FAT文件系统原理
FAT文件结构讲解
FAT文件结构讲解FAT（File Allocation Table）是一个用于存储和管理文件在磁盘上的文件系统。
FAT文件系统最初是由Microsoft开发的，适用于DOS和Windows操作系统。
它采用了一种简单的文件结构，使用了FAT表来记录文件在磁盘上的分配情况。
在这篇文章中，我们将详细介绍FAT文件结构的内部工作原理。
引导记录是FAT文件系统的第一个扇区，它包含了文件系统的基本信息和启动引导程序。
引导记录的前11个字节称为“引导码”，用于识别文件系统类型。
接下来的53个字节包含了文件系统的信息，如磁盘大小、簇（Cluster）大小和FAT表的位置。
在FAT12和FAT16文件系统中，引导记录总共占据了62个字节。
FAT表的值表示了簇的状态。
常见的值有以下几种：-0x000：表示簇空闲，没有被分配给任何文件。
-0xFF0-0xFF6（或0xFFF0-0xFFF6）：这些值表示保留的簇，用于存储文件系统的元数据。
-0xFF7（或0xFFF7）：表示簇坏掉，无法使用。
-0x002-0xFEF（或0x002-0xFEFF）：这些值表示簇已被文件分配，并且是有效的。
-0x001-0xFF8（或0x001-0xFFF8）：这些值表示簇已被文件分配，但是是最后一个簇，文件结束。
FAT表将所有的簇连接到一起，形成一个链表。
为了遍历这个链表，我们从文件的开始簇（即文件的第一个簇）开始，查找下一个簇的位置，然后再查找下一个簇的位置，直到文件结束。
文件系统使用这个链表来查找文件的数据，因为文件的数据可能分布在磁盘的不同位置。
数据区是存储文件的实际数据的地方。
每个簇都有固定的大小，通常是512字节或4096字节。
文件系统将数据区划分为多个簇，每个簇可以存储一个文件或部分文件的数据。
当文件的大小超过一个簇的大小时，文件系统会从FAT表中查找下一个簇的位置，然后写入文件的下一个簇的数据。
为了提高磁盘访问的效率，FAT文件系统还引入了目录项（Directory Entry）来存储文件和文件夹的相关信息。
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。
几种文件系统的原理与对比
几种文件系统的原理与对比文件系统是计算机存储管理的一种重要方式，它负责组织和管理计算机文件的存储、命名、访问和保护等操作。
不同的文件系统采用了不同的策略和原理来管理文件的组织和存储，下面将对几种常见的文件系统原理与对比进行详细介绍。
1. FAT文件系统（File Allocation Table）FAT文件系统是最早使用的文件系统之一，它采用了FAT表的概念来管理磁盘上的文件。
在FAT表中，每个文件都分配了一个表项来记录其存储位置信息。
FAT文件系统的优点是简单易用，对于小型存储介质和嵌入式设备较为合适；缺点是文件系统效率低下，不适用于大容量存储设备。
2. NTFS文件系统（New Technology File System）NTFS文件系统是微软开发的，用于Windows操作系统的文件系统，它采用了B+树的索引方式来管理文件。
NTFS的优点在于支持大容量存储设备，具有更高的效率和更好的稳定性，同时支持文件加密、压缩和访问控制等高级功能。
3. EXT文件系统（Extended File System）EXT文件系统是Unix和Linux操作系统常用的文件系统，目前已经发展到EXT4版本。
EXT文件系统使用了索引节点（Inode）的概念来管理文件，每个文件都有一个索引节点，记录了文件的属性和数据块的地址信息。
EXT4文件系统在性能、兼容性和可靠性方面有了很大的改进，支持更大的文件和更高的性能。
4. HFS+文件系统（Hierarchical File System Plus）HFS+文件系统是苹果公司开发的文件系统，用于Macintosh电脑的操作系统。
HFS+文件系统支持大文件和Unicode编码，并且具有日志功能来提高文件系统的可靠性。
HFS+文件系统是一种面向大容量存储的文件系统，适用于苹果设备的特定要求。
在对比几种文件系统时，可以从以下几个方面进行比较：1.空间管理：文件系统应能有效地管理存储设备的空间，提供高效的存储分配和回收策略。
透彻分析FAT文件系统(二)
透彻分析FAT文件系统！（二）四、FAT分区原理。
先来一幅结构图：现在我们着重研究FAT格式分区内数据是如何存储的。
FAT分区格式是MICROSOFT最早支持的分区格式，依据FAT表中每个簇链的所占位数(有关概念，后面会讲到)分为fat12、fat16、fat32三种格式"变种"，但其基本存储方式是相似的。
仔细研究图7中的fat16和fat32分区的组成结构。
下面依次解释DBR、FAT1、FAT2、根目录、数据区、剩余扇区的概念。
提到的地址如无特别提示均为分区内部偏移。
4.1 关于DBR.DBR区(DOS BOOT RECORD)即操作系统引导记录区的意思，通常占用分区的第0扇区共512个字节(特殊情况也要占用其它保留扇区，我们先说第0扇)。
在这512个字节中，其实又是由跳转指令，厂商标志和操作系统版本号，BPB(BIOS Parameter Block)，扩展BPB，os引导程序，结束标志几部分组成。
以用的最多的FAT32为例说明分区DBR各字节的含义。
见图8。
图8的对应解释见表3图9给出了winhex对图8 DBR的相关参数解释：根据上边图例，我们来讨论DBR各字节的参数意义。
MBR将CPU执行转移给引导扇区，因此，引导扇区的前三个字节必须是合法的可执行的基于x86的CPU指令。
这通常是一条跳转指令，该指令负责跳过接下来的几个不可执行的字节(BPB和扩展BPB)，跳到操作系统引导代码部分。
跳转指令之后是8字节长的OEM ID，它是一个字符串，OEM ID标识了格式化该分区的操作系统的名称和版本号。
为了保留与MS-DOS的兼容性，通常Windows 2000格式化该盘是在FAT16和FAT32磁盘上的该字段中记录了“MSDOS 5.0”，在NTFS磁盘上(关于ntfs，另述)，Windows 2000记录的是“NTFS”。
通常在被Windows 95格式化的磁盘上OEM ID字段出现“MSWIN4.0”，在被Windows 95 OSR2和Windows 98格式化的磁盘上OEM ID字段出现“MSWIN4.1”。
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。
硬盘 FAT 文件系统原理的详细分析
一、硬盤的物理結構：硬盤存儲數據是根據電、磁轉換原理實現的。
硬盤由一個或幾個表面鍍有磁性物質的金屬或玻璃等物質盤片以及盤片兩面所安裝的磁頭和相應的控制電路組成( 圖1) ，其中盤片和磁頭密封在無塵的金屬殼中。
硬盤工作時，盤片以設計轉速高速旋轉，設置在盤片表面的磁頭則在電路控制下徑向移動到指定位置然後將數據存儲或讀取出來。
當系統向硬盤寫入數據時，磁頭中『寫數據』電流產生磁場使盤片表面磁性物質狀態發生改變，並在寫電流磁場消失後仍能保持，這樣數據就存儲下來了；當系統從硬盤中讀數據時，磁頭經過盤片指定區域，盤片表面磁場使磁頭產生感應電流或線圈阻抗產生變化，經相關電路處理後還原成數據。
因此只要能將盤片表面處理得更平滑、磁頭設計得更精密以及盡量提高盤片旋轉速度，就能造出容量更大、讀寫數據速度更快的硬盤。
這是因為盤片表面處理越平、轉速越快就能越使磁頭離盤片表面越近，提高讀、寫靈敏度和速度；磁頭設計越小越精密就能使磁頭在盤片上佔用空間越小，使磁頭在一張盤片上建立更多的磁道以存儲更多的數據。
二、硬盤的邏輯結構：硬盤由很多盤片(platter) 組成，每個盤片的每個面都有一個讀寫磁頭。
如果有N 個盤片。
就有2N 個面，對應2N 個磁頭(Heads) ，從0 、1 、2 開始編號。
每個盤片被劃分成若乾個同心圓磁道( 邏輯上的，是不可見的。
) 每個盤片的劃分規則通常是一樣的。
這樣每個盤片的半徑均為固定值R 的同心圓再邏輯上形成了一個以電機主軸為軸的柱面(Cylinders) ，從外至裡編號為0 、1 、2…… 每個盤片上的每個磁道又被劃分為幾十個扇區(Sector) ，通常的容量是512byte ，並按照一定規則編號為 1 、2 、3…… 形成Cylinders×Heads×Sector 個扇區。
這三個參數即是硬盤的物理參數。
我們下面的很多實踐需要深刻理解這三個參數的意義。
