FAT16 und FAT32

Dezember 2016

Das Dateisystem FAT16

Das erste Dateiensystem welches in einem Betriebssystem Microsoft benutzt worden ist, ist das System FAT, welches eine Dateizuordnungstabelle (auf Englisch FAT, File Allocation Table ) verwendet. Die Dateienzuordnungstabelle ist ein Index, welcher den Inhalt der Platte auflistet, um die Lokalisierung der Dateien darauf zu speichern. Da die Blöcke aus denen eine Datei besteht nicht immer nebeneinander auf der Platte gespeichert sind (was man mit Fragmentierung bezeichnet), ermöglicht es die Dateizuordnungstabelle, die Struktur der Datei zu erhalten indem Verbindungen zu den Blöcken aus dem die Datei besteht, erstellt werden. Das FAT-System ist ein 16 bits Systeme mit dem eine Datei durch einen Namen von 8 Zeichen und eine Erweiterung von 3 Zeichen umschrieben wird. Man nennt dieses System FAT16.

Um diesen Punkt zu verbessern ist die ursprüngliche Version von Windows 95 (welche das System FAT16 verwendet) mit einer verbesserten Übernahme von FAT ausgestaltet worden, es handelt sich um das System VFAT (Virtual FAT ). VFAT ist ein 32 Bit System, mit dem eine Datei mit einem 255 Zeichen langen Namen gespeichert werden kann. Die Programmierer mussten jedoch auf die Aufwärtskompatibilität achten, so dass man auf diese Dateien ab einer 16 Bit Umgebung (DOS) zugreifen kann. Die Lösung war einen Namen für jedes System zu geben. Aus diesem Grund ist es möglich lange Namen unter Windows 95 zu verwenden und gleichzeitig unter DOS darauf zugreifen zu können.

Das Dateisystem FAT ist ein 16 Bit System, was bedeutet, dass er Cluster nicht über mehr als 16 Bits adressieren kann. Die maximale Clusteranzahl die so mit dem FAT System aufspürbar ist, beträgt 216 , oder 65536 Cluster. Da ein Cluster aus einer festgelegten Anzahl (4, 8, 16, 32 ...) von Sektoren von 512 nebeneinander liegenden Oktett besteht, erhält man die maximale Größe einer FAT Partition, indem man die Anzahl der Cluster mit der Größe eines Clusters multipliziert. Bei einer Clustergröße von 32 Ko, beträgt die maximale Größe einer FAT Partition 2 Go.

Andererseits kann eine Datei nur eine ganze Zahl von Clustern belegen, wenn also eine Datei mehrere Cluster belegt, ist der letzte nur teilweise belegt und der leere Platz geht verloren. Je kleiner demnach die Clustergröße ist, desto weniger Platz wird vergeudet. Man schätzt das eine Datei im Durchschnitt die Hälfte eines Clusters verschwendet, was bedeutet das in einer 2 Go Partition, 16 Ko pro Datei verloren gehen...

Die Dateizuordnungstabelle

Die Dateizuordnungstabelle ist eine Liste digitaler Werte, die es ermöglicht die Zuordnung der Cluster einer Partition zu beschreiben, das heißt den Zustand jedes Clusters der Partition der sie angehört. Die Zuordnungstabelle ist tatsächlich eine Tabelle von der jede Zelle einem Cluster entspricht. Jede Zelle enthält eine Zahl mit der man überprüfen kann, ob der Cluster den sie darstellt von einer Datei benutzt wird und die eventuell die Stelle des nächsten Clusters angibt, welchen die Datei belegt. Man erhält also eine FAT-Kette, das heißt eine zusammenhängende Liste von Referenzen die auf verschiedene Cluster nacheinander zeigen, bis zu dem Endcluster der Datei. Jeder Eingang der FAT hat eine Länge von 16 oder 32 Bits (je nachdem ob es sich um eine FAT16 oder eine FAT32 handelt). Die ersten zwei Eingänge ermöglichen es die Informationen in der Tabelle selbst zu speichern, während mit den folgenden, Cluster referenziert werden. Manche Eingänge können Werte enthalten, die einen spezifischen Clusterstatus angeben. So gibt der Wert 0000 an, dass der Cluster nicht benutzt ist, FFF7 markiert den Cluster als defekt um seine Verwendung zu vermeiden, und die Werte zwischen FFF8 und FFFF geben an, dass der Cluster das Ende einer Datei enthält. Jede Partition enthält tatsächlich zwei Kopien der Tabelle, die nebeneinander auf der Platte gespeichert werden, um den Inhalt zu bewahren, wenn die erste Kopie beschädigt wird.

