmiaru pliku

1EH-1FH

2

Bardziej znacz

ą

ce słowo rozmiaru pliku

Poni ej przedstawiona jest przykładowa zawarto katalogu głównego.
Na wydruku zaznaczono poszczególne pola opisuj ce plik MSDOS.SYS
zgodnie z Tabel 4.

0000 49 4F 20 20 20 20 20 20-53 59 53 21 00 00 00 00 IO SYS!....

0010 00 00 00 00 00 00 C0 32-BF 1C 02 00 46 9F 00 00 .......2....F...

0020 4D 53 44 4F 53 20 20 20-53 59 53 21 00 00 00 00 MSDOS SYS!....

0030 00 00 00 00 00 00 C0 32-BF 1C 52 00 FA 94 00 00 .......2..R.....

0040 43 4F 4D 4D 41 4E 44 20-43 4F 4D 20 00 00 00 00 COMMAND COM ....

0050 00 00 00 00 00 00 C0 32-BF 1C 9D 00 75 D5 00 00 .......2....u...

0060 41 54 54 52 49 42 20 20-45 58 45 20 00 00 00 00 ATTRIB EXE ....

0070 00 00 00 00 00 00 C0 32-BF 1C 08 01 C8 2B 00 00 .......2.....+..

Pierwszy bajt nazwy pliku okre la równie stan pola katalogu (Tabela 5).

Tabela 5 Znaczenie bajtu stanu pola katalogu

Warto

ś

ć

Znaczenie

00H

Pozycja dotychczas nieu

ż

ywana.

E5H

Plik skasowany.

05H

Je

ś

li pierwszym znakiem nazwy pliku jest E5H

(z narodowego zestawu znaków).

2EH

2EH - kropka. Oznacza podkatalog, je

ś

li

nast

ę

pnym znakiem jest równie

ż

kropka, to pole

„Numer pierwszej JAP” zawiera JAP katalogu
nadrz

ę

dnego danego katalogu (0 - je

ś

li

katalogiem nadrz

ę

dnym jest katalog główny).

Inna warto

ś

ć

Pierwszy znak nazwy pliku

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 15 z 24

Format bajtu atrybutów pliku przedstawia Tabela 6.

Tabela 6 Atrybuty pliku

Bit

Znaczenie

0

Plik tylko do odczytu (ang. read only)

1

Plik ukryty (ang. hidden)

2

Plik systemowy (ang. system)

3

Etykieta dysku (ang. volume label)

4

Podkatalog

5

Plik archiwalny (ang. archive)

6,7

Nie wykorzystywane

W katalogu, w 32-bajtowym polu ka dego pliku wpisany jest pocz tkowy

numer JAP, okre laj cy logiczny numer sektora, w którym znajduje si pocz tek
pliku, i równocze nie miejsce w FAT, w którym wpisany jest numer kolejnej
JAP. Numer wpisany we wskazanym miejscu tablicy rozmieszczenia plików
wskazuje pierwszy sektor nast pnej cz ci pliku i równocze nie poło enie
w tablicy FAT numeru nast pnej JAP. W ten sposób tworzy si ła cuch,
okre laj cy poło enie całego pliku.

W systemie FAT12, 12-bitowy numer JAP zajmuje 1,5 bajtu w tablicy, co

powoduje, e okre lenie kolejnego numeru JAP jest do skomplikowane.
Mo na otrzyma go w nast puj cy sposób:

1. Podany numer JAP pomno y przez 1,5.
2. Cz

całkowita otrzymanej liczby okre la kolejny numer bajtu od

pocz tku tablicy rozmieszczenia plików, zawieraj cy nast pny numer
JAP.

3. Odczyta wskazany i nast pny bajt z tablicy FAT.
4. Zamieni bajty miejscami (odczytujemy słowo 16-bitowe).
5. Je li wcze niejszy numer JAP był parzysty, to wzi 12 mniej znacz cych

bitów słowa, a je li nieparzysty, to 12 bardziej znacz cych bitów.

6. Otrzymana liczba wskazuje miejsce umieszczenia nast pnego numeru

JAP.

