用实践法掌握FAT文件系统
FAT文件系统原理
FAT文件系统原理FAT（File Allocation Table）文件系统是一种用于管理磁盘空间和存储文件的文件系统。
它最初由微软公司于1977年开发，广泛应用于早期的个人电脑和移动设备中。
FAT文件系统具有简单、可靠和高兼容性的特点，因此仍被用于许多现代操作系统中。
FAT文件系统的核心原理是使用文件分配表（File Allocation Table）来跟踪文件在存储媒体中的分配情况。
文件分配表是一个表格，用于记录存储媒体上每个存储块（cluster）的分配情况。
存储媒体（如硬盘、闪存等）被划分为一个个固定大小的存储块，文件分配表将这些存储块连接起来以形成文件。
FAT文件系统使用一个文件目录来记录所有文件和目录的相关信息。
每个文件和目录占据一个固定大小（通常为32字节）的目录条目。
每个目录条目包含了文件的名称、大小、起始簇号等信息。
目录条目中有一个特殊的标记，用于表示该条目是否已被删除或者未被使用。
当用户创建一个新文件时，FAT文件系统首先会找到一个未被使用的目录条目来保存文件的信息。
然后，它会从文件分配表中寻找连续的空闲存储块以存储文件的内容，并将这些存储块的索引记录到文件分配表中。
当用户删除一个文件时，FAT文件系统会将对应的目录条目标记为未使用，并将文件分配表中对应的存储块标记为可用。
FAT文件系统的文件访问速度较慢，主要是因为文件分配表的顺序访问会带来一定的开销。
为了加速文件访问，FAT文件系统采用了簇的概念。
一个簇由多个连续的存储块组成，文件的内容被分配到一个或多个簇上。
这样，文件系统可以根据文件的簇号从文件分配表中快速定位到文件的实际存储位置，减少顺序查找的时间。
此外，FAT文件系统还具有很好的兼容性。
它可以在不同的操作系统和硬件平台上使用，并且可以与其他文件系统（如NTFS、EXT等）共存。
这使得FAT文件系统成为许多移动设备、U盘、闪存卡等存储介质的常用文件系统。
总的来说，FAT文件系统通过使用文件分配表来管理存储媒体的空间，并使用目录条目来记录文件和目录的相关信息，实现了简单、可靠和高兼容性的文件管理。
FAT文件系统分析
FAT文件系统分析FAT文件系统的数据结构中有两个重要的结构：文件分配表和目录项：文件和文件夹内容储存在簇中，如果一个文件或文件夹需要多余1个簇的空间，则用FAT表来秒速如何找到另外的簇。
FAT结构用于指出文件的下一个簇，同时也说明了簇的分配状态。
FAT12、FAT16、FAT32这三种文件系统的主要区别在于FAT项的大小不同。
FAT文件系统的每一个文件和文件夹都被分配到一个目录项，目录项中记录着文件名、大小、文件内容起始地址以及其他一些元数据。
在FAT文件系统中，文件系统的数据记录在“引导扇区DBR”中。
引导扇区位于整个文件系统的0扇区，是文件系统隐藏区域的一部分，我们称其为DBR（DOS Boot Recorder ——DOS引导记录）扇区，DBR中记录着文件系统的起始位置、大小、FAT表个数及大小等相关信息。
在FAT文件系统中，同时使用“扇区地址”和“簇地址”两种地址管理方式。
这是因为只有存储用户数据的数据区使用簇进行管理（FAT12和FAT16的根目录除外），所有簇都位于数据区。
其他文件系统管理数据区域是不以簇进行管理的，这部分区域使用扇区地址进行管理。
文件系统的起始扇区为0号扇区。
FAT32的保留区FAT32文件系统的开始部分有一个由若干扇区组成的保留区，保留区的信息会记录在DBR扇区中，比较常见的为32、34或38个扇区。
引导扇区：引导扇区是FAT32文件系统的第一个扇区，也称DBR扇区。
包含以下基本信息：·每扇区字节数·每簇扇区数·保留扇区数·FAT表个数·文件系统大小（扇区数）·每个FAT表大小（扇区数）·根目录起始簇号·其他附加信息说明：我们可以通过每个FAT表的大小扇区数乘以FAT的个数得到FAT区域的大小；通过保留扇区数和FAT区域的大小就可以得知数据区的起始位置，也即文件系统第一簇的位置。
由根目录的簇号和第一簇的位置就可以得到根目录的位置。
FAT文件系统原理
FAT文件系统原理FAT（File Allocation Table）是一种文件系统，最早由微软公司开发，用于磁盘驱动器的存储和管理。
FAT文件系统的设计目标是简单、高效和可移植，因此得到了广泛应用，尤其是在早期的计算机系统中。
下面是FAT文件系统的原理的详细解释。
FAT文件系统使用文件分配表来跟踪文件在磁盘上的存储位置。
文件分配表是一个记录了文件分配信息的表格，它包含了每个存储块的状态（已分配或未分配），以及下一个块的指针。
文件分配表把磁盘划分为多个存储簇（通常是一个或多个扇区的集合），文件存储在这些存储簇中。
FAT文件系统的核心数据结构是文件分配表。
文件分配表包含两个关键信息：文件分配表项和簇号。
文件分配表项记录了每个存储簇的状态。
常见的状态有：未分配、已分配但没有数据和已分配且有数据。
簇号用来标识文件磁盘上的存储位置，每个文件可以由一个或多个存储簇组成。
文件分配表项中的指针指向下一个簇号，在文件存储过程中，文件系统就是按照这个指针链条来定位文件数据的。
在FAT文件系统中，文件的起始簇号存储在目录项中。
目录项是一个结构，记录了文件的属性、文件名和文件的起始簇号等信息。
簇号指向文件分配表中的对应项，然后根据指针链条逐个访问每个存储簇，直到全部访问完毕，就可以读取或写入整个文件了。
由于每个存储簇的大小是固定的，在读取文件时，可能会出现一些碎片。
