На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Файловые системы FAT

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 04.05.2012. Сдан: 2011. Страниц: 8. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Оглавление 

Краткие сокращения 4
Введение 5
1. Общие сведения о файловых системах 6
2. Общие сведения о файловой системе FAT 7
3. Структура FAT 10
4. Файловая система FAT16 15
4.1. Преимущества и недостатки FAT16 17
5. Файловая система FAT32 19
5.1. Преимущества и недостатки FAT32 20
6. Вопросы совместимости и ограничения 21
Заключение 23
Список используемой литературы 24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Краткие сокращения
FAT –File Allocation Table
ОС – операционная система
ОП - оперативная  память
ФС – файловая система 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение
    В настоящее время на одном диске  в среднем записывается несколько  десятков тысяч файлов. Как разобраться  во всем этом многообразии с тем, чтобы  точно адресоваться к файлу? Назначение ФС – эффективное решение, указанной задачи.
    ФС с точки зрения пользователя — это «пространство», в котором размещаются файлы. А как научный термин - это способ хранения и организации доступа к данным на информационном носителе или его разделе. Наличие ФС позволяет определить, как называется файл, где он находится.        
    Целью данной курсовой работы является рассмотреть  особенности файловой системы FAT, ее структуру и ограничения.
    FAT (File Allocation Table – таблица размещения  файлов) - этот термин относится  к одному из способов организации  ФС на диске.
    Эта таблица хранит информацию о файлах на жестком диске в виде последовательности чисел, определяющих, где находится  каждая часть каждого файла. С  ее помощью ОС выясняет, какие кластеры занимает нужный файл. FAT - является самой распространенной файловой системой и поддерживается подавляющим большинством ОС.
    Сначала FAT была 12-разрядной и позволяла  работать с дискетами и логическими  дисками объемом не более 16 Мбайт. В MS-DOS версии 3.0 таблица FAT стала 16-разрядной  для поддержки дисков большей  емкости, а для дисков объемом  до 2 047 Гбайт используется 32-разрядная  таблица FAT.
    Далее подробнее будут рассмотрены  структура и разновидности FAT, вопросы совместимости и ограничения. 
 
 
 
 

    
    Общие сведения о файловых системах
    Совокупность  каталогов и системных структур данных, отслеживающих размещение файлов на диске и свободное дисковое пространство, называется файловой системой. Основной структурной единицей любой файловой системы является файл и каталог.
    Файл - минимальная структурированная  именованная последовательность данных.
    Каталог (папка) является своеобразной объединяющей структурой для расположенных на диске файлов. Каталог может содержать  в себе файлы и другие (вложенные) каталоги. Каталоги и файлы образуют на диске древовидную иерархическую  структуру - дерево каталогов. Единственный каталог не входящий ни в одну из директорий называется корневым каталогом.
    В большинстве ФС пространство на диске выделяется кластерами, которые состоят из нескольких секторов. Кластер – минимальный размер места на диске, которое может быть выделено для хранения одного файла.
    ФС определяет:
- как  хранятся файлы и каталоги  на диске;
- какие  сведения хранятся о файлах  и каталогах;
- как  можно узнать, какие участки диска  свободны, а какие – нет;
- формат  каталогов и другой служебной  информации на диске. 

     Для использования дисков, записанных (размеченных) с помощью некоторой файловой системы, ОС или специальная программа должна поддерживать эту файловую систему.
     Современные ОС имеют возможность работать с несколькими файловыми системами одновременно. 

    
    Общие сведения о файловой системе 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 таблице размещения файлов указываются:
    непосредственно адреса участков логического диска, предназначенные для размещения файлов;
    свободные области дискового пространства;
    дефектные области диска.
     В этой таблице каждому блоку, предназначенному для хранения данных, соответствует 16-битовое значение. Если блок свободен, то значение будет нулевым. Если же блок принадлежит файлу, то значение равно адресу следующего блока этого  файла. Если это последний блок в  файле, то значение — OxFFF (рис. 2). Существует также специальный код для обозначения плохого блока, не читаемого из-за дефекта физического носителя. В каталоге хранится номер первого блока и длина файла, измеряемая в байтах. Емкость диска при использовании 12-битовой FAT ограничена 4096 блоками (2 Мбайт), что приемлемо для дискет, но совершенно не годится для жестких дисков и других устройств большой емкости. На таких устройствах DOS использует FAT с 16-битовыми элементами. На еще больших (более 32 Мбайт) дисках DOS выделяет пространство не блоками, а кластерами из нескольких блоков.  