三、磁盤引導原理：3.1 MBR(master boot record) 扇區：計算機在按下power 鍵以後，開始執行主板bios 程序。
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。
FAT文件系统原理1
FAT文件系统原理一、硬盘的物理结构：硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。
硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成(图1)，其中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。
硬盘工作时，盘片以设计转速高速旋转，设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。
当系统向硬盘写入数据时，磁头中“写数据”电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变，并在写电流磁场消失后仍能保持，这样数据就存储下来了；当系统从硬盘中读数据时，磁头经过盘片指定区域，盘片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化，经相关电路处理后还原成数据。
因此只要能将盘片表面处理得更平滑、磁头设计得更精密以及尽量提高盘片旋转速度，就能造出容量更大、读写数据速度更快的硬盘。
这是因为盘片表面处理越平、转速越快就能越使磁头离盘片表面越近，提高读、写灵敏度和速度；磁头设计越小越精密就能使磁头在盘片上占用空间越小，使磁头在一张盘片上建立更多的磁道以存储更多的数据。
二、硬盘的逻辑结构。
硬盘由很多盘片(platter)组成，每个盘片的每个面都有一个读写磁头。
如果有N个盘片。
就有2N个面，对应2N个磁头(Heads)，从0、1、2开始编号。
每个盘片被划分成若干个同心圆磁道(逻辑上的，是不可见的。
)每个盘片的划分规则通常是一样的。
这样每个盘片的半径均为固定值R的同心圆再逻辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面(Cylinders)，从外至里编号为0、1、2……每个盘片上的每个磁道又被划分为几十个扇区(Sector)，通常的容量是512byte，并按照一定规则编号为1、2、3……形成Cylinders×Heads×Sector个扇区。
这三个参数即是硬盘的物理参数。
我们下面的很多实践需要深刻理解这三个参数的意义。
三、磁盘引导原理。
3.1MBR(MasterBootRecord)扇区：计算机在按下power键以后，开始执行主板bios程序。
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。
fat原理
fat原理fat原理是一种常用的文件系统架构，它使用文件分配表（File Allocation Table，FAT）来管理存储设备上的文件和文件夹。
FAT文件系统最初由微软公司开发，旨在为早期的计算机系统提供简单而有效的文件管理功能。
FAT文件系统的原理基于以下几个核心概念：1. 文件分配表（File Allocation Table）：FAT文件系统使用文件分配表来跟踪存储设备上的文件和文件夹。
该表记录了存储设备上每个文件的起始位置、文件长度以及下一个块的位置。
2. 簇（Cluster）：FAT文件系统将存储设备划分为多个固定大小的区块，称为簇。
每个簇可以存储一个或多个连续的扇区。
文件系统使用簇作为文件的基本分配单位，这样可以避免大文件存储时的碎片化问题。
3. 目录（Directory）：FAT文件系统将存储设备上的文件和文件夹组织为一个层次化的目录结构。
每个目录可以包含多个文件和子目录，通过目录树可以方便地定位和管理文件。
4. 文件入口（File Entry）：FAT文件系统中的每个文件和文件夹都有一个对应的文件入口。
文件入口中包含了文件名、扩展名、文件属性、起始簇号等信息。
5. 文件链接（File Linking）：当一个文件需要占用多个簇时，FAT文件系统使用文件链接来连接这些簇。
通过文件入口中的起始簇号和下一个簇号，文件系统可以按顺序遍历所有的簇，以读取文件的完整内容。
6. 簇链（Cluster Chain）：如果一个文件需要占用多个簇，存储设备的FAT表将记录这些簇以形成一条簇链。
通过这个簇链，文件系统可以快速定位并读取文件的任何部分。
通过以上原理，FAT文件系统实现了简单而高效的文件管理。
它适用于各种存储设备，如硬盘、U盘和SD卡，被广泛应用于许多操作系统中。
然而，随着计算机技术的不断发展，FAT 文件系统的局限性逐渐显现，如文件大小限制和性能不足等。
因此，现在更多的操作系统和设备倾向于采用更先进的文件系统，如NTFS和ext4等。
FAT文件系统原理 四 转载12页word
FAT文件系统原理四转载FAT文件系统原理(四)(转载)2011/06/12 10：18FAT文件系统原理(四)★FAT16存储原理：当把一部分磁盘空间格式化为fat文件系统时，fat文件系统就将这个分区当成整块可分配的区域进行规划，以便于数据的存储。
一般来讲，其划分形式如图7所示。
我们把FAT16部分提取出来，详细描述一下：FAT16是Microsoft较早推出的文件系统，具有高度兼容性，目前仍然广泛应用于个人电脑尤其是移动存储设备中，FAT16简单来讲由图4.3.11所示的6部分组成(主要是前5部分)。
引导扇区(DBR)我们已经说过,FAT16在DBR之后没有留有任何保留扇区，其后紧随的便是FAT 表。
FAT表是FAT16用来记录磁盘数据区簇链结构的。
像前面我们说过的例子一样，FAT将磁盘空间按一定数目的扇区为单位进行划分，这样的单位称为簇。
通常情况下，每扇区512字节的原则是不变的。
簇的大小一般是2n(n为整数)个扇区的大小，像512B,1K,2K,4K,8K,16K,32K，64K。
实际中通常不超过32K。
之所以簇为单位而不以扇区为单位进行磁盘的分配，是因为当分区容量较大时，采用大小为512b的扇区管理会增加fat表的项数，对大文件存取增加消耗，文件系统效率不高。
分区的大小和簇的取值是有关系的，见表9(单击此处查看PDF版全文)图4.3.11 Fat16的组织形式引导扇区FAT1 FAT2(重复的)根文件夹其他文件夹及所有文件剩余扇区1扇区实际情况取大小同FAT1 32个扇区开始簇编号(从2开始)不足一簇表9 FAT16分区大小与对因簇大小分区空间大小每个簇的扇区簇空间大小0MB-32MB 1512个字节33MB-64MB 21k 65MB-128MB 42k 129MB-225MB 84k 256MB-511MB 16 8k 512MB-1023MB 32 16k 1024MB-2047MB 64 32k 2048MB-4095MB 128 64k注意：少于32680个扇区的分区中，簇空间大小可最多达到每个簇8个扇区。
了解电脑文件系统FATNTFSexFAT有何不同
了解电脑文件系统FATNTFSexFAT有何不同了解电脑文件系统FAT、NTFS和exFAT有何不同电脑文件系统是指操作系统用于组织和管理存储在计算机上的文件和文件夹的方法。
常见的文件系统包括FAT、NTFS和exFAT。
这些文件系统在不同的操作系统和用途下有着各自的特点和适用范围。
本文将重点介绍FAT、NTFS和exFAT这三种常见的电脑文件系统的特点及其区别。
一、FAT（FAT16、FAT32）FAT是File Allocation Table的简称，最早由微软开发，广泛应用于早期的操作系统和存储介质，如MS-DOS和Windows 95/98。
FAT文件系统采用的是分区表的方式来存储文件和目录的分配信息，使用FAT表格来记录文件的磁盘空间分配情况。
FAT有两种常见的变体，即FAT16和FAT32。
1. FAT16：FAT16是早期FAT文件系统的标准。
它使用16位的文件分配表项来记录文件和目录的磁盘分配情况，支持的最大分区大小为2GB。
FAT16文件系统的优点是兼容性好，可以在不同的操作系统和设备上互相访问。
2. FAT32：FAT32是FAT文件系统的一种更新版本，采用32位的文件分配表项，支持的最大分区大小为2TB。
相比于FAT16，FAT32文件系统在磁盘空间利用率和文件系统本身的稳定性方面有了一定改善。