Logiczny sektor dysku odpowiadaj cy pocz tkowemu numerowi JAP

(odczytanemu z 32-bajtowego pola w katalogu) jak i kolejnym numerom JAP
(odczytanym z tablicy FAT) wyznacza si nast puj co:

1. Odj od numeru JAP dwa (sektory numeruje si od 2).
2. Pomno y otrzyman liczb przez liczb sektorów w JAP.
3. Doda liczb sektorów systemowych dysku.

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 16 z 24

Liczby odczytywane z tablicy FAT mog przyjmowa warto ci

przedstawione w Tabeli 7. Dla FAT12 s to warto ci 3-bajtowe.

Tabela 7 Znaczenie odczytanych warto ci z FAT12

Warto

ś

ć

Znaczenie

FF7H

JAP uszkodzona

FF8H - FFFH

Ostatnia JAP

FF0H - FF6H

Warto

ś

ci zarezerwowane

000H

Wolna JAP

Inna warto

ś

ć

Numer JAP

Najwi ksz zaleta systemu FAT12 s niewielkie rozmiary tablicy FAT

i szybko działania.

3.2 SYSTEM FAT16

System FAT16 po raz pierwszy pojawił si w systemie MS-DOS 3.3.

Ogólna struktura dyskietki / dysku logicznego w systemie FAT16 jest taka sama
jak w przypadku FAT12. Jedyn ró nic jest to, e do numeracji jednostek
alokacji pliku (JAP) przeznaczonych jest 16 bitów. W ten sposób maksymalna
liczba jednostek alokacji ograniczona jest do 2

16

czyli 65535. Gdyby rozmiar

jednostki alokacji wynosił jeden sektor, to dysk mógłby zawiera nie wi cej ni
65536 × 512 bajtów czyli 32 MB. W systemach DOS i Windows 95
maksymalny rozmiar jednostki alokacji to 2

15

bajtów czyli 32 kB, st d

maksymalny rozmiar dysku logicznego w tych systemach to 65535 × 32 kB
czyli ok. 2 GB. W systemie Windows 2000 górna granica rozmiaru jednostki
alokacji wynosi 2

16

(64 kB), czyli rozmiar dysku logicznego zwi ksza si do 4

GB.

Ze zwi kszeniem liczby bitów przeznaczonych do numeracji jednostek

alokacji pliku wi e si tak e zmiana algorytmu wyznaczania kolejnego numeru
JAP - jest on znacznie prostszy:

1. Podany numer JAP pomno y przez 2.
2. Otrzymana liczba wskazuje na pierwszy bajt słowa w tablicy FAT,

w którym znajduje si numer nast pnej JAP.

Podobnie jest z liczbami odczytywanymi z tablicy FAT - dla FAT16 s to

warto ci 4-bajtowe.

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 17 z 24

Tabela 8 Znaczenie odczytanych warto ci z FAT16

Warto

ś

ć

Znaczenie

FFF7H

JAP uszkodzona

FFF8H - FFFFH

Ostatnia JAP

FFF0H - FFF6H

Warto

ś

ci zarezerwowane

0000H

Wolna JAP

Inna warto

ś

ć

Numer JAP

3.3 SYSTEM FAT32

System FAT32 został po raz pierwszy wprowadzony w systemie

Windows 95 OSR2. Do adresowania jednostek alokacji w tym systemie stosuje
si obci ty o 4 najstarsze bity, adres 32-bitowy i dlatego dysk z FAT32 mo e
zawiera maksymalnie 2

28

jednostek alokacji. Rozmiar jednostki alokacji

wynosi od 4 kB do 32 kB. Teoretycznie wi c dysk mo e mie rozmiar 8 TB, ale
praktycznie ograniczenie to liczba 2

32

sektorów, czyli 2 TB. System Windows

2000 obni a t warto do 32 GB, gdy umo liwia to zapis całej tablicy FAT
w pami ci podr cznej, co poprawia wydajno systemu.

W systemie FAT32 mo na formatowa tylko dyski, nie mo na natomiast

zainstalowa go na dyskietkach. Systemy DOS i Windows 95/NT nie mog
odczytywa partycji FAT32.