碎片是指数据文件被分散地存储在多个存储簇中，而不是连续存储在相邻簇中。
为了避免碎片化，FAT文件系统有一些处理碎片问题的策略。
例如，文件系统会优先将新文件存储在已删除文件的存储簇上，这样可以最大程度地保持簇的连续性，减少碎片。
此外，FAT文件系统也支持磁盘碎片整理工具，用于优化磁盘空间的利用率。
FAT文件系统的一个优势是可移植性。
由于FAT文件系统是一种简单和通用的文件系统，因此可以在不同的操作系统和平台上使用。
它的文件系统结构相对简单，易于实现和理解。
因此，FAT文件系统广泛用于嵌入式设备、移动存储介质和U盘等。
文件系统fat和ntfs的原理
文件系统fat和ntfs的原理文件系统是计算机操作系统中的一部分，用于组织和管理计算机存储设备中的文件和目录。
常见的文件系统有FAT和NTFS两种。
本文将分别介绍FAT和NTFS文件系统的原理和特点。
一、FAT文件系统的原理和特点1. 原理：FAT（File Allocation Table）文件系统是由微软公司开发的一种简单的文件系统。
它使用了文件分配表来追踪磁盘上文件的存储位置。
FAT文件系统使用磁盘上的文件分配表来记录每个文件占用的簇号，并使用链表的方式将这些簇连接起来，从而形成完整的文件。
2. 特点：（1）FAT文件系统具有良好的兼容性，可以在多个操作系统中共享文件。
（2）FAT文件系统的存储结构简单，占用资源少，适用于较小容量的存储设备。
（3）FAT文件系统支持文件和目录的命名，可以对文件进行读写、删除、复制等操作。
（4）FAT文件系统对文件的大小和簇大小有一定的限制，无法支持大文件和大容量存储设备。
（5）FAT文件系统没有对文件进行加密和访问控制的能力，安全性较低。
二、NTFS文件系统的原理和特点1. 原理：NTFS（New Technology File System）文件系统是微软公司开发的一种高级文件系统。
它采用了B+树的数据结构来组织和管理文件和目录。
NTFS文件系统将磁盘空间划分为多个逻辑区域，通过文件记录和索引来管理文件的存储和访问。
2. 特点：（1）NTFS文件系统支持大容量存储设备和大文件，可以处理几TB 甚至PB级别的数据。
（2）NTFS文件系统具有高度的可靠性和稳定性，支持磁盘冗余和数据恢复。
（3）NTFS文件系统支持文件和目录的权限控制，可以对文件进行加密和访问控制。
（4）NTFS文件系统支持文件的压缩和加密，可以节省存储空间并提高数据安全性。
（5）NTFS文件系统支持文件的快照和防止数据损坏，可以提供更好的数据保护和恢复能力。
三、FAT和NTFS文件系统的比较1. 性能比较：FAT文件系统在小容量存储设备上性能较好，但在大容量存储设备上性能较差。
FAT文件系统1
-----文件系统一个硬盘要想使用，首先要将硬盘分区，然后是把硬盘分区格式化，格式化的过程就是把分区就是建立文件系统的过程。
一种文件系统都是按一定的规则摆放文件，一边于计算机可以找到它。
每个文件系统的文件存放规则各不相同，但他们有一些共同点。
下面先讲个概念，1：簇：簇是数据的最小存储单位，（在有的文件系统里叫块）他是有若干个扇区组成，但总是2的幂次方。
（1,2,4,8,16,32,64,128）每个文件都是以簇的整倍数储存的。
簇的大小是在格式化的时候规定的。
举个例子，我这个分区格式化是规定每簇8扇区，现在我建立一个记事本，大小15个字节。
FAT系统讲解：FAT系统可分为FA12，FAT16,FAT32和EX FAT四种（EX FAT还未开始使用）FAT系统的最小存储单位是簇，在fat系统里簇最大是64扇区。
FAT系统起始簇号是2.FAT系统主要的需要讲解的结构有3个，DBR ,FAT表，目录项,上面是一个FAT32分区的平面图FAT32分区的保留扇区里最重要的是DBR在分区的第一个扇区。
通常保留扇区的第六个扇区是DBR的备份。
FAT1紧跟保留扇区，是一些簇链组成。
它主要可以体现磁盘的分配情况和文件内容分配的簇的连接关系。
FAT2紧跟FAT1，是FAT1的备份。
数据区紧跟FAT2，被划分为一个一个簇，用来储存数据。
（数据区以前以扇区寻址，数据区以簇号寻址。
）保留扇区保留扇区一般大小是32,34,38个扇区，DBR 位于保留扇区的第一个扇区，即0扇区，下面重点讲解DBRDBR包含分区的重要信息1：:每扇区字节数2：每簇扇区数3：保留扇区数4：FAT表的个数5：文件系统大小（扇区）6：每个FAT表的大小7：根目录的起始簇号8：还有一些附加信息DBR截图具体讲解DBR每个字节含义00-02 3个字节跳转指令03-0A 8个字节文件系统标志（是由格式化软件决定，95格式化时MSDO4.0，98格式化MSDO4.1,2000和XP格式化是MSDO5.0，对数据恢复没有意义，但可以作为参考，看看这个分区是在什么系统下格式化的）0B-0C 2个字节每扇区字节数（都是200）0D-0D 1个字节每簇扇区数0E-0F 2个字节保留扇区数10-10 1个字节FAT表的个数11-14 4个字节不使用15-15 1个字节介质描述（数据恢复不用管）16-17 2个字节不使用18-19 2个字节每磁道扇区数通常都是631A-1B 2个字节磁头数通常是2551C-1F 4个字节本扇区以前的扇区数20-23 4个字节本分区大小24-27 4个字节FAT表的大小28-2B 4个字节不重要2C-2F 4个字节根目录起始簇号30-31 2个字节FSINFO 所在扇区号32-33 2个字节DBR备份的位置34-1FD 448个字节不重要1FE-1FF 2个字节结束标志55AA。
