تحقیق مقاله ساختارهای دیسک FAT

اساسا هارد دیسک ها و سایر رسانه ها ارائه دهنده فناوری اصلی جهت ذخیره سازی داده ها می باشند. ولی سیستم پرونده مزبور ساختار سلسله مراتب حجم ها و دایرکتوری هایی را ارائه می دهد که در آن پرونده های شخصی والگوهای سازماندهی ( که به سیستم امکان می دهنده تا داده ها را در مکانی از دیسک یا درایو ارائه شده قرار می دهد. ) را ذخیره می کنید. معملا سیستم های پرونده یک بخش مجتمع از سیستم عامل OS می باشند و بسیاری از سیستم های عامل جدیدتر پشتیبانی از سیستم های پرونده مختلف را در اختیار شما می گذارند تا بتوانید آنها را انتخاب نمایید.

امروزه رایج ترین سیستم های پرونده به کار رفته مبتنی بر جدول تخصیص پرونده می باشند که داده های ذخیره شده در هر خوشه موجود در دیسک را ردیابی می کند. انواع مختلفی از سیستم FAT به نام های FAT12, FAT16, FAT32 وجود دارند و همه آنها برحسب تعداد ارقامی که در شماره های جدول تخصیص به کار می روند از یکدیگر متمایز می شوند. به عبارت دیگر FAT16 از ارقام 16 بیتی برای ردیابی خوشه های داده ها استفاده  می کند و FAT32 ارقام 32 بیتی و غیره را به کار می برد. بدین ترتیب سیستم های متنوع FAT به صورت زیر مورد استفاده  قرار می گیرند

در اصل FAT12, FAT16 سیستم های پرونده ای هستند که به طور اختیاری توسط DOS و ویندوز به کار می روند و تقریبا از طریق سایر سیستم های عامل PC امروزی پشتیبانی می شوند.

FAT32 توسط ویندوز 95 و نگارش های بعدی از جمله 2000, xp, Me, 98 95c پشتیبانی می شود. اگر چه تمام سیستم های عامل PC که من از آنها اطلاع دارم حداقل FAT12, FAT16 را پشتیبانی می نمایند ولی برخی از آنها هیچ یک از سیستم های پرونده FAT را به خوبی پشتیبانی نمی کنند. ویندوز NT را معرفی نمود که منحصرا متعلق به سیستم عامل اصلی NT از جمله ویندوز 2000 و ویندوز xp می باشد. ولی ویندوز me/98 را پشتیبانی نمی کند.

OS/2 1.2 نیز high performance file system (HPES) را عرضه نمود که مختص os/2 می باشد اگر چه نگارش 3.x. NT نیز آن را پشتیبانی می کند. امروزه بیشتر حجم ها و درایوهای PC توسط یکی از سیستم های پرونده FAT فرمت می شوند.

این فصل جزییات سیستم های پرونده را به تفضیل بررسی می کند. اگرچه قابلیت های دیگری که توسط HPFS, NTFS ارائه شده اند نیز بحث می شوند ولی به دلیل عمومیت سیستم های پرونده fAT روی آنها تاکید بیشتری شده است.

برای مرتب کردن پرونده های روی یک دیسک و قادر ساختن برنامه های کاربردی برای مشاهده یک رابطه سازگار با سیستم پرونده سیستم عامل چندین ساختار روی یک دیسک ایجاد می کند. این ساختارهای برای هر OS که از سیستم پرونده FAT پشتیبانی می کند از جمله ویندوز 9x  NT, 2000 یکسان می باشد. لیست زیر همه ساختارها و نواحی FAT را برای اداره کردن یک دیسک استفاده  می شوند را نشان می دهد که تقریبا به همین ترتیب در رسانه ها ظاهر می شوند:

رکوردهای راه اندازی بخش اصلی وتوسعه یافته

رکورد راه اندازی حجم

دایرکتوری اصلی

جدول های تخصیص پرونده

خوشه ها ( واحدهای تخصیصی موجود در ناحیه داده ها)