然而，FAT32仍然存在一些限制，如单个文件的最大大小为4GB。
FAT文件系统的主要优点是简单、兼容性好，适用于小容量存储介质和低性能需求的场景。
然而，由于其局限性，如文件大小限制和磁盘空间浪费等，FAT在较新的操作系统中逐渐被更先进的文件系统替代。
二、NTFSNTFS是New Technology File System的简称，是微软开发的更先进的文件系统，主要用于Windows NT系列的操作系统。
相比于FAT文件系统，NTFS具有更高的安全性、稳定性和可靠性。
1. 安全性：NTFS支持文件和目录级别的访问控制权限，可以对不同用户或用户组进行细粒度的权限控制，保护数据的安全性。
了解电脑文件系统FAT和NTFS的区别
了解电脑文件系统FAT和NTFS的区别在计算机科学领域，文件系统是指操作系统用来组织和存储计算机中的文件和目录的方法。
常见的文件系统包括FAT（File Allocation Table）和NTFS（New Technology File System）。
本文将详细介绍这两种文件系统的区别。
一、FAT文件系统FAT文件系统最早由微软公司开发，被广泛应用于DOS和早期的Windows操作系统上。
它的设计简单，具有一定的兼容性和易用性。
1. 文件分配方式：FAT文件系统采用的是基于文件分配表的方式来分配和管理磁盘空间。
文件分配表记录了磁盘上每个簇（一组连续的磁盘扇区）的使用情况。
FAT文件系统通过查询文件分配表来确定文件的物理位置。
2. 文件名和路径：FAT文件系统支持短文件名和长文件名两种命名格式。
短文件名最多只能使用8个字符的文件名和3个字符的文件扩展名。
而长文件名则支持更长的文件名，并可以使用特殊字符和空格。
3. 文件大小和磁盘容量限制：FAT16是FAT文件系统的一种变体，它支持的最大文件大小为2GB，磁盘容量上限为2TB。
而FAT32则支持的最大文件大小为4GB，磁盘容量上限为2TB。
二、NTFS文件系统NTFS文件系统是微软为Windows NT系列操作系统而开发的一种高级文件系统。
相比于FAT文件系统，NTFS具有更多的功能和更高的性能。
1. 安全性和权限控制：NTFS文件系统支持文件和目录的权限设置，可以通过给用户和用户组分配不同的访问权限来实现安全控制。
这种权限控制能力在多用户环境下尤为重要。
2. 文件分配方式：NTFS文件系统采用了类似于UNIX的索引分配方式，它使用一个B+树结构来管理文件的物理位置。
相比于基于文件分配表的FAT文件系统，NTFS能够更高效地分配和管理磁盘空间。
3. 文件名和路径：NTFS文件系统支持使用Unicode字符进行文件名的命名，可以使用更多种类的字符。
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
FA T文件系统是文件在磁盘中的一种组织形式，其目的无非是便于操作系统在磁盘中找到需要的文件。
FA T文件系统有三个版本：FA T12，FA T16，FA T32。
其原理一样，只是在管理的磁盘空间容量有差别，是递增的关系。
一块新的磁盘需要格式化后才可以使用，而格式化的目的便是组织磁盘的文件系统。
刚到手的磁盘内部空间是一个大的整体，格式化后，磁盘内部空间被划分为五个部分：MBR,DBR,FA T,根目录，数据区。
文件系统是从FA T部分开始的。
MBR部分并不是所有磁盘都有，记录磁盘最重要的结构信息，包括一小段执行代码(主引导代码)、磁盘特征和硬盘分区表。
DBR为引导扇区，FA T是文件分配表，根目录记录文件信息，数据区存储文件数据。
每部分的组织形式如下：MBR(主引导记录扇区)基本结构：（1）主引导程序（偏移地址0000H~0088H），它负责从活动分区中装载并运行系统引导程序。
（2）出错信息数据区偏移地址(0089~00E1为出错信息,10E2H~10BD全为0字节)（3）分区表(DPT,Disk Partition Table).含4个分区项偏移地址01BEH~01FDH,每个分区表项长16个字节,共64字节为分区项1,分区项2,分区项3,分区项4).其中,加下划线的16个字节数据就是分区项1(即主分区)的参数.（4）结束标志偏移地址(01EFH~01FFH的两个字节值为结束标志55AA,如果该标志错误系统就不能启动).主要功能：（1）检查硬盘分区表是否完好（2）在分区表中寻找可引导的活动分区（3）将活动分区的第一逻辑扇区内容装入内存。
在DOS/WINDOWS分区中，此扇区内容称为DOS引导记录。
应着重理解：分区表：分区表中记录有DBR的地址DBR(引导记录)基本结构：（1）跳转指令，占用3个字节的跳转指令将跳至引导代码，其内容随DOS版本变化。
（2）厂商标识和DOS版本号。
该部分总共占用8个字节，其内容随DOS版本而不同。
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。
FAT格式文件系统解说
Hardware White Paper Designing Hardware for Microsoft® Operating SystemsMicrosoft Extensible Firmware Initiative FAT32 File System SpecificationFAT: General Overview of On-Disk FormatVersion 1.03, December 6, 2000Microsoft CorporationThe FAT (File Allocation Table) file system has its origins in the late 1970s and early1980s and was the file system supported by the Microsoft® MS-DOS® operating system. It was originally developed as a simple file system suitable for floppy disk drives less than 500K in size. Over time it has been enhanced to support larger and larger media. Currently there are three FAT file system types: FAT12, FAT16 and FAT32. The basic difference in these FAT sub types, and the reason for the names, is the size, in bits, of the entries in the actual FAT structure on the disk. There are 12 bits in a FAT12 FAT entry, 16 bits in a FAT16 FAT entry and 32 bits in a FAT32 FAT entry.ContentsNotational Conventions in this Document (7)General Comments (Applicable to FAT File System All Types) (7)Boot Sector and BPB (7)FAT Data Structure (13)FAT Type Determination (14)FAT Volume Initialization (19)FAT32 FSInfo Sector Structure and Backup Boot Sector (21)FAT Directory Structure (22)FAT Long Directory Entries (25)Name Limits and Character Sets (29)Name Matching In Short & Long Names (30)Naming Conventions and Long Names (30)Effect of Long Directory Entries on Down Level Versions of FAT (32)Validating The Contents of a Directory (32)Other Notes Relating to FAT Directories (33)Microsoft, MS_DOS, Windows, and Windows NT are trademarks or registered trademarks of Microsoft Corporation in the United States and/or other countries. Other product and company names mentioned herein may be the trademarks of their respective owners.