Стартовый сектор (сектор начальной загрузки, Boot-сектор).

Команда FORMAT формирует таблицу размещения файлов (FAT) и директорию диска. Обе эти структуры тесно связаны с ор­ганизацией доступа к файлам. FAT–таблица имеет исключительное значение при обслужива­нии файлов, ее нарушение приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, поэтому к ней предъявляются особые требования надежности, и она существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами ОС. В случае потери, повреждении первой копии FAT система получает доступ ко второй, сама восстанавливает её с помощью копии.

На стандартной дискете, имеющей по 8 секторов на дорожке, FAT занимает 1 сектор.

Поскольку размер FAT ограничен, то для дисков, размер которых больше 32Мб, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не возможно. В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры.

Кластер является наименьшей единицей адресации к данным.

FAT – это таблица размещения файлов. В этой таблице ПК запоминает адреса записанных файлов. Количество ячеек таблицы равно количеству кластеров на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов, т.е. последовательности адресов секторов, в которых хранятся файлы. Когда нам нужен какой-либо файл, ПК находит в этой таблице адрес файла (номер поверхности, номер дорожки и номер первого кластера), после чего магнитная головка переводится в нужное положение, файл считывается и направляется в оперативную память для обработки. Если файл занимает несколько кластеров, то в первом кластере указывается ссылка – где искать следующий кластер файла и т.д. У каждого файла адрес записывается в таблицу двухбайтным числом (16 битов), поэтому FAT 16 позволяет размещать 2¹⁶ адресов. У FAT 32 каждый адрес занимает 32 бита (2³² адресов). Каждый файл имеет в FAT свой уникальный адрес. 2 файла не могут содержаться в одном кластере, иначе у них будет один адрес и при вызове одного из файлов компьютер не сможет выбрать, какой из них вам нужен.

MS-DOS, Windows 95 и Windows NT – реализуют FAT-16. Для дисков объёмом от 1 до 2Гб, длина кластера тогда составляет 32Кб (64 сектора). Потери свободного дискового пространства тогда могут составлять от 25 до 40% емкости ж.д. С дисками объёмом больше 2 Гб FAT-16 работать не может (не хватает адресов). Windows 98 использует FAT-32. Для стандартных дисков размером 8 Гб эта система обеспечивает размер кластера 4 Кб (8 секторов).

Потери свободного дискового пространства. Каждый файл, записываемый на диск, занимает целое число кластеров, причем часть памяти последнего кластера не используется, т.к. 2 файла не могут быть записаны в один кластер. Даже если файл составляет всего 11б, на диске он займет целый кластер (4Кб). Поэтому при размещении на диске большого количества файлов получается большая потеря свободного дискового пространства. Эта проблема решается с помощью использования FAT 32 (вместо FAT 16), т.к. размер кластера у нее меньше, однако эта таблица сама занимает много места (32Мб). Также потери дискового пространства можно уменьшить, разбив ж.д. на несколько логических дисков, каждый из которых будет иметь свою FAT, тогда размер кластера, а следовательно и потери уменьшатся.

Файловые системы NTFS4 (Windows NT) и NTFS5 (Windows 2000). NTFS выросла из файловой системы HPFS, разрабатываемой совместно IBM и Microsoft для OS/2. она начала использоваться вместе с Windows NT 3.1 в 1993г. Основные технологические достижения:

1. Работа с большими дисками. NTFS имеет размер кластера 512 байт, что является оптимальным, но можно поменять до 64 Кб. Теоретически NTFS способна работать с дисками размером 16.777.216 терабайт, но таких дисков еще не существует.

2. Устойчивость. NTFS содержит 2 копии аналога FAT, которые называются MFT (Master File Table), которые в отличие от FAT больше напоминают базу данных. Если оригинал MFT поврежден, то система при следующей загрузке использует копию. NTFS использует систему транзакций защиты данных при записи файлов на диск.

3. Защищенность. NTFS рассматривает файлы как объекты. Каждый файловый объект обладает свойствами (имя, дата создания, обновления. архивный статус и т.п.) и содержит набор методов, которые позволяют с ним работать (открыть, читать, исправлять и т.п.). При обращении к файлу специальный контроллер определяет имеете ли вы право на использование этих методов. Кроме того, файлы можно шифровать.

4. Компрессия данных. NTFS позволяет сжимать отдельные каталоги и файлы. В отличие от DriveSpace, который сжимает только диски целиком.

5. Поддержка формата ISO Unicode. Формат Unicode использует 16 бит для кодировки каждого символа, в отличие от ASII, который использовал 7 или 8 бит. Пользователь может называть файл на любом языке – система будет это поддерживать, не требуя изменить кодовую страницу.

Отличия файловой системы NTFS5: 1) наличие квотирования (ограничения максимального объема дискового пространства для пользователя, которое он может использовать); 2) возможность поиска файла по имени владельца, установления права доступа к отдельным файлам.