    
    Структура файловой системы  FAT
     В таблице FAT кластеры, принадлежащие файлу или каталогу, связываются в цепочки. В 16-разрядной FAT можно иметь до 65536 кластеров. В операционных системах Windows NT/2000/XP разделы FAT могут иметь до 4097 Мб. В этом случае кластер занимает 128 секторов диска.
     Логическое  объединение секторов в кластеры позволяет уменьшить размер таблицы  FAT и ускорить доступ к файлу. Однако слишком большой размер кластера приводит к неэффективному использованию области данных, особенно при большом количестве маленьких файлов. Например, при размере кластера в 32 сектора (16 Кб) средняя величина потерь на файл составляет 8 Кб. Поэтому в современных файловых системах размер кластера не превышает 4 Кб.
     Поскольку файлы на диске подвержены изменению (удаляются, перемещаются, увеличиваются  или уменьшаются), то выделение первого  свободного кластера для новой порции данных приводит к фрагментации файлов. Данные одного файла могут располагаться  не в смежных кластерах, а в  удаленных друг от друга.
     Таблица FAT является основой данной файловой системы, поэтому она хранится на диске в двух экземплярах. Обновляются  копии FAT одновременно, а для работы используется только первый экземпляр. Если он окажется поврежденным, то произойдет обращение ко второму экземпляру. Утилиты проверки и восстановления файловой системы при обнаружении несоответствия первичной и резервной таблицы FAT осуществляет восстановление основной таблицы, используя данные из её копии.
    Система FAT очень проста и имеет одно серьезное достоинство: врожденную устойчивость к сбоям. В то же время у нее есть и ряд серьезных недостатков. Первый недостаток состоит в том, что при каждой операции над файлами система должна обращаться к FAT. Это приводит к частым перемещениям головок дисковода и в результате к резкому снижению производительности.
     Файловая  система FAT 16 может иметь не более 65535 кластеров на логический диск, и это приводит к ограничению размера логического диска. С увеличением размера диска приходится увеличивать размер кластеров, что приводит к крайне неэффективному и бесполезному расходу дискового пространства.
     В файловой системе FAT дисковое пространство логического диска делится на системную область и область данных. Системная область создается и инициализируется при форматировании диска, а в последующем обновляется при работе. Область данных содержит файлы и каталоги, которые образуют на диске иерархическое дерево каталогов, с единственной директорией не входящей в другие – корневым каталогом. Область данных доступна через пользовательский интерфейс операционной системы. Системная область содержит загрузочную запись, зарезервированные сектора, таблицу размещения файлов и корневой каталог. Для каждого файла и каталога в файловой системе хранится справочная информация. Каждый элемент такого справочника занимает 32 байта и содержит: имя файла или каталога, расширение имени файла, атрибуты файла – системный, архивный, только для чтения и др., дату и время создания и последнего изменения файла, номер начального кластера, размер файла. 
 

    Структура FAT
    FAT состоит из 5 областей.
    
