قبل ظهور نظام التشغيل Microsoft Windows NT، نادرًا ما واجه مستخدمو الكمبيوتر الشخصي مشكلة اختيار نظام الملفات. يستخدم جميع مالكي أنظمة التشغيل (OS) MS-DOS وMicrosoft Windows أحد أنواع أنظمة الملفات التي تسمى FAT (FAT-12 أو FAT-16 أو FAT-32).

أما الآن فقد تغير الوضع. عند تثبيت Microsoft Windows NT/2000/XP، عند تهيئة القرص، يتعين عليك الاختيار بين ثلاثة أنظمة ملفات - FAT-16 أو FAT-32 أو NTFS.

في هذه المقالة، سنتحدث عن الهيكل الداخلي لأنظمة الملفات المدرجة، والنظر في عيوبها ومزاياها المتأصلة. مسلحًا بهذه المعرفة، يمكنك اتخاذ قرار مستنير لصالح نظام ملفات معين لنظام التشغيل Microsoft Windows.

باختصار حول نظام الملفات FAT

ظهر نظام الملفات FAT في فجر تطور أجهزة الكمبيوتر الشخصية وكان مخصصًا في الأصل لتخزين الملفات على الأقراص المرنة.

يتم تخزين المعلومات على الأقراص والأقراص المرنة في أجزاء، في قطاعات 512 بايت. تم تقسيم مساحة القرص بالكامل إلى مناطق ذات طول ثابت تسمى مجموعات. قد تحتوي المجموعة على قطاع واحد أو أكثر.

يحتل كل ملف مجموعة واحدة أو أكثر، ربما غير متجاورة. توجد أسماء الملفات والمعلومات الأخرى حول الملفات، مثل الحجم وتاريخ الإنشاء، في المنطقة الأولية من القرص المرن المخصص للدليل الجذر.

بالإضافة إلى الدليل الجذر، يمكن إنشاء أدلة أخرى في نظام الملفات FAT. وجنبًا إلى جنب مع الدليل الجذر، يشكلون شجرة دليل تحتوي على معلومات حول الملفات والأدلة. أما بالنسبة لموقع مجموعات الملفات على القرص، فيتم تخزين هذه المعلومات في المنطقة الأولية من القرص المرن، والتي تسمى جدول تخصيص الملفات (FAT).

تحتوي كل مجموعة في جدول FAT على خلية فردية خاصة بها، والتي تقوم بتخزين معلومات حول كيفية استخدام هذه المجموعة. وبالتالي، فإن جدول تخصيص الملفات عبارة عن مصفوفة تحتوي على معلومات حول المجموعات. يتم تحديد حجم هذه المصفوفة من خلال العدد الإجمالي للمجموعات الموجودة على القرص.

يخزن الدليل رقم المجموعة الأولى المخصصة لملف أو دليل فرعي. يمكن العثور على أرقام المجموعات المتبقية باستخدام جدول تخصيص الملفات FAT.

عند تطوير تنسيق جدول FAT، كان الهدف هو توفير المساحة، لأن... يتمتع القرص المرن بسعة صغيرة جدًا (من 180 كيلو بايت إلى 2.44 ميجابايت). لذلك، تم تخصيص 12 رقمًا ثنائيًا فقط لتخزين أرقام المجموعة. ونتيجة لذلك، أصبح جدول FAT مكتظًا بإحكام لدرجة أنه احتل قطاعًا واحدًا فقط من القرص المرن.

يحتوي جدول FAT على معلومات مهمة حول موقع الدلائل والملفات. إذا أصبح نظام FAT تالفًا بسبب فشل الأجهزة أو فشل البرامج أو الفيروسات، فسيتم فقدان الوصول إلى الملفات والدلائل. لذلك، لكي تكون في الجانب الآمن، يتم عادةً إنشاء نسختين من جدول FAT على القرص.

إصدارات مختلفة من FAT

بعد ظهور محركات الأقراص الثابتة ذات السعة الكبيرة (في تلك الأيام، كانت الأقراص التي يتراوح حجمها بين 10 و20 ميجا بايت تعتبر كبيرة)، زاد عدد المجموعات، وأصبحت 12 بت غير كافية لتخزين أرقامها. تم تطوير تنسيق جديد لجدول تخصيص الملفات 16 بت، حيث تم تخصيص بايتين لتخزين عدد المجموعة الواحدة. أصبح نظام الملفات القديم المصمم للأقراص المرنة يعرف باسم FAT-12، وأصبح النظام الجديد يعرف باسم FAT-16.

لم يعد جدول FAT-16 الموسع مناسبًا لقطاع واحد، ولكن مع أحجام الأقراص الكبيرة، لم يلعب هذا العيب دورًا مهمًا. كما كان من قبل، تم تخزين نسختين من جدول FAT على القرص للتأمين.

ومع ذلك، عندما بدأ قياس مساحة القرص بمئات الميجابايت وحتى الجيجابايت، أصبح نظام الملفات FAT-16 غير فعال مرة أخرى. لكي تتناسب أرقام المجموعة مع 16 بت، عند تنسيق الأقراص الكبيرة، من الضروري زيادة حجم المجموعة إلى 16 كيلو بايت أو أكثر. تسبب هذا في حدوث مشكلات عند الحاجة إلى تخزين أعداد كبيرة من الملفات الصغيرة على القرص. نظرًا لأنه يتم تخصيص مساحة تخزين الملفات في مجموعات، فحتى الملف الصغير جدًا يتطلب مساحة كبيرة جدًا على القرص.

ونتيجة لذلك، تم إجراء محاولة أخيرة أخرى لتحسين نظام الملفات FAT - حيث تمت زيادة حجم خلية جدول تخصيص الملفات إلى 32. وهذا جعل من الممكن تهيئة الأقراص التي يبلغ حجمها مئات الميغابايت وبضعة غيغابايت باستخدام قرص صغير نسبيًا. حجم الكتلة. أصبح نظام الملفات الجديد يعرف باسم FAT-32.

المعيار 8.3

قبل ظهور نظام التشغيل Microsoft Windows 95، اضطر مستخدمو الكمبيوتر الشخصي إلى استخدام "معيار 8.3" غير المناسب للغاية لتسمية الملفات، حيث كان يجب أن يتكون اسم الملف من 8 أحرف بالإضافة إلى 3 أحرف ملحقة. تم فرض هذا القيد ليس فقط من خلال واجهة البرنامج لنظام التشغيل MS-DOS، ولكن أيضًا من خلال بنية إدخال الدليل لنظام الملفات FAT.

بعد تعديل بنية إدخالات الدليل، تمت إزالة الحد الأقصى لعدد الأحرف في اسم الملف عمليًا. يمكن أن يصل طول اسم الملف الآن إلى 255 حرفًا، وهو ما يكفي بشكل واضح في معظم الحالات. ومع ذلك، أصبح نظام الملفات FAT المعدل غير متوافق مع نظام التشغيل MS-DOS، وكذلك مع إصدارات Microsoft Windows shell 3.1 و3.11 التي تعمل في بيئته.

يمكنك قراءة المزيد عن تنسيقات هياكل FAT الداخلية في مقالتنا "استعادة البيانات في أقسام FAT" المنشورة على هذا الموقع.

حدود نظام الملفات FAT

عند تحديد ما إذا كنت تريد استخدام نظام الملفات FAT لتهيئة قرص، يجب أن تكون على دراية بالقيود المتأصلة فيه. تتعلق هذه القيود في المقام الأول بالحد الأقصى لحجم قرص FAT، بالإضافة إلى الحد الأقصى لحجم الملف الموجود على هذا القرص.

الحد الأقصى لحجم محرك الأقراص المنطقي FAT-16 هو 4 جيجابايت، وهو صغير جدًا وفقًا للمعايير الحديثة. ومع ذلك، لا توصي Microsoft بإنشاء أقراص FAT-16 أكبر من 200 ميجابايت، لأن... في هذه الحالة، سيتم استخدام مساحة القرص بشكل غير فعال للغاية.

من الناحية النظرية، يمكن أن يصل الحد الأقصى لحجم قرص FAT-32 إلى 8 تيرابايت، وهو ما يجب أن يكون كافيًا لنشر أي تطبيقات حديثة. يتم الحصول على هذه القيمة عن طريق ضرب الحد الأقصى لعدد المجموعات (268,435,445) في الحد الأقصى لحجم المجموعة الذي يسمح به FAT-32 (32 كيلو بايت).

ومع ذلك، في الممارسة العملية، يبدو الوضع مختلفا قليلا.

نظرًا للقيود الداخلية، فإن الأداة المساعدة ScanDisk في نظام التشغيل Microsoft OS 95/98 غير قادرة على العمل مع الأقراص التي يزيد حجمها عن 127.53 جيجابايت. قبل عام، لم يكن هذا القيد يسبب مشاكل، ولكن اليوم ظهرت بالفعل محركات أقراص غير مكلفة بسعة 160 جيجابايت في السوق، وسرعان ما ستكون قدرتها أكبر.

أما أنظمة التشغيل Microsoft Windows 2000/XP الجديدة، فهي غير قادرة على إنشاء أقسام FAT-32 بسعة تتجاوز 32 جيجابايت. إذا كنت بحاجة إلى أقسام بهذا الحجم أو أكبر، فسوف تقترح عليك Microsoft استخدام نظام الملفات NTFS.

أحد القيود المهمة الأخرى على FAT-32 هو حجم الملف - لا يمكن أن يتجاوز 4 جيجابايت. سيؤثر هذا القيد، على سبيل المثال، عند تسجيل أجزاء الفيديو على القرص أو عند إنشاء ملفات قاعدة بيانات كبيرة.

يمكن لدليل FAT-32 تخزين 65534 ملفًا كحد أقصى.

مساوئ الدهون

بالإضافة إلى القيود التي تمت مناقشتها أعلاه، فإن نظام الملفات FAT له أيضًا عيوب أخرى. والأكثر أهمية، على ما يبدو، هو الغياب التام لأدوات التحكم في الوصول، فضلا عن إمكانية فقدان المعلومات حول موقع جميع الملفات بعد تدمير جدول FAT المضغوط إلى حد ما ونسخته.

عن طريق تشغيل الكمبيوتر من القرص المرن للنظام، يمكن للمهاجم الوصول بسهولة إلى أي ملفات مخزنة على الأقراص باستخدام نظام الملفات FAT. سيكون من السهل عليه نسخ هذه الملفات إلى جهاز ZIP أو أي وسيلة تخزين خارجية أخرى.

عند استخدام FAT على أقراص الخادم، من المستحيل ضمان تحديد موثوق ومرن لوصول المستخدم إلى الدلائل. ولهذا السبب، وبسبب مقاومته المنخفضة للفشل، لا يتم عادةً استخدام FAT على الخوادم.

إن وجود جداول تخصيص ملفات FAT المضغوطة يجعل نظام الملفات هذا هدفًا ضعيفًا لفيروسات الكمبيوتر - وهو ما يكفي لتدمير الجزء الأولي من قرص FAT، وسيتم فقدان جميع البيانات تقريبًا.

نظام الملفات NTFS

نظام الملفات NTFS الحديث، الذي طورته شركة Microsoft لنظام التشغيل Microsoft Windows NT، خالي من قيود وعيوب FAT. منذ بدايته، خضع نظام الملفات NTFS المتطور للعديد من التحسينات، آخرها (في وقت كتابة هذا المقال) تم إجراؤه في نظام التشغيل Microsoft Windows XP.

في نظام الملفات NTFS، يتم تخزين كافة سمات الملف (الاسم والحجم وموقع امتدادات الملف على القرص وما إلى ذلك) في ملف نظام مخفي $MFT. يتم تخصيص من واحد إلى عدة كيلوبايت لتخزين معلومات حول كل ملف (ودليل) في $MFT. إذا كان هناك عدد كبير من الملفات المخزنة على القرص، فإن حجم الملف $MFT يمكن أن يصل إلى عشرات أو حتى مئات الميجابايت.

يتم تخزين الملفات الصغيرة (في حدود مئات البايتات) مباشرة في $MFT، مما يؤدي إلى تسريع الوصول إليها بشكل كبير.

ومع ذلك، لاحظ أن الحمل NTFS لتخزين معلومات النظام، على الرغم من أنه يتجاوز الحمل FAT، لا يزال غير كبير جدًا مقارنة بحجم الأقراص الحديثة. نظرًا لأن الملف $MFT يقع عادةً بالقرب من منتصف القرص، فإن تدمير المسارات الأولى لقرص NTFS لا يؤدي إلى عواقب وخيمة مثل تدمير المناطق الأولية لقرص FAT.

يحتوي نظام الملفات NTFS على العديد من الميزات التي لا يمتلكها FAT. إنها تتيح قدرًا أكبر من المرونة والموثوقية والأمان مقارنة بـ FAT.

دعونا ندرج بعض الميزات الأكثر إثارة للاهتمام في NTFS في الإصدارات الحديثة.

أدوات التحكم في الوصول

تعد أدوات التحكم في الوصول إلى NTFS مرنة للغاية وتسمح لك بالتحكم في الوصول على مستوى الملفات والأدلة الفردية، ومنح (أو حظر) الوصول إلى المستخدمين الفرديين أو مجموعات المستخدمين.

على الرغم من أنه قد يبدو للوهلة الأولى أن أدوات التحكم في الوصول مطلوبة فقط لخوادم الملفات، إلا أنها ستكون مطلوبة أيضًا إذا كان لدى العديد من المستخدمين حق الوصول إلى الكمبيوتر.

