File Allocation Table

FAT – File Allocation Table

BS - boot sector

CLI - Clear interrupt flag

OEM - Original Equipment Manufacture

DBCS - Double Byte Character Set

OS - operačný systém (Operating System)

Pevný disk sa skladá z niekoľkých platní, každá z platní má dva povrchy. Tieto povrchy sú číslované od 0. Na každom povrchu sú stopy (taktiež číslované od 0) a sektory (číslované od 1). Stopa je sústredná kružnica a sektor kruhový výsek tejto kružnice. Prienikom jednej stopy a jedného sektoru vznikne oblasť, na ktorú sa dá zapísať obvykle 1/2 KB (teda 512 B).

Na pevnom disku sa používajú súborové systémy FAT16 nebo FAT32, pre diskety sa dá použiť FAT12. Prienikom jednej stopy a jedného alebo viacerých sektorov vznikne tzv. alokovatelná jednotka alebo tiež klaster (cluster). U FAT16 to sú dva sektory, do jedného klastera môžeme zapísať 2*512 = 1024 B, u FAT32 štyri sektory (dá sa vybrať pri prevode na FAT32), môžeme tu zapísať napr. 4*512 = 2048 B.

Pokiaľ chceme uložiť nejaký súbor, operačný systém vezme prvý voľný klaster, ak tento kapacitne nestačí, pridá ďalší voľný ktorý nájde, pričom hľadá od začiatku disku.

Dôsledkom je:

• dochádza k fragmentácii priestoru na disku (ďalší voľný klaster sa nenachádza za použitým pre predchádzajúcu časť súboru)
• ak je súbor kratší ako jeden klaster (stačí jeden bajt), je vždy zabraný celý klaster (2 alebo 4 KB)

BIOS po POSTe (POST = Power on self test) načíta nultý LBA sektor jednotky na adresu 0x0000:0x7C00 a prenesie sem kontrolu (inštrukcia JMP 0x0:0x7C000). Nultý LBA sektor pevného disku a napr. diskety sa odlišuje tým, že na pevnom disku sú zaznamenané oddiely a je zvyčajne naprogramovaný tak aby načítal a spustil boot sektor aktívnej oblasti disku. Tento typ zápisu sa nazýva Master Boot Record (MBR). Ten na diskete je rovnaký ako boot sektor oddielu disku a nazýva sa Volume Boot Record.

Súborový systém v MS DOSe a jemu podobných systémoch je organizovaný pomocou FAT. Rozoznávame FAT12 a FAT16 (FAT32) podľa toho, koľko bitov vyhradzuje na (logickú) adresáciu disku. FAT je jednorozmerná tabuľka (pole), ktorá obsahuje údaje o obsadenosti jednotlivých oblastí (cluster=klaster) disku/diskety. Väčšinou existujú dve kópie (ak by sa jedna (prvá) fyzicky porušila). FAT spolu s adresármi určuje fyzické uloženie súborov.

Disketa aj disk sú delené na klastre, ktoré sú z hľadiska súborového systému MS DOSu najmenšou adresovateľnou jednotkou (sú to vlastne logické bloky). Priestor na diskete sa súborom prideľuje po klasteroch. Ak napr. klaster pozostáva z 8 sektorov, t. j. má 4KB, a v adresári je 100 súborov po 100B, vznikne 10KB údajov, ale v súborovom systéme zaberajú 100x4KB=400KB miesta, t. j. využívate priestor na 2,5%. Nanešťastie počet klasterov je zhora ohraničený typom FAT: 4096 pre FAT12 (reálne o niečo menej), 65536 pre FAT16 (reálne zase o niečo menej). To je najväčší problém súborového systému typu FAT hlavne pri veľkých diskoch – vynucuje veľké klastre a tým plýtva priestorom.

Prvá dátová štruktúra na zväzku FAT sa nazýva BPB (Bios Parameter Block). Je umiestená v prvom sektore zväzku v "rezervovanej oblasti" (tento sektor sa tiež nazýva "boot sektor", "reserved sektor" alebo "nultý sektor"). Ide o prvý sektor zväzku.

FAT je najdôležitejšia popisná tabuľka média. Definuje, ktoré sektory sú voľné, ktoré sú použité, pre ktorý súbor, v akom poradí idú sektory súboru za sebou, definuje rezervované sektory, sú v nej zakódované aj všetky dĺžky súborov. Najdôležitejšia informácia je informácia o tom, ako za sebou idú sektory jednotlivých súborov.

Na médiu môže byť jedna alebo dve FAT. V prípade, že na médiu je len jedna FAT, logické číslo prvého sektora druhej FAT je nulové a tak isto je nulový aj bit 6 v identifikačnom bajte média (offset #20). Každá FAT je umiestnená na médiu kvôli efektívnemu prístupu v sektoroch ktoré idú bezprostredne za sebou od prvého sektora, ktorého číslo je definované v boot sektore. Tento prístup umožňuje mať FAT umiestnenú kdekoľvek na médiu (hoci aj kvôli efektívnemu seekovaniu v strede média) ale FAT musí ostať celá pokope, nemôže byť rozptýlená po médiu.