© 2000 Microsoft Corporation. All rights reserved.Microsoft Extensible Firmware Initiative FAT32 File System SpecificationIMPORTANT-READ CAREFULLY: This Microsoft Agreement (“Agreement”) is a legal agreement between you (either an individual or a single entity) and Microsoft Corporation (“Microsoft”) for the version of the Microsoft specification identified above which you are about to download (“Specification”). BY DOWNLOADING, COPYING OR OTHERWISE USING THE SPECIFICATION, YOU AGREE TO BE BOUND BY THE TERMS OF THIS AGREEMENT. IF YOU DO NOT AGREE TO THE TERMS OF THIS AGREEMENT, DO NOT DOWNLOAD, COPY, OR USE THE SPECIFICATION.The Specification is owned by Microsoft or its suppliers and is protected by copyright laws and international copyright treaties, as well as other intellectual property laws and treaties.1. 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(c) The foregoing covenant not to sue shall not extend to any part or function of a product which (i) is not required to comply with the Specification in unmodified form, or (ii) to which there was a commercially reasonable alternative to infringing a Necessary Claim.(d) Each of the license and the covenant not to sue described above shall be unavailable to you and shall terminate immediately if you or any of your Affiliates (collectively “Covenantee Party”) “Initiates” any action for patent infringement against: (x) Microsoft or any of its Affiliates (collectively “Granting Party”), (y) any customers or distributors of the Granting Party, or other recipients of a covenant not to sue with respect to the Specification from the Granting Party (“Covenantees”); or (z) any customers or distributors of Covenantees (all parties identified in (y) and (z) collectively referred to as “Customers”), which action is based on a conformant implementation of the Specification. 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(e) Each of the license and the covenant not to sue described above shall not extend to your use of any portion of the Specification for any purpose other than (a) to create portions of an operating system (i) only as necessary to adapt such operating system so that it can directly interact with a firmware implementation of the Extensible Firmware Initiative Specification v. 1.0 (“EFI Specification”); (ii) only as necessary to emulate an implementation of the EFI Specification; and (b) to create firmware, applications, utilities and/or drivers that will be used and/or licensed for only the following purposes: (i) to install, repair and maintain hardware, firmware and portions of operating system software which are utilized in the boot process; (ii) to provide to an operating system runtime services that are specified in the EFI Specification; (iii) to diagnose and correct failures in the hardware, firmware or operating system software; (iv) to query for identification of a computer system (whether by serial numbers, asset tags, user or otherwise); (v) to perform inventory of a computer system; and (vi) to manufacture, install and setup any hardware, firmware or operating system software.(f) Microsoft reserves all other rights it may have in the Specification and any intellectual property therein. 