تشفير الملفات

ستكون أدوات التحكم في الوصول المذكورة أعلاه عديمة الفائدة إذا وقع القرص الفعلي NTFS في أيدي أحد المهاجمين. باستخدام الأدوات المساعدة الحديثة، يمكن قراءة محتويات هذا القرص دون صعوبة كبيرة في أي نظام تشغيل - DOS أو Microsoft Windows أو Linux.

من أجل حماية ملفات المستخدم من الوصول غير المصرح به، توفر أنظمة التشغيل Microsoft Windows 2000/XP تشفيرًا إضافيًا للملفات المخزنة في أقسام NTFS. وعلى الرغم من أن قوة هذا التشفير قد لا تكون عالية جدًا، إلا أنها كافية تمامًا في معظم الحالات.

برنامج RAID للقرص

باستخدام NTFS، يمكنك إنشاء ما يسمى ببرنامج RAID 1 (مجموعة معكوسة). تسمح لك هذه المصفوفة، المكونة من قرصين ماديين أو منطقيين بنفس الحجم، بتكرار الملفات (أو، كما يقولون أيضًا، "النسخ المتطابق").

يمكن لمثل هذا المصفوفة حماية ملفاتك في حالة حدوث عطل فعلي لأحد الأقراص التي تشكل المصفوفة؛ لذلك، غالبًا ما يتم استخدامه لزيادة موثوقية نظام القرص.

مجموعات الحجم

يسمح لك نظام الملفات NTFS بدمج عدة أقسام موجودة على قرص فعلي واحد أو أكثر في وحدة تخزين منطقية واحدة. قد يكون هذا مطلوبًا، على سبيل المثال، لتخزين ملفات قاعدة بيانات كبيرة لا يمكن احتواؤها على قرص فعلي واحد، أو لإنشاء دليل بحجم إجمالي للملفات يتجاوز حجم القرص الفعلي.

تسمى المجموعات التي تم إنشاؤها من أقسام متعددة أو أقراص فعلية مجموعة وحدات التخزين (في مصطلحات نظام التشغيل Microsoft Windows NT) أو وحدة التخزين الموزعة (في مصطلحات نظام التشغيل Windows 2000/XP).

ملفات التعبئة

لتوفير مساحة القرص، يمكنك استخدام قدرة NTFS على حزم (ضغط) الملفات. بالإضافة إلى ذلك، يسمح لك NTFS بإنشاء ما يسمى بالملفات المتفرقة التي تحتوي على مناطق خالية من البيانات. يمكن أن تكون هذه الملفات كبيرة الحجم، ولكنها تشغل مساحة صغيرة على القرص، حيث يتم تخزين وحدات البايت المهمة فقط من الملف فعليًا.

يرجى ملاحظة أن تعبئة الملفات ستؤدي إلى إبطاء الأمور قليلاً. لكن هذا الظرف لن يكون مهما دائما. على سبيل المثال، يمكن تعبئة مستندات Office دون انخفاض ملحوظ في سرعة العمل، ولكن من المستحيل أن نقول ذلك عن ملفات قاعدة البيانات التي يتم الوصول إليها في وقت واحد من قبل عدد كبير من المستخدمين. مع توفر أقراص كبيرة الحجم وغير مكلفة نسبيًا في السوق، يجب استخدام منتجات التعبئة والتغليف فقط عند الحاجة إليها حقًا. ومع ذلك، ينطبق هذا أيضًا على ميزات NTFS الأخرى.

ملفات متعددة الخيوط

إذا لزم الأمر، يمكن تخزين العديد من تدفقات المعلومات في ملف واحد مكتوب على قرص NTFS. يسمح هذا، على وجه الخصوص، بتزويد ملفات المستندات بمعلومات إضافية، وتخزين إصدارات متعددة من المستندات في ملف واحد (على سبيل المثال، بلغات مختلفة)، وتخزين كود البرنامج والبيانات في تدفقات منفصلة لملف واحد، وما إلى ذلك.

اتصالات صعبة

تسمح لك الروابط الصلبة بتعيين عدة أسماء مختلفة لملف فعلي واحد عن طريق وضع هذه الأسماء (أي الروابط إلى الملف) في أدلة مختلفة. عندما تقوم بحذف رابط، لا يتم حذف الملف نفسه. فقط عندما يتم إتلاف كافة اتصالات الملف سيتم حذف الملف نفسه.

لاحظ أن هذه الإمكانيات نموذجية لأنظمة الملفات المستخدمة في أنظمة التشغيل المشابهة لـ Unix، على سبيل المثال، Linux وFreeBSD وما إلى ذلك.

تجاوز النقاط

تسمح لك كائنات نظام NTFS مثل نقاط إعادة التوزيع بإعادة تعريف أي ملف أو دليل. في هذه الحالة، على سبيل المثال، يمكن بالفعل تخزين الملفات أو الدلائل التي تم تجاوزها والتي نادرًا ما يتم استخدامها على شريط مغناطيسي، ويتم تحميلها على القرص فقط عند الضرورة.

الانتقالات

باستخدام قفزات NTFS، يمكنك تركيب محرك أقراص ثابتة أو قرص مضغوط آخر في دليل القرص. كانت هذه الميزة موجودة في الأصل في أنظمة الملفات لأنظمة التشغيل المشابهة لـ Unix.

حصص مساحة القرص

يتيح لك نظام الملفات NTFS، المستخدم في نظام التشغيل Microsoft Windows 2000/XP، تحديد مساحة القرص المتوفرة للمستخدمين أو تحديدها. هذه الميزة مفيدة بشكل خاص عند إنشاء خوادم الملفات.

تغيير التسجيل

أثناء تشغيله، يقوم نظام التشغيل بتنفيذ إجراءات مختلفة على الملفات (الإنشاء والتعديل والحذف). يتم حفظ كل هذه التغييرات في مجلة خاصة تم إنشاؤها على وحدة تخزين NTFS ويمكن استخدامها بواسطة برامج النسخ الاحتياطي وأنظمة الفهرسة وما إلى ذلك. يؤدي تسجيل التغييرات إلى زيادة موثوقية نظام الملفات، مما يسمح في بعض الحالات بمواصلة التشغيل بعد حدوث أعطال غير خطيرة في نظام التشغيل والأجهزة. على الرغم من أن معظم حالات الفشل الخطيرة تؤدي بالطبع إلى الحاجة إلى استعادة البيانات من نسخة احتياطية أو استخدام أدوات مساعدة خاصة لاستعادة البيانات.

قيود NTFS

على الرغم من وفرة الإمكانيات، فإن نظام الملفات NTFS لديه أيضًا بعض القيود. ومع ذلك، في معظم الحالات، لا يلعبون دورًا مهمًا.

يبلغ الحد الأقصى لحجم القرص المنطقي NTFS حوالي 18,446,744 تيرابايت، وهو ما يكفي بوضوح لجميع التطبيقات الحديثة وكذلك التطبيقات التي ستظهر في المستقبل القريب. الحد الأقصى لحجم الملف أكبر، لذا فإن هذا القيد غير مهم أيضًا.

عدد الملفات المخزنة في دليل NTFS واحد غير محدود، لذلك يتمتع هذا أيضًا بميزة على FAT.

مقارنة NTFS و FAT من حيث سرعة الوصول إلى الملفات

فيما يتعلق بالوعود والوظائف والأمان والموثوقية، فإن NTFS يتقدم كثيرًا على FAT. ومع ذلك، فإن مقارنة أداء أنظمة الملفات هذه لا تعطي نتيجة واضحة، لأن الأداء يعتمد على العديد من العوامل المختلفة.

نظرًا لأن مبادئ التشغيل والهياكل الداخلية لـ FAT أبسط بكثير من NTFS، فمن المرجح أن يكون FAT أسرع عند العمل مع الأدلة الصغيرة. ومع ذلك، إذا كانت محتويات الدليل صغيرة جدًا بحيث يمكن احتواؤها بالكامل في واحد أو أكثر من إدخالات ملف $MFT، أو على العكس من ذلك، إذا كان الدليل كبيرًا جدًا، فسيفوز NTFS.

من المرجح أن يأخذ NTFS زمام المبادرة عند البحث عن ملفات أو أدلة غير موجودة (نظرًا لأنه لا يتطلب فحص محتويات الدليل بالكامل)، وعند الوصول إلى الملفات الصغيرة (في حدود مئات البايتات)، وكذلك في حالة تجزئة القرص الشديدة.

لزيادة أداء NTFS، يمكنك زيادة حجم الكتلة، ولكن هذا يمكن أن يؤدي إلى إهدار مساحة القرص عند تخزين عدد كبير من الملفات، التي يتجاوز حجمها 1-2 كيلو بايت ويبلغ عشرات كيلو بايت. من خلال زيادة حجم المجموعة إلى 64 كيلو بايت، يمكنك الحصول على الحد الأقصى لتحسين الأداء، ولكن سيتعين عليك التوقف عن حزم الملفات واستخدام أدوات إلغاء التجزئة المساعدة.

عند ضغط الملفات الموجودة على أقراص صغيرة (حوالي 4 جيجابايت)، قد يزيد الأداء، ولكن عند ضغط الأقراص الكبيرة، قد ينخفض ​​الأداء. على أية حال، سيؤدي التغليف إلى تحميل إضافي على المعالج المركزي.

فماذا تختار - FAT أو NTFS؟

كما ترون، يتمتع NTFS بالعديد من المزايا مقارنة بنظام FAT، وتكون حدوده في معظم الحالات غير ذات أهمية. إذا كنت تواجه اختيار نظام ملفات، ففكر في استخدام NTFS أولاً، ثم FAT فقط.

ما هي العوائق التي قد تجعل من الصعب استبدال FAT بـ NTFS؟

وأخطر عقبة هي الحاجة إلى استخدام نظام التشغيل Microsoft Windows NT/2000/XP. للتشغيل العادي لنظام التشغيل هذا، يلزم ما لا يقل عن 64 ميغابايت من ذاكرة الوصول العشوائي ومعالج بتردد ساعة لا يقل عن 200-300 ميجاهرتز. ومع ذلك، لا يتم استيفاء هذه المتطلبات إلا من خلال أجهزة الكمبيوتر القديمة جدًا غير القادرة على تشغيل الإصدارات الحديثة من Microsoft Windows.

إذا كان جهاز الكمبيوتر الخاص بك يمكنه العمل في بيئة Microsoft Windows 2000/XP، ولم يكن لديك تطبيق واحد مصمم حصريًا لنظام التشغيل Microsoft Windows 95/98/ME، فنوصيك بالتبديل إلى نظام تشغيل جديد في أول فرصة، واستبدال هذا هو FAT على NTFS.

وفي الوقت نفسه، سوف تحصل أيضًا على زيادة ملحوظة في الموثوقية التشغيلية، لأنه بعد تثبيت كافة حزم الخدمة الضرورية، بالإضافة إلى الإصدارات الصحيحة من برامج تشغيل الأجهزة الطرفية، سيعمل نظام التشغيل Microsoft Windows 2000/XP بشكل مستقر للغاية.

في بعض الحالات، يكون من الضروري دمج عدة أنظمة ملفات في قرص فعلي واحد. على سبيل المثال، إذا تم تثبيت ثلاثة أنظمة تشغيل على جهاز الكمبيوتر الخاص بك: Microsoft Windows ME وMicrosoft Windows XP وLinux، فيمكنك إنشاء ثلاثة أنظمة ملفات - FAT وNTFS وExt2FS. سيكون الأول منهم "مرئيًا" عند العمل في Microsoft Windows ME و Linux، والثاني - فقط في Microsoft Windows XP، والثالث - فقط في Linux (لاحظ أنه في نظام التشغيل LINUX، من الممكن أيضًا الوصول إلى أقسام NTFS).

ولكن إذا كنت تقوم بإنشاء خادم (ملف أو قاعدة بيانات أو ويب) يعتمد على Microsoft Window NT/2000/XP، فإن NTFS هو الخيار المعقول الوحيد. في هذه الحالة فقط سيكون من الممكن تحقيق الاستقرار والموثوقية والأمان اللازمين للخادم.

هناك أيضًا رأي مقبول عمومًا (وخاطئ في رأينا) مفاده أن مستخدمي الكمبيوتر المنزلي لا يحتاجون إلى نظام التشغيل Microsoft Window NT/2000/XP أو نظام الملفات NTFS.

بالطبع، إذا تم استخدام الكمبيوتر حصريًا للألعاب، فمن الأفضل، لأسباب التوافق، تثبيت Microsoft Windows 98/ME وتهيئة محركات الأقراص إلى FAT. ومع ذلك، إذا كنت تعمل ليس فقط في المكتب، ولكن أيضًا في المنزل، فمن الأفضل استخدام الحلول الحديثة والمهنية والموثوقة. سيسمح هذا، على وجه الخصوص، بتنظيم الحماية ضد التطفل على جهاز الكمبيوتر الخاص بك عبر الإنترنت، والحد من الوصول إلى الدلائل والملفات التي تحتوي على بيانات مهمة، وكذلك زيادة فرص استرداد المعلومات بنجاح في حالة حدوث أنواع مختلفة من الفشل.

في كل مرة أستخدم FatFs، أعتقد أنه سيكون من الجيد أن أفهم كيف يعمل كل شيء بالداخل. لقد قمت بتأجيل هذا السؤال لفترة طويلة، ولكن أخيرًا انكسر الجليد. لذلك، الهدف العالمي هو تدخين بطاقات الذاكرة، إذا نجح الأمر بالتفصيل، فإن الهدف الحالي هو التعامل مع نظام الملفات.

سأقول على الفور أنه لم يكن لدي هدف لكتابة برنامج التشغيل الخاص بي أو فهم التعقيدات بالتفصيل، كنت مهتمًا فقط. المهمة سهلة الفهم للغاية، لذلك لن تكون هناك "رموز" هنا.