Ogólna struktura systemu FAT32 jest taka sama jak przedstawiona na rys.

2 (nie ma tylko miejsca przeznaczonego na katalog główny). W systemie plików
FAT32 blok BPB zajmuje 53 bajty, za kod startowy uruchamiaj cy system
operacyjny - 420 bajtów. Zawarto rekordu ładuj cego w systemie FAT32
przedstawia Tabela 9.

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 18 z 24

Tabela 9 Rekord ładuj cy (ang. Boot Record) w systemie FAT32

Bajty

Rozmiar

Zawarto

ś

ć

00H-02H

3

Instrukcja skoku do pocz

ą

tku programu ładuj

ą

cego

03H-0AH

8

Nazwa wersji systemu (w znakach ASCII)

0BH-0CH

2

Rozmiar jednego sektora w bajtach

0DH

1

Liczba sektorów w jednostce alokacji plików (JAP)

0EH-0FH

2

Liczba sektorów zarezerwowanych, poprzedzaj

ą

cych FAT

10H

1

Liczba tablic FAT

11H-12H

2

Maksymalna liczba plików w katalogu głównym
(niewykorzystywane - zawsze 0)

13H-14H

2

Całkowita liczba sektorów na dysku (zawsze 0)

15H

1

Bajt identyfikacji no

ś

nika - zawsze F8

16H-17H

2

Liczba sektorów zaj

ę

tych przez tablic

ę

FAT

(niewykorzystywane - zawsze 0)

18H-19H

2

Liczba sektorów na

ś

cie

ż

ce

1AH-1BH

2

Liczba głowic (stron) dysku

1CH-1FH

4

Liczba sektorów ukrytych

20H-23H

4

Całkowita liczba sektorów na dysku

24H-27H

4

Liczba sektorów zaj

ę

tych przez FAT

28H-29H

2

Flagi

2AH-2BH

2

Wersja systemu plików

2CH-2FH

4

Numer jednostki alokacji katalogu głównego

30H-31H

2

Sektor informacji systemu plików

32H-33H

2

Poło

ż

enie zapasowego sektora rozruchowego

34H-3FH

12

Bajty rezerwowe

40H

1

Numer mechanizmu dyskowego

41H

1

Zarezerwowane

42H

1

Znacznik rozszerzonego rekordu ładuj

ą

cego (warto

ś

ć

29H)

43H-46H

4

Numer seryjny dysku

47H-51H

11

Etykieta

52H-59H

8

Typ systemu plików

5AH-1FDH

420

Wykonywalny kod startowy uruchamiaj

ą

cy system operacyjny

1FEH-1FFH

2

Znacznik ko

ń

ca sektora (55AAH)

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 19 z 24

W systemie FAT32 katalog główny mo e znajdowa si w dowolnym

miejscu na dysku i mo e zawiera maksymalnie 65532 plików i katalogów. Opis
pola katalogu zajmuje 32 bajty. Cz

zarezerwowanych bajtów w systemach

FAT12 i FAT16 ma w systemie FAT32 ju okre lone znaczenie (Tabela 10).

Tabela 10 Opis pola w katalogu w systemie FAT32

Bajty

Rozmiar

Zawarto

ś

ć

00H-07H

8

Nazwa pliku w kodach ASCII

08H-0AH

3

Rozszerzenie nazwy pliku

0BH

1

Atrybuty pliku

0CH

1

Wielko

ś

ć

liter nazwy i rozszerzenia pliku

0DH

1

Czas utworzenia w milisekundach

0EH-0FH

2

Czas utworzenia

10H-11H

2

Data utworzenia

12H-13H

2

Czas ostatniego dost

ę

pu

14H-15H

2

Numer pierwszej JAP (16 starszych bitów)

16H-17H

2

Czas utworzenia lub aktualizacji pliku

18H-19H

2

Data utworzenia lub aktualizacji pliku

1AH-1BH

2

Numer pierwszej JAP (16 młodszych bitów)

1CH-1DH

2

Mniej znacz

ą

ce słowo rozmiaru pliku

1EH-1FH

2

Bardziej znacz

ą

ce słowo rozmiaru pliku

Tabela 11 Znaczenie odczytanych warto ci z FAT32

Warto

ś

ć

Znaczenie

*FFFFFF7H

JAP uszkodzona

*FFFFFF8H - *FFFFFFFH

Ostatnia JAP

*FFFFFF0H - *FFFFFF6H

Warto

ś

ci zarezerwowane

*0000000H

Wolna JAP

Inna warto

ś

ć

Numer JAP

Gwiazdka (*) w powy szej tabeli oznacza ignorowanie najstarszych 4

bitów.