fat文件系统
FAT文件系统简介FAT（File Allocation Table）文件系统是一种广泛应用于计算机存储设备上的文件系统。
它最初在1977年由Microsoft开发，目前已经成为一种业界标准，被广泛支持使用。
FAT文件系统主要用于移动存储设备，如U盘、SD卡等。
它的设计简单、实现容易，占用资源较少，具有较好的兼容性和可移植性。
FAT文件系统支持在多个操作系统上读写数据，因此广泛应用于不同的设备和平台。
文件系统结构FAT文件系统由三个主要组成部分组成：文件分配表（File Allocation Table）、目录和文件数据区。
文件分配表（FAT）文件分配表是FAT文件系统的核心组成部分之一。
它记录了存储设备上每个文件的存储位置和状态。
FAT文件分配表以固定大小的簇为单位进行存储，每个簇的大小由文件系统的格式化参数决定。
文件分配表中的每个条目都对应一个簇，用于标记该簇的使用状态。
文件分配表通过链表的形式连接簇，形成文件的分配链。
通过遍历分配链，可以确定一个文件的存储位置和大小。
目录目录是FAT文件系统中用于存储文件和子目录信息的地方。
每个目录都有一个特定的条目用于描述该目录的属性和内容。
每个目录条目包含文件名、文件属性、创建日期等信息。
目录条目中还包含一个指向簇的条目，记录了文件或目录的起始簇号。
目录可以有多级，通过目录项中的指向上级目录的引用，可以在FAT文件系统中实现文件的层次结构。
文件数据区文件数据区是FAT文件系统中用于存储文件实际内容的地方。
它由一系列的簇组成，每个簇的大小由文件系统的格式化参数决定。
文件数据区通过文件分配表中的分配链来连接簇，形成文件的完整内容。
FAT文件系统的优缺点优点1.兼容性强：FAT文件系统可以在多个操作系统上读写数据，包括Windows、Linux、Mac等。
2.简单易用：FAT文件系统的设计简单，实现容易，易于开发和维护。
3.格式化兼容性好：FAT文件系统的格式化参数可以根据设备的特点进行调整，使之适应不同的存储介质。
透彻分析FAT文件系统
透彻分析FAT文件系统FAT文件系统（File Allocation Table）是一种广泛用于存储设备的文件系统类型，尤其是在早期的操作系统中广泛使用。
在本文中，我们将更深入地探讨FAT文件系统的工作原理和一些特性。
FAT文件系统最早由微软公司于1970年代初设计并推出，目的是为了在早期计算机上实现简单而高效的文件存储。
它的设计原则是易于实现和跨平台兼容，并且在磁盘空间利用率和性能之间找到一个平衡。
FAT文件系统的核心组件是文件分配表（File Allocation Table），它是一个表格，用于记录存储设备上每个文件的分配情况。
每个表项的大小固定为12、16或32位（取决于FAT版本），用于表示磁盘上的一个簇（cluster）。
一个簇是FAT文件系统中分配存储空间的最小单位。
当文件被写入磁盘时，FAT文件系统将为该文件分配一个或多个簇来存储文件数据。
分配的簇号将记录在文件分配表中，并且会按照顺序链接在一起，形成一个簇链表。
通过遍历簇链表，操作系统就可以找到文件的每个簇，从而读取或写入文件数据。
在FAT文件系统中，目录也被视为一种特殊的文件。
目录包含文件和子目录的记录项，每个记录项都有一个文件名和对应的簇号。
通过遍历目录中的记录项，操作系统可以找到具体文件的位置和属性。
为了提高磁盘空间利用率，FAT文件系统使用了簇的概念。
簇的大小在格式化磁盘时被设定，通常为2KB、4KB或8KB。
这样一来，当一个文件的大小不是簇大小的整数倍时，会出现空闲空间浪费的情况。
例如，一个2KB的文件会占用一个簇的空间，而剩余的空间将会被浪费掉。
FAT文件系统还支持文件的组织层次，即目录结构。
目录结构是以层次结构组织的，每个目录都可以包含文件和子目录。
根目录是整个文件系统的起点，而其他目录则通过层层嵌套的方式对文件进行组织。
此外，FAT文件系统还提供了一些特性来增强文件系统的可用性，例如长文件名支持、文件属性和权限、文件碎片整理等。
文件系统fat和ntfs的原理
文件系统fat和ntfs的原理FAT和NTFS是两种常见的文件系统，它们在计算机存储中起着重要的作用。
本文将分别介绍FAT和NTFS的原理，以及它们在文件存储中的特点和应用。
一、FAT文件系统的原理FAT（File Allocation Table）文件系统是最早应用于个人计算机的一种文件系统。
它的原理是将存储设备（如硬盘、U盘等）划分为若干个簇（Cluster），每个簇由若干个扇区（Sector）组成。
FAT 文件系统通过使用文件分配表（File Allocation Table）来记录每个簇的使用情况，以便于管理文件的存储和检索。
在FAT文件系统中，文件和目录被组织为一个层次结构，最顶层是根目录（Root Directory），根目录下可以包含文件和子目录。
每个文件或目录的相关信息，如名称、大小、属性等，都存储在目录项（Directory Entry）中。
而目录项的内容则通过文件分配表来确定文件或目录所占用的簇的位置。
FAT文件系统的优点之一是兼容性强，几乎所有操作系统都能够识别和访问FAT格式的存储设备。
此外，FAT文件系统还具有简单、易于实现和维护的特点。
二、NTFS文件系统的原理NTFS（New Technology File System）文件系统是微软公司开发的一种高级文件系统，它首次引入于Windows NT操作系统。