لذلك، أول شيء نحتاج إلى فهمه هو أنه عند الاتصال مباشرة ببطاقة الذاكرة، يمكننا إما قراءة أو كتابة 512 بايت، ولا يتم إعطاء أي إجراءات أخرى. نظرًا لأننا نقوم بنسخ الملفات وحذفها باستمرار، وتكون أحجام الملفات مختلفة دائمًا، فستظهر مناطق فارغة على البطاقة ممزوجة بالمساحات المسجلة. حتى لا يضطر المستخدم إلى القلق بشأن وضع البيانات، هناك طبقة تعتني بهذه المخاوف، وهي نظام الملفات.

كما ذكر أعلاه، يمكنك فقط الكتابة والقراءة بمضاعفات 512 بايت، أي. 1 قطاع. هناك أيضًا مفهوم - الكتلة هي ببساطة عدة قطاعات، على سبيل المثال، إذا كان حجم المجموعة 16 كيلو بايت، فهذا يعني أن لديها 16000/512 = 31.25، أو بالأحرى 32 قطاعًا، وحجم الكتلة الحقيقي هو 16384 بايت. تشغل كافة الملفات حجمًا مضاعفًا لحجم الكتلة. حتى لو كان حجم الملف 1 كيلو بايت، والمجموعة 16 كيلو بايت، فإن الملف سيشغل مساحة 16 كيلو بايت بأكملها.

سيكون من المنطقي إنشاء مجموعات صغيرة، ولكن بعد ذلك يتم تفعيل القيود المفروضة على الحد الأقصى لعدد الملفات وحجمها. يعمل FAT16 على بيانات 16 بت، لذا لا يمكنك حشر أكثر من 2^16 مجموعة. لذلك، كلما كان حجمها أصغر، كلما تم استخدام المساحة المخصصة للملفات الصغيرة بكفاءة أكبر، ولكن قل عدد المعلومات التي يمكن حشرها على القرص. على العكس من ذلك، كلما زاد الحجم، زادت المعلومات التي يمكنك حشرها، ولكن كلما قلت كفاءة استخدام المساحة المخصصة للملفات الصغيرة. الحد الأقصى لحجم المجموعة هو 64 كيلو بايت، وبالتالي فإن الحد الأقصى لـ FAT16 هو 64 كيلو بايت * 2 ^ 16 = 4 جيجا بايت.

البيانات الأولية: توجد بطاقة ذاكرة micro SD بسعة 1 جيجابايت. مُسمى MYDISK، منسق بالكامل، حجم المجموعة 16 كيلو بايت.

ستحتاج إلى محرر Hex، لكن أي محرر لن يعمل؛ فأنت بحاجة إلى محرر يمكنه عرض القرص بأكمله، وليس فقط الملفات الموجودة على القرص. مما تمكنت من العثور عليه: WinHex هو الأنسب، ولكنه مدفوع؛ HxD بسيط ومجاني، لكن لم أتمكن من الحصول عليه لحفظ التغييرات على القرص؛ DMDE هو برنامج غير سهل الاستخدام إلى حد ما، وهو مجاني ويسمح لك بحفظ التغييرات. بشكل عام، استقرت على HxD.

أولاً، يجدر النظر في بنية FAT16، حيث تظهر الصورة ترتيب الأجزاء المختلفة لنظام الملفات.

يقوم قطاع التمهيد بتخزين جميع معلومات الخدمة. تقوم منطقة FAT بتخزين معلومات حول كيفية وجود بيانات الملف على القرص. يحتوي الدليل الجذر على معلومات حول الملفات الموجودة في جذر القرص. تحتوي منطقة البيانات على المعلومات الموجودة داخل الملفات. جميع المناطق تتبع بعضها البعض بشكل صارم على التوالي، أي. بعد قطاع التمهيد، تبدأ منطقة FAT على الفور. دعونا نلقي نظرة على التفاصيل أدناه.

المهمة: فهم مبدأ ترتيب أسماء الملفات ومحتوياتها. لذلك دعونا نبدأ بالبحث في الدليل الجذر لفهم الملفات المتوفرة لدينا. ستساعدنا البيانات من منطقة التمهيد في ذلك.

يتم عرض البيانات الأكثر إثارة للاهتمام في الجدول

أول شيء نحتاجه هو معرفة حجم منطقة التمهيد. ننظر إلى العنوان 0x0E ونرى أنه تم تخصيص 4 قطاعات لمنطقة التمهيد، أي. تبدأ منطقة FAT عند العنوان 4*512 = 0x800.

يمكن تحديد عدد جداول FAT بواسطة العنوان 0x10 لمنطقة التمهيد. في مثالنا، هناك اثنان منهم، لماذا اثنان، لأنه يتم تكرار كل جدول كجدول احتياطي، بحيث يمكن استعادة البيانات في حالة الفشل. يتم تحديد حجم الجدول على العنوان 0x16. وبالتالي، يكون حجم الملف 512*2*0xEE = 0x3B800، ويبدأ الدليل الجذر من العنوان: 0x800 + 0x3B800 = 0x3C000

داخل الدليل الجذر، يتم تقسيم جميع العناصر إلى 32 بايت. العنصر الأول هو تسمية وحدة التخزين، ولكن العناصر اللاحقة هي الملفات والمجلدات. إذا كان اسم الملف يبدأ بـ 0xE5، فهذا يعني أنه تم حذف الملف. إذا كان الاسم يبدأ بـ 0x00، فهذا يعني أن الملف السابق كان هو الأخير.

لقد توصلت إلى بنية دليل جذر مثيرة للاهتمام إلى حد ما. تمت تهيئة البطاقة بالكامل، ثم تم إنشاء ملفين نصيين، تمت إعادة تسميتهما بـ MyFile.txt وBigFile.txt.

كما ترون، بالإضافة إلى الملفين الخاصين بي، تم إنشاء مجموعة من الملفات اليسارية، والتي لا يمكن تخمين أصلها إلا.

أهم ما يمكن التأكيد عليه هنا هو عنوان المجموعة الأولى التي تبدأ منها بيانات ملفنا. يقع العنوان دائمًا عند الإزاحة 0x1A. على سبيل المثال، يوجد اسم ملفنا MyFile.txt على العنوان 0x3C100، ونضيف إليه 0x1A، وهناك نرى رقم المجموعة الأولى. = 0x0002 أي المجموعة الثانية. بالنسبة لملف BigFile.txt، تبدأ البيانات من المجموعة الثالثة.

يمكنك أيضًا في الدليل الجذر معرفة تاريخ ووقت آخر تعديل للملف؛ لم يكن هذا السؤال مثيرًا للاهتمام بالنسبة لي، لذا سأتجاوزه. آخر شيء مفيد يمكن أن يخبرك به الدليل الجذر هو حجمه حتى نتمكن من العثور على مكان بدء البيانات.

تتم الإشارة إلى الحجم في قطاع التمهيد على العنوان 0x11(2 بايت) = 0x0200*32 = 0x4000 أو 16384 بايت.

دعونا نضيف حجمه إلى عنوان الجذر: 3C000 + 4000 = 40000 هو عنوان مجموعة البيانات الأولى، ولكننا نحتاج إلى المجموعة الثانية للعثور على MyFile.txt. عدد القطاعات في المجموعة هو 32، حجم المجموعة = 32*512 = 16384 أو 0x4000، لذلك دعونا نضيف إلى عنوان المجموعة الأولى حجمها، أي. من الناحية النظرية، يجب أن تبدأ المجموعة الثانية عند 0x44000.

نذهب إلى العنوان 0x44000 ونرى أن البيانات تنتمي إلى BigFile.txt (إنها مجرد قمامة)

اتضح أن هناك دقة صغيرة، يبدأ ترقيم المجموعات من الثانية، وليس من الواضح سبب القيام بذلك، لكنها حقيقة، أي. في الواقع، انتقلنا إلى المجموعة الثالثة. دعنا نعود إلى مجموعة واحدة لمعالجة 0x40000 ونرى البيانات المتوقعة.

الآن يطرح السؤال. لماذا نحتاج إلى جدول FAT؟ النقطة المهمة هي أن البيانات يمكن أن تكون مجزأة، أي. يمكن أن تكون بداية الملف في مجموعة واحدة، والنهاية في مجموعة مختلفة تمامًا. علاوة على ذلك، يمكن أن تكون هذه مجموعات مختلفة تمامًا. قد يكون هناك العديد منها، منتشرة في مناطق بيانات مختلفة. جدول FAT هو نوع من الخريطة التي تخبرنا بكيفية التنقل بين المجموعات.

دعونا نعطي مثالا: يتم تعبئة مجموعة من القمامة العشوائية في ملف BigFile.txt بحيث لا تشغل مجموعة واحدة، بل عدة. نذهب إلى حيث يبدأ جدول FAT وننظر إلى محتوياته.

البايتات الثمانية الأولى 0xF8FFFFFF هي المعرف لبداية جدول الدهون. التالي هو وحدتا البايت اللتان تتعلقان بـ MyFile.txt؛ وحقيقة كتابة 0xFFFF فيهما تعني أن الملف يشغل كتلة واحدة فقط. لكن الملف التالي BigFile.txt يبدأ في المجموعة الثالثة، ونتذكر ذلك من الدليل الجذر، ويستمر في المجموعة الرابعة، ثم ينتقل إلى 5،6،7... وينتهي عند 12، أي. تحتل 10 مجموعات.

دعونا نتحقق مما إذا كان هذا هو الحال بالفعل. الملف يزن 163 كيلو بايت، أي. تشغل 163000/(32*512) = 9.9 مجموعة، وهو مشابه تمامًا لما هو متوقع. دعونا نكرر مرة أخرى أن عنصر واحد في جدول FAT يأخذ 2 بايت، أي. 16 بت، ومن هنا جاء اسم FAT16. وبناء على ذلك، فإن الحد الأقصى للعنوان هو 0xFFFF، أي. الحد الأقصى لحجم FAT16 0xFFFF*حجم المجموعة.

دعنا ننتقل إلى FAT32. تم تغيير جزء التحميل قليلاً.

هناك بعض التغييرات الأساسية. تم نقل اسم نظام الملفات إلى العنوان 0x52، ويتم الآن تجاهل حجم الجذر. تقع منطقة البيانات خلف جداول FAT مباشرة، بينما يوجد الدليل الجذر داخل منطقة البيانات. بالإضافة إلى ذلك، ليس لدى الدليل الجذر حجم ثابت.

يتم حساب عنوان منطقة البيانات:
حجم قطاع التمهيد + جدول FAT، في حالتي اتضح:
746496 + (3821056 * 2) = 0x800000

يتم حساب عنوان الدليل الجذر:
(رقم المجموعة الأولى من الدليل الجذر - 2) * حجم المجموعة + عنوان بداية منطقة البيانات،
أولئك. في هذا المثال سوف يتزامن مع بداية منطقة البيانات.

كما كان من قبل، تشغل البيانات الموجودة في الجذر 32 بايت، كما كان من قبل، الملفات السحرية "المحذوفة"، أفترض أنها ملفات مفكرة مؤقتة.

لكن بداية المجموعة الأولى في MYFILE.txt يتم تحديدها الآن بواسطة بايتين، الأعلى عند الإزاحة 0x14، والأدنى كما كان قبل 1A. وبالتالي، سيكون رقم مجموعة البيانات الأولى للملف:
8000A0 + 0x14 = 0x8000B4 - بايت عالي
8000A0 + 0x1A = 0x8000BA - بايت منخفض
في حالتي، كانت البطاقة تحتوي على ملف واحد فقط، لذا فهذه هي المجموعة الثالثة.

يتم البحث في جدول FAT كما في الحالة السابقة، والآن فقط العناصر تشغل 4 بايت، ومن هنا جاء اسم FAT32. إن أيديولوجية ترتيب العناصر هي نفسها تمامًا كما في الحالة السابقة.

أشياء مفيدة للجدول
F8 FF FF F0 - المجموعة الأولى
FF FF FF 0F - المجموعة الأخيرة
FF FF FF F7 - كتلة تالفة

أين البيانات؟
بداية منطقة البيانات + حجم الكتلة * (رقم المجموعة الجذر - 1)
= 0x800000 + (2*4096) = 0x801000

آمل أن يكون الأمر واضحًا بشكل عام، ويبدو أنه لا يوجد شيء خارق للطبيعة. أولئك الذين يقرأون ويكررون يمكنهم تناول ملف تعريف الارتباط :)

نظام الملفاتهذه مجرد طريقة لتنظيم البيانات على وسيط، ولا يوجد شيء معقد في هذا التنظيم.

ربما تعتقد: "أن نظام الملفات هو شيء معقد وغير مفهوم، لأن أنظمة التشغيل تعمل معه، وكل شيء ببساطة لا يمكن أن يكون هناك..."

أنت على حق جزئيًا، ولكن كل الزبيب موجود في برنامج تشغيل نظام الملفات، أي. في برنامج يوفر واجهات برمجة التطبيقات لبرامج التطبيقات الأخرى. يفعل فقط ما يلي:

• إنشاء ملف
• حذف ملف
• إعادة تسمية
• ينسخ
• إظهار محتويات الدليل
• الانتقال إلى دليل آخر، الخ.

مبدأ تنظيم نظام الملفات بسيط.

في هذا المنشور، لن ألقي نظرة على كيفية عمل برنامج التشغيل وكيفية إنشاء/حذف الملفات، سأخبرك بذلك حول مبدأ تنظيم الملف أنظمة FAT16.