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 20 z 24

5.

DŁUGIE NAZWY PLIKÓW

W systemie Windows 95 wprowadzono długie nazwy plików. W celu

zachowania zgodno ci ze starym formatem 8+3 informacje o nazwie takiego
pliku musz by zapami tywane na dwa sposoby: jako długa nazwa i jako
skrócona nazwa (tzw. alias długiej nazwy).

Skrócona nazwa pliku tworzona jest w nast puj cy sposób:

-

rozszerzenie długiej nazwy staje si rozszerzeniem skróconej nazwy,

-

pierwsze sze znaków długiej nazwy staje si pierwszymi sze cioma
znakami skróconej nazwy, przy czym niedozwolone znaki w skróconym
formacie zamieniane s na znak podkre lenia i wszystkie małe litery
zamieniane s na du e litery,

-

pozostałe dwa znaki nazwy skróconej to ~1 lub je li plik o takiej nazwie
istnieje ~2, itd.

Tak stworzona skrócona nazwa pliku przechowywana jest w identycznej,

32-bajtowej, strukturze jak w przypadku plików w starym formacie 8+3
(Tabela 4 lub Tabela 10).

Długie nazwy plików zapisywane s tak e w 32-bajtowych strukturach,

przy czym jedna nazwa zajmuje kilka struktur (w jednej strukturze
umieszczonych jest 13 kolejnych znaków w formacie Unicode). Struktury maj
ustawione atrybuty: ReadOnly, Hidden, System, VolumeLabel. Organizacj tego
typu struktury przedstawia Tabela 12.

Tabela 12 Opis pola w katalogu dla długiej nazwy

Bajty

Rozmiar

Zawarto

ś

ć

00H

1

Pierwsze 6 bitów okre

ś

la numer fragmentu

nazwy, bit 7 - czy jest to ostatni fragment
nazwy, a bit 8 - czy plik został usuni

ę

ty lub

jego nazwa skrócona

01H-0AH

10

Pierwsze 5 znaków nazwy

0BH

1

Atrybut (zawsze F)

0CH

1

Zarezerwowany (zawsze 0)

0DH

1

Suma kontrolna wersji krótkiej 8+3

0EH-19H

12

Kolejne 6 znaków nazwy

1AH-1BH

2

Numer pocz

ą

tkowego klastra (zawsze 0)

1CH-1FH

4

Dwie ostatnie litery nazwy

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 21 z 24

Na poni szym wydruku przedstawiono fragment katalogu głównego, w którym
umieszczono plik o nazwie: Systemy Operacyjne - praca domowa.txt.
Skrócona nazwa oznaczona została symbolem - 4, natomiast długa nazwa
symbolami - 3, 2, 1.

0000 43 20 00 64 00 6F 00 6D-00 6F 00 0F 00 CF 77 00 C .d.o.m.o....w.

0010 61 00 2E 00 74 00 78 00-74 00 00 00 00 00 FF FF a...t.x.t.......

0020 02 63 00 79 00 6A 00 6E-00 65 00 0F 00 CF 20 00 .c.y.j.n.e.... .

0030 2D 00 20 00 70 00 72 00-61 00 00 00 63 00 61 00 -. .p.r.a...c.a.

0040 01 53 00 79 00 73 00 74-00 65 00 0F 00 CF 6D 00 .S.y.s.t.e....m.

0050 79 00 20 00 4F 00 70 00-65 00 00 00 72 00 61 00 y. .O.p.e...r.a.