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Malgré tout dommage que vous pourriez encourir pour quelque raison que ce soit (y compris, mais sans limitation, tous les dommages mentionnés ci-dessus et tous les dommages directs et généraux), la seule responsabilité de Microsoft et de ses fournisseurs en vertu de toute disposition de cette convention et votre unique recours en regard de tout ce qui précède sont limités au plus élevé des montants suivants: soit (a) le montant que vous avez payé pour la Spécification, soit (b) un montant équivalant à cinq dollars U.S. (5,00 $ U.S.). Les limitations, exclusions et renonciations ci-dessus s’appliquent dans toute la mesure permise par la législation en vigueur, et ce même si leur application a pour effet de priver un recours de son essence.DROITS LIMITÉS DU GOUVERNEMENT AMÉRICAINTout Produit Logiciel fourni au gouvernement américain conformément à des demandes émises le ou après le 1er décembre 1995 est offert avec les restrictions et droits commerciaux décrits ailleurs dans la présente convention. Tout Produit Logiciel fourni au gouvernement américain conformément à des demandes émises avant le 1er décembre 1995 est offert avec des DROITS LIMITÉS tels que prévus dans le FAR, 48CFR 52.227-14 (juin 1987) ou dans le FAR, 48CFR 252.227-7013 (octobre 1988), tels qu’applicables.Sauf lorsqu’expressément prohibé par la législation locale, la présente convention est régie par les lois en vigueur dans la province d’Ontario, Canada. Pour tout différend qui pourrait découler des présentes, vous acceptez la compétence des tribunaux fédéraux et provinciaux siégeant àToronto, Ontario.Si vous avez des questions concernant cette convention ou si vous désirez communiquer avec Microsoft pour quelque raison que ce soit, veuillez contacter la succursale Microsoft desservant votre pays, ou écrire à: Microsoft Sales Information Center, One Microsoft Way, Redmond, Washington 98052-6399.Notational Conventions in this DocumentNumbers that have the characters ―0x‖ at the begi nning of them are hexadecimal (base 16) numbers. Any numbers that do not have the characters ―0x‖ at the beginning are decimal (base 10) numbers. The code fragments in this document are written in the ‗C‘ programming language. Strict typing and syntax are not adhered to.There are several code fragments in this document that freely mix 32-bit and 16-bit data elements. It is assumed that you are a programmer who understands how to properly type such operations so that data is not lost due to truncation of 32-bit values to 16-bit values. Also take note that all data types are UNSIGNED. Do not do FAT computations with signed integer types, because the computations will be wrong on some FAT volumes.General Comments (Applicable to FAT File System All Types)All of the FAT file systems were originally developed for the IBM PC machine architecture. The importance of this is that FAT file system on disk data structure is all ―little endian.‖ If we look at one 32-bit FAT entry stored on disk as a series of four 8-bit bytes—the first being byte[0] and the last being byte[4]—here is where the 32 bits numbered 00 through 31 are (00 being the least significant bit):byte[3] 3 3 2 2 2 2 2 21 0 9 8 7 6 5 4byte[2] 2 2 2 2 1 1 1 13 2 1 0 9 8 7 6byte[1] 1 1 1 1 1 1 0 05 4 3 2 1 0 9 8byte[0] 0 0 0 0 0 0 0 07 6 5 4 3 2 1 0This is important if your machine is a ―big endian‖ machine, because you will have to translate between big and little endian as you move data to and from the disk.A FAT file system volume is composed of four basic regions, which are laid out in this order on the volume:0 – Reserved Region1 – FAT Region2 –Root Directory Region (doesn‘t exist on