FAT sa skladá z položiek, každá položka zodpovedá jednému sektoru média. Položky zaberajú podľa potreby 16 alebo 32 bitov. Podľa toho potom rozlišujeme či ide o systém FAT16 alebo FAT32. Bajty sú v položke usporiadané vždy od najnižšieho po najvyšší. FAT32 sa používa, ak počet sektorov na médiu je väčší než umožňuje adresovať FAT16, čo je 2^14 – 256 alebo 16128 sektorov, alebo ak veľkosť sektora (klastera) je väčšia ako 2^14 alebo 16384 bajtov.

Posledný sektor súboru obsahuje po vynulovaní najvyššieho bitu položky presný počet bajtov ktoré ešte súbor zaberá v tomto sektore. Ak je tento počet nulový, potom skutočný počet týchto bajtov je rovný veľkosti sektora, t. j. sektor je využitý celý, čiže dĺžka súboru je deliteľná veľkosťou sektora v bajtoch.

Zmazanie súboru len vynuluje najvyšší bit FAT položky. Všetky položky od 00.00.00.00 do 7F.FF.FF.FF sa chápu ako volné sektory ktoré sa môžu ďalej použiť. Špeciálny sektor je napr. boot, prípadne na bootovateľnom médiu operačný systém, ktorý sa nenachádza v klasickom súbore. Neexistujúci sektor je keď napr. médium má len 250 sektorov, FAT je dlhá 250*4=1000 bajtov ale keďže FAT zaberá celočíselný počet sektorov tak zvyšných 24 bajtov FAT obsahuje hodnotu FF.FF.FF.FF.

Voľné sektory pripravené na alokovanie sa od už obsadených alokovaných sektorov jednoznačne líšia najvyšším bitom položky. Voľné sektory ho majú nulový, obsadené položky jednotkový. Preto sa pri alokácii ďalších sektorov na médiu môžu vyberať len sektory ktoré majú tento bit nulový.

FAT tabuľka definuje spojový zoznam rozsahu súboru (klastery). FAT začína na logickom sektore prvého segmentu.

Prvý byte FAT sa nazýva Deskriptor media alebo tiež identifikačný byte FAT. Od ďalšieho 5 bytu (12b FAT) alebo 7 bytu (16b FAT) sú samé 0ffH. Zvyšok FAT sa skladá z 12 alebo 16 bitových buniek, ktoré reprezentujú jeden klaster disku. Význam hodnôt položiek vo FAT:

Klastery (cluster) dátovej časti sú očíslované. FAT obsahuje pre každý klaster jeden záznam ktorý zaberá 2 alebo 4 bajty (podľa typu FAT). Ak je v klastri súbor alebo adresár, záznam obsahuje odkaz na záznam klastrov na ktorom súbor pokračuje ak nejde o posledý klaster súboru (0xFF). Adresárový alebo súborový kontajner vo FAT je bežný súbor – 32 bajtový záznam FAT adresára. FAT mapuje oblasti dát vo zväzku podľa čísla klastera. Prvý dátový klaster je klaster 2. Prvý sektor klastera 2 je vypočítaný použitím BPB polí pre zväzok.

Dátová oblasť sa skládá z položiek:

• meno súboru, poklal je kratšie je doplnené medzerami
• prípona
• atribúty – jednotlivé bity: xxADLSHR
  • x voľný
  • x voľný
  • A – k archivácii
  • D – adresár (Directory)
  • L – menovka disku (Label)
  • S – systémový (System)
  • H – skrytý (Hidden)
  • R – iba na čítanie (Read only)
• čas poslednej zmeny
• dátum poslednej zmeny
• odkaz na prvý klaster súboru (podadresára)
• veľkosť súboru v B

Menovka disku (Label) môže zabrať priestor pre meno a príponu, zaberá teda 11 znakov.

Atribút A - je nastavený, pokiaľ chceme pri spustení archivačného programu zálohovať aj tento súbor. Pri archivácii sa tento atribút zruší, pri každej zmene súboru sa nastaví.

Atribút D - znamená, že nejde o súbor, ale o adresár, potom predposledný riadok tabuľky obsahuje odkaz na oblasť, v ktorej nájdeme miesto obsahu súboru rad položiek rovnako štrukturovaných.

Atribút L - určuje, že ide o menovku disku

Atribút S - určuje súbory dôležité pre operačný systém.

Atribút H - označuje skryté súbory. Aby sme ju mohli vidieť napr. v Prieskumníkovi Windows alebo pri použití DIR v DOS-e, musíme tuto voľbu nastaviť v menu Nástroje-Možnosti.

Atribút R - znamená, že súbor sa dá iba čítať, ale nedá sa doň zapisovať.

Adresár FAT nie je nič iné ako "súbor" zložený z lineárneho zoznamu 32 bajtových štruktúr. Jediný adresár, ktorý musí byť vždy prítomný je koreňový adresár. U médií s FAT12 / FAT16 je koreňový adresár umiestený hneď za poslednou FAT a má pevnú veľkosť v sektoroch, spočítanú z hodnoty BPB_RootEntCnt. Pre tieto média je prvý sektor koreňového adresára daný číslom sektora vzťahujúcim sa k prvému sektoru zväzku FAT