Systemy plików używane w systemach operacyjnych DOS i Windows

Rodzaje systemów plików FAT

Systemy plików FAT były tworzone w czasach, gdy projektowano nośniki danych o pojemnościach rzędu 180kB. Z biegiem czasu systemy te projektowano z myślą o coraz to większych nośnikach. W chwili obecnej istnieją trzy podstawowe rodzaje systemów FAT: FAT12, FAT16 oraz FAT32. Różnią się one między sobą liczbą bitów, na których kodowany jest numer jednostki alokacji plików, zwany popularnie klastrem. Liczba ta znajduje się w nazwie systemu plików.

FAT12

System FAT wziął swoją nazwę od File Allocation Table. Jest to system plików, który powstał pod koniec lat 70-tych. Znalazł on powszechne zastosowanie w takich systemach operacyjnych jak DOS oraz Windows. Podobnie jak w przypadku DOSu wywodzi się on z systemów CP/M. Opisuje on sposób rozmieszczenia plików, katalogów oraz wolnej przestrzeni na takich typach nośników jak dyski twarde i dyskietki. Do najważniejszych elementów systemu należy tablica, która informuje o rozmieszczeniu poszczególnych plików na partycji FAT. Nazwa tego systemu plików pochodzi właśnie od nazwy tej tablicy.

FAT16

System plików FAT16 jest oparty na tablicy, która opisuje, w którym klastru dysku twardego lub magnetycznej dyskietki system operacyjny powinien szukać zapisanego na nim pliku. Tablica ta tworzona jest w czasie formatowania danego nośnika danych. Podstawową wadą tego systemu plików jest ograniczenie maksymalnego rozmiaru partycji do 2GB. Ograniczenie to stanowi poważny kłopot przy dyskach o rozmiarach rzędu kilkuset gigabajtów, dlatego w dzisiejszych czasach wyszedł on z praktycznego użycia. Pierwsze z dwóch rekordów tablicy alokacji to dane opisujące FAT16 oraz jego kopię. Kolejne rekordy odpowiadają za sprecyzowanie położenia danych plików. Każdy z rekordów struktury odpowiada za prawidłowe opisanie pojedynczego klastra z danymi. W przypadku, gdy dany plik przekracza rozmiar pojedynczej jednostki alokacji, w polu FAT16 znajdzie się adres kolejnego zajętego klastra. Dane, które dotyczą zbiorów umieszczonych w poszczególnych katalogach są przechowywane w katalogu głównym. Każde pole, które opisuje plik, posiada rozmiar 32 bajtów i możliwe jest umieszczenie w nim takich informacji jak nazwa pliku, jego atrybuty, rozmiar, data ostatniej modyfikacji oraz pierwszy klaster. W miarę postępu technologicznego FAT16 wielokrotnie unowocześniano, aby osiągnąć możliwie najbardziej efektywną pracę z dyskami o dużych pojemnościach oraz z bardzo szybkimi komputerami osobistymi.

FAT32

FAT32 jest odmianą systemu plików FAT, z którego korzystają systemy operacyjne takie jak: Windows 95, Windows 98, a nawet nowsze systemy jak Windows XP. FAT32 umożliwia prawidłowe rozpoznanie 2 do potęgi 32, czyli 4 294 967 296 adresów jednostek alokacji, co umożliwia obsługę dysków twardych o pojemności nawet 2 terabajtów. Podczas zapisu plików na dysk często mamy do czynienia ze stratami pojemności. Dzieje się tak w przypadku zapisu pliku o pojemności 6kB na dysku o klastrze 32kB, jak w systemie FAT. Strata miejsca wynosi więc aż 26kB. Na pojedynczy klaster w systemie FAT32 przypada dokładnie 8 sektorów, których łączna pojemność wynosi 4kB, dla dysków 8GB. Dzięki takiemu rozwiązaniu straty pojemności nie są duże, przy zapisie pliku 6kB strata pojemności wynosi zaledwie 2kB. Stosując system FAT32 w przypadku dysków o większych pojemnościach nie zachodzi konieczność dzielenia dysku na mniejsze partycje, jak miało to miejsce w przypadku systemu FAT.

VFAT - Virtual FAT

VFAT jest wirtualnym systemem plików działającym w systemach Windows 9x, a także w Windows NT. W nazwie tego systemu plików występuje słowo wirtualny, a to z uwagi na to, że VFAT stanowi rozszerzenie możliwości systemu plików FAT. Dodatkowe zalety tego systemu to: obsługa długich nazw plików oraz wykorzystywanie VCACHE. VCACHE jest systemem odpowiedzialnym za zarządzanie pamięcią podręczną procesora, która używana jest do doraźnego przechowywania danych, które przeznaczone są do szybkiego przetworzenia przez procesor. VCACHE jest stabilniejszy oraz wydajniejszy od rozwiązań, które są stosowane w starszych wersjach systemów operacyjnych. Dzieje się tak z dwóch powodów: system ten pracuje w trybie chronionym oraz jest systemem 32 - bitowym. Poza tymi zaletami nie musi on rezerwować na stałe określonego obszaru pamięci, możliwy jest bowiem swobodny dostęp do nieużywanej w danej chwili pamięci RAM. Reasumując dzięki zastosowaniu systemu VFAT uzyskujemy większą wydajność naszego komputera.

NTFS

System plików NTFS został zaprojektowany na potrzeby systemu Windows NT. Skrót ten oznacza New Technology File System, czyli System Plików Nowej Technologii. Jest on znacznie bardziej zaawansowany od swoich poprzedników - systemów plików FAT. Zapewnia dużo większą stabilność oraz bezpieczeństwo naszej pracy. Rozmiar klastra danych przestał już być problemem. Obsługuje on również znacznie większą ilość atrybutów w stosunku do systemu plików FAT, czerpiąc ze sprawdzonych rozwiązań znanych z Linuxowych systemów plików. System ten wszedł do powszechnego użytku wraz z wprowadzeniem na rynek systemów operacyjnych Windows 2000 oraz Windows XP.