0060 53 59 53 54 45 4D 7E 31-54 58 54 20 00 4B 03 80 SYSTEM~1TXT .K..

0070 67 32 67 32 00 00 08 80-67 32 02 00 06 00 00 00 g2g2....g2......

6.

WADY SYSTEMU FAT

W systemie plików FAT dane zapisywane s w jednostkach alokacji

plików - JAP. Zatem nawet najmniejszy plik, np. o rozmiarze 1 bajta b dzie
zajmował cał JAP. W przypadku, gdy na dysku znajduj si bardzo du e pliki
nie ma to wi kszego znaczenia. Problemy pojawiaj si wtedy, gdy rozmiar
klastra jest du y, a na dysku znajduje si du o małych plików - pewna cz

miejsca jest tracona. Problem ten jest du wad systemu plików FAT.

Powa n wad systemu FAT jest tak e silna fragmentacja plików

pomi dzy wiele klastrów o bardzo ró nym fizycznym poło eniu na dysku.
Poci ga to za sob konieczno okresowej defragmentacji przy u yciu
specjalnych narz dzi programowych, a tak e powoduje stosunkowo du e
prawdopodobie stwo powstawania bł dów zapisu, polegaj cych na przypisaniu
jednego klastra dwóm plikom (tzw. crosslink), co ko czy si utrat danych
z jednego lub obu „skrzy owanych” plików.

Typowym bł dem, pojawiaj cym si w systemie FAT, jest równie

pozostawianie tzw. zgubionych klastrów, tj. jednostek alokacji nie
zawieraj cych informacji, ale opisanych jako zaj te.

7.

PROGRAM DEBUG

DEBUG jest prostym programem uruchomieniowym (ang. debugger)

pozwalaj cym uruchomi mały program, obejrze zawarto bloku pami ci,
sektorów dysku, wysła informacj do dowolnego wyj cia, itp. Wszystkie
warto ci liczbowe w programie DEBUG powinny by wpisywane w formacie
szesnastkowym, bez litery „H” na ko cu. Wszystkie adresy podawane s
w postaci segment:offset. W przypadku niepodania segmentu brany jest

1

2

3

4

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 22 z 24

domy lny adres segmentu. Program ten b dzie wykorzystywany w czasie zaj

do odczytu zawarto ci dyskietki.

Podstawowe polecenia programu DEBUG:

d [address_start [address_end]]

Wy wietla szesnastkowo i znakowo okre lony blok pami ci operacyjnej. Adres
ko cowy jest opcjonalny, gdy pominiemy go, to wy wietlane jest pierwsze 128
bajtów. Gdy pominiemy adres pocz tkowy to wyprowadzane jest 128 bajtów,
wzgl dem punktu, w którym zako czono wyprowadzanie ostatniej komendy d.

l address drivenum startsector sectorcount

Ładuje do pami ci sektory z dysku logicznego. Ładowanie z dysku logicznego
o numerze drivenum (A - 0, B - 1, itd.) rozpoczyna si od sektora o numerze
logicznym startsector i dotyczy sectorcount sektorów.

q

Wyj cie z programu.

Przykład zastosowania programu:

C:\>debug

- uruchomienie programu,

-l 0 0 0 1

- odczytanie rekordu ładuj cego dyskietki,

-d 0

- wy wietlenie pierwszych 128 bajtów rekordu ładuj cego,

1796:0000 EB 3C 90 2A 31 77 4A 6A-49 48 43 00 02 01 01 00 .<.*1wJjIHC.....

1796:0010 02 E0 00 40 0B F0 09 00-12 00 02 00 00 00 00 00 ...@............

1796:0020 00 00 00 00 00 00 29 40-90 DF C0 4E 4F 20 4E 41 ......)@...NO NA

1796:0030 4D 45 20 20 20 20 46 41-54 31 32 20 20 20 33 C9 ME FAT12 3.

1796:0040 8E D1 BC F0 7B 8E D9 B8-00 20 8E C0 FC BD 00 7C ....{.... .....|

1796:0050 38 4E 24 7D 24 8B C1 99-E8 3C 01 72 1C 83 EB 3A 8N$}$....<.r...:

1796:0060 66 A1 1C 7C 26 66 3B 07-26 8A 57 FC 75 06 80 CA f..|&f;.&.W.u...