استوانه خطایاب خوانده و نوشتن

VFAT و نام های طولانی پرونده

اولین محصول ویندوز 95 بجز در برخی از سیستم های پیشرفته تر از موردی که اساسا شبیه به سیستم پرونده FAT است استفاده  می کند. همانند اکثر ویندوزهای 95 پشتیبانی سیستم عامل مزبور برای سیستم پرونده FAT با استفاده  از کد 32 بیتی و VFAT بازنویسی می شود. VFAT در ترکیب با کد VCACH حالت حفاظت شده 32 بیتی کار می کند ( که نهانگاه SMARTDrive حالت واقعی 16 بیتی مورد استفاده  در DOS و ویندوز 1/3 را جایگزین می نماید) تا کارآیی بهتری از سیستم پرونده را ارائه دهد. با این وجود واضح ترین پیشرفت در VFAT، پشتیبانی آن از نام های طولانی پرونده است. DOS و ویندوز 1/3 در طی چندین سال با قرار داد نامگذاری پرونده 8.3 استاندارد دچار مشکل شده بودند و افزودن پشتیبانی نام های طولانی پرونده یک اولویت بالا در ویندوز 95 بود به ویژه در روشن شدن این واقعیت که کاربران سیستم عامل مکینتاش و OS/2 از این قابلیت بهره بسیاری می برند.

مشکل طراحان ویندوز 95 غالبا در مورد صنعت PC سازگاری پسرو بود. هنگامی که به طور ابتدا به ساکن یک سیستم پرونده جدید را طراحی می کنید ایجاد نام های طولانی پرونده کار مهمی نیست. همانند میکروسافت که طی سال های قبل این کار را با NTFS مربوط به ویندوز NT انجام می داد. با این وجود توسعه گران ویندوز 95 می خواستند نام های طولانی پرونده را به سیستم پرونده FAT موجود اضافه کنندو امکان ذخیره این نام ها در حجم های موجود DOS را فراهم سازند.

VFAT قابلیت تعیین نام های پرونده و دایرکتوری که به طول حداکثر 255 کاراکتر هستند ( طول مسیر را نیز شامل می شود) را ارائه می دهد. ولی پسوند سه کاراکتری ماندگار شد زیرا ویندوز 95 همانند نگارش های قبلی ویندوز به پسوندهایی متکی است که به انواع پرونده ها با برنامه های کاربردی خاص مربوط می شوند. نام های طولانی پرونده VFAT نیز می توانند علاوه بر کاراکترهای بعدی دارای فضاهایی باشند که نام های استاندارد DOS 8.3  فاقد آن می باشند. این فضاها عبارتند از : + - ; = [ ] .

اولین مشکل هنگام پیاده سازی نام های طولانی پرونده نحوه قابل استفاده  ساختن آنها برای نگارش های قبلی DOS و برنامه کاربردی ویندوز 16 بیتی بود که فقط نام های طولانی پرونده نحوه قابل استفاده  ساختن آنها برای نگارش های قبلی DOS و برنامه کاربردی ویندوز 16 بیتی بود که فقط نام های 3/8 را پشتیبانی می کند. راه حل این مشکل ارائه دو نام برای هر پرونده می باشد.

یک نام طولانی پرونده و یک نام مستعار که از قرارداد نامگذاری قدیمی 3/8 استفاده  می کند وقتی یک پرونده با یک نام طولانی پرونده در ویندوز 9x ایجاد می نمایید VFAT برای ایجاد نامی معادل با نما مستعار 3/8 از فرایند زیر استفاده  می کند.

FAT32

هنگامی که سیستم پرونده FAT توسعه پیدا می کرد درایو های هارددیسک 2 گیگابایتی بسیار جالب بودند و هیچ فردی انتظار نداشت محدودیت اندازه بخش مزبور که از ترکیب مدخل های FAT 16 بیتی و اندازه های خوشه های 32 کیلوبایتی تحمیل شده است یک مشکل باشد. با این وجود امروزه PC های ارزان قیمت که حتی به هارد دیسک با ظرفیت 10، 20 و 30 گیگابایت مجهز هستند رایج می باشند. وقتی که از سیستم پرونده FAT استاندارد به همراه درایوهای بزرگتر استفاده  می کنید باید بخش های متعددی ایجاد نمایید که هر یک از آنها به طور تقریبی بزرگتر از 2 گیگابایت نباشند. از نظر بسیاری از کاربران داشتن حروف درایو متعدد برای یک دیسک منفرد گیچ کننده می باشد و این امر سازماندهی و مکان یابی پرونده ها را مشکل می کند.

