Файлові системи FAT та NTFS, їх будова

Важливе значення має засіб розподілу місця на диску для файлів. Від правильного вибору засобу розподілу залежить ефективність роботи операційної системи та програм.
В операційних системах, таких як DOS, UNIX, OS/2, при створенні файла для нього не задається початковий розподіл пам'яті в доріжках або секторах. У міру того, як файл збільшується в розмірах, операційна система відводить цьому файлу сектори з числа вільних, не використовуваних іншими файлами. При цьому файл розташовується не обов'язково в суміжних областях диска, він може бути розкиданий по різних доріжках і секторах.
Очевидно, що в цьому випадку операційна система повинна вести облік використовуваних ділянок диска. Для кожного файла вона повинна берегти десь інформацію про те, якому файлу які ділянки диска відведені.
Як правило в операційних системах для збереження цієї інформації використовується таблиця розміщення файлів. Весь диск розбивається операційною системою на ділянки однакового розміру, які називаються кластерами. Кластер може містити декілька секторів. Для кожного кластера FAT (File Allocation Table) має свою індивідуальну комірку , в якій зберігається інформація про використання даного кластера. Іншими словами, таблиця розміщення файлів - це масив, що містить інформацію про кластери. Розмір цього масиву визначається загальною кількістю кластерів на логічному диску.

В таблиці розміщення файлів зберігаються всі вільні кластери позначені в ній нулями. Якщо файл займає декілька кластерів, то ці кластери пов'язані в список. Для пов'язаних у список кластерів елементи таблиці FAT містять номера наступних використовуваних даним файлом кластерів. Кінець списку відзначений у таблиці спеціальним значенням. Номер першого кластера, виділеного файлу, зберігається в елементі каталога, що описує даний файл. 

Утиліти операційної системи і деякі спеціальні утиліти перевіряють диск на предмет наявності дефектних областей. Кластери, що знаходяться в цих дефектних областях, відзначаються в FAT як погані і не використовуються операційною системою. Отже, FAT - масив інформації про використання кластерів диска, містить однозв’язані списки кластерів, розподілених між файлами. Номера початкових кластерів файлів зберігаються в каталогах.
Розглянемо два формати FAT - 12-бітовий і 16-бітовий. Ці формати використовують, відповідно, 12 і 16 бітів для збереження інформації про один кластер диска.
12-бітовий формат зручний для дискет із невеликою кількістю секторів - уся таблиця розміщення файлів поміщається в одномо секторі. Якщо розмір диска такий, що для представлення всіх секторів дванадцятьох розрядів недостатньо, можна збільшити розмір кластера, наприклад до восьми секторів. Проте великий розмір кластера приводить до неефективного використання дискового простору. Це відбувається через те, що мінімальний виділяємий файлу елемент - кластер - має занадто великий розмір. Навіть для файла, що має довжину 1 байт виділяється цілий кластер. Виходить, якщо розмір кластера складає 8 секторів, то для збереження одного байта буде використано 4 кілобайта дискової пам'яті.
При використанні FAT 16-бітового формату операційна система може працювати з диском, що має розмір більш 32 мегабайт. DOS версії 4.0 при використанні 16-бітового формату FAT і кластерів розміром 4 сектори може працювати з розділами, які по розміру досягають 134 мегабайти.