1796:0070 02 88 56 02 80 C3 10 73-EB 33 C9 8A 46 10 98 F7 ..V....s.3..F...

-q

- zako czenie pracy z programem.

C:\>

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 23 z 24

LITERATURA:

[1]

Bułhak L., Goczy ski R., Tuszy ski M.: „DOS 5.00 od

ś

rodka”, HELP,

Warszawa, 1992.

[2]

Metzger P.: „Anatomia dysków twardych”, Helion, Gliwice, 1995.

[3]

Marks P.: „Pami

ę

ci masowe w systemach mikroprocesorowych”, BTC,

Warszawa, 2006.

[4]

Metzger P.: „Anatomia PC. Wydanie X”, Helion, Gliwice, 2006.

[5]

W. Boswell: „Windows 2000 Server. Vademecum profesjonalisty”,
Helion, Gliwice, 2002.

[6]

„Microsoft Windows 2000 Professional Resource Kit” -

http://www.microsoft.com/poland/windows2000/win2000prof/default.asp

Rozdział 32: „Dyski i rozwi

ą

zywanie problemów”.

[7]

“FAT: General Overview of On-Disk Format, Version 1.03, December 6,
2000, Hardware White Paper”, Microsoft Corporation -

http://staff.washington.edu/dittrich/misc/fatgen103.pdf

[8]

“Long Filename Specification, Version 0.5, December 4, 1992, Hardware
White Paper”, Microsoft Corporation -

http://www.osdever.net/documents/LongFileName.pdf?the_id=39

Instrukcja nr 2

Struktura i organizacja danych na dysku twardym i dyskietce. System plików FAT.

Systemy operacyjne

Strona 24 z 24

Wymagania BHP

Warunkiem przyst pienia do praktycznej realizacji

wiczenia jest

zapoznanie si z instrukcj BHP i instrukcj przeciw po arow oraz
przestrzeganie zasad w nich zawartych. Wybrane urz dzenia dost pne na
stanowisku laboratoryjnym mog posiada instrukcje stanowiskowe. Przed
rozpocz ciem pracy nale y zapozna si z instrukcjami stanowiskowymi
wskazanymi przez prowadz cego.

W trakcie zaj laboratoryjnych nale y przestrzega nast puj cych zasad:

♦

Sprawdzi , czy urz dzenia dost pne na stanowisku laboratoryjnym s
w stanie kompletnym, nie wskazuj cym na fizyczne uszkodzenie.
Sprawdzi prawidłowo poł cze urz dze peryferyjnych.

♦

Je eli istnieje taka mo liwo , nale y dostosowa warunki stanowiska do
własnych potrzeb, ze wzgl du na ergonomi . Monitor komputera ustawi
w sposób zapewniaj cy stał i wygodn obserwacj dla wszystkich
członków zespołu.

♦

Zał czenie komputera mo e si odbywa po wyra eniu zgody przez
prowadz cego.

♦

Zabronione jest dokonywanie jakichkolwiek przeł cze w urz dzeniach
oraz wymiana elementów składowych pod napi ciem.

♦

Konfiguracja sprz tu (np. konfiguracja systemu operacyjnego, ustawienie
parametrów monitora) mo e si odbywa wył cznie w porozumieniu
z prowadz cym zaj cia.

♦

W trakcie pracy z komputerem zabronione jest spo ywanie posiłków
i picie napojów.

♦

W przypadku zaniku napi cia zasilaj cego nale y niezwłocznie wył czy
komputer i monitor z sieci elektrycznej.

♦

Stwierdzone

wszelkie

braki

w

wyposa eniu

stanowiska

oraz

nieprawidłowo ci w funkcjonowaniu sprz tu nale y przekazywa
prowadz cemu zaj cia.

♦

W przypadku zako czenia pracy nale y zako czy sesj przez wydanie
polecenia wylogowania. Zamkni cie systemu operacyjnego mo e si
odbywa tylko na wyra ne polecenie prowadz cego.