×òî òàêîå FAT-òàáëèöà è êëàñòåð
Äëÿ òîãî, ÷òîáû êîìïüþòåðíàÿ ñèñòåìà ìîãëà íîðìàëüíî ðàáîòàòü ñ èíôîðìàöèåé, ðàçìåùåííîé íà æåñòêîì äèñêå, âèí÷åñòåð äîëæåí èìåòü ÷åòêóþ ëîãè÷åñêóþ ñòðóêòóðó. Òîëüêî òàê îïåðàöèîííàÿ ñèñòåìà áóäåò "çíàòü" ÷òî è ãäå "ëåæèò".
Îäíà ÷àñòü æåñòêîãî äèñêà ñîäåðæèò ñîáñòâåííî äàííûå, à âòîðàÿ ÷àñòü - ñâåäåíèÿ î ìåñòå õðàíåíèÿ ýòèõ äàííûõ (ñâîåîáðàçíàÿ êàðòîòåêà). Äëÿ ñîçäàíèÿ ëîãè÷åñêîé ñòðóêòóðû âèí÷åñòåðà ñëóæàò ïðîãðàììû FDISK (ñîçäàåò ðàçäåëû è ëîãè÷åñêèå äèñêè) è FORMAT (îðãàíèçóåò ñòðóêòóðó ðàçìåùåíèÿ äàííûõ).
Äèñêîâîå ïðîñòðàíñòâî äåëèòñÿ íà ðàçäåëû íåñêîëüêèõ òèïîâ:
- Primary DOS Partition (ïåðâè÷íûé ðàçäåë) - îáëàñòü, â êîòîðîé ðàçìåùàåòñÿ ÿäðî ÎÑ è îòêóäà ïðîèçâîäèòñÿ åå çàãðóçêà. Îñòàâøååñÿ ñâîáîäíîå ìåñòî ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíî äëÿ õðàíåíèÿ äàííûõ.  ýòîì ðàçäåëå íàõîäèòñÿ òîëüêî îäèí ëîãè÷åñêèé äèñê - C:/.
- Extended DOS Partition (ðàñøèðåííûé ðàçäåë) - äîïîëíèòåëüíàÿ îáëàñòü äëÿ ðàçìåùåíèÿ äàííûõ. Ñèñòåìíûå ôàéëû çäåñü ðàçìåùàòü íå ìîãóò. Ðàçäåë ìîæåò ñîäåðæàòü íåñêîëüêî ëîãè÷åñêèõ äèñêîâ - D:/, E:/, F:/…
- Non-DOS Partition (íå-ÄÎÑ ðàçäåë) - ýòî îáëàñòü, â êîòîðîé ìîãóò ðàçìåùàòü äðóãèå îïåðàöèîííûå ñèñòåìû.
Ëîãè÷åñêîé (íåäåëèìîé) åäèíèöåé õðàíåíèÿ äàííûõ íà æåñòêîì äèñêå ÿâëÿåòñÿ êëàñòåð. Âñå êëàñòåðû êîíêðåòíîãî âèí÷åñòåðà îäèíàêîâû ïî ðàçìåðó è ïðîíóìåðîâàíû ïî ïîðÿäêó. Êàæäîìó êëàñòåðó ñîîòâåòñòâóåò ñëóæåáíàÿ ñòðîêà, èìåþùàÿ òîò æå íîìåð. Ñîâîêóïíîñòü òàêèõ ñëóæåáíûõ ñòðîê ñîñòàâëÿåò FAT-òàáëèöó (File Allocation Table) - ñâîåîáðàçíûé òåëåôîííûé ñïðàâî÷íèê âèí÷åñòåðà. Íîìåð êëàñòåðà, ñ êîòîðîãî íà÷èíàåòñÿ ðàçìåùåíèå ôàéëà, - ÿâëÿåòñÿ àäðåñîì åãî ìåñòîíàõîæäåíèÿ íà äèñêå. Ñòðîêà FAT-òàáëèöû ñîäåðæèò ñâåäåíèÿ î ñîäåðæèìîì "ñâîåãî" êëàñòåðà:
- êëàñòåð ìîæåò áûòü ñâîáîäíûì;
- êëàñòåð ìîæåò áûòü èñïîð÷åííûì - íåïðèãîäíûì äëÿ õðàíåíèÿ äàííûõ;
- êëàñòåð ìîæåò õðàíèòü ÷àñòü ôàéëà, ôàéë öåëèêîì èëè ïîñëåäíþþ ÷àñòü ôàéëà.