(يوجد قسم منفصل عن كيفية كتابة برنامج التشغيل)

لماذا FAT16؟

أجد أنه الأكثر ملاءمة للتعلم، فمن السهل أن نفهم. ومعرفة الفكرة، لم يعد من الصعب دراسة أنظمة الملفات الأخرى - FAT32، NTFS، إلخ.

لماذا أحتاج إلى معرفة كيفية عمل نظام الملفات؟

من خلال معرفة مبدأ تنظيم نظام الملفات، يمكنك تطوير برنامج التشغيل الخاص بك أو مدير الملفات على أي جهاز كمبيوتر.

وصف نظام الملفات FAT16

ولتسهيل التنقل خلال التدوينة، سأقدم قائمة بالأسئلة التي ستجد إجابات لها:

نظام الملفات FAT16يقسم مساحة العنوان بأكملها للوسائط إلى مجالين:

• منطقة النظام
• منطقة البيانات

من أجل الوضوح، دعونا نصور مساحة العنوان بأكملها كمستطيل. الجزء العلوي الصغير من المستطيل (مساحة العنوان) هو منطقة النظام، والجزء السفلي الضخم هو منطقة البيانات.

جميع البيانات التي نقوم بتخزينها على وسائط التخزين لدينا، على سبيل المثال. يتم تخزين كافة الملفات والدلائل في منطقة البيانات. تقوم منطقة النظام بتخزين معلمات هذه الوسيلة وخصائص الملفات والأدلة - اسم الملف، واسم الدليل، وسمات الملف، وما إلى ذلك.

لنبدأ بشيء بسيط، بضع كلمات حول منطقة البيانات وكيفية تخزين البيانات هناك

حول منطقة البيانات...

من أجل عدم معالجة كل بايت (على الرغم من أن بعض وسائط التخزين تسمح لك بالعمل بايتًا تلو الآخر)، يتم استخدام وحدة أخرى قابلة للعنونة كحد أدنى في نظام الملفات - قطاع. مقاس القطاعات 512 بايت. بالإضافة إلى القطاع، يستخدم نظام الملفات FAT16 أيضًا مفهومًا مثل تَجَمَّع. الكتلة هي قطاع واحد أو أكثر على التوالي.

غالبًا ما يتم معالجة هذه المعلمة (عدد القطاعات الموجودة في المجموعة) عند تهيئة وسائط التخزين. لأن تعتمد سرعة العمل و"درجة تعبئة البيانات" عليها. يستخدم FAT16، مثل جميع أنظمة الملفات، مفهوم الملف. الملف هو منطقة بيانات لها اسم وبعض السمات. فعليًا، في منطقة البيانات، تكون عبارة عن مجموعة واحدة أو أكثر مشغولة، حيث يحتل الملف عددًا صحيحًا من المجموعات. حتى لو كانت تشغل ما يزيد قليلاً عن مجموعتين، فبالنسبة لنظام الملفات الذي يشغله الملف، سيتم اعتباره ثلاث مجموعات. ولذلك، كلما كان حجم المجموعة أصغر، زادت "درجة تعبئة البيانات" وكلما كان استخدام منطقة البيانات أكثر اقتصادا. من ناحية أخرى، قراءة ملف من أجزاء كبيرة من الذاكرة، أي. المجموعات أسرع من المجموعات الصغيرة. لذلك، يعد اختيار حجم الكتلة مسألة تنازلات.

نظام الملفات يفرض FAT16 قيودًا على حجم الكتلة, لا يزيد عن 128 قطاعا(أي لا يزيد عن 64 كيلو بايت) وما فوق عدد العناقيد لا يزيد عن 65525 قطعة. إذا كنت تستخدم كل شيء إلى الحد الأقصى، أي. الحد الأقصى لحجم القطاع والحد الأقصى لعدد المجموعات، وتبين ذلك لا يمكن لـ FAT16 معالجة أكثر من 4.2 جيجابايت من المعلومات.

إذا قمنا بالتنسيق في الوضع التلقائي (عندما لا نحدد حجم المجموعة)، فسيتم تحديد حجم المجموعة ليكون الحد الأدنى، حيث لا يتجاوز عدد المجموعات الناتج 65525.

حول منطقة النظام...

يتم إنشاء منطقة النظام عند تنسيق الوسائط و وصفي. يتكون من الأجزاء التالية:

دعونا ننظر إلى كل جزء بمزيد من التفصيل.

1. قطاع التمهيد

قطاع التمهيد هو جدول المعلمات وبرنامج محمل الإقلاع. حجم قطاع التمهيد هو عادة 512 بايت، ولكن يمكن أن يكون أكثر من ذلك.

دعونا نلقي نظرة على هيكل قطاع التمهيد.

لا تنزعج من العدد الكبير من الحقول في قطاع التمهيد، انها زائدة عن الحاجة. على سبيل المثال، يقوم بتخزين المعلومات غير ذات الصلة بمحركات الأقراص المحمولة: عدد القطاعات الموجودة على المسار، وعدد الرؤوس. لذلك، لن تكون جميع المعلمات مفيدة بالنسبة لنا.

لو نظرت رمز عرافة، بعض وسائط التخزين مهيأة بتنسيق FAT16ثم سنرى قيم الحقول. على سبيل المثال، سأقدم رمز HEX لصورة بتنسيق FAT16 تم إنشاؤها في WinImage. لتسهيل التنقل عبر الكود، قمت بترميز أي جزء من كود HEX ينتمي إلى أي معلمة.

ملاحظة. يتم أخذ قيمة كل خلية بعين الاعتبار من اليمين إلى اليسار، على سبيل المثال، إذا كان مكتوبا 00 02 ح، فهذا هو في الواقع 02 00 ح، أي. 512

ملاحظة. ينتهي قطاع التمهيد دائمًا عند 55AAh.

من المهم الانتباه إلى المعلمة " القطاعات المحجوزة» — عدد القطاعات المحجوزة، عن طريق الإزاحة 0إيه. في البداية، قلت إن قطاع التمهيد عادة ما يكون حجمه 512 بايت، ولكن يمكن أن يكون أكبر. يتم تحديد حجمها بواسطة المعلمة " القطاعات المحجوزة"، في حالتنا هذه القطاعات المحجوزة = 01hمما يعني أن قطاع التمهيد يحتل القطاع الأولأو 512 بايت.

2. الدهون

بعد قطاع التمهيد مع الحجم 512 * بايتات القطاعات المحجوزة، الطاولة قادمة FAT1، يتم تحديد حجمها حقل مزدوج البايت - SectorPerFat (16 ساعة)قسم الاحذية. في المثال أعلاه، قيمة هذا الحقل هي 0001hأو 1 ، أي. قطاع واحد أو 512 بايت.

ما هي الدهون؟

أولا هذا اختصار جدول تخصيص الملفات، ويعني "جدول موقع الملف". هذا طاولةمع عمود واحدو 512/2 عدد الخطوط(إذا كان حجم جدول FAT هو 512 بايت أو SectorPerFat هو 0001h، كما في حالتنا). كل خطجداول الدهون يستغرق 2 بايت من الذاكرة، وبالتالي فإن عدد الأسطر لحالتنا هو 512/2 .

طاولة بمثابة خريطة للمجموعات، كل واحدة منها خط يميز أي كتلة، السطر الأول هو المجموعة الأولى، والثاني هو الثاني، وهكذا بالنسبة لجميع المجموعات الموجودة في منطقة البيانات. يُسبق الجدول بمقبض جدول F8FFh(نفس قيمة قطاع التمهيد 15 ساعة) والعنصر النائب FFFFh. فيما يلي صفوف الجدول، والتي يمكن أن تكون قيمها كما يلي:

• 0000 ساعة- كتلة حرة؛
• 0002h-FFEFh- رقم العنصر التالي في السلسلة؛
• FFF0h-FFF6h- محجوز؛
• FFF7h- معيبة.
• FFF8h-FFFFh- الأخير في السلسلة؛

اسمحوا لي أن أقدم لكم مثالا رمز HEX مع الشرح.

أزرقلقد وضعت علامة مع الإطار جدول FAT1, جدول FAT2 باللون الأحمر(نسخة من جدول FAT1). مظللة الساحة الخضراءهذا مقبض الجدول F8FFh والعنصر النائب FFFFh. المربعات الفارغة هي صفوف الجدول. لم أضع علامة على جميع الخطوط بإطار أخضر، بل قمت فقط بوضع دائرة حول الخطوط غير الصفرية.

سأشرح كيفية استخدام FAT وسبب الحاجة إليه بعد قليل.

3. الدليل الجذر

بعد جداول FAT تأتي " دليل الجذر" هذه هي منطقة الذاكرة التي تحتوي على 32 بايت العناصر. كل يصف العنصر, أي ملف أو دليل موجود في الدليل الجذرأو بلغة أخرى "في جذر" محرك الأقراص الثابتة/محرك الأقراص المحمول. اتضح أن الدليل الجذر يصف كل ما هو موجود في الجذر.

يعتمد حجم الدليل الجذر على المعلمة إدخالات الجذر (11 ساعة)قسم الاحذية. فإنه ينص الحد الأقصى لعدد العناصر 32 بايتفي الدليل الجذر. وتبين أن حجم الدليل هو إدخالات الجذر * 32، بالنسبة لحالتنا فهي كذلك 512 * 32 = 16384 بايت.

كل عنصر لديه الهيكل التالي:

سأقدم مثالاً على رمز HEX مع الشرح.

أخضرلقد وضعت علامة مع الإطار منطقة الذاكرة المسؤولة عن الدليل الجذر, عناصر زرقاء بحجم 32 بايت من الدليل الجذر. لقد قمت برسم العناصر غير الفارغة ذات 32 بايت باللون الأزرق.

يوجد هنا عنصران غير فارغين بحجم 32 بايت، وهو ما يعني في الدليل الجذر قم بتخزين "شيئين"يمكن أن يكون كل من الملفات والدلائل الأخرى. في هذه الحالة، لتبسيط المثال، يتم تخزين ملفين في الجذر “ 1.txt" و " test.txt».

دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذين العنصرين اللذين يبلغ طولهما 32 بايت؛ للراحة، قمت بتمييز جزء من رمز HEX بالألوان والمعلمة المقابلة للعنصر 32 بايت في الجدول.

ملاحظة.. إذا تم استبدال البايت الأول من اسم الملف بـ "إي 5"، الذي - التي مستكشف ويندوزسوف نحسبه كما بعيد. يمكن استعادة مثل هذا الملف عن طريق استبدال الحرف E5 الأول في الاسم بقيمته السابقة. لست متأكدًا تمامًا، ولكن أعتقد أن هذه هي الطريقة التي تعمل بها سلة المحذوفات في Windows. عند وضعه في سلة المحذوفات، يقوم نظام التشغيل بحفظ اسم الملف في مكان ما واستبدال البايت الأول في الاسم بـ E5، وعند استعادته، يقوم بتعيين الملف باسمه السابق.

ملاحظة.. يتم تخزين أسماء الملفات في نظام FAT16 بالتنسيق 8.3 . أولئك. 8 -يتم تخصيص بايت للاسم و3 بايت مخصصة للامتداد. يتم ترميز الأسماء بالتنسيق أسكيحرف واحد هو بايت واحد. ولذلك، لا يمكن أن يكون الاسم أطول من 8 أحرف، والتمديدات أكثر من 3. إذا كان الاسم أقل من 8 أحرف، الذي - التي تتم تعبئة وحدات البايت المفقودة خلال 20 ساعة(حرف مسافة في رمز ASCII).

ملاحظة.. اسمحوا لي أن أذكركم أن قيمة كل خلية يتم حسابها من اليمين إلى اليسار، على سبيل المثال إذا كانت مكتوبة 00 02 ح، فهذا هو في الواقع 02 00 ح، أي. 512 في النظام العشري.

المعلمة الأكثر أهمية بالنسبة لنا تقع في 1 آه — « كلمة منخفضة من مجموعة الملف الأول" يقوم بتخزين رقم المجموعة التي توجد بها محتويات الملف، مما يعني أنه يمكننا العمل مع معلومات هذا الملف، أي. قراءتها وتحريرها وما إلى ذلك.

على سبيل المثال " 1.txt» المخزنة في كتلة رقم 0x0003أو 3 في النظام العشري. وهذا يعني أننا إذا هيا لنذهبل المجموعة رقم 3في منطقة البيانات (دعني أذكرك، منطقة البيانات هي ببساطة مجموعات متتالية). دعونا نصل إلى محتويات هذا الملف.

قد يكون لديك سؤال "عملي"، ولكن كيفية العثور على هذه المجموعة الثالثة؟بواسطة ما هو العنوان الذي يقع فيه؟

كيفية العثور على عنوان المجموعة مع معرفة رقمه؟

للقيام بذلك، عليك أن تعرف ما مقدار المساحة التي تشغلها منطقة نظامك؟و ما حجم المجموعات(أي عدد القطاعات (أو 512 بايت) التي تحتوي عليها المجموعة).

سيساعدك الشكل التالي في معرفة حجم مساحة النظام:

مثال لحالتي

قطاع التمهيد لديه حجم 512*القطاعات المحجوزةبايت، في حالتي 512 بايت. بعد ذلك، يأخذني جدول FAT قطاع واحد, أولئك. 512 بايت(نظرًا لأن SectroPerFat يساوي 1). جدولين(نظرًا لأن NumberOfFATs هو 2)، مما يعني جدولين في المجمل 512*2=1024 بايت. حجم الدليل الجذر هو 512 عنصرًا مكونًا من 32 حرفًا، أي. 512*32=16384 بايت. نحن نعد:

512 (قطاع التمهيد) + 1024 (جدولان FAT) + 16384 (الدليل الجذر) = 17920 بايتأو 4600 في نظام الأرقام الست عشري.