相对于FAT文件系统，NTFS具有更多的功能和更好的性能。
NTFS文件系统的原理是将存储设备划分为一个个的簇，每个簇的大小可以根据实际需求进行调整。
与FAT不同的是，NTFS使用了一种称为MFT（Master File Table）的结构来管理文件和目录的存储。
在NTFS文件系统中，每个文件和目录都有一个唯一的MFT记录，该记录存储了文件的元数据（如文件名、大小、权限等）以及文件的数据存储位置。
MFT记录中的数据可以直接存储在记录本身中，也可以通过指针指向其他数据簇。
磁盘存储结构与文件恢复实验（FAT文件系统）
磁盘存储结构与⽂件恢复实验（FAT⽂件系统）实验地点：主楼A2-412⼀、实验室名称：主楼实验室A2-412⼆、实验项⽬名称：磁盘存储结构与⽂件恢复实验三、实验学时：6学时四、实验原理：在Debug环境下利⽤基本汇编程序对引导扇区、⽂件分配表、⽬录表等结构进⾏显⽰，并进⾏分析；使⽤⼯具软件WINHEX对指定的⽂件（被删除⽂件）进⾏恢复。
五、实验⽬的：1）了解⽂件系统在磁盘上的存储映像和它在系统安全中的地位和作⽤；2）了解⽂件⽬录结构及其访问⽅式；3）掌握使⽤系统基本汇编程序进⾏磁盘和⽂件结构访问的技术和编程⽅法，为数据恢复奠定基础。
六、实验内容：1）在DEGUB下，使⽤汇编指令读取MBS引导扇区，记录并分析说明结构。
2）在DEGUB下，使⽤汇编指令读取DBS引导扇区，记录并分析说明结构。
3）在DEGUB下，使⽤汇编指令读取FAT、FDT，记录并分析说明结构。
4）⽣成⼀个简单⽂本⽂件（*.txt⽂件），结合FAT，FDT信息，使⽤汇编指令，在硬盘上查找并读出该⽂件，记录并说明查找过程。
5）删除⽣成的⽂本⽂件，查看该⽂件在FAT、FDT所对应的⽂件存储状态以及该⽂件在数据区对应扇区的内容，说明⽂件删除操作的原理。
6）使⽤WINHEX软件进⾏⽂件恢复操作练习。
七、实验器材（设备、元器件）：PC微机⼀台（⾄少具有⼀个FAT格式磁盘分区），VMware Workstation6.0虚拟机软件，DOS7.0，WINHEX软件。
⼋、实验步骤：任务⼀、读取MBS引导扇区1．在DEGUB下，使⽤汇编指令读取MBS引导扇区。
2．根据显⽰的信息，分析说明MBS结构及字节含义和具体数值。
任务⼆、读取DBS引导扇区和磁盘参数块BPB1．在DEGUB下，使⽤汇编指令读取DBS引导扇区。
2．根据显⽰信息，分析说明引导扇区结构。
3．根据显⽰信息说明磁盘参数块BPB结构及各段含义和具体数值。
任务三、读取FAT表1．⽣成⼀个简单⽂本⽂件（*.txt⽂件），取“长⽂件名”。
FAT文件系统操作系统课程设计实验报告
F A T文件系统操作系统课程设计实验报告集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]操作系统课程设计之三设计任务：模拟OS文件系统在任一OS（Window或者Dos；也可以是在Linux下，但要求能将结果演示给老师看）下，建立一个大文件，把它假象成一张盘，在其中实现一个简单的模拟OS文件系统。
1、在现有机器硬盘上开辟10M（共10000个盘块，每盘块大小为1k）的硬盘空间（生成一个10M的用户文件即可），作为设定的硬盘空间。
2、编写一管理程序SDisk，对此空间进行管理，以模拟OS文件系统，要求：⑴、盘块大小1k⑵、空闲盘块的管理：采用位示图法⑶、文件空间管理：采用FAT（文件分配表），每个盘块号占2个字节⑷、目录项管理：①、每个目录项占用32字节，其中前8个字节（0-7）为文件名，之后跟3个字节（8-10）的扩展名，26-27字节，存放文件的第一个盘块号，最后四个字节（28-31），存放文件长度（如果目录项对应的是下一级子目录（文件），其文件长度部分为0）②、目录按文件方式管理，每个目录仅用一个盘块（即1k，最多装32个目录项）③、第0个目录项为本目录，即“.”，第0个字节为“.”，即0x2E，第26-27字节指明本目录所在盘块。
④、第1个目录项为父目录，即“..”，第0，1个字节为“..”即0x2E,0x2E，第26-27字节指明父目录所在盘块。
⑤、每个目录实际能放下文件或子目录30项。
⑸、文件系统空间分配：①、第0个盘块（1k）存放磁盘信息（可以设定为格式说明“FAT32”、盘块大小，盘块数等内容）②、第1个盘块起，至125盘块，共125个盘块（125k）存放FAT内容③、第126、127（2个）盘块，存放位示图④、从第128盘块至10000盘块，皆为数据（区）盘块，其逻辑编号从0开始，至9872号数据盘块，即第0数据盘块为128号盘块，第1数据盘块为129号盘块，…⑤、第0数据盘块（即128号盘块），存放根目录（同样只用一个盘块作根目录），由于第0、1目录项为“.”（本目录）, “..”（父目录），因此根目录下同样只能存放30个文件或目录，并且从第2个目录项开始。
操作系统实验六实验报告
实验六FAT文件系统实验一、实验环境Windows2000操作系统二、实验目的从系统分析的角度出发，了解FAT文件系统的组织结构和文件的存储方式。
进一步理解操作系统文件管理的基本思想。
三、实验内容（1）了解3吋软盘的FAT文件系统结构。
（2）查看文件分配表的簇号链。
（3）查看文件目录表中文件目录结构。
（4）了解用簇号链映射的文件链式存储结构。
（5）分析目录文件的组成。
四、实验准备复习文件组成，文件描述目录信息内容及含义。
复习文件系统的存储结构概念。
复习文件存储控件管理方法。