برای نشان دادن این مشکل میکروسافت یک نگارش پیشرفته از سیستم پرونده FAT به نام FAT32 را عرضه کرد. FAT32 کاملا شبیه به FAT استاندارد کار می کند و تنها تفاوت آن در این است که این سیستم از شماره هایی با ارقام بیشتر استفاده  می نماید بنابر این می توان خوشه های بیشتری را در یک دیسک اداره کند. بر خلاف VFAT که یک نوآوری ویندوز 9x می باشد و از ساختارهای سیستم پرونده موجود استفاده  می کند FAT32 قبل از بارگذاری ویندوز GUI از طریق برنامه FDISK اجرا می گردد. FAT32 خود یک تقویت کننده سیستم پرونده FAT است. به عبارت دیگر در حالی که VFAT به عنوان بخشی از virtual machine manager ویندوز 9x اجرا می شود. FAT32 قبل از بار ذاری ویندوز GUI از طریق برنامه FDISK اجرا می گردد. FAT32 ابتدا در OEM service release 2 ویندوز 95 قرار گرفت ولی در حال حاضر بخشی از ویندوز Me/98. همچنین قسمتی از سیستم عامل ویندوز ME ویندوز 2000 و یندوز XP می باشد.

قرینه سازی FAT

FAT32 از دو کپی دیگر FAT که در بخش دیسک ذخیره شده اند بهره بیشتری می برد. در یک بخش از FAT16 اولین کپی FAT همیشه کپی اصلی می باشد و داده های خود را برای دومین FAT تکرار می کند. همچنین گاهی اوقات در طی فرآیند مزبور به آن آسیب می رسد. در این بخش FAT32 وقتی سیستم در کپی اصلی FAT به مشکلی برخورد می کند می تواند به کپی دیگری سوییچ کند که از آن پس کپی اصلی می شود. همچنین سیستم می تواند فرایند قرینه سازی FAT را غیر فعال کند تا از آسیب دیدن FAT ماندگار توسط کپی دیگر جلوگیری شود. این امر تحمل پذیری خطا در بخش های FAT32 را بیشتر می کندکه غالبا امکان تعمیر یک FAT صدمه دیده را بدون وقفه ناگهانی سیستم یا از دست دادن داده های جدول فراهم می سازد.

NTFS

NTFS

 سیستم پرونده واقعی ویندوز NT 2000   و XP است. ویندوز 2000 و XP از نگارش پیشرفته NTFS به نام  NTFS 5 یا  2000NTFS استفاده  می‌کنند. ویندوز NT باید دارای Serevise Pack 4  باشد یا نصب شود تا قبلیت دستیابی به دیسک  NTFS 5 / NTFS2000 را داشته باشد. اگر چه ویندوز XP / 2000 / NT بخش‌های FAT را پشتیبانی می‌کنند ولی  NTFS بسیاری از مزیت های FAT از جمله نام‌های طولانی پرونده پشتیبانی پرونده‌ها و بخش های وسیع‌تر خصوصیات توسعه یافته را فراهم می‌کند و امنیت را افزایش می‌دهد. NTFS همانند تمام ویندوزهای NT کاملا بهطور جدید طراحی شده‌اند. سازگاری پسرو با سیستم‌های عامل قبلی میکروسافت یک موضوع قابل توجه نبود، زیرا توسعه‌گران قصد ایجاد یک سکوی 32 بیتی کاملا جدید را داشتند. در نتیجه هیچ سیستم‌ عاملی غیر از ویندوز XP/2000 که به ویندوز NT بستگی دارد) نمی‌تواند بخش‌های NTFS را بخواند.

این یک موضوع مهم است. همه سیستم‌های عامل دیگر ویندوز اساسا دیگر ویندوز اساس بر مبنای DOS هستند و در موقعیت‌های خاص، روش راه‌‌آندازی دیگری را برای  یک اعلان DOS  می‌گذارند. اگر مجبورید برای ترکیب یک بخش از سخت‌افزار یا تعمیر اظطراری یکدیسک، برنامه سودمند خاص DOS را اجرا کنید، مگر این که یک اعلان فرمان شبیه DOS در ویندوز در ویندوز NT 2000 ارائه می‌دهد را باز کنید ولی در واقع این یک تقلید  از DOS است ( نه یک رابط واقعی) شما نمی‌توانید سیستم مزبور را با یک اعلان فرمان راه‌اندازی نمایید و همانند ویندوز 9x از CU1 اجتناب کنید، مگر این که Recovery Consol ویندوز xp  یا 2000 را نصب  نمایید. همانطور که نام مزبور را به کار می‌برید، Recovery Consol نیز برای تعمیر سیستم و نگهداری محصولات ( نه برای استفاده  روزمرده طراحی می‌شود.