ونتيجة لذلك، في حالتنا تبدأ منطقة البيانات بـ 0x4600، سوف نرى:

نحن نرى محتويات بعض الملفات، ولكن ليس محتوياتنا. يتم تخزين بيانات الملف الذي يهمنا (1.txt). في المجموعة رقم 3.

نحن الآن بحاجة إلى معرفة حجم الكتلة، وسوف تساعدنا معلمة قطاع التمهيد في ذلك - قطاع لكل مجموعة(0xD، حجم المعلمة 1 بايت). في حالتنا هذه حجم الكتلة 4 قطاعات، أي. 512*4=2048 بايتأو 800 في نظام الأرقام الست عشري. ومن المهم أن نلاحظ أن المجموعات مرقمة من اثنين، وليس من واحد (!).

نحسب منها تبدأ العناوين المجموعة رقم 3:

0x4600 (منطقة النظام) + 0x800 (المجموعة الثانية) = 0x4E00

نحن نحسب بماذا وينتهي العنوان بالمجموعة رقم 3:

0x4E00 (بداية المجموعة رقم 3) + 0x800 (512*4 أو حجم مجموعة واحدة في HEX) = 0x5600

ونتيجة لذلك، الكتلة رقم 3 يقع في نطاق العنوان 0x4E00 — 0x5600.

دعونا نلقي نظرة على رمز HEX

الإطار الأزرقأشرت محتويات الملف 1.txt. كل شيء فوق الإطار هو محتويات ملف آخر. تمتلئ المناطق الفارغة في القطاع بـ 0x00.

فلماذا نحتاج إلى جدول FAT؟

إذا كان الملف يحتل أكثر من مجموعة واحدة (في حالتنا، إذا كان الملف أكبر من 2048 بايت)، فإن جدول FAT يأتي لمساعدتنا. إنه شيء يشبه "خريطة" المجموعات. أولئك. متى سنكتشف ذلك رقم القطاع، الذي يبدأ منه الملف الذي يهمنا، يجب علينا أولاً أن ننظر نفس رقم السطر في FAT.

إذا كانت السلسلة لها قيمة 0xFF8-0xFFFF، فهذا يعني ذلك هذه هي المجموعة الأخيرةلملف معين، أي. يحتل الملف مجموعة واحدة فقط.

إذا كانت السلسلة لها قيمة 0x0002-0xFFEF، فهذا يعني ذلك تم توسيع الملف إلى مجموعة أخرى. رقموسائل رقم الكتلة التالي، الذي يخزن استمرار الملف. يجب أن نستمر في قراءة الملف على رقم المجموعة المحدد.

بعد قراءة المجموعة الجديدة، تحتاج إلى إلقاء نظرة على قيمة السطر لهذا الرقم في FAT. إذا كانت قيمة السطر هي 0x FF8-0xFFFF، فهذا يعني أن هذه المجموعة هي الأخيرة في الملف. إذا كان 0x0002-0xFFEF، فهذا هو رقم المجموعة التالية، اقرأ المزيد وكرر الإجراء. قراءة الملف عبارة عن حلقة تحتوي على شرط.

لقد تعاملنا مع الملفات، والآن حان الوقت للتعامل مع الدلائل.

ما هو الدليل؟

الدليل لنظام الملفات FAT16 (والعديد من الآخرين) هو ملف خاص بحجم صفري يقوم بتخزين قائمة محتوياته.

لنفترض أننا أضفنا الدليل " TEST_DIR» مع الملف « in_dir.txt" ثم في الدليل الجذر سيظهر عنصر جديد بحجم 32 بايت، فهو يصف الدليل نفس الملف، ولكن مع اختلافات طفيفة.

لقد قمت بوضع علامة باللون الأحمر على المعلمات الخاصة بالأدلة، وهي 0x10- تسمية الدليل و 0x00000000- حجم الملف.

كما ترون في المربع الأزرق، لدينا دليل في المجموعة رقم 5، دعونا نرى ما هو هناك.

محتويات "الملف" TEST_DIRفي الحقيقة، هذا هو نفس الدليل الجذر، أي. مجموعة من 32 بايت العناصر. لقد قمت بتمييز كل عنصر بحد أخضر.

تصف العناصر اسم الملف أو الدليل والسمات ورقم المجموعة التي توجد بها بياناته. في أي مجلد، هناك دائما كتالوجينبالاسم "." و "..".

الأول موجود في الكتلة №5 ، أي. هذا نفس الدليل، أ والثاني للمجموعة رقم 0. تحت هذا يشير الرقم إلى "الدليل الجذر"، أي. هذا هو الخروج إلى الدليل الجذر.

وصف الملف " in_dir.txt» قياسي، كما هو الحال بالنسبة للدليل الجذر (انظر الدليل الجذر). الشيء الرئيسي بالنسبة لنا هو رقم المجموعة التي توجد بها محتويات هذا الملف (يشار إليها بمربع أحمر).

دعونا ننظر المجموعة رقم 6والاطلاع على محتويات الملف " in_dir.txt" لقد حددت بداية المجموعة بخط أحمر.

كنت قد تكون مهتمة في:

مقدمة

2.1 نظام FAT16

2.2 نظام FAT32

2.3 مقارنة FAT16 وFAT32

3.1 نظام NTFS

3.2 مقارنة NTFS وFAT32

خاتمة

فهرس

مقدمة

حاليًا، يتم تسجيل عشرات الآلاف من الملفات في المتوسط ​​على قرص واحد. كيف يمكن فرز كل هذا التنوع من أجل معالجة الملف بدقة؟ الغرض من نظام الملفات هو الحل الفعال لهذه المشكلة.

نظام الملفات، من وجهة نظر المستخدم، هو "المساحة" التي توجد بها الملفات. وهي كمصطلح علمي طريقة لتخزين وتنظيم الوصول إلى البيانات على وسيلة المعلومات أو قسم منها. يتيح لك وجود نظام الملفات تحديد اسم الملف ومكان وجوده. نظرًا لأنه يتم تخزين المعلومات في أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع أجهزة كمبيوتر IBM بشكل أساسي على الأقراص، فإن أنظمة الملفات المستخدمة عليها تحدد تنظيم البيانات على الأقراص (بشكل أكثر دقة، على الأقراص المنطقية). سننظر في نظام الملفات FAT.

نظام الملفات NTFS الدهون

1. تاريخ الإنشاء والخصائص العامة لنظام الملفات FAT

تم تطوير نظام الملفات FAT (جدول تخصيص الملفات) بواسطة بيل جيتس ومارك ماكدونالد في عام 1977 وكان يستخدم في الأصل في نظام التشغيل 86-DOS. لتحقيق إمكانية نقل البرامج من نظام التشغيل CP/M إلى 86-DOS، تم الاحتفاظ بالقيود المقبولة مسبقًا على أسماء الملفات. استحوذت Microsoft لاحقًا على 86-DOS وأصبحت الأساس لـ MS-DOS 1.0، الذي تم إصداره في أغسطس 1981. تم تصميم نظام FAT للعمل مع الأقراص المرنة التي يقل حجمها عن 1 ميجابايت، ولم يوفر في البداية دعمًا للأقراص الثابتة. يدعم FAT حاليًا الملفات والأقسام التي يصل حجمها إلى 2 جيجابايت.

يستخدم FAT اصطلاحات تسمية الملفات التالية:

يجب أن يبدأ الاسم بحرف أو رقم ويمكن أن يحتوي على أي حرف ASCII باستثناء المسافة والأحرف "/\ :; |=,^*?

لا يزيد طول الاسم عن 8 أحرف، متبوعة بنقطة وامتداد اختياري يصل إلى 3 أحرف.

حالة الأحرف في أسماء الملفات غير مميزة ولا يتم حفظها.

يظهر هيكل قسم FAT في الجدول 1.1. تحتوي كتلة معلمات BIOS على معلومات BIOS الضرورية حول الخصائص الفيزيائية لمحرك الأقراص الثابتة. لا يستطيع نظام الملفات FAT التحكم في كل قطاع على حدة، لذلك يقوم بتجميع القطاعات المتجاورة في مجموعات. يؤدي هذا إلى تقليل العدد الإجمالي لوحدات التخزين التي يجب على نظام الملفات تتبعها. حجم الكتلة في FAT هو قوة اثنين ويتم تحديده حسب حجم وحدة التخزين عند تهيئة القرص (الجدول 1.2). تمثل المجموعة الحد الأدنى من المساحة التي يمكن أن يشغلها الملف. يؤدي هذا إلى إهدار بعض مساحة القرص. يشتمل نظام التشغيل على أدوات مساعدة متنوعة (DoubleSpace، وDriveSpace) مصممة لضغط البيانات الموجودة على القرص.

طاولة 1.1 - هيكل قسم FAT

كتلة معلمة BIOS لقطاع التمهيد (BPB) FATFAT (نسخة) منطقة ملف الدليل الجذر

حصلت FAT على اسمها من جدول تخصيص الملفات الذي يحمل نفس الاسم. يقوم جدول تخصيص الملفات بتخزين معلومات حول مجموعات القرص المنطقي. تحتوي كل مجموعة في FAT على إدخال منفصل يشير إلى ما إذا كانت مجانية أو مشغولة ببيانات الملف أو تم وضع علامة عليها على أنها فاشلة (تالف). إذا كانت المجموعة مشغولة بملف، فسيتم الإشارة إلى عنوان المجموعة التي تحتوي على الجزء التالي من الملف في الإدخال المقابل في جدول تخصيص الملفات. ولهذا السبب، يُسمى FAT بنظام ملفات القائمة المرتبطة. يستخدم الإصدار الأصلي من FAT، الذي تم تطويره لـ DOS 1.00، جدول تخصيص ملفات 12 بت وأقسام مدعومة تصل إلى 16 ميجابايت (يسمح لك DOS بإنشاء قسمين FAT كحد أقصى). لدعم محركات الأقراص الثابتة الأكبر من 32 ميجابايت، تمت زيادة عرض بت FAT إلى 16 بت، كما تمت زيادة حجم المجموعة إلى 64 قطاعًا (32 كيلو بايت). نظرًا لأنه يمكن تعيين رقم فريد مكون من 16 بت لكل مجموعة، فإن FAT يدعم بحد أقصى 216 أو 65.536 مجموعة على وحدة تخزين واحدة.

الجدول 1.2 - أحجام المجموعات

حجم القسم حجم الكتلة نوع FAT< 16 Мб4 КбFAT1216 Мб - 127 Мб2 КбFAT16128 Мб - 255 Мб4 КбFAT16256 Мб - 511 Мб8 КбFAT16512 Мб - 1023 Мб16 КбFAT161 Гб - 2 Гб32 КбFAT16

نظرًا لأن سجل التمهيد صغير جدًا بحيث لا يمكنه تخزين خوارزمية البحث عن ملفات النظام على القرص، فيجب أن تكون ملفات النظام في موقع محدد حتى يتمكن سجل التمهيد من العثور عليها. يفرض الموضع الثابت لملفات النظام في بداية منطقة البيانات حدًا صارمًا لحجم الدليل الجذر وجدول تخصيص الملفات. ونتيجة لذلك، فإن العدد الإجمالي للملفات والدلائل الفرعية في الدليل الجذر على محرك الأقراص FAT يقتصر على 512.

يرتبط كل ملف ودليل فرعي في FAT بعنصر دليل مكون من 32 بايت يحتوي على اسم الملف وسماته (الأرشفة والمخفية والنظام والقراءة فقط) )، تاريخ ووقت الإنشاء (أو آخر التغييرات التي تم إجراؤها عليه)، بالإضافة إلى معلومات أخرى (الجدول 1.3).

الجدول 1.3 - عناصر الكتالوج

يقوم نظام الملفات FAT دائمًا بملء المساحة الحرة على القرص بالتسلسل من البداية إلى النهاية. عند إنشاء ملف جديد أو زيادة ملف موجود، فإنه يبحث عن المجموعة المجانية الأولى في جدول تخصيص الملفات. إذا تم حذف بعض الملفات أثناء التشغيل وتغيير حجم البعض الآخر، فسيتم نشر المجموعات الفارغة الناتجة عبر القرص. إذا لم تكن المجموعات التي تحتوي على بيانات الملف موجودة في صف واحد، فسيصبح الملف مجزأً. تقلل الملفات المجزأة بشكل كبير من الكفاءة، حيث سيتعين على رؤوس القراءة/الكتابة الانتقال من منطقة على القرص إلى أخرى عند البحث عن سجل الملف التالي. تشتمل أنظمة التشغيل التي تدعم FAT عادةً على أدوات مساعدة خاصة لإلغاء تجزئة القرص مصممة لتحسين أداء عمليات الملفات.

عيب آخر لـ FAT هو أن أدائه يعتمد بشكل كبير على عدد الملفات المخزنة في دليل واحد. إذا كان هناك عدد كبير من الملفات (حوالي ألف)، فإن عملية قراءة قائمة الملفات في الدليل قد تستغرق عدة دقائق. وذلك لأنه في FAT يحتوي الدليل على بنية خطية وغير مرتبة، وتكون أسماء الملفات الموجودة في الدلائل بالترتيب الذي تم إنشاؤها به. ونتيجة لذلك، كلما زاد عدد الإدخالات في الدليل، كلما كان عمل البرامج أبطأ، لأنه عند البحث عن ملف، من الضروري البحث في جميع الإدخالات في الدليل بالتتابع. نظرًا لأن FAT تم تصميمه في الأصل لنظام التشغيل DOS لمستخدم واحد، فهو لا يوفر إمكانية تخزين المعلومات مثل معلومات المالك أو أذونات الوصول إلى الملفات/الدليل، وهو نظام الملفات الأكثر شيوعًا ويتم دعمه بدرجة أو بأخرى بواسطة معظم أنظمة الملفات الحديثة أنظمة التشغيل. نظرًا لتعدد استخداماته، يمكن استخدام FAT على وحدات التخزين التي تدعمها أنظمة تشغيل مختلفة.

