Microsoft Word - SOP-2007-02.doc

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

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

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

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

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.

FORMATOWANIE NISKOPOZIOMOWE

wyprodukowaniu

dysku

struktura

jego

powierzchni

jest

nieuporz dkowana.

Dysk

przez

u yciem

musi

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.

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

cy i ładuj

zawarto

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

00H

Znacznik aktywno

ci: 00H - nieaktywna, 80H - aktywna

01H

Pocz

tek partycji: numer głowicy

02H-03H

Pocz

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

04H

Typ partycji (system plików)

05H

Koniec partycji: numer głowicy

06H-07H

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

08H-0BH

Liczba sektorów mi

dzy pocz

tkiem dysku a pierwszym

sektorem partycji

0CH-0FH

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

ywane

55AAH

Rekord ładuj

Dane

Rekord ładuj

Dane

Rozszerzona tablica partycji

55AAH

Rekord ładuj

Dane

Rozszerzona tablica partycji

55AAH

Rekord ładuj

Dane

dysk logiczny

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

Nast

pny

Nieu

ywany

Nieu

ywany

55AAH

Rekord ładuj

Dane

pierwszy dysk

logiczny

EBR

Bie

Nieu

ywany

Nieu

ywany

Nieu

ywany

55AAH

Rekord ładuj

Dane

drugi dysk

logiczny

EBR

partycja

rozszerzona

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

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

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

00H-02H

Instrukcja skoku do pocz

tku programu ładuj

cego

03H-0AH

Nazwa wersji systemu (w znakach ASCII)

0BH-0CH

Rozmiar jednego sektora w bajtach

0DH

Liczba sektorów w jednostce alokacji plików (JAP)

0EH-0FH

Liczba sektorów zarezerwowanych, poprzedzaj

cych FAT

10H

Liczba tablic FAT

11H-12H

Maksymalna liczba plików w katalogu głównym

13H-14H

Całkowita liczba sektorów na dysku (do 32 MB)

15H

Bajt identyfikacji no

nika (zob. Tabela 3)

16H-17H

Liczba sektorów zaj

tych przez tablic

FAT

18H-19H

Liczba sektorów na

cie

1AH-1BH

Liczba głowic (stron) dysku

1CH-1FH

Liczba sektorów ukrytych

20H-23H

Całkowita liczba sektorów na dysku (je

li dysk jest wi

kszy ni

32 MB)

24H

Numer mechanizmu dyskowego

25H

Zarezerwowane

26H

Znacznik rozszerzonego rekordu ładuj

cego (warto

29H)

27H-2AH

Numer seryjny dysku

2BH-35H

Etykieta

36H-3DH

Typ systemu plików

3EH-1FDH

448

Wykonywalny kod startowy uruchamiaj

cy system operacyjny

1FEH-1FFH

Znacznik ko

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

nika

Rodzaj dysku

Liczba

stron

Liczba

cie

Liczba

sektorów

cie

Pojemno

dysku

FFH

Dyskietka 5,25"

320 KB

FEH

Dyskietka 5,25"

160 KB

FDH

Dyskietka 5,25"

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

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

00H-07H

Nazwa pliku w kodach ASCII

08H-0AH

Rozszerzenie nazwy pliku

0BH

Atrybuty pliku

0CH-15H

Zarezerwowane

16H-17H

Czas utworzenia lub aktualizacji pliku

18H-19H

Data utworzenia lub aktualizacji pliku

1AH-1BH

Numer pierwszej JAP

1CH-1DH

Mniej znacz

ce słowo rozmiaru pliku

1EH-1FH

Bardziej znacz

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

Znaczenie

00H

Pozycja dotychczas nieu

ywana.

E5H

Plik skasowany.

05H

li pierwszym znakiem nazwy pliku jest E5H

(z narodowego zestawu znaków).

2EH

2EH - kropka. Oznacza podkatalog, je

nast

pnym znakiem jest równie

kropka, to pole

„Numer pierwszej JAP” zawiera JAP katalogu
nadrz

dnego danego katalogu (0 - je

katalogiem nadrz

dnym jest katalog główny).