FAT32 volumes)3 – File and Directory Data RegionBoot Sector and BPBThe first important data structure on a FAT volume is called the BPB (BIOS Parameter Block), which is located in the first sector of the volume in the Reserved Region. This sector is sometimes called the ―boot sector‖ or the ―reserved sector‖ or the ―0th sector,‖ but the important fact is simply that it is the first sector of the volume.This is the first thing about the FAT file system that sometimes causes confusion. In MS-DOS version 1.x, there was not a BPB in the boot sector. In this first version of the FAT file system, there were only two different formats, the one for single-sided and the one for double-sided 360K 5.25-inchfloppy disks. The determination of which type was on the disk was done by looking at the first byte of the FAT (the low 8 bits of FAT[0]).This type of media determination was superseded in MS-DOS version 2.x by putting a BPB in the boot sector, and the old style of media determination (done by looking at the first byte of the FAT) was no longer supported. All FAT volumes must have a BPB in the boot sector.This brings us to the second point of confusion relating to FAT volume determination: What exactly does a BPB look like? The BPB in the boot sector defined for MS-DOS 2.x only allowed for a FAT volume with strictly less than 65,536 sectors (32 MB worth of 512-byte sectors). This limitation was due to the fact that the ―total sectors‖ field was only a 16-bit field. This limitation was addressed by MS-DOS 3.x, where the BPB was modified to include a new 32-bit field for the total sectors value. The next BPB change occurred with the Microsoft Windows 95 operating system, specifically OEM Service Release 2 (OSR2), where the FAT32 type was introduced. FAT16 was limited by the maximum size of the FAT and the maximum valid cluster size to no more than a 2 GB volume if the disk had 512-byte sectors. FAT32 addressed this limitation on the amount of disk space that one FAT volume could occupy so that disks larger than 2 GB only had to have one partition defined.The FAT32 BPB exactly matches the FAT12/FAT16 BPB up to and including the BPB_TotSec32 field. They differ starting at offset 36, depending on whether the media type is FAT12/FAT16 orFAT32 (see discussion below for determining FAT type). The relevant point here is that the BPB in the boot sector of a FAT volume should always be one that has all of the new BPB fields for either the FAT12/FAT16 or FAT32 BPB type. Doing it this way ensures the maximum compatibility of the FAT volume and ensures that all FAT file system drivers will understand and support the volume properly, because it always contains all of the currently defined fields.NOTE: In the following description, all the fields whose names start with BPB_ are part of the BPB. All the fields whose names start with BS_ are part of the boot sector and not really part of the BPB. The following shows the start of sector 0 of a FAT volume, which contains the BPB:At this point, the BPB/boot sector for FAT12 and FAT16 differs from the BPB/boot sector for FAT32. The first table shows the structure for FAT12 and FAT16 starting at offset 36 of the boot sector.Here is the structure for FAT32 starting at offset 36 of the boot sector.There is one other important note about Sector 0 of a FAT volume. If we consider the contents of the sector as a byte array, it must be true that sector[510] equals 0x55, and sector[511] equals 0xAA. NOTE:Many FAT documents mistakenly say that this 0xAA55 signature occupies the ―last 2 bytes of the boot sector‖. This statem ent is