Название Адрес сектора (смещение)
Главная загрузочная  запись MBR (Master Boot Record) = 0
Загрузочная запись раздела PBR (Partition Boot Record) = 1C8h (4 байта) в главной загрузочной  записи
Записи FAT = загрузочная  запись раздела + 0Eh (2 байта) в  загрузочной записи раздела
Записи  каталога = записи FAT + (16h (2 байта) * 10h (1 байт)) в загрузочной  записи раздела
Область данных (кластер 0) = записи  каталога + (11h (2 байта)*32/512) в загрузочной  записи раздела
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Размер  сектора всегда составляет 512 байтов. Это число также указано в  позиции загрузочной записи раздела 0Bh (размер записи 2 байта) в байтах.
    Кластер образуется из нескольких объединённых секторов.
Размер  диска Размер  кластера FAT16 Размер  кластера FAT32
До 32 Мбайт 512 байт Не поддерживается
32-63 Мбайт 1 Кбайт 512 байт
64-127 Мбайт 2 Кбайт 1 Кбайт
128-255 Мбайт 4 Кбайт 2 Кбайт
256-511 Мбайт 8 Кбайт 4 Кбайт
512-1023 Мбайт 16 Кбайт 4 Кбайт
1024-2047 Мбайт (2 Гбайт) 32 Кбайт 4 Кбайт
2048-4096 Мбайт (4 Гбайт) 64 Кбайт 4 Кбайт
4097-8191 Мбайт (8 Гбайт) Не поддерживается 4 Кбайт
8192-16383 Мбайт (16 Гбайт) Не поддерживается 8 Кбайт
16384-32767 Мбайт (32 Гбайт) Не поддерживается 16 Кбайт
От 32 Гбайт Не поддерживается 32 Кбайт
    Количество  секторов в кластере также указаны  в позиции загрузочной записи раздела 0Dh (размер записи 1 байт).
    Главная загрузочная запись (MBR)
    Master Boot Record - этот сектор несет информацию о разделах, существующих на диске, с каких цилиндров, головок и секторов они начинаются (partition table). Есть также указание для BIOS, где надо искать основные файлы операционной системы.
Адрес Описание Размер, байтов
000h Главная загрузочная запись 446
1BEh 1. Запись  раздела 16
1CEh 2. Запись  раздела 16
1DEh 3. Запись  раздела 16
1EEh 4. Запись  раздела 16
1FEh Сигнатура BIOS (55h AAh) 2
 
    
      Загрузочная запись  раздела (PBR)
    Находится в разделе и содержит сведения о форматировании этого раздела.
Адрес Описание Размер  поля, байтов
00h Указание  перехода + NOP 3
03h OEM название 8
0Bh Количество  байтов в секторе на жестком диске 2
0Dh Количество  секторов в кластере 1
0Eh Количество  зарезервированных секторов 2
10h Количество  копий FAT, как правило, 2 1
11h Количество  возможных записей в корневом каталоге: 512 при FAT16 2
13h Количество  секторов в более маленьких разделах 2
15h Тип носителя: F8 для жестких дисков; F0 для дискет. 1
16h Секторов  на FAT 2
18h Секторов  на дорожку 2
1Ah Число головок 2
1Ch Зарезервированные сектора в начале жесткого диска 4
20h Общее число секторов в разделе 4
24h Номер дисковода. Первый жёсткий диск имеет  обозначение 80h, второй 81h и т.д. 2
26h Расширенная загрузочная сигнатура (29h) 1
27h Серийный  номер носителя данных 4
2Bh Наименование  носителя данных 11
36h Название FAT (FAT16) 8
3Eh Исполняемый код 448
1FEh Сигнатура (55h AAh) 2
 
    
      Записи FAT
    Каждая  запись имеет размер 2 байта, а её позиция соответствует кластеру в области данных.
    Запись  содержит в себе либо номер следующего кластера файла, либо состояние текущего кластера.
    При записи файла на диск, информация о  нем записывается в Root Directory. В поле "указатель" записывается номер начального кластера. По этому номеру, система обращается в ячейку таблицы, с таким же номером, где будет записан номер следующего кластера. И так далее, до тех пор, пока не будет описано расположение всего файла на диске. Запись закончится командой "стоп", то есть на этом кластере файл заканчивается.
    Считывание  происходит так же. Сначала считывается  информация о файле, затем по указателю  система переходит в таблицу  и там, считывает остальные номера кластеров, которые занимает файл.
Рис. 3

    На  Рис. 3 показан механизм работы.
    Возьмем, к примеру, файл mydoc.txt. В поле "указатель" стоит номер 01. По этому номеру, обратившись  в FAT (номера ячеек написаны сверху), находим следующий номер 03. Обратившись  по номеру 03, находим номер 04. Но номеру 04 находим номер 05, где записана команда "стоп". Итак, получилось, что файл находится в кластерах с номерами 01, 03, 04 и 05.
    Файл zopa.sys занимает всего один кластер.
    