Èíôîðìàöèÿ íà âèí÷åñòåðå õðàíèòñÿ â âèäå îòäåëüíûõ ôàéëîâ. Ôàéëû ìîãóò áûòü ðàçíûõ ðàçìåðîâ. Åñëè ôàéë íå ïîìåùàåòñÿ â îäèí êëàñòåð, òî îí ðàçìåùàåòñÿ â íåñêîëüêèõ êëàñòåðàõ. Åñëè äèñê ïåðâûé ðàç çàïîëíÿåòñÿ èíôîðìàöèåé, òî ôàéë áóäåò ðàçìåùåí â ñìåæíûõ êëàñòåðàõ, â âèäå îäíîãî öåëüíîãî áëîêà. Íî, â ïðîöåññå ðàáîòû îäíè ôàéëû óäàëÿþòñÿ, äðóãèå - äîáàâëÿþòñÿ. Âîçíèêàåò ñèòóàöèÿ, êîãäà äëÿ ðàçìåùåíèÿ îäíîãî ôàéëà ïîòðåáóþòñÿ êëàñòåðà â ðàçëè÷íûõ îáëàñòÿõ äèñêîâîãî ïðîñòðàíñòâà - â ýòîì ñëó÷àå ôàéë áóäåò ñîñòîÿòü èç íåñêîëüêèõ áëîêîâ.  ëþáîì ñëó÷àå ñâÿçü ìåæäó êëàñòåðàìè è áëîêàìè îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðè ïîìîùè FAT-òàáëèöû, êîòîðàÿ "ñêëåèâàåò" ôàéë èç êóñêîâ. Êîãäà ôàéë ïèøåòñÿ íà äèñê, â òàáëèöó FAT çàíîñèòñÿ íà÷àëüíûé àäðåñ ìåñòîíàõîæäåíèÿ ôàéëà - íîìåð ïåðâîãî êëàñòåðà èç ÷èñëà òåõ, êîòîðûå îí áóäåò çàíèìàòü. Ñòðîêà FAT-òàáëèöû, ñîäåðæàùàÿ çàïèñü êëàñòåðà, â êîòîðîì íàõîäèòñÿ íà÷àëî ôàéëà, õðàíèò íîìåð ñëåäóþùåãî êëàñòåðà, êîòîðûé ñîäåðæèò ïðîäîëæåíèå ôàéëà è ò.ä., ïðè ïîìîùè òàêîé öåïî÷êè ññûëîê ôèêñèðóåòñÿ ðàñïîëîæåíèå âñåãî ôàéëà íà äèñêå.
Çàïèñûâàÿ ôàéë íà äèñê, ñèñòåìà (åñëè ýòî âîçìîæíî) ðàçìåùàåò åãî íåïðåðûâíî - â ñìåæíûõ êëàñòåðàõ. Åñëè ýòîãî ñäåëàòü íåëüçÿ, òî ñèñòåìà èùåò íåîáõîäèìîå êîëè÷åñòâî ñâîáîäíûõ êëàñòåðîâ â ðàçíûõ ìåñòàõ äèñêîâîãî ïðîñòðàíñòâà è ðàçìåùàåò ôàéë â íèõ. Òàêèì îáðàçîì, ôàéë (îñîáåííî, åñëè îí áîëüøèõ ðàçìåðîâ) ìîæåò áûòü "ñêëååí" èç íåñêîëüêèõ äåñÿòêîâ áëîêîâ. Íà åìêîñòü äèñêà ýòî íèêàê íå âëèÿåò, íî âîò ñêîðîñòü äîñòóïà ê òàêîìó ôðàãìåíòèðîâàííîìó ôàéëó ðåçêî ïàäàåò, ïîñêîëüêó äëÿ ñ÷èòûâàíèÿ ôàéëà ñèñòåìà òðàòèò äîïîëíèòåëüíûå ìåõàíè÷åñêèå (ìåäëåííûå) îïåðàöèè äëÿ ïåðåìåùåíèÿ ñ÷èòûâàþùèõ ãîëîâîê ñ äîðîæêè íà äîðîæêó.
Ïðè óäàëåíèè ôàéëà â FAT-òàáëèöå ïðîèçâîäÿòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèå çàïèñè - êëàñòåðà, â êîòîðûõ ðàçìåùàëñÿ äàííûé ôàéë, ïîìå÷àþòñÿ êàê ñâîáîäíûå, íî ïðè ýòîì ñàìà èíôîðìàöèÿ â êëàñòåðå îñòàåòñÿ äî òîãî ìîìåíòà, ïîêà íå áóäåò çàïèñàí íîâûé ôàéë â ýòîò êëàñòåð. Íà ýòîì îñíîâàíà ðàáîòà íåêîòîðûõ ïðîãðàìì ïî âîññòàíîâëåíèþ óäàëåííîé èíôîðìàöèè.
Ðàçðÿäíîñòü ñòðîê FAT-òàáëèöû îïðåäåëÿåò ðàçðÿäíîñòü àäðåñîâ, ò.å., ôàêòè÷åñêè êîëè÷åñòâî êëàñòåðîâ íà æåñòêîì äèñêå. Åñëè ñèñòåìà îïåðèðóåò ñ 16-ðàçðÿäíûìè ñòðîêàìè (â ýòîì ñëó÷àå, ãîâîðÿò î òàáëèöå FAT16), òî ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîå êîëè÷åñòâî êëàñòåðîâ ðàâíî 216 = 65535 øòóê (64 Êá); äëÿ 32-ðÿçðÿäíûõ ñòðîê (FAT32) - ÷èñëî êëàñòåðîâ ðàâíî 232 = 4294967296 øòóê (4 Ãá).