correct if — and only if — BPB_BytsPerSec is 512. IfBPB_BytsPerSec is greater than 512, the offsets of these signature bytes do not change (although it is perfectly OK for the last two bytes at the end of the boot sector to also contain this signature).Check your assumptions about the value in the BPB_TotSec16/32 field. Assume we have a disk or partition of size in sectors DskSz. If the BPB TotSec field (either BPB_TotSec16 or BPB_TotSec32 — whichever is non-zero) is less than or equal to DskSz, there is nothing whatsoever wrong with the FAT volume. In fact, it is not at all unusual to have a BPB_TotSec16/32 value that is slightly smaller than DskSz. It is also perfectly OK for the BPB_TotSec16/32 value to be considerably smaller than DskSz.All this means is that disk space is being wasted. It does not by itself mean that the FAT volume is damaged in some way. However, if BPB_TotSec16/32 is larger than DskSz, the volume is seriously damaged or malformed because it extends past the end of the media or overlaps data that follows it on the disk. Treating a volume for which the BPB_TotSec16/32 value is ―too large‖ for the media or partition as valid can lead to catastrophic data loss.FAT Data StructureThe next data structure that is important is the FAT itself. What this data structure does is define a singly linked list of the ―extents‖ (clusters) of a file. Note at this point that a FAT directory or file container is nothing but a regular file that has a special attribute indicating it is a directory. The only other special thing about a directory is that the data or contents of the ―file‖ is a series of 32=byte FAT directory entries (see discussion below). In all other respects, a directory is just like a file. The FAT maps the data region of the volume by cluster number. The first data cluster is cluster 2.The first sector of cluster 2 (the data region of the disk) is computed using the BPB fields for the volume as follows. First, we determine the count of sectors occupied by the root directory: RootDirSectors = ((BPB_RootEntCnt * 32) + (BPB_BytsPerSec – 1)) / BPB_BytsPerSec;Note that on a FAT32 volume the BPB_RootEntCnt value is always 0, so on a FAT32 volume RootDirSectors is always 0. The 32 in the above is the size of one FAT directory entry in bytes.Note also that this computation rounds up.The start of the data region, the first sector of cluster 2, is computed as follows:。
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FAT文件系统原理一、硬盘的物理结构：硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。
硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成(图1)，其中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。
硬盘工作时，盘片以设计转速高速旋转，设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。
当系统向硬盘写入数据时，磁头中“写数据”电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变，并在写电流磁场消失后仍能保持，这样数据就存储下来了；当系统从硬盘中读数据时，磁头经过盘片指定区域，盘片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化，经相关电路处理后还原成数据。
因此只要能将盘片表面处理得更平滑、磁头设计得更精密以及尽量提高盘片旋转速度，就能造出容量更大、读写数据速度更快的硬盘。
这是因为盘片表面处理越平、转速越快就能越使磁头离盘片表面越近，提高读、写灵敏度和速度；磁头设计越小越精密就能使磁头在盘片上占用空间越小，使磁头在一张盘片上建立更多的磁道以存储更多的数据。
二、硬盘的逻辑结构。
硬盘由很多盘片(platter)组成，每个盘片的每个面都有一个读写磁头。
如果有N个盘片。
就有2N个面，对应2N个磁头(Heads)，从0、1、2开始编号。
每个盘片被划分成若干个同心圆磁道(逻辑上的，是不可见的。
)每个盘片的划分规则通常是一样的。
这样每个盘片的半径均为固定值R的同心圆再逻辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面(Cylinders)，从外至里编号为0、1、2……每个盘片上的每个磁道又被划分为几十个扇区(Sector)，通常的容量是512byte，并按照一定规则编号为1、2、3……形成Cylinders×Heads×Sector个扇区。
这三个参数即是硬盘的物理参数。
我们下面的很多实践需要深刻理解这三个参数的意义。
三、磁盘引导原理。
3.1MBR(MasterBootRecord)扇区：计算机在按下power键以后，开始执行主板bios程序。
进行完一系列检测和配置以后。
开始按bios中设定的系统引导顺序引导系统。
假定现在是硬盘。
Bios执行完自己的程序后如何把执行权交给硬盘呢。