Das Dateisystem FAT32

Obwohl die VFAT raffiniert ist, kann sie nicht den Begrenzungen der FAT16 entgegenwirken. So ist ein neues Dateisystem (und nicht eine bessere Übernahme der FAT, wie VFAT) mit Windows 95 OSR2 erschienen. Dieses Dateiensystem heißt FAT32 Und verwendet 32 Bit Werte für die Eingänge der FAT. In Wirklichkeit werden nur 28 Bit benutzt denn 4 Bits sind reserviert.

Mit Erscheinen des Dateisystems FAT32, ist die maximale Clusteranzahl pro Partition von 65535 auf 268 435 455 (228 -1) angestiegen. Die FAT32 erlaubt also Partitionen einer sehr viel umfangreicheren Größe (bis 8 Tetraoktett). Tatsächlich beträgt die maximale theoretische Größe einer FAT32 Partition 8 To, jedoch begrenzt sie Microsoft bewusst auf 32 Go unter den Systemen Windows 9x, um so NTFS zu bevorteilen (Ref.: http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;fr;184006 ). Da eine FAT32 Partition sehr viel mehr Cluster als eine FAT16 Partition enthalten kann ist es möglich die Größe der Cluster erheblich zu reduzieren und so gleichzeitig die Verschwendung von Speicherplatz zu begrenzen. In einer 2 Go Partition ist es beispielsweise möglich mit dem FAT32 System Cluster von 4 Ko verwenden (statt 32 Ko bei FAT16), wodurch der verschwendete Platz durch Faktor acht vermindert wird.

Allerdings ist FAT32 nicht mit den Versionen von Windows kompatibel, die OEM Service Release 2 vorhergehen. Ein System welches mit einer früheren Version startet, wird diesen Typ von Partition einfach nicht sehen.
Außerdem werden Dienstprogramme für die Plattenverwaltung die mit 16 Bits funktionieren, wie ältere Versionen von Norton Utilities, nicht mehr richtig funktionieren können. In Sachen Leistung, bringt die Benutzung eines FAT32 Systems, statt eines FAT16 Systems, eine leichte Leistungserhöhung von etwa 5 % mit sich.

Dateisystem FAT16 oder FAT32?

Da die Anzahl der Cluster begrenzt ist, kennt die maximale Größe einer Partition von der Größe ihres Clusters ab. Sehen wir uns jetzt die maximale Größe einer Partition je nach Größe der Cluster und des verwendeten Dateisystems an:

Größe eines Clusters Dateisystem FAT16 Dateisystem FAT32
(theoretisch)
512 octets 32 Mo 64 Mo
1 Ko 64 Mo 128 Mo
2 Ko 128 Mo 256 Mo
4 Ko 256 Mo 8 Go
(1 To)
8 Ko 512 Mo 16 Go
(2 To)
16 Ko 1 Go 32 Go
(4 To)
32 Ko 2 Go 2 To
(8 To)

Wenn Sie eine Festplatte formatieren, muss also der Typ des zu verwendenden Dateisystems sorgfältig ermittelt werden und der genommen werden, der es ermöglicht den zur Verfügung stehenden Platz so nah wie möglich der gewünschten Größe anzunähern!


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