五、实验步骤1、进入DEBUG环境，装入FAT文件系统结构。
执行命令：L 0 0 0 21说明：将0号驱动器中，逻辑扇区号从0开始的共21H个扇区读入内存，放在DS:0000为起始的地址中。
2、观察1.44M软盘中FAT12文件系统结构。
执行命令D 0000 （显示从0地址开始的内存）连续执行D命令，每次显示128个字节，可见文件系统结构。
3、分析文件分配表结构，了解用簇链映射的文件的链式存储结构。
执行命令：D 200思考：首簇号为003的文件共包括几个扇区？它分布在哪几个物理扇区中？1.44M 软盘逻辑扇号与物理扇区的对应关系逻辑扇号0 # ——0道0面1扇逻辑扇号1 H ~11H ——0 道0 面2 ~18 扇逻辑扇号12 H ~23H ——0 道1 面1 扇~18 扇逻辑扇号24 H ~35H ——1 道0 面1 扇~18 扇其中：000 簇和001 簇中包含了磁盘类型002 簇对应了数据区21H 逻辑扇（0道1面16扇），现在为FFF。
003 簇中为FFF表示是hi文件最后一簇。
故首簇号为003的文件包括1个扇区，分布在0道1面17扇。
4、观察1.44M软盘中文件目录表FDT以及文件目录结构执行命令：L 0 0 0 21说明：将逻辑扇区0H开始的共21H个物理扇区装日DS:0000H起始的内存。
执行命令：D2600说明：显示从2600H地址开始的FDT文件表思考：（1）计算1.44M软盘根目录最多可以容纳多少文件？答：FDT逻辑扇区号为（13H-20H），占14个扇区，每个目录项32个字节；每个扇区512字节，故可容纳14*512/32=224个文件。
了解电脑文件系统FATNTFS和exFAT的区别与应用
了解电脑文件系统FATNTFS和exFAT的区别与应用了解电脑文件系统FAT、NTFS和exFAT的区别与应用在日常使用电脑的过程中，我们经常会接触到各种各样的文件系统。
文件系统是指计算机操作系统用于管理文件和目录的方式。
常见的文件系统包括FAT（FAT16和FAT32）、NTFS和exFAT。
本文将详细介绍这三种文件系统的区别和应用。
一、FAT文件系统FAT（文件分配表）是一种较早的文件系统，最早出现在1980年代的IBM电脑上。
它的主要特点是简单、兼容性好，适用于大多数操作系统和设备。
FAT16是最初的版本，支持的文件最大只能达到2GB。
FAT32是FAT文件系统的升级版，支持的最大文件大小为4GB。
FAT文件系统的应用非常广泛。
例如，在USB闪存驱动器和移动硬盘中，我们常常会看到采用FAT32格式。
这是因为FAT32文件系统具有较好的兼容性，可以在多个操作系统中读写，方便数据的交流和共享。
然而，FAT文件系统也有一些缺点，比如对文件大小、文件名长度等限制较多，以及较差的文件系统稳定性。
二、NTFS文件系统NTFS（新技术文件系统）是微软开发的高级文件系统，首次引入于Windows NT操作系统。
相比于FAT文件系统，NTFS具有更多功能和更好的性能。
NTFS文件系统支持更大的文件和分区大小，最大单个文件可以达到16TB，分区可容纳的文件数量也更多。
此外，NTFS还提供了更灵活的权限控制、更高级的安全性和更强大的容错能力。
NTFS的日志记录功能可以在系统异常崩溃时恢复数据，减少文件系统损坏的风险。
NTFS广泛应用于Windows操作系统，特别是Windows XP及其后续版本。
在大多数计算机中，默认的文件系统都是NTFS。
NTFS还支持许多高级功能，比如加密、压缩、磁盘配额等。
三、exFAT文件系统exFAT（扩展文件分配表）是一种支持较大存储设备的文件系统，由微软于2006年推出。
exFAT是对FAT文件系统的进一步扩展，主要是为了解决FAT32文件系统对文件大小和设备容量的限制。
fat文件系统原理
fat文件系统原理FAT文件系统原理一、引言FAT（File Allocation Table）文件系统是一种用于存储和组织文件数据的文件系统。
它最早由Microsoft开发用于DOS操作系统，现已广泛应用于各种存储媒体中，如硬盘、U盘和存储卡等。
本文将介绍FAT文件系统的原理和工作机制。
二、FAT文件系统结构FAT文件系统由三个主要组成部分构成：引导扇区、文件分配表（FAT）和文件目录。
1. 引导扇区：FAT文件系统的第一个扇区是引导扇区，它包含了启动计算机时所需的引导代码。
引导扇区还包含了FAT文件系统的一些关键参数，如扇区大小、簇大小和FAT表的起始位置等。
2. 文件分配表（FAT）：FAT是FAT文件系统的核心部分，用于记录文件在存储设备上的存储位置。
每个簇在FAT中都有一项对应，记录了该簇的状态和下一个簇的编号。
FAT的结构和大小取决于存储设备的容量，较小的设备可能只有一个FAT，而较大的设备则可能有多个FAT。
3. 文件目录：文件目录是FAT文件系统用于存储文件和文件夹信息的地方。
每个文件目录项包含了文件名、文件属性、文件大小和起始簇号等信息。
文件目录采用树状结构组织，通过文件目录项中的指针可以找到文件的具体位置。
三、FAT文件系统的工作原理FAT文件系统的工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 引导过程：计算机启动时，BIOS会加载引导扇区的代码到内存中并执行，引导扇区的代码会读取FAT表的位置和大小等信息，并将控制权传递给操作系统。
2. FAT表的读取：操作系统根据引导扇区中的信息找到FAT表的位置，并将其读取到内存中。