交给硬盘后又执行存储在哪里的程序呢。
其实，称为mbr的一段代码起着举足轻重的作用。
MBR(masterbootrecord),即主引导记录，有时也称主引导扇区。
位于整个硬盘的0柱面0磁头1扇区(可以看作是硬盘的第一个扇区)，bios在执行自己固有的程序以后就会jump到mbr中的第一条指令。
将系统的控制权交由mbr来执行。
在总共512byte的主引导记录中，MBR的引导程序占了其中的前446个字节(偏移0H~偏移1BDH)，随后的64个字节(偏移1BEH~偏移1FDH)为DPT(DiskPartitionTable，硬盘分区表)，最后的两个字节“55AA”(偏移1FEH~偏移1FFH)是分区有效结束标志。
MBR不随操作系统的不同而不同，意即不同的操作系统可能会存在相同的MBR，即使不同，MBR也不会夹带操作系统的性质。
具有公共引导的特性。
我们来分析一段mbr。
下面是用winhex查看的一块希捷120GB 硬盘的mbr。
你的硬盘的MBR引导代码可能并非这样。
不过即使不同，所执行的功能大体是一样的。
我们看DPT部分。
操作系统为了便于用户对磁盘的管理。
加入了磁盘分区的概念。
即将一块磁盘逻辑划分为几块。
磁盘分区数目的多少只受限于C～Z的英文字母的数目，在上图DPT共64个字节中如何表示多个分区的属性呢?microsoft通过链接的方法解决了这个问题。
在DPT共64个字节中，以16个字节为分区表项单位描述一个分区的属性。
也就是说，第一个分区表项描述一个分区的属性，一般为基本分区。
第二个分区表项描述除基本分区外的其余空间，一般而言，就是我们所说的扩展分区。
这部分的大体说明见表1。
表1图2分区表第一字段字节位移字段长度值字段名和定义0x01BEBYTE0x80引导指示符(BootIndicator)指明该分区是否是活动分区。
0x01BFBYTE0x01开始磁头(StartingHead)0x01C06位0x01开始扇区(StartingSector)只用了0~5位。
后面的两位(第6位和第7位)被开始柱面字段所使用0x01C110位0x00开始柱面(StartingCylinder)除了开始扇区字段的最后两位外，还使用了1位来组成该柱面值。
开始柱面是一个10位数，最大值为10230x01C2BYTE0x07系统ID(SystemID)定义了分区的类型，详细定义，请参阅图40x01C3BYTE0xFE结束磁头(EndingHead)0x01C46位0xFF结束扇区(EndingSector)只使用了0~5位。
最后两位(第6、7位)被结束柱面字段所使用0x01C510位0x7B结束柱面(EndingCylinder)除了结束扇区字段最后的两位外，还使用了1位，以组成该柱面值。
结束柱面是一个10位的数，最大值为10230x01C6DWORD0x0000003F相对扇区数(RelativeSectors)从该磁盘的开始到该分区的开始的位移量，以扇区来计算0x01CADWORD0x00DAA83D总扇区数(TotalSectors)该分区中的扇区总数注：上表中的超过1字节的数据都以实际数据显示，就是按高位到地位的方式显示。
存储时是按低位到高位存储的。
两者表现不同，请仔细看清楚。
以后出现的表，图均同。
也可以在winhex中看到这些参数的意义：说明：每个分区表项占用16个字节，假定偏移地址从0开始。
如图3的分区表项3。
分区表项4同分区表项3。
1、0H偏移为活动分区是否标志，只能选00H和80H。
80H为活动，00H为非活动。
其余值对microsoft而言为非法值。
2、重新说明一下(这个非常重要)：大于1个字节的数被以低字节在前的存储格式格式(littleendianformat)或称反字节顺序保存下来。
低字节在前的格式是一种保存数的方法，这样，最低位的字节最先出现在十六进制数符号中。
例如，相对扇区数字段的值0x3F000000的低字节在前表示为0x0000003F。
这个低字节在前的格式数的十进制数为63。
3、系统在分区时，各分区都不允许跨柱面，即均以柱面为单位，这就是通常所说的分区粒度。
有时候我们分区是输入分区的大小为7000M，分出来却是6997M，就是这个原因。
偏移2H和偏移6H的扇区和柱面参数中,扇区占6位(bit)，柱面占10位(bit)，以偏移6H为例，其低6位用作扇区数的二进制表示。
其高两位做柱面数10位中的高两位，偏移7H组成的8位做柱面数10位中的低8位。
由此可知，实际上用这种方式表示的分区容量是有限的，柱面和磁头从0开始编号,扇区从1开始编号,所以最多只能表示1024个柱面×63个扇区×256个磁头×512byte=8455716864byte。
即通常的8.4GB(实际上应该是7.8GB左右)限制。
实际上磁头数通常只用到255个(由汇编语言的寻址寄存器决定),即使把这3个字节按线性寻址，依然力不从心。
在后来的操作系统中，超过8.4GB的分区其实已经不通过C/H/S的方式寻址了。
而是通过偏移CH～偏移FH共4个字节32位线性扇区地址来表示分区所占用的扇区总数。
可知通过4个字节可以表示2^32个扇区，即2TB=2048GB，目前对于大多数计算机而言，这已经是个天文数字了。
在未超过8.4GB的分区上，C/H/S的表示方法和线性扇区的表示方法所表示的分区大小是一致的。
也就是说，两种表示方法是协调的。
即使不协调，也以线性寻址为准。
(可能在某些系统中会提示出错)。
超过8.4GB的分区结束C/H/S一般填充为FEHFFHFFH。
即C/H/S所能表示的最大值。
有时候也会用柱面对1024的模来填充。
不过这几个字节是什么其实都无关紧要了。
虽然现在的系统均采用线性寻址的方式来处理分区的大小。
但不可跨柱面的原则依然没变。
本分区的扇区总数加上与前一分区之间的保留扇区数目依然必须是柱面容量的整数倍。
(保留扇区中的第一个扇区就是存放分区表的MBR或虚拟MBR的扇区，分区的扇区总数在线性表示方式上是不计入保留扇区的。
如果是第一个分区，保留扇区是本分区前的所有扇区。
3.2扩展分区：扩展分区中的每个逻辑驱动器都存在一个类似于MBR的扩展引导记录(ExtendedBootRecord,EBR)，也有人称之为虚拟mbr或扩展mbr，意思是一样的。
扩展引导记录包括一个扩展分区表和该扇区的标签。
扩展引导记录将记录只包含扩展分区中每个逻辑驱动器的第一个柱面的第一面的信息。
一个逻辑驱动器中的引导扇区一般位于相对扇区32或63。
但是，如果磁盘上没有扩展分区，那么就不会有扩展引导记录和逻辑驱动器。
第一个逻辑驱动器的扩展分区表中的第一项指向它自身的引导扇区。
第二项指向下一个逻辑驱动器的EBR。
如果不存在进一步的逻辑驱动器，第二项就不会使用，而且被记录成一系列零。
如果有附加的逻辑驱动器，那么第二个逻辑驱动器的扩展分区表的第一项会指向它本身的引导扇区。
第二个逻辑驱动器的扩展分区表的第二项指向下一个逻辑驱动器的EBR。
扩展分区表的第三项和第四项永远都不会被使用。
通过一幅4分区的磁盘结构图可以看到磁盘的大致组织形式。
如图5：关于扩展分区，如图6所示，扩展分区中逻辑驱动器的扩展引导记录是一个连接表。
该图显示了一个扩展分区上的三个逻辑驱动器，说明了前面的逻辑驱动器和最后一个逻辑驱动器之间在扩展分区表中的差异。
除了扩展分区上最后一个逻辑驱动器外，表2中所描述的扩展分区表的格式在每个逻辑驱动器中都是重复的：第一个项标识了逻辑驱动器本身的引导扇区，第二个项标识了下一个逻辑驱动器的EBR。
最后一个逻辑驱动器的扩展分区表只会列出它本身的分区项。
最后一个扩展分区表的第二个项到第四个项被使用。
表2扩展分区表项的内容扩展分区表项分区表项的内容第一个项包括数据的开始地址在内的与扩展分区中当前逻辑驱动器有关的信息第二个项有关扩展分区中的下一个逻辑驱动器的信息，包括包含下一个逻辑驱动器的EBR的扇区的地址。
如果不存在进一步的逻辑驱动器的话，该字段不会被使用第三个项未用第四个项未用扩展分区表项中的相对扇区数字段所显示的是从扩展分区开始到逻辑驱动器中第一个扇区的位移的字节数。
总扇区数字段中的数是指组成该逻辑驱动器的扇区数目。
总扇区数字段的值等于从扩展分区表项所定义的引导扇区到逻辑驱动器末尾的扇区数。
有时候在磁盘的末尾会有剩余空间，剩余空间是什么呢？我们前面说到，分区是以1柱面的容量为分区粒度的，那么如果磁盘总空间不是整数个柱面的话，不够一个柱面的剩下的空间就是剩余空间了，这部分空间并不参与分区，所以一般无法利用。