Рис. 4

    На  Рис. 4 показано, как эти файлы будут расположены на жестком диске.
    Записи каталога
    В элементе каталога хранятся атрибуты файла.
Адрес Размер, байтов Значение
0h 8 Имя файла
8h 3 Расширение
0Bh 1 Свойства  файла (00ARSHDV) 
00: зарезервированные биты 
A: бит "архивный" 
R: бит "только для чтения" 
S: бит "системный" 
D: бит "каталог" 
V: бит "том"
16h 2 Время
18h 2 Дата
1Ah 2 Первый  кластер
1Ch 4 Размер
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    
      Область данных (кластер  0)
    Область данных содержит файлы и каталоги, которые образуют на диске иерархическое  дерево каталогов, с единственной директорией  не входящей в другие - корневым каталогом. Область данных доступна через пользовательский интерфейс операционной системы.  
 
 
 
 
 
 
 

    Файловая  система FAT16
    Файловая система FAT 16 является основной для ОС DOS, Windows 95?98?Me, Windows NT?2000?XP, а также поддерживается большинством других систем.
    FAT 16 представляет собой простую ФС, разработанную для небольших дисков и простых структур каталогов. Число 16 означает, что данная файловая система 16-разрядная - для адресации кластеров используется 16 разрядов. ОС использует Таблицу размещения файлов для поиска файла и определения кластеров, которые этот файл занимает на жестком диске. Кроме того, в Таблице фиксируются сведения о свободных и дефектных кластерах. Чтобы легче было осмыслить файловую систему FAT16, представьте себе оглавление книги и как вы работаете с этим оглавлением, вот именно также ОС работает с FAT 16. 
    Чтобы прочитать файл, ОС должна найти по имени файла запись в папке и прочитать номер первого кластера файла. Первый кластер представляет собой начало файла. Затем необходимо прочитать соответствующий первому кластеру файла элемент FAT. Если элемент содержит метку - последний в цепочке, то дальше ни чего искать не нужно: весь файл умещается в одном кластере. Если кластер не последний, то элемент таблицы содержит номер следующего кластера. Содержимое следующего кластера должно быть прочитано вслед за первым. Когда будет найден последний кластер в цепочке, то, если файл не занимает весь кластер целиком, необходимо отсечь лишние байты кластера. Лишние байты отсекаются по длине файла, хранящейся в записи папки. 
    Чтобы записать файл, ОС должна выполнить следующую последовательность действий. В свободном элементе папки создается описание файла, затем ищется свободный элемент FAT, и ссылка на него размещается в записи папки. Занимается первый кластер, описываемый найденным элементом FAT. В этот элемент FAT помещается номер следующего кластера или признак последнего кластера в цепочке. 
    ОС действует таким образом, чтобы собирать цепочки из соседних кластеров по нарастанию номера. Понятно, что обращение к последовательно расположенным кластерам будет происходить значительно быстрее, чем к кластерам, случайным образом, разбросанным по диску. При этом игнорируются уже занятые и помеченные в FAT как дефектные кластеры. 
    В файловой системе FAT16 под номер кластера отведено 16 разрядов. Поэтому максимальное количество кластеров составляет 65 525, а максимальный размер кластера 128 секторов. В таком случае максимальный размер разделов или дисков в FAT16 составляет 4,2 гигабайта. При логическом форматировании диска или раздела ОС старается использовать минимальный размер кластера, при котором получающееся количество кластеров не превышает 65525. Очевидно, что чем больше размер раздела, тем больше должен быть размер кластера. Многие ОС неправильно работают с кластером размером в 128 секторов. В результате максимальный размер раздела FAT16 уменьшается до 2 гигабайт. Обычно чем больше размер кластера, тем больше становятся потери дискового пространства. Это связано с тем, что последний кластер, занимаемый файлом, заполнен лишь частично.
    Например, если файл размером 17 Кбайт записывается в раздел с размером кластера 16 Кбайт, то этот файл займет два кластера, причем первый кластер будет заполнен полностью, а во втором кластере будет записан  только 1 Кбайт данных, а остальные 15 Кбайт пространства второго кластера останутся не заполненными и будут  недоступными для записи других файлов. Если на больших дисках записывается большое количество маленьких файлов, то потери дискового пространства будут значительны.
    Возможны  два способа уменьшения потерь дискового пространства:
    Разбиение дискового пространства на мелкие разделы с малым размером кластера.
    Использование файловой системы FAT32, в которой для нумерации кластеров используется 28 разрядов, что позволяет значительно уменьшить размер кластера.
4.1. Преимущества и недостатки FAT16
 