على الرغم من عدم وجود عائق أمام استخدام أي نظام ملفات آخر عند تهيئة الأقراص المرنة، إلا أن معظم أنظمة التشغيل تستخدم FAT للتوافق. يمكن تفسير ذلك جزئيًا بحقيقة أن بنية FAT البسيطة تتطلب مساحة أقل لتخزين البيانات العامة مقارنة بالأنظمة الأخرى. تصبح مزايا أنظمة الملفات الأخرى ملحوظة فقط عند استخدامها على وسائط أكبر من 100 ميجابايت.

تجدر الإشارة إلى أن FAT هو نظام ملفات بسيط لا يمنع تلف الملفات بسبب إيقاف تشغيل الكمبيوتر بشكل غير طبيعي. تشتمل أنظمة التشغيل التي تدعم FAT على أدوات مساعدة خاصة تقوم بفحص البنية وتصحيح التناقضات في نظام الملفات.

2. خصائص نظامي الملفات FAT16 و FAT32 والمقارنة بينهما

.1 نظام FAT16

نظام الملفات FAT 16 هو النظام الرئيسي لأنظمة التشغيل DOS، Windows 95⁄98⁄Me، Windows NT⁄2000⁄XP، كما أنه مدعوم من قبل معظم الأنظمة الأخرى. FAT 16 هو نظام ملفات بسيط مصمم لمحركات الأقراص الصغيرة وهياكل الدليل البسيطة. يأتي الاسم من اسم طريقة تنظيم الملفات - جدول تخصيص الملفات. يقع هذا الجدول في بداية القرص. الرقم 16 يعني أن نظام الملفات هو 16 بت - يتم استخدام 16 بت لمعالجة المجموعات. يستخدم نظام التشغيل جدول تخصيص الملفات لتحديد موقع الملف وتحديد المجموعات التي يشغلها الملف على القرص الصلب. بالإضافة إلى ذلك، يسجل الجدول معلومات حول المجموعات الحرة والمعيبة. لتسهيل فهم نظام الملفات FAT16، تخيل جدول محتويات الكتاب وكيفية العمل مع جدول المحتويات هذا، وهذه هي بالضبط الطريقة التي يعمل بها نظام التشغيل مع FAT 16.

لقراءة ملف، يجب على نظام التشغيل البحث عن اسم الملف لإدخال في المجلد وقراءة رقم المجموعة الأول للملف. تمثل المجموعة الأولى بداية الملف. فأنت بحاجة إلى قراءة عنصر FAT المطابق للمجموعة الأولى من الملف. إذا كان العنصر يحتوي على ملصق - الأخير في السلسلة، فلا داعي للبحث عن أي شيء آخر: الملف بأكمله يناسب مجموعة واحدة. إذا لم تكن المجموعة هي الأخيرة، فإن عنصر الجدول يحتوي على رقم المجموعة التالية. يجب قراءة محتويات المجموعة التالية بعد الأولى. عند العثور على المجموعة الأخيرة في السلسلة، إذا لم يشغل الملف المجموعة بأكملها، فمن الضروري قطع البايتات الإضافية للمجموعة. يتم قطع البايتات الإضافية وفقًا لطول الملف المخزن في إدخال المجلد.

لكتابة ملف، يجب على نظام التشغيل تنفيذ التسلسل التالي من الإجراءات. يتم إنشاء وصف الملف في إدخال مجلد مجاني، ثم يتم البحث عن إدخال FAT مجاني ويتم وضع رابط إليه في إدخال المجلد. المجموعة الأولى التي وصفها عنصر FAT الموجود مشغولة. يحتوي عنصر FAT هذا على رقم المجموعة التالية أو علامة المجموعة الأخيرة في السلسلة.

يعمل نظام التشغيل بطريقة تجمع السلاسل من المجموعات المجاورة بأعداد متزايدة. من الواضح أن الوصول إلى المجموعات الموجودة بشكل تسلسلي سيكون أسرع بكثير من الوصول إلى المجموعات المنتشرة بشكل عشوائي عبر القرص. في هذه الحالة، يتم تجاهل المجموعات المشغولة بالفعل والتي تم وضع علامة عليها في FAT على أنها معيبة.

في نظام الملفات FAT16، يتم تخصيص 16 بت لرقم المجموعة. وبالتالي فإن الحد الأقصى لعدد العناقيد هو 65525، والحد الأقصى لحجم الكتلة هو 128 قطاعًا. في هذه الحالة، الحد الأقصى لحجم الأقسام أو الأقراص في FAT16 هو 4.2 غيغابايت. عند تهيئة القرص أو القسم بشكل منطقي، يحاول نظام التشغيل استخدام الحد الأدنى لحجم الكتلة بحيث لا يتجاوز عدد المجموعات الناتج 65525. ومن الواضح أنه كلما زاد حجم القسم، كلما زاد حجم الكتلة. لا تعمل العديد من أنظمة التشغيل بشكل صحيح مع حجم مجموعة مكون من 128 قطاعًا. ونتيجة لذلك، يتم تقليل الحد الأقصى لحجم قسم FAT16 إلى 2 جيجابايت. عادةً، كلما زاد حجم المجموعة، زاد هدر مساحة القرص. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن المجموعة الأخيرة التي يشغلها الملف يتم ملؤها جزئيًا فقط. على سبيل المثال، إذا تمت كتابة ملف بحجم 17 كيلو بايت إلى قسم بحجم كتلة يبلغ 16 كيلو بايت، فسيشغل هذا الملف مجموعتين، حيث تكون المجموعة الأولى ممتلئة بالكامل، ويتم كتابة 1 كيلو بايت فقط من البيانات في المجموعة الثانية، مما يترك المساحة المتبقية البالغة 15 كيلوبايت في المجموعة الثانية فارغة ولن تكون متاحة للكتابة على ملفات أخرى. إذا تمت كتابة عدد كبير من الملفات الصغيرة على أقراص كبيرة، فسيكون فقدان مساحة القرص كبيرًا. يوفر الجدول التالي 2.1 معلومات حول الفقد المحتمل لمساحة القرص لأحجام الأقسام المختلفة.

طاولة 2.1.1 - إهدار مساحة القرص

حجم القسمحجم الكتلةفقد مساحة القرص127 ميغابايت2 KB2%128-255 ميغابايت4 كيلوبايت4%256-511 ميغابايت8 كيلوبايت10%512-1023 ميغابايت16 كيلوبايت25%1024-2047 ميغابايت32 كيلوبايت40%2048-4096 ميغابايت64 كيلوبايت50%

هناك طريقتان ممكنتان لتقليل هدر مساحة القرص. الأول هو تقسيم مساحة القرص إلى أقسام صغيرة بحجم كتلة صغير. والثاني هو استخدام نظام الملفات FAT32<#"center">2.2 نظام FAT32

نظام الملفات FAT32 هو نظام ملفات أحدث يعتمد على تنسيق FAT ويدعمه Windows 95 OSR2 وWindows 98 وWindows Millennium Edition. يستخدم FAT32 معرفات مجموعة مكونة من 32 بت ولكنه يحتفظ بأربع بتات الأكثر أهمية، وبالتالي فإن حجم معرف المجموعة الفعال هو 28 بت. نظرًا لأن الحد الأقصى لحجم مجموعات FAT32 هو 32 كيلو بايت، فيمكن لـ FAT32 نظريًا التعامل مع وحدات تخزين تبلغ 8 تيرابايت. يحدد نظام التشغيل Windows 2000 حجم وحدات تخزين FAT32 الجديدة بـ 32 جيجابايت، على الرغم من أنه يدعم وحدات تخزين FAT32 الأكبر الموجودة (التي تم إنشاؤها على أنظمة تشغيل أخرى). يسمح العدد الأكبر من المجموعات التي يدعمها FAT32 بإدارة الأقراص بشكل أكثر كفاءة من FAT 16. يمكن لـ FAT32 استخدام مجموعات 512 بايت لوحدات تخزين يصل حجمها إلى 128 ميجابايت.

يتم استخدام نظام الملفات FAT 32 كنظام الملفات الافتراضي في نظام التشغيل Windows 98. يأتي نظام التشغيل هذا مزودًا ببرنامج خاص لتحويل القرص من FAT 16 إلى FAT 32. ويمكن لنظامي التشغيل Windows NT وWindows 2000 أيضًا استخدام نظام الملفات FAT، وبالتالي يمكنك تشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك من قرص DOS والحصول على حق الوصول الكامل إلى كافة الملفات . ومع ذلك، يتم توفير بعض الميزات الأكثر تقدمًا لنظامي التشغيل Windows NT وWindows 2000 من خلال نظام الملفات NTFS الخاص به (نظام ملفات NT). يتيح لك NTFS إنشاء أقسام قرص تصل سعتها إلى 2 تيرابايت (مثل FAT 32)، ولكنه بالإضافة إلى ذلك، يحتوي على وظائف ضغط الملفات والأمن والتدقيق المضمنة اللازمة عند العمل في بيئة شبكة. وفي نظام التشغيل Windows 2000، يتم تنفيذ دعم نظام الملفات FAT 32. يبدأ تثبيت نظام التشغيل Windows NT على قرص FAT، ولكن إذا رغب المستخدم، في نهاية التثبيت، يمكن تحويل البيانات الموجودة على القرص. إلى تنسيق NTFS.

يمكنك القيام بذلك لاحقًا باستخدام أداة التحويل. exe المرفق مع نظام التشغيل. يصبح قسم القرص المحول إلى NTFS غير قابل للوصول إلى أنظمة التشغيل الأخرى. للعودة إلى DOS أو Windows 3.1 أو Windows 9x، تحتاج إلى حذف قسم NTFS وإنشاء قسم FAT بدلاً من ذلك. يمكن تثبيت نظام التشغيل Windows 2000 على قرص مزود بنظامي الملفات FAT 32 وNTFS.

تعد إمكانيات أنظمة الملفات FAT32 أوسع بكثير من تلك الخاصة بـ FAT16. الميزة الأكثر أهمية هي أنه يدعم الأقراص حتى 2047 جيجابايت ويعمل مع مجموعات أصغر، مما يقلل بشكل كبير من مقدار مساحة القرص غير المستخدمة. على سبيل المثال، يستخدم محرك الأقراص الثابتة سعة 2 جيجابايت في FAT16 مجموعات بحجم 32 كيلو بايت، بينما يستخدم FAT32 مجموعات بسعة 4 كيلو بايت. للحفاظ على التوافق مع البرامج والشبكات وبرامج تشغيل الأجهزة الموجودة كلما أمكن ذلك، يتم تطبيق FAT32 مع الحد الأدنى من التغييرات في البنية وواجهات برمجة التطبيقات وهياكل البيانات الداخلية وتنسيق القرص. ولكن نظرًا لأن حجم عناصر جدول FAT32 يبلغ الآن أربعة بايت، فقد كان لا بد من مراجعة أو توسيع العديد من بنيات البيانات الداخلية والموجودة على القرص وواجهات برمجة التطبيقات. يتم حظر واجهات برمجة تطبيقات معينة على محركات الأقراص FAT32 لمنع أدوات القرص القديمة من إتلاف محتويات محركات الأقراص FAT32. لن تتأثر معظم البرامج بهذه التغييرات. ستعمل الأدوات وبرامج التشغيل الموجودة على محركات الأقراص FAT32. ومع ذلك، يجب تعديل برامج تشغيل الأجهزة الخاصة بحظر MS-DOS (مثل Aspidisk.sys) والأدوات المساعدة للقرص لدعم FAT32. تمت إعادة تصميم جميع أدوات القرص المساعدة التي توفرها Microsoft (Format وFdisk وDefrag وScanDisk للوضع الحقيقي والمحمي) لدعم FAT32 بشكل كامل. بالإضافة إلى ذلك، تساعد Microsoft الشركات الرائدة في مجال توفير الأدوات المساعدة للأقراص وبرامج تشغيل الأجهزة في تعديل منتجاتها لدعم FAT32. يعد FAT32 أكثر كفاءة من FAT16 عند العمل مع أقراص أكبر ولا يتطلب تقسيمها إلى أقسام بسعة 2 جيجابايت. يدعم Windows 98 بالضرورة FAT16، نظرًا لأن نظام الملفات هذا متوافق مع أنظمة التشغيل الأخرى، بما في ذلك أنظمة الطرف الثالث. في الوضع الحقيقي MS-DOS وفي الوضع الآمن لنظام التشغيل Windows 98، يكون نظام الملفات FAT32 أبطأ بشكل ملحوظ من FAT16. ولذلك، عند تشغيل البرامج في وضع MS DOS، فمن المستحسن تضمين Autoexec. أمر ملف Bat أو PIF لتنزيل Smartdrv. exe، والذي سوف يسرع عمليات القرص. قد تقوم بعض البرامج القديمة المصممة لمواصفات FAT16 بالإبلاغ عن معلومات غير صحيحة حول مقدار المساحة الحرة أو الإجمالية على القرص إذا كانت أكبر من 2 جيجابايت. يوفر نظام التشغيل Windows 98 واجهات برمجة تطبيقات جديدة لـ MS-DOS وWin32 تسمح لك بتحديد هذه القياسات بشكل صحيح.