FAT表可以告诉操作系统每个簇的使用状态和下一个簇的编号，从而实现文件的连续存储和读取。
3. 文件的查找和读取：当用户请求读取某个文件时，操作系统会根据文件目录进行查找，并获取文件的起始簇号。
然后，操作系统通过读取FAT表中的项，找到文件的所有簇号，并按顺序读取簇中的数据。
FAT文件系统学习笔记
1. FAT简介FAT是windows系统硬盘分区格式的一种。
从最早期的FAT12，FAT16到现在的FAT32，都是基于文件分配表（File Allocation Table）的。
一个FAT文件系统包括四个不同的部分：1、保留扇区，位于最开始的位置。
第一个保留扇区是引导区（分区启动记录）。
它包括一个称为基本输入输出参数块的区域（包括一些基本的文件系统信息尤其是它的类型和其它指向其它扇区的指针），通常包括操作系统的启动调用代码。
保留扇区的总数记录在引导扇区中的一个参数中。
引导扇区中的重要信息可以被DOS和OS/2中称为驱动器参数块的操作系统结构访问。
2、FAT区域。
文件分配表区共保存了两个相同的文件分配表，因为文件所占用的存储空间（簇链）及空闲空间的管理都是通过FAT实现的，FAT如此重要，保存两个以便第一个损坏时，还有第二个可用。
文件系统对数据区的存储空间是按簇进行划分和管理的，簇是空间分配和回收的基本单位，即，一个文件总是占用若干个整簇，文件所使用的最后一簇剩余的空间就不再使用，而是浪费掉了。
3、根目录区域。
它是在根目录中存储文件和目录信息的目录表。
在FAT32下它可以存在分区中的任何位置，但是在早期的版本中它永远紧随FAT区域之后。
4、数据区域。
这是实际的文件和目录数据存储的区域，它占据了分区的绝大部分。
通过简单地在 FAT中添加文件链接的个数可以任意增加文件大小和子目录个数（只要有空簇存在）。
然而需要注意的是每个簇只能被一个文件占有，这样的话如果在32KB大小的簇中有一个1KB大小的文件，那么31KB的空间就浪费掉了。
其中，与读取文件相关的两个部分是文件分配表（FAT）和文件目录表（FDT）。
通过文件目录表可以知道该文件的起始簇的位置，而通过文件分配表的簇链分布，可以知道该文件在硬盘中的所有簇的分布。
结合这两个部分就可以达到完全的文件读取了。
2. FAT文件分配表保留扇区不再多讲，下面介绍一下FAT区域。
FAT文件系统原理
FAT文件系统原理FAT（File Allocation Table）文件系统是一种用于磁盘存储的文件系统。
它最早由微软公司在1977年为MS-DOS操作系统开发，后来被广泛应用于各种操作系统和设备中，如Windows、Linux、移动设备等。
FAT文件系统的原理主要包括文件和目录的组织方式、文件存储的分配方式、文件的访问和管理等方面。
FAT文件系统使用一种层次化的目录结构来组织文件和目录。
整个文件系统的入口是根目录，根目录下可以包含文件和子目录。
每个文件和目录都有一个唯一的文件名，它由一个主文件名和一个扩展名组成。
文件和目录之间的关系通过目录项来表示，每个目录项包含文件名、文件属性、文件大小、起始簇号等信息。
通过递归查找目录项，可以实现文件和目录的定位和访问。
FAT文件系统中，磁盘被分成多个连续的数据区块，每个数据区块称为一个簇。
簇是文件存储的最小单位，文件可以占用一个或多个簇。
在FAT表中，每个簇都有一个对应的表项，用于表示该簇的状态和下一个簇的编号。
FAT表是一个二维表格，每行代表一个簇，每列表示该簇的状态。
通过FAT表，可以查找文件的簇链，实现文件的连续读写。
FAT文件系统采用了一种简单而高效的分配策略，称为“FAT链式分配”。
当创建一个文件时，文件系统会为其分配一组连续的空闲簇，并将它们链接在一起形成一个簇链。
当文件大小增加时，文件系统会继续为文件分配新的簇，并更新FAT表中的链接关系。
当文件被删除时，文件系统会释放该文件占用的簇，使它们变为空闲状态。
通过这种分配策略，FAT文件系统可以高效地管理磁盘空间，但也存在碎片问题。
FAT文件系统的访问和管理主要通过文件控制块（FCB）来实现。
每个文件都有一个对应的FCB，它包含了文件的属性、大小、起始簇号等信息。
通过FCB，文件系统可以获取和修改文件的元数据，如文件名、创建时间、修改时间等。
此外，FCB还包含了文件的读写指针，用于记录当前读写位置。
FAT文件系统原理详细介绍
FAT文件系统原理详细介绍2012-03-29 23:09 434人阅读评论(0) 收藏举报FAT文件起源于70年代末80年代初，用于微软的MS-DOS操作系统。
它开始被设计成一个简单的文件系统用于小于500K的软件盘。
后来被功能被大大增强用于支持越来越大的媒质。
现在的文件系统有FAT12，FAT16和FAT32三种子类。
FAT12是最早的一版，主要用于软盘，它对簇的编址采用12bit宽度的数，所以称为FAT12。
12bit的地址可以寻址4096个簇，事实上在FAT12中只能寻址4078个簇（在Linux 下可寻址4084个簇），有一些簇号是不能用的，在后面会给出具体的说明。
磁盘的扇区是用16bit的数进行计算的，所以磁盘的容量就被局限在32M空间之内。
在FAT16中，采用了16bit宽的簇地址，32bit宽扇区地址。
虽然32bit的扇区地址可以寻址2^32*512，约2个TB的容量，但于由规定每簇最大的容量不超过1024*32，所以FAT16文件系统的容量也就限制到了2^16*1024*32，大约2.1GB的空量，并且实际还达不到这个值。