    Преимущества:
    файловая система поддерживается ОС MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000, а также некоторыми ОС UNIX;
    существует большое число программ, позволяющих исправлять ошибки в этой файловой системе и восстанавливать данные;
    при возникновении проблем с загрузкой с жесткого диска система может быть загружена с флоппи-диска;
    данная файловая система достаточно эффективна для томов объемом менее 256 Мбайт.
    Недостатки:
    корневой каталог не может содержать более 512 элементов. Использование длинных имен файлов существенно сокращает число этих элементов;
    FAT16 поддерживает не более 65 536 кластеров, а так как некоторые кластеры зарезервированы ОС, число доступных кластеров — 65 524. Каждый кластер имеет фиксированный размер для данного логического устройства. При достижении максимального числа кластеров при их максимальном размере (32 Кбайт) максимальный объем поддерживаемого тома ограничивается 4 Гбайт (под управлением Windows 2000). Для поддержания совместимости с MS-DOS, Windows 95 и Windows 98 объем тома под FAT16 не должен превышать 2 Гбайт;
    не поддерживается резервная копия загрузочного сектора;
    в FAT16 не поддерживается встроенная защита файлов и их сжатие;
    на дисках большого объема теряется много места за счет того, что используется максимальный размер кластера. Место под файл выделяется исходя из размера не файла, а кластера.
    

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Файловая система FAT32
    FAT32 — последняя версия файловой системы FAT и улучшение предыдущей версии, известной как FAT16. Она была создана, чтобы преодолеть ограничения на размер тома в FAT16, позволяя при этом использовать старый код программ MS-DOC и сохранив формат. FAT32 использует 32-разрядную адресацию кластеров. FAT32 появилась вместе с Windows 95 OSR2.
    В составе FAT32 реализованы следующие усовершенствования по сравнению с предыдущими версиями файловых систем FAT.
    FAT32 поддерживает диски размером до 2 терабайт. 
    FAT32 более эффективно использует пространство на диске. За счет поддержки кластеров меньшего размера (4 КБ на дисках до 8 ГБ) файловая система FAT32 использует пространство на больших дисках на 10-15% эффективнее, чем FAT или FAT16.
    FAT32 более надежна. FAT32 поддерживает изменение места расположения корневой папки и использование резервной копии таблицы размещения файлов (вместо основного экземпляра). Кроме того, загрузочная запись на дисках FAT32 включает резервную копию наиболее важных структур данных. Таким образом, диски FAT32 менее подвержены опасности одиночного сбоя, чем диски FAT16.
    FAT32 более гибка. Корневая папка на диске FAT32 представляет собой стандартную последовательность кластеров, а значит, может размещаться в любом месте диска. Прежние ограничения на количество элементов в корневой папке больше не действуют. Кроме того, с целью использования другого (не основного) экземпляра таблицы размещения файлов можно отключить ее отражение. Эти функции позволяют динамически изменять размер разделов FAT32 (такая возможность заложена в структуре FAT32, однако не была реализована корпорацией Майкрософт в исходных версиях файловой системы).
  5.1. Преимущества и недостатки FAT 32
    Преимущества:
    выделение дискового пространства выполняется более эффективно, особенно для дисков большого объема;
    корневой каталог в FAT32 представляет собой обычную цепочку кластеров и может находиться в любом месте диска. Благодаря этому FAT32 не накладывает никаких ограничений на число элементов в корневом каталоге;
    за счет использования кластеров меньшего размера (4 Кбайт на дисках объемом до 8 Гбайт) занятое дисковое пространство обычно на 10-15% меньше, чем под FAT16;
    FAT32 является более надежной файловой системой. В частности, она поддерживает возможность перемещения корневого каталога и использования резервной копии FAT, если первая копия получила повреждение. Кроме того, загрузочный сектор FAT32 был расширен по сравнению с FAT16 и содержит резервные копии жизненно важных структур данных.
    Недостатки:
    Штатными средствами Windows 2000Windows XPWindows Vista и Windows 7 невозможно создать разделы FAT32 более 32 ГБ, однако, с такими разделами возможно работать, если они были предварительно созданы в других ОС. Причина этого заключается в том, что, по мнению Microsoft, при увеличении размера тома FAT32 выше 32 ГБ резко падает производительность. 
    и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.