.3 مقارنة بين FAT16 وFAT32

الجدول 2.3.1 - مقارنة بين نظامي الملفات FAT16 وFAT32

FAT16FAT32 يتم تنفيذه واستخدامه من قبل معظم أنظمة التشغيل (MS-DOS، Windows 98، Windows NT، OS/2، UNIX). معتمد حاليًا فقط على نظامي التشغيل Windows 95 OSR2 وWindows 98. وهو فعال جدًا لمحركات الأقراص المنطقية الأصغر من 256 ميجابايت. لا يعمل مع الأقراص الأصغر من 512 ميجابايت. يدعم ضغط القرص، على سبيل المثال باستخدام خوارزمية DriveSpace. لا يدعم ضغط القرص. يعالج ما يصل إلى 65.525 مجموعة كحد أقصى، ويعتمد حجمها على حجم القرص المنطقي. نظرًا لأن الحد الأقصى لحجم المجموعة هو 32 كيلو بايت، فيمكن لنظام FAT16 العمل مع محركات الأقراص المنطقية التي لا يزيد حجمها عن 2 جيجا بايت. قادر على العمل مع الأقراص المنطقية التي تصل سعتها إلى 2047 جيجابايت مع الحد الأقصى لحجم المجموعة الذي يصل إلى 32 كيلو بايت.

أقصى طول ممكن للملف في FAT32 هو 4 جيجابايت ناقص 2 بايت. يمكن لتطبيقات Win32 فتح ملفات بهذا الطول دون معالجة خاصة. يجب أن تستخدم التطبيقات الأخرى المقاطعة Int 21h، الدالة 716C (FAT32) مع علامة مفتوحة تساوي EXTEND-SIZE (1000h).

في نظام الملفات FAT32، يتم تخصيص 4 بايت لكل مجموعة في جدول تخصيص الملفات، بينما في FAT16 - 2، وفي FAT12 - 1.5.

أهم 4 بتات من عنصر جدول FAT32 32 بت محجوزة ولا تشارك في تكوين رقم المجموعة. يجب على البرامج التي تقرأ جدول FAT32 مباشرة أن تخفي هذه البتات وتحميها من التغيير عند كتابة قيم جديدة.

لذلك، يتمتع FAT32 بالمزايا التالية مقارنة بالتطبيقات السابقة لنظام الملفات FAT:

يدعم الأقراص التي تصل سعتها إلى 2 تيرابايت؛

ينظم مساحة القرص بشكل أكثر كفاءة. يستخدم FAT32 مجموعات أصغر (4 كيلوبايت للأقراص التي تصل سعتها إلى 8 جيجابايت)، مما يوفر ما يصل إلى 10-15% من المساحة على الأقراص الكبيرة مقارنةً بنظام FAT؛

الدليل الجذر FAT 32، مثل جميع الدلائل الأخرى، أصبح الآن غير محدود، ويتكون من سلسلة من المجموعات ويمكن تحديد موقعه في أي مكان على القرص؛

يتمتع بموثوقية أعلى: FAT32 قادر على نقل الدليل الجذر والعمل مع نسخة احتياطية من FAT، بالإضافة إلى ذلك، تم توسيع سجل التمهيد على محركات الأقراص FAT32 ليشمل نسخة احتياطية من هياكل البيانات الهامة، مما يعني أن محركات الأقراص FAT32 أقل حساسية حدوث مناطق سيئة فردية أكبر من أحجام FAT الموجودة؛

يتم تحميل البرامج بشكل أسرع بنسبة 50%.

الجدول 2.3.2 - مقارنة أحجام المجموعات

حجم القرص حجم الكتلة في FAT16، كيلو بايت حجم الكتلة في FAT32، KB256 MB-511 MB8 غير مدعوم 512 ميجا بايت - 1023 ميجا بايت 1641024 ميجا بايت - 2 جيجا بايت 3242 جيجا بايت - 8 جيجا بايت غير مدعوم 48 جيجا بايت - 16 جيجا بايت غير مدعوم 816 جيجا بايت - 32 جيجا بايت غير مدعوم 16 أكثر من 32 جيجا بايت غير مدعوم 32

3. نظام الملفات البديل NTFS ومقارنته مع FAT32

3.1 نظام NTFS

(نظام ملفات التقنية الجديدة) هو نظام الملفات الأكثر تفضيلاً عند العمل مع Windows NT، لأنه مصمم خصيصًا لهذا النظام. يتضمن Windows NT أداة تحويل مساعدة تقوم بتحويل وحدات تخزين FAT وHPFS إلى وحدات تخزين NTFS. قام NTFS بتوسيع إمكانيات التحكم في الوصول إلى الملفات والأدلة الفردية بشكل كبير، وقدم عددًا كبيرًا من السمات، ونفذ التسامح مع الأخطاء، وضغط الملفات الديناميكي، ودعم متطلبات POSIX القياسية. يسمح NTFS بأسماء ملفات يصل طولها إلى 255 حرفًا، ويستخدم نفس الخوارزمية لإنشاء اسم قصير مثل VFAT. يتمتع NTFS بالقدرة على الاسترداد الذاتي في حالة حدوث عطل في نظام التشغيل أو الأجهزة، بحيث يظل حجم القرص متاحًا ولا يتم تعطيل بنية الدليل.

يتم تمثيل كل ملف على وحدة تخزين NTFS بواسطة إدخال في ملف خاص - MFT (جدول الملفات الرئيسية). يحتفظ NTFS بمدخلات الجدول الستة عشر الأولى، بحجم حوالي 1 ميجابايت، للحصول على معلومات خاصة. يصف إدخال الجدول الأول جدول الملف الرئيسي نفسه. ويتبع ذلك إدخال مرآة MFT. في حالة تلف سجل MFT الأول، يقرأ NTFS السجل الثاني للعثور على ملف MFT متطابق سجله الأول مطابق لسجل MFT الأول. يتم تخزين موقع مقاطع بيانات MFT وملف MFT المتطابق في قطاع التمهيد. توجد نسخة من قطاع التمهيد في المركز المنطقي للقرص. يحتوي إدخال MFT الثالث على ملف سجل يستخدم لاستعادة الملفات. يتم استخدام الإدخالات السابعة عشرة والإدخالات اللاحقة في جدول الملف الرئيسي بواسطة الملفات والدلائل الفعلية الموجودة على وحدة التخزين.

يسجل سجل المعاملات (ملف السجل) جميع العمليات التي تؤثر على بنية وحدة التخزين، بما في ذلك إنشاء الملف وأي أوامر تغير بنية الدليل. يتم استخدام سجل المعاملات لاستعادة وحدة تخزين NTFS بعد فشل النظام. يحتوي إدخال الدليل الجذر على قائمة بالملفات والأدلة المخزنة في الدليل الجذر.

يتم تخزين نظام تخصيص وحدة التخزين في ملف نقطي. تحتوي سمة البيانات لهذا الملف على صورة نقطية، يمثل كل بت منها مجموعة واحدة من وحدة التخزين وتشير إلى ما إذا كانت المجموعة مجانية أو مشغولة بملف ما. كما يدعم أيضًا ملف مجموعة تالفًا لتسجيل المناطق التالفة في وحدة التخزين وملف وحدة التخزين يحتوي على اسم وحدة التخزين وإصدار NTFS والبت الذي يتم تعيينه عند تلف وحدة التخزين. أخيرًا، يوجد ملف يحتوي على جدول تعريف السمات، والذي يحدد أنواع السمات المدعومة على وحدة التخزين وما إذا كان من الممكن فهرستها واستعادتها عن طريق استعادة النظام، وما إلى ذلك. يخصص مساحة في المجموعات ويستخدم ترقيم 64 بت لها، مما يجعل من الممكن وجود 264 مجموعة، يصل حجم كل منها إلى 64 كيلو بايت. كما هو الحال مع FAT، يمكن أن يختلف حجم المجموعة، لكنه لا يزيد بالضرورة بما يتناسب مع حجم القرص. يتم عرض أحجام المجموعة الافتراضية عند تنسيق القسم في الجدول 3.1.

حجم القسم حجم الكتلة< 512 Мб512 байт513 Мб - 1024 Мб (1 Гб) 1 Кб1 Гб - 2 Гб2 Кб2 Гб - 4 Гб4 Кб4 Гб - 8 Гб8 Кб8 Гб - 16 Гб16 Кб16 Гб - 32 Гб32 Кб>32 جيجا 64 كيلو بايت يسمح لك بتخزين ملفات يصل حجمها إلى 16 إكسابايت (264 بايت) ويحتوي على ضغط ملفات مدمج في الوقت الفعلي. يعد الضغط إحدى سمات الملف أو الدليل، ومثل أي سمة، يمكن إزالته أو تثبيته في أي وقت (الضغط ممكن على الأقسام التي لا يزيد حجم كتلة عنها عن 4 كيلو بايت). عند ضغط ملف، على عكس أنظمة الضغط المستخدمة في FAT، يتم استخدام ضغط ملف تلو الآخر، وبالتالي فإن تلف جزء صغير من القرص لا يؤدي إلى فقدان المعلومات في الملفات الأخرى.

لتقليل التجزئة، يحاول NTFS دائمًا تخزين الملفات في كتل متجاورة. يستخدم هذا النظام بنية دليل B-tree مشابهة لنظام ملفات HPFS عالي الأداء، بدلاً من بنية القائمة المرتبطة المستخدمة في FAT. وهذا يجعل البحث عن الملفات في الدليل أسرع لأن أسماء الملفات مخزنة ومرتبة بترتيب معجمي وقد تم تصميمها كنظام ملفات قابل للاسترداد باستخدام نموذج معالجة المعاملات. تعتبر كل عملية إدخال/إخراج تقوم بتعديل ملف على وحدة تخزين NTFS بمثابة معاملة بواسطة النظام ويمكن تنفيذها ككتلة غير قابلة للتجزئة. عندما يقوم المستخدم بتعديل ملف، تسجل خدمة ملف السجل جميع المعلومات اللازمة لتكرار المعاملة أو استرجاعها. إذا تمت الصفقة بنجاح، يتم تعديل الملف. إذا لم يكن الأمر كذلك، فإن NTFS يتراجع عن المعاملة.

على الرغم من وجود الحماية ضد الوصول غير المصرح به إلى البيانات، لا يوفر NTFS السرية اللازمة للمعلومات المخزنة. للوصول إلى الملفات، ما عليك سوى تشغيل الكمبيوتر في DOS من قرص مرن واستخدام برنامج تشغيل NTFS تابع لجهة خارجية لهذا النظام.

بدءًا من نظام التشغيل Windows NT 5.0 (الاسم الجديد لنظام التشغيل Windows 2000)، تدعم Microsoft نظام الملفات NTFS 5.0 الجديد. قدم الإصدار الجديد من NTFS سمات ملفات إضافية؛ جنبا إلى جنب مع حق الوصول، تم تقديم مفهوم رفض الوصول، والذي يسمح، على سبيل المثال، عندما يرث المستخدم حقوق المجموعة لملف ما، لمنعه من تغيير محتوياته. كما يسمح النظام الجديد بما يلي:

فرض قيود (حصص) على مقدار مساحة القرص المتوفرة للمستخدمين؛

قم بتعيين أي دليل (سواء على الكمبيوتر المحلي أو البعيد) إلى دليل فرعي على القرص المحلي.

من الميزات المثيرة للاهتمام في الإصدار الجديد من Windows NT التشفير الديناميكي للملفات والأدلة، مما يزيد من موثوقية تخزين المعلومات. يتضمن Windows NT 5.0 نظام تشفير الملفات (EFS)، الذي يستخدم خوارزميات تشفير المفتاح المشترك. إذا تم تعيين سمة التشفير لملف، فعندما يصل برنامج مستخدم إلى الملف للكتابة أو القراءة، يتم تشفير الملف وفك تشفيره بشفافية للبرنامج.

.2 مقارنة NTFS وFAT32

مزايا:

سرعة الوصول السريع إلى الملفات الصغيرة؛

حجم مساحة القرص اليوم غير محدود عمليا؛

لا يؤثر تجزئة الملف على نظام الملفات نفسه؛

موثوقية عالية لتخزين البيانات وبنية الملف نفسه؛

أداء عالي عند العمل مع الملفات الكبيرة؛

عيوب:

متطلبات ذاكرة وصول عشوائي أعلى مقارنة بـ FAT 32؛

يعد العمل مع الأدلة متوسطة الحجم أمرًا صعبًا بسبب تجزئتها؛

سرعة تشغيل أبطأ مقارنة بـ FAT 3232

مزايا:

السرعه العاليه؛

متطلبات ذاكرة الوصول العشوائي المنخفضة؛

العمل بكفاءة مع الملفات المتوسطة والصغيرة.

انخفاض تآكل القرص بسبب قلة حركات رأس القراءة/الكتابة.

عيوب:

حماية منخفضة ضد فشل النظام؛

العمل غير الفعال مع الملفات الكبيرة؛

الحد الأقصى لحجم القسم والملف؛

انخفاض الأداء بسبب التجزئة.