Ýòî çíà÷èò, ÷òî ðàçìåð êëàñòåðà æåñòêîãî äèñêà îáúåìîì 2 Ãá ñèñòåìû FAT16 áóäåò ðàâåí: 2 Ãá / 64 Êá = 32 Êá (231 / 216 = 215), ïðè ýòîì êëàñòåð áóäåò çàíèìàòü 64 ñåêòîðà (íàïîìíèì, ÷òî ñåêòîð ÿâëÿåòñÿ ìèíèìàëüíîé åäèíèöåé õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè ëþáîãî âèí÷åñòåðà è ñîäåðæèò, êàê ïðàâèëî, 512 áàéò).
Ñàìîå èíòåðåñíîå â ýòîé ñèòóàöèè, ÷òî æåñòêèé äèñê îáúåìîì áîëåå 1 Ãá, íî äî 2 Ãá áóäåò èìåòü òî÷íî òàêîé æå ðàçìåð êëàñòåðà, íî èõ êîëè÷åñòâî áóäåò ìåíüøå.
Êàê ìû óæå ñêàçàëè âûøå - ðàçìåðû ôàéëîâ, ðàçìåùåííûõ íà æåñòêîì äèñêå ìîãóò áûòü ñîâåðøåííî ðàçíûå. Åñëè ïðè çàïèñè â êëàñòåð íå õâàòèò ìåñòà õîòÿ áû äëÿ 1 áàéòà, òî ýòîò áàéò áóäåò ïîìåùåí â ñëåäóþùèé ñâîáîäíûé êëàñòåð. Ïðè ýòîì â ýòîò êëàñòåð óæå íè÷åãî çàïèñàòü áóäåò íåëüçÿ. Òàêèì îáðàçîì, ÷åì áîëüøå îáúåì âèí÷åñòåðà, òåì áîëüøå ðàçìåð êëàñòåðà, òåì áîëåå íåýôôåêòèâíî èñïîëüçóåòñÿ äèñêîâîå ïðîñòðàíñòâî. Ôàêòè÷åñêèé îáúåì âèí÷åñòåðà ñíèæàåòñÿ - ÷åì áîëüøå îáúåì, òåì áîëüøå äèñêîâîãî ïðîñòðàíñòâà îêàçûâàåòñÿ ïóñòûì, ïðè ýòîì åãî íåëüçÿ èñïîëüçîâàòü.
Âûõîä èç ñëîæèâøåéñÿ ñèòóàöèè èñêàëè ïóòåì ðàçáèåíèÿ æåñòêîãî äèñêà íà íåñêîëüêî ëîãè÷åñêèõ äèñêîâ. Êàæäûé ëîãè÷åñêèé äèñê ïðè ýòîì ñîäåðæàë ñâîþ FAT-òàáëèöó. Íàïðèìåð, ðàçáèâ âèí÷åñòåð åìêîñòüþ 2 Ãá íà äâà ëîãè÷åñêèõ äèñêà, ðàçìåð êëàñòåðà ñíèæàåòñÿ âäâîå - ñ 32 Êá äî 16 Êá.
Áîëåå ñâîáîäíî ïîëüçîâàòåëè âçäîõíóëè ñ âûõîäîì Windows 98, êîòîðàÿ ïðåäîñòàâèëà ñèñòåìó FAT32. Òàáëèöà ðàáîòàëà ñ 32-ðàçðÿäíûìè àäðåñàìè. Äëÿ êàæäîé ñòðîêè FAT32 îòâîäèëîñü 4 áàéòà. Âñåãî òàáëèöà ìîãëà õðàíèòü àäðåñà 4 294 967 296 êëàñòåðîâ, ò.å. 4 Ãèãàáàéòà êëàñòåðîâ. Ðàçìåð òàêîé òàáëèöû ìîã ñîñòàâëÿòü 16 Ãá! Ñîâåðøåííî îãðîìíàÿ öèôðà - â íà÷àëå 21 âåêà è âèí÷åñòåðîâ-òî òàêîãî îáúåìà íå áûëî! Îäíàêî, åñëè âçÿòü âî âíèìàíèå òîò ôàêò, ÷òî FAT32 ðàáîòàåò ñ æåñòêèìè äèñêàìè, îáúåìû êîòîðûõ èçìåðÿþòñÿ ñîòíÿìè è òûñÿ÷àìè Ãá, òî ïîòåðÿ 16 Ãá íå âûãëÿäèò ÷åì-òî êàòàñòðîôè÷åñêèì. Òàê, íàïðèìåð, â ñèñòåìå FAT32 êëàñòåð ðàçìåðîì 32 Êá (÷òî ïðèâåäåí â ïðèìåðå ðàíåå) áóäåò íàõîäèòüñÿ íà äèñêå îáúåìîì 32 Òåðàáàéòà (åñëè ÿ íå îáøèñÿ â ðàñ÷åòàõ)! Áîëüøèíñòâî æå âèí÷åñòåðîâ íà äàííûé ìîìåíò (2010 ãîä) ðàáîòàþò ñ 8-ìè êèëîáàéòíûìè êëàñòåðàìè.