FAT32文件系统使用了32bit宽的簇地址，所以称为FAT32。
但在微软件的文件系统中只使用了低28位，最大容量为2^28*1024*32,约8.7TB的空量。
有的人认为32bit全用，最大容量为2^32*1024*32，这种说法是不正确的。
虽然FAT32具有容纳近乎8.7TB的容量，但实际应用中通常不使用超过32GB的FAT32分区。
WIN2000及之上的OS已经不直接支持对超过32GB的分区格式化成FAT32，但WIN98依然可以格式化大到127GB的FAT32分区，但不推荐这样做。
下面是一个FAT分区的构成概况需要说明的是：1．引导扇区和其他保留扇区一起称为保留扇区，而其他保留扇区是可选的，当没有时候，引导扇区后紧跟的就是FAT表12．根目录区是仅FAT12/16才有，FAT32的目录项位于数据区。
fatfs使用例程 -回复
fatfs使用例程-回复如何使用fatfs 来读写文件。
第一步：了解FAT 文件系统FAT（File Allocation Table）是一种常见的文件系统类型，被广泛用于各种嵌入式设备和存储介质上。
FAT 文件系统有多个版本，包括FAT12、FAT16 和FAT32，其主要特点是简单、轻量级和易于实现。
FAT 文件系统使用一个文件分配表来管理磁盘空间的分配情况。
每个文件都有一个或多个簇（cluster）来存储其数据，而文件分配表则记录了每个簇的使用情况。
通过跟踪每个簇的使用状态，FAT 文件系统可以有效地管理磁盘空间，并允许文件的动态增长。
第二步：准备开发环境在开始使用fatfs 之前，我们首先需要准备好相应的开发环境。
你可以选择使用嵌入式开发板或者模拟器来进行开发，只要能够运行嵌入式操作系统即可（如FreeRTOS、ThreadX 等）。
另外，你还需要下载fatfs 的源代码，并将其添加到你的项目中。
fatfs 的源代码是一个单一的C 文件，几乎不需要任何外部依赖。
你只需要包含这个文件即可开始使用fatfs。
第三步：定义工作区和文件对象在使用fatfs 之前，你需要定义一个工作区和一个文件对象。
工作区是一个用来存储fatfs 内部数据结构的内存区域，而文件对象则用来表示一个打开的文件。
cFATFS fs;FIL file;第四步：初始化fatfs在开始使用fatfs 之前，你需要初始化fatfs 库，这可以通过调用`f_mount` 函数来完成。
在初始化之前，你可以为函数提供一个参数来指定要使用的驱动器号，或者使用默认的驱动器号（0）。
cf_mount(&fs, "", 0);第五步：打开文件在文件系统中，打开文件是一个常见的操作。
要打开一个文件，你需要使用`f_open` 函数，并指定文件对象、文件名和打开模式。
cf_open(&file, "example.txt", FA_READ);第六步：读取文件一旦文件打开成功，你就可以使用`f_read` 函数来读取文件的内容。
FAT32文件系统学习心得
一.一般硬盘数据结构是按下面来建立的二．首先看看启动区的内容，也就是第一个扇区。
使用软件：WinHex有用的内容用彩色线标志下⑴．灰色线内容：EB 59 90 跳转指令⑵．灰色点线内容：4D 53 44 4F 53 35 2E 30 为厂商标志和os 版本号，这里是MSDOS5.0⑶．红色部分：00 20 (偏移地址0BH,长度2)注意这里数据的布局，高地址放高字节，低地址放低字节（数据为小端格式组织），所以数据应该是0200，就是512。
表示的意思是，该磁盘每个扇区有512个字节。
有的可能是1024、2048、4096.⑷．黄色部分：08 (偏移地址0DH,长度1)表示的意思是每个簇有8个扇区。
这个值不能为0，而且必须是2的整数次方，比如1、2、4、8、16、32、64、128.但是这个值不能使每个簇超过32KB字节。
⑸．蓝色部分：24 00 (偏移地址0EH,长度2)，转换一下，就是00 24，意思是保留区域中的保留扇区数为36个。
那么就可以知道下面的FAT1区的开始的地址就是：0x24*200（每个扇区的字节数）=0x4800，⑹．粉色部分：02 (偏移地址10H,长度1)，此卷中的FAT结构的份数为2，另外一个是备份的。
⑺．黑色部分：C6 03 (偏移地址24H,长度2)转换一下，03C6，每个FAT占用的扇区数。
那么每个扇区占用的字节数就是0x03c6*200=78C00。
根据启动区、FAT1、FAT2、根目录、数据区的次序，可以依次计算出它们的地址了。
启动区：理所当然是0x00；FAT1：0x4800；FAT2:0x4800 + 0x78C00 = 7D400；根目录区：7D400 + 78C00 = F6000；数据区的地址，等等再计算。
这个只是计算，可以看看是不是和实际的一致。
怎么样，是不是和计算的很一致。
为什么要计算SD数据的读取要给出地址，而且每次读取都是一个整扇区，512个字节。
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J . 肠 a . 对Agr介. U如 刊d. 6 甲 1. 6 2007 扣. 妙
用实践法掌握 FAT 文件系统
陈晓冬
( 长治职业技术学院，山西 长治 0460 0 0 )
摘 要: FAT 文件系统是 WIN以〕 操作系统支持的一种主要的文件系统，掌握 FAT 丈件系 WS 统原理对计算机系统维护、滋盘数据恢复、操作系统的丈件管理均其有重要意义。本文从 实脸角 度 出发，借助 DEBUG 调试程序叶滋盘进行了完整的 FAT 丈件系统的操作实现。 关健词: 丈件分配表。 簇; 丈件系统 中田分类号: TP311. 138 文献标识码: A 文章编号: 1671一l 6X (2007) 06一 s 0219一 03