انخفاض الأداء عند العمل مع الدلائل التي تحتوي على عدد كبير من الملفات؛

لذلك، يقوم كلا نظامي الملفات بتخزين البيانات في مجموعات يبلغ الحد الأدنى لحجمها 512 ب. كقاعدة عامة، حجم الكتلة المعتاد هو 4 كيلو بايت. هذا هو المكان الذي ربما تنتهي فيه أوجه التشابه. شيء يتعلق بالتجزئة: ينخفض ​​أداء NTFS بشكل حاد عندما يكون القرص ممتلئًا بنسبة 80 - 90٪. ويرجع ذلك إلى تجزئة ملفات الخدمة والعمل. كلما عملت مع هذا القرص المحمل، كلما كانت التجزئة أقوى، وانخفاض الأداء. في FAT 32، يحدث تجزئة منطقة عمل القرص في مراحل مبكرة. تعتمد النقطة هنا على عدد مرات كتابة/مسح البيانات. كما هو الحال مع NTFS، فإن التجزئة تقلل الأداء بشكل كبير. الآن عن ذاكرة الوصول العشوائي. يمكن لجدول البيانات FAT 32 نفسه أن يستهلك عدة ميغابايت من ذاكرة الوصول العشوائي. لكن التخزين المؤقت يأتي للإنقاذ. ما هو مكتوب في ذاكرة التخزين المؤقت:

الدلائل الأكثر استخداما؛

بيانات حول جميع الملفات المستخدمة حاليًا؛

بيانات حول مساحة القرص الحرة؛

ماذا عن NTFS؟ من الصعب تخزين الأدلة الكبيرة في ذاكرة التخزين المؤقت، ويمكن أن يصل حجمها إلى عدة عشرات من الميجابايت. بالإضافة إلى MFT، بالإضافة إلى معلومات حول المساحة الحرة على القرص. على الرغم من أنه تجدر الإشارة إلى أن NTFS لا يزال يستخدم موارد ذاكرة الوصول العشوائي بشكل اقتصادي تمامًا. لدينا نظام تخزين بيانات ناجح في MFT، يبلغ حجم كل سجل حوالي 1 كيلو بايت. ولكن لا تزال متطلبات حجم ذاكرة الوصول العشوائي أعلى من متطلبات FAT 32. باختصار، إذا كانت ذاكرتك أقل من أو تساوي 64 ميجابايت، فسيكون FAT 32 أكثر فعالية من حيث السرعة سيكون الفرق في السرعة صغيرًا، وفي كثير من الأحيان لا يوجد فرق على الإطلاق. الآن عن القرص الصلب نفسه. لاستخدام NTFS، يلزم إتقان الناقل. ما هذا؟ هذا هو وضع خاص لتشغيل برنامج التشغيل ووحدة التحكم. عند استخدام BM، يتم التبادل دون مشاركة المعالج. سيؤثر غياب VM على أداء النظام. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لاستخدام نظام ملفات أكثر تعقيدًا، يزداد عدد حركات رؤوس القراءة/الكتابة، مما يؤثر أيضًا على السرعة. إن وجود ذاكرة تخزين مؤقت على القرص له تأثير إيجابي متساوٍ على كل من NTFS وFAT 32.

خاتمة

تتمثل مزايا FAT في انخفاض الحمل الزائد لتخزين البيانات والتوافق التام مع عدد كبير من أنظمة التشغيل والأنظمة الأساسية للأجهزة. لا يزال نظام الملفات هذا يُستخدم لتنسيق الأقراص المرنة، حيث لا يلعب الحجم الكبير للقسم الذي تدعمه أنظمة الملفات الأخرى دورًا، كما يسمح الحمل المنخفض بالاستخدام الاقتصادي لحجم قرص مرن صغير (يتطلب نظام NTFS مساحة أكبر لتخزين البيانات، وهو ما غير مقبول على الإطلاق بالنسبة للأقراص المرنة).

نطاق FAT32 هو في الواقع أضيق بكثير - يجب استخدام نظام الملفات هذا إذا كنت تريد الوصول إلى الأقسام باستخدام كل من Windows 9x وWindows 2000/XP. ولكن بما أن أهمية نظام التشغيل Windows 9x قد اختفت عمليًا اليوم، فإن استخدام نظام الملفات هذا ليس له أهمية خاصة.

فهرس

1. http://yura. بوسلابياي. lt/archiv/per/fat.html

NTFS أو FAT أو exFAT هي أنظمة ملفات مختلفة تمامًا ويمكن استخدامها لتخزين البيانات على وسائط مختلفة. تم إنشاء كلاهما بواسطة Microsoft ويستخدمان بشكل أساسي لنظام التشغيل Windows، لكنهما مدعومان أيضًا في Linux kernel.

في أغلب الأحيان، يتم استخدام NTFS لتثبيت نظام التشغيل Windows أو أقسام Windows للملفات، بينما يتم استخدام FAT غالبًا على محركات الأقراص المحمولة أو أجهزة التخزين الخارجية الأخرى. يمكن أيضًا استخدام FAT غالبًا كنظام الملفات الرئيسي لنظام Android. في هذه المقالة، سنلقي نظرة على الاختلافات بين FAT وNTFS، وسنحلل بالتفصيل كيفية اختلافهما وسبب الحاجة إليهما.

يحدد نظام الملفات القواعد الأساسية لكيفية تنظيم البيانات عند كتابتها على وسيط، بغض النظر عما إذا كان محرك أقراص ثابتة أو محرك أقراص محمول. يصف نظام الملفات كيفية تنظيم المجلدات.

يتم وضع جزء معين من البيانات يسمى الملف في المنطقة المطلوبة من محرك الأقراص. يقوم نظام الملفات بإجراء جميع الحسابات اللازمة، ويحدد أيضًا الحد الأدنى للحجم غير القابل للتجزئة لكتلة البيانات، والحد الأقصى لحجم الملف، ويراقب التجزئة. هناك العديد من الأنواع المختلفة لأنظمة الملفات، مثل أنظمة ملفات تثبيت نظام التشغيل، وأنظمة ملفات الوسائط الخارجية، وأنظمة ملفات الأقراص الضوئية، وأنظمة الملفات الموزعة. ولكن في هذه المقالة سوف نقوم فقط بمقارنة الدهون وNTFS.

ما هو نظام الملفات FAT؟

تختلف أنظمة الملفات Fat32 وntfs بشكل كبير. FAT يعني جدول تخصيص الملفات. هذا نظام ملفات قديم جدًا في تاريخ أنظمة الحوسبة. بدأت قصتها في عام 1977. ثم تم تطوير نظام ملفات 8 بت، والذي تم استخدامه في NCR 7200 استنادًا إلى Intel 8080. وكان عبارة عن محطة إدخال تعمل مع الأقراص المرنة. تمت كتابة نظام الملفات بواسطة موظف Microsoft مارك ماكدونالد بعد مناقشة المفهوم مع بيل جيتس.

ثم بدأ استخدام نظام الملفات FAT في نظام التشغيل MDOS لمنصة Z80. وبعد سنوات قليلة، تم إصدار إصدارات جديدة مثل FAT12 وFAT16 وFAT32.

قام FAT32 بزيادة الحد الأقصى لحجم الصوت إلى 16 تيرابايت، مقارنة بـ FAT16. كما تم زيادة حجم الملف إلى 4 جيجابايت. تم إصدار جدول تخصيص الملفات 32 بت في أغسطس 1995 لنظام التشغيل Windows 95. ولكن لا يزال من غير الممكن استخدام نظام الملفات هذا لتثبيت التطبيقات الثقيلة أو تخزين الملفات الكبيرة. لذلك، قامت Microsoft بتطوير نظام ملفات جديد - NTFS، وهو خالي من هذه العيوب.

يعد FAT32 نظام ملفات رائعًا للوسائط الخارجية إذا كنت بحاجة إلى نقل ملفات لا يزيد حجمها عن 4 جيجابايت. وهو مدعوم من قبل العديد من الأجهزة المختلفة مثل الكاميرات والكاميرات ومشغلات الموسيقى. تدعم كافة إصدارات توزيعات Windows وLinux نظام FAT32 بشكل كامل. حتى Apple MacOS يدعمه.

ما هو نظام الملفات NTFS؟

بالنسبة لأنظمتها الجديدة، قامت Microsoft بتطوير نظام ملفات جديد - نظام ملفات التكنولوجيا الجديدة أو NTFS. ظهر في عام 1993، في نظام التشغيل Windows NT 3.1. قام NTFS بإزالة العديد من القيود على أحجام الملفات والأقراص. بدأ تطويره في عام 1980، نتيجة اندماج شركتي Microsoft وIBM لإنشاء نظام ملفات جديد بأداء محسّن.

لكن التعاون بين الشركتين لم يدم طويلاً، فأصدرت شركة IBM نظام HPFS الذي تم استخدامه في نظام التشغيل OS/2، وأنشأت شركة Microsoft نظام NTFS 1.0. الحد الأقصى لحجم ملف واحد في NTFS يمكن أن يصل إلى 16 إكسابايت، مما يعني أنه حتى أكبر الملفات سوف تناسبه.

تم إصدار NTFS 3.1 لنظام التشغيل Windows XP وحصل على العديد من التحسينات المثيرة للاهتمام مثل دعم تقليل حجم القسم والاسترداد التلقائي والروابط الرمزية، وتم زيادة الحد الأقصى لحجم قرص نظام الملفات إلى 256 تيرابايت. هذا على الرغم من أن الحد الأقصى لحجم الملف هو 16 إب.

تشمل الميزات الأخرى المثيرة للاهتمام التي تمت إضافتها لاحقًا عمليات الكتابة البطيئة على القرص ودعم إلغاء التجزئة وإعدادات حصة القرص وتتبع الارتباط والتشفير على مستوى الملف. مع كل هذا، يظل نظام NTFS متوافقًا مع الإصدارات السابقة.

الآن هذا هو نظام ملفات مسجل؛ يتم تسجيل جميع الإجراءات المتعلقة بالملفات في مجلة خاصة، والتي يمكن من خلالها استعادة نظام الملفات بسرعة كبيرة في حالة تلفه. NTFS مدعوم على نظام التشغيل Windows XP والإصدارات الأحدث. إذا قارنا الدهون أو NTFS، فإن الأخير غير مدعوم بالكامل في Linux؛ من الممكن الكتابة والاسترداد في حالة حدوث ضرر، ولكن في MacOS يتم دعم القراءة فقط.

ما هو نظام الملفات exFAT؟

نظام الملفات exFAT هو مشروع آخر لشركة Microsoft لتحسين نظام الملفات القديم. يمكن أن يكون مخططًا حيث لا يناسب FAT32. إنه أخف بكثير من NTFS، ولكنه يدعم الملفات الأكبر من 4 جيجابايت، وغالبًا ما يستخدم أيضًا على محركات الأقراص المحمولة ومحركات الأقراص. عند تطويره، استخدمت Microsoft تقنيتها للبحث في أسماء الملفات عن طريق التجزئة، مما أدى إلى تحسين الأداء بشكل كبير.

تعترف معظم الدول بقانون براءات الاختراع الأمريكي، لذا فإن أي تطبيق لنظام exFAT غير ممكن على أي أنظمة مغلقة أو مفتوحة المصدر. لكن مايكروسوفت تريد أن يتم توزيع واستخدام نظام الملفات هذا بحرية. ولذلك، تم تطوير نسخة تعتمد على FUSE من exFAT تسمى fuse-exfat. أنه يوفر الوصول الكامل للقراءة والكتابة. تم أيضًا إنشاء تطبيق على مستوى Linux kernel في Samsung، وهو الآن متاح أيضًا للعامة.

يحتوي نظام الملفات هذا أيضًا على الحد الأقصى لحجم الملف وهو 16 إب، ولكنه أخف بكثير ولا يحتوي على أي ميزات إضافية. إذا تحدثنا عن التوافق، فهو مدعوم بالكامل على أنظمة التشغيل Windows وMacOS وAndroid وLinux.

الاختلافات بين FAT وNTFS

الآن دعونا نلقي نظرة على الاختلافات الرئيسية بين FAT وNTFS في شكل ملخص موجز لكل نظام ملفات:

FAT32

• التوافق:أنظمة تشغيل Windows، وMac، وLinux، ووحدات تحكم الألعاب، وجميع الأجهزة تقريبًا المزودة بمنفذ USB؛
• الايجابيات:عبر منصة، وخفيفة الوزن.
• السلبيات:الحد الأقصى لحجم الملف 4 جيجابايت وحجم القسم 16 جيجابايت، بدون يوميات؛
• الاستخدام:وسائل الإعلام الخارجية.

NTFS

• التوافق:أنظمة التشغيل Windows، وLinux، وXbox One، والقراءة فقط على أجهزة Mac؛
• الايجابيات:يوميات، حدود كبيرة على القسم وحجم الملف، والتشفير، والاسترداد التلقائي؛
• السلبيات:منصة مشتركة محدودة.
• الاستخدام:لتثبيت ويندوز.

exFAT

• التوافق:نظام التشغيل Windows XP والإصدارات الأحدث، MacOS X 10.6.5، Linux (المصهر)، Android؛
• الايجابيات:حد كبير على القسم وحجم الملف، وخفيف الوزن مقارنة بـ NTFS؛
• السلبيات:تقصر Microsoft استخدامها على اتفاقية الترخيص؛
• الاستخدام:للوسائط الخارجية ومحركات الأقراص الصلبة الخارجية.

الاستنتاجات

في هذه المقالة قمنا بإجراء مقارنة بين الدهون و ntfs. هذه أنظمة ملفات مختلفة جدًا. ولكن من الصعب فهم أي نظام ملفات أفضل من Fat أو ntfs، فمن ناحية، يتمتع NTFS بالعديد من الإمكانيات، لكن FAT أخف وزنًا ويتم دعمه حيثما كان ذلك ممكنًا. بالنسبة لأقسام البيانات الموجودة على نظام التشغيل Linux والتي يلزم الوصول إليها على نظام التشغيل Windows، فمن الأفضل استخدام FAT بدلاً من NTFS، لأنه مدعوم بشكل أفضل. ما رأيك هو أفضل الدهون أو NTFS لنظام التشغيل Linux؟