Inna warto

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

Plik tylko do odczytu (ang. read only)

Plik ukryty (ang. hidden)

Plik systemowy (ang. system)

Etykieta dysku (ang. volume label)

Podkatalog

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

Znaczenie

FF7H

JAP uszkodzona

FF8H - FFFH

Ostatnia JAP

FF0H - FF6H

Warto

ci zarezerwowane

000H

Wolna JAP

Inna warto

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

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

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

(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

Znaczenie

FFF7H

JAP uszkodzona

FFF8H - FFFFH

Ostatnia JAP

FFF0H - FFF6H

Warto

ci zarezerwowane

0000H

Wolna JAP

Inna warto

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

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

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

00H-02H

Instrukcja skoku do pocz

tku programu ładuj

cego

03H-0AH

Nazwa wersji systemu (w znakach ASCII)

0BH-0CH

Rozmiar jednego sektora w bajtach

0DH

Liczba sektorów w jednostce alokacji plików (JAP)

0EH-0FH

Liczba sektorów zarezerwowanych, poprzedzaj

cych FAT

10H

Liczba tablic FAT

11H-12H

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

13H-14H

Całkowita liczba sektorów na dysku (zawsze 0)

15H

Bajt identyfikacji no

nika - zawsze F8

16H-17H

Liczba sektorów zaj

tych przez tablic

FAT

(niewykorzystywane - zawsze 0)

18H-19H

Liczba sektorów na

cie

1AH-1BH

Liczba głowic (stron) dysku

1CH-1FH

Liczba sektorów ukrytych

20H-23H

Całkowita liczba sektorów na dysku

24H-27H

Liczba sektorów zaj

tych przez FAT

28H-29H

Flagi

2AH-2BH

Wersja systemu plików

2CH-2FH

Numer jednostki alokacji katalogu głównego

30H-31H

Sektor informacji systemu plików

32H-33H

Poło

enie zapasowego sektora rozruchowego

34H-3FH

Bajty rezerwowe

40H

Numer mechanizmu dyskowego

41H

Zarezerwowane

42H

Znacznik rozszerzonego rekordu ładuj

cego (warto

29H)

43H-46H

Numer seryjny dysku

47H-51H

Etykieta

52H-59H

Typ systemu plików

5AH-1FDH

420

Wykonywalny kod startowy uruchamiaj

cy system operacyjny

1FEH-1FFH

Znacznik ko

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

00H-07H

Nazwa pliku w kodach ASCII

08H-0AH

Rozszerzenie nazwy pliku

0BH

Atrybuty pliku

0CH

Wielko

liter nazwy i rozszerzenia pliku

0DH

Czas utworzenia w milisekundach

0EH-0FH

Czas utworzenia

10H-11H

Data utworzenia

12H-13H

Czas ostatniego dost

14H-15H

Numer pierwszej JAP (16 starszych bitów)

16H-17H

Czas utworzenia lub aktualizacji pliku

18H-19H

Data utworzenia lub aktualizacji pliku

1AH-1BH

Numer pierwszej JAP (16 młodszych bitów)

1CH-1DH

Mniej znacz

ce słowo rozmiaru pliku

1EH-1FH

Bardziej znacz

ce słowo rozmiaru pliku

Tabela 11 Znaczenie odczytanych warto ci z FAT32

Warto

Znaczenie

*FFFFFF7H

JAP uszkodzona

*FFFFFF8H - *FFFFFFFH

Ostatnia JAP

*FFFFFF0H - *FFFFFF6H

Warto

ci zarezerwowane

*0000000H

Wolna JAP

Inna warto

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

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

00H

Pierwsze 6 bitów okre

la numer fragmentu

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

ty lub

jego nazwa skrócona

01H-0AH

Pierwsze 5 znaków nazwy

0BH

Atrybut (zawsze F)

0CH

Zarezerwowany (zawsze 0)

0DH

Suma kontrolna wersji krótkiej 8+3

0EH-19H

Kolejne 6 znaków nazwy

1AH-1BH

Numer pocz

tkowego klastra (zawsze 0)

1CH-1FH

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......

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.

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

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.

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

rodka”, HELP,

Warszawa, 1992.

[2]

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

[3]

Marks P.: „Pami

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

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

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.