操作系统实现了对磁盘区域和文件对象的有机管理。 山
每个 FAT 登记项存储的内容都是固定长度的二进制值，
收稿 日期
作 者简介
200 7刃4 2 5
FAT 文件系统的原理看似容易，但要彻底掌握、熟练 运用并非易事，采用实践法学习掌握 FAT 文件系统是较为 有效的方法。 下面先给出F AT 文件系统一些应用的实现步骤 ，然后 举例说明借助 DEBUG 调试程序，在软盘上实践 FAT 文件 系统应用的方法。此方法完全可用于硬盘系统，操作步骤同
FAT 12 用 12 位的登记项记录数据区簇的使用情况，FAT 1 6 及 F八 2 则分别用 1 位和 32 位的登记项。数据簇及 FAT 3 T 6 登记项均被统一顺序编号，各个 FAT 登记项用于记录同编 号簇的使用状态。
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一、 AT 文件系统原理 F
对于使用 FAT 文件 系统 的硬 盘分 区或 软盘，WINr托 )WS 将之分为四个 区域，DBR、FAT 、R( )T 、DAT A. x DBR 是系统引导区，由 1 至数个扇区组成，包含分区引导 程序及重要的磁盘参数表 B B。依靠 B B，操作系统可以对 P P 以上四个区域进行磁盘定位; FAT 为文件分配表区，是由 登记项组成的线性表，跟踪记录着文件对象在数据区的存储 情况; R(X) 为根 目录区，采用线性表的结构组织了磁盘 T 文件或用户目录的基本信息，一个磁盘文件或用户目录信息 占一个 3 字节 目录项; DATA 为数据区，是文件内容真正 2 存储的位登，占据了磁盘绝大多数空间。FAT 文件系统采 用簇来管理数据区，簇为扇区的整数倍，簇大小在 BP 中 B 说明， 是磁盘文件进行存储的最小单位。利用这四个区域，
man ge file of oper ti昭 system. The test o operatin which io on th base of e却erim nt is condu少 a a f g e e ted in virtu of DEBUG program. to :ettle the oP ration of FAT file system on disk。 e e Ke word : F le Allocation Table (FAT) 。Cluster ，File S”tem y s i FAT 文件系统是 WINLK )WS 操作系统当前仍主要支持 的文件系统: FAT1 被用于管理小于 1 M 的存储设备，如 2 2 软盘; 一些小容量的硬盘及移动存储设备通常采用 FAT 1 6 管理; 而最新的大容量硬盘往往采用 FAT3 来管理。虽然 2 NT 核心的 WIN以〕 系统已经引人 NTF 文件系统，但 WS s 近期仍无法取代 FAT 文件系统的地位。 对于计算机专业人员，掌握 FAT 文件系统，就可以进 一步掌握 WIN以)WS 系统文件管理机制，可以处理因系统 缺陷、病毒、人为因素等原因造成的文件系统故障所带来的 系统维护及磁盘数据恢复问题 ，进而可以在系统研究、开 发、维护、应用各领域大展身手。
依靠B B 表可定位分区中FAT、R )OT、DATA 各区 P ( 域位置。根 目录文件的目录项中包含一个起始簇号，指明该 文件在数据区的起始存储簇，该簇对应的 FAT 表登记项之
中存放着此文件的下一个存储簇号，这样依靠 FAT 表形成 了一个文件在数据区以簇为单位的存储链表，而文件在数据 区的最后一个存储簇对应的 FAT 表登记项存放二进制位为 全 1 的内容，做为文件结束标志说明文件在数据区的存储至 此结束。由此可见，FAT 使用链表结构支持操作系统对磁 盘文件组织管理.
样适用于编程实现。
陈晓冬 ( 1966一，男 (汉) ，江苏泰兴人，讲师，主要从事计算机系统维护、徽机原理等 面教学工作。 )
一
2 20
一Байду номын сангаас
山西农业大学学报第 6 卷 ( 第 6 期) 20o7 年
二、软磁盘的组织结构
首先. 先了解 BPB 表、FAT 表、R仪)T 表及 DATA 区 的位置。对 1. 4 M 软盘. 读取其 DBR 引导记录并分析 BPB 表数据结构的含义. 可得软盘逻辑结构: 0 号相对扇区为引 导记录 DBR，1 号~ 9 号扇区为第一个 FAT 表，1 号~ 1 0 8
决 Gr pe in FAT File s y tem by Pr tice s a d s t a CHEN Xia 一 o dong
(V乞 “tion l T c丙 gy 肠 lleg‘ Cha叹z 宕 C a路 z i s a 就1 046000 ，C in ) a e nolO of h ，h gh h h a A加trad : F AT f l system is a main file ， e h lde 衍 the WIND )WS oPerati雌 syst m. It i3 ie yst m o d ( e very imP r an t mast“ the prin iple of FAT file system to safeguard c mPuter ，restor date and Ot t o c o e