При записи файла операционная система выделяет ему некоторое пространство на диске. Это пространство выделяется целыми кластерами, так что каждый файл, в зависимости от его размера, занимает один или несколько кластеров. Операционная система сама определяет, какие именно кластеры выделяются данному файлу и в какие реальные сектора диска при этом производится запись.
Информация о том, какая область диска отведена какому файлу, хранится на том же диске, что и файлы. Часть дискового пространства отводится специально для этой служебной информации. Благодаря этому операционная система может найти, где находятся кластеры, отведённые определённому файлу. Способ хранения этой служебной информации, определяющий методы управления дисковым пространством и доступа к файлам, называется файловой системой.
Операционная система Windows XP способна работать с двумя файловыми системами на основе размещения файлов: FAT16 и FAT32, а также с файловой системой NTFS.
Файловая система на основе таблицы размещения файлов (FAT – File Allocation Table) использовалась ещё в MS-DOS, а сегодня поддерживается всеми версиями Windows. В этой системе применяется следующий метод хранения информации о файле на диске. Информация о конкретном файле хранится в каталоге. Корневой каталог располагается в служебной области диска, прочие каталоги могут размещаться в любом месте. Вместе с именем файла в каталоге хранится информация о первом кластере, отведённом этому файлу. Кроме того, на диске имеется специальная таблица, называемая таблицей размещения файлов, или FAT, содержащая столько записей, Сколько всего кластеров на диске. Запись, соответствующая кластеру, указывает, свободен ли он или принадлежит какому-то файлу. В последнем случае эта запись содержит указание на то, какой кластер является следующим, или на то, что это последний кластер файла.
Именно таблица размещения файлов позволяет операционной системе находить на диске нужную информацию. Порча таблицы размещении файлов равносильна утрате всей информации на диске: информация сохраняется, но отыскать её становится невозможно. Для надёжности таблица размещения файлов хранится на диске в двух экземплярах, которые регулярно сравниваются друг с другом.
Файловая система FAT16 – это старый формат, унаследованный ещё от операционной системы MS-DOS. В системе FAT16 под номером кластера в таблице размещения файлов отводится 16 бит, и, таким образом, диск может содержать не более 216=65536 кластеров. Предельный размер кластера в этой системе – 32 Кбайт и, таким образом, она позволяет работать как с единым целым только с дисками объёмом до 2 Гбайт.
Формат FAT32 предполагает использование этой системы на дисках большого объёма. Под номер кластера отводится 32 бита. Для дисков объёмом до 30 Гбайт размер кластера может оставаться равным 4 Кбайт. Эта система позволяет работать с дисками объёмом до 2 Тбайт. С другой стороны она применима только к дискам объёмом свыше 512 Мбайт.
Файловая система NTFS. В ней информация о каждом файле хранится в главной таблице файлов MFT. Каждому файлу, имеющемуся на диске, в ней соответствует запись довольно большого размера – 1 Кбайт. Каталог в системе NTFS представляет собой только набор ссылок на записи таблицы MFT. В процессе форматирования диска 12% его объёма сразу резервируется под таблицу MFT с учётом возможного увеличения её размера в будущем.
У файловой системы NTFS практически отсутствуют какие-либо ограничения на предельный объём жесткого диска, а также связь между объёмом диска и размером отдельного кластера. Применение файлов системы NTFS возможно уже для дисков объёмом от 10 Мбайт.
Система NTFS потенциально более эффективна, но и требовательна к ресурсам компьютера. В пользу системы NTFS говорит её большая перспективность, а также более тесная связь с ядром операционной системы.
