Bài tập lớn Nguyên lý hệ điều hành: Hệ Thống tệp tin trong hệ điều hành Windows

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Bài tập lớn
Nguyên lý hệ điều hành

Đề tài
Hệ Thống tệp tin trong hệ điều hành Windows
Giáo viên hướng dẫn: Thầy Nguyễn Thanh Hải
Nhóm thực hiện: Nhóm 14
Nguyễn Thị Vân Anh
Lê Thị Hằng
Trịnh Thị Nga
Kiều Thị Quế
Sừn Thị Thơm
Lớp: KHMT2-K9


Hà Nội 2016

Lời nói đầu
Đối với hầu hết người dùng, hệ thống tập tin là diện mạo dễ nhìn thấy nhất của hệ
điều hành. Nó cung cấp cơ chế cho việc lưu trữ trực tuyến và truy xuất dữ liệu, chương
trình của hệ điều hành và tất cả người dùng của hệ thống máy tính. Hệ thống tập tin chứa
hai phần riêng biệt: tập hợp các tập tin (files), mỗi tập tin lưu trữ dữ liệu có liên quan và
cấu trúc thư mục (directory structure) mà nó tổ chức và cung cấp thông tin về tất cả tập tin
trong hệ thống.
Trong bài tập lớn này chúng ta xét các khía cạnh khác nhau của tập tin và cấu trúc
thư mục, nguyên lý của việc quản lý Hệ thống tệp tin (các phương pháp làm việc với File,
thư mục, các kỹ thuật cơ bản …) từ đó gắn với HĐH Windows(FAT, NTFS).
Trong quá trình chuẩn bị và hoàn thành bài tập lớn không tránh khỏi những thiếu

sót,mong Thầy góp ý nhiều hơn.
Chúng em xin trân thành cảm ơn !
NHÓM 14

Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
2


Mục Lục
3.1.Hệ thống tệp tin FAT..................................................................................................................11
a.Giới thiệu FAT...............................................................................................................................11
b.Hệ thống tập tin FAT.....................................................................................................................13
FAT12...............................................................................................................................................14
FAT16...............................................................................................................................................15
FAT32...............................................................................................................................................15
3.2.Hệ thống tệp tin NTFS................................................................................................................15

Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH
1.1.Giới thiệu
Hệ điều hành (Operating system): Là một chương trình quản lý phần cứng máy
tính. Nó cung cấp nền tảng cho các chương trình ứng dụng và đóng vai trò trung gian giao
tiếp giữa người dùng máy tính và phần cứng của máy tính đó.

Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
3

Là chương trình hệ thống, điều khiển và hợp tác việc sử dụng phần cứng giữa những
chương trình ứng dụng khác nhau cho nhưng người dùng khác nhau. Hệ điều hành có
thể được khám phá từ hai phía: người dùng và hệ thống.
Quá trình phát triển của hệ điều hành
Các hệ điều hành phát triển song song với sự phát triển của máy tính điện tử. Ban
đầu
Các hệ điều hành làm việc theo phương pháp trọn gói, sau đó được bổ sung thêm các tính
năng để có thể đáp ứng được nhu cầu công việc của người sử dụng và sự phát triển của các
hệ thống máy tính. Điển hình là các giai đoạn sau:
Interrup and trap vectors
Device drivers
Job sequencing
Control card interpreter
User program area
Sơ đồ: Cấu trúc monitor đơn giản
1.2. Hệ điều hành Windows
Một hệ điều hành đa nhiệm (multi tasking) có thể xử lý nhiều chương trình cùng
một lúc.
Gồm các biểu tượng (icon). Mỗi biểu tượng đại diện cho một đối tượng (object) như
thư mục hồ sơ, thư mục, nghe nhạc ...
Một trình tổng hợp của những trình ứng dụng; như trình thảo văn bản, trình đồ họa
và các ứng dụng hữu ích như lịch, đồng hồ, máy tính, bản tính, phần mềm lướt mạng, soạn
thảo văn bản, trò chơi .
Từ khi mới được tung ra thị trường, Windows đã được nhiều người dùng đón nhận,
tạo ra một sự thành công lớn cho Microsoft. Lý do chính mà Windows được nhiều người
lựa chọn là có giao diện dễ sử dụng, bắt mắt với độ đồ họa cao. Vì được đông đảo người
sử dụng nên các công ty phần cứng cũng như các công ty phần mềm đã cho ra đời rất
nhiều sản phẩm tương thích với Windows như bàn phím, con chuột, USB, các chương

Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
4


trình lập trình, ứng dụng như phần mềm tăng tốc tải Internet Download Manager, Nero
.v.v. Chính điều này đã làm cho Windows càng trở nên phổ biến hơn.

Thư mục chính
|-Desktop

Desktop

|-My Computer

My Computer

|--A:

A:\

|--C:

C:\

|--D:

D:\

|--Control Panel

Control Panel

|-My Documents

My Documents

|--My Music
|--My Pictures
|-My Network Places

My Network Places

C:\\windows
C:\\windows\system
1.3.Các loại hệ thống tập tin
Đĩa hệ thống tập tin: Một hệ thống tập tin trên đĩa có lợi thế về khả năng của
các phương tiện truyền thông lưu trữ đĩa ngẫu nhiên địa chỉ dữ liệu trong một
khoảng thời gian ngắn. Xem xét bổ sung bao gồm tốc độ truy cập vào các dữ liệu
sau đây mà ban đầu yêu cầu và mong đợi rằng các dữ liệu sau đây cũng có thể được
yêu cầu. Điều này cho phép nhiều người dùng hoặc các quá trình truy cập vào dữ
liệu khác nhau trên đĩa mà không quan tâm đến vị trí của dữ liệu tuần tự. Các ví dụ
bao gồm FAT ( FAT12 , FAT16 , FAT32 ), exFAT , NTFS , HFS vàHFS
+ , HPFS , UFS , ext2 , ext3 , ext4 , btrfs , ISO 9660 , tập tin-11 , hệ thống tập tin
Veritas , VMFS , ZFS , ReiserFS và UDF . Một số hệ thống tập tin đĩa được ghi
nhật ký hệ thống tập tin hoặc phiên bản hệ thống tập tin .
Đĩa quang, flash hệ thống tập tin, tape hệ thống tập tin, tape định dạng, cơ sở
dữ liệu hệ thống tập tin, hệ thống tập tin giao dịch, Network hệ thống tập tin

Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
5


Hệ thống tập tin của hệ điều hành Windows -DOS và Windows
95/98/NT/2000/XP cho phép sử dụng FAT-16 hay FAT-32.
NT/2000/XP sử dụng NTFS (NT File System)
Chương 2:

Hệ Thống Tệp Tin Trong Hệ Điều Hành Windows
2.1.Khái niệm tệp tin
Dữ liệu máy tính được lưu trữ trên các thiết bị nhớ ngoài như: băng từ, đĩa từ, đĩa
quang...và được tập hợp một cách có tổ chức theo đơn vị lưu trữ gọi là file. Như vậy, file
là đơn vị logic để hệ điều hành quản lý thông tin trên đĩa. File có thể là một chương trình
của người sử dụng, một chương trình của hệ thống hoặc một tập hợp dữ liệu của người sử
dụng.
Để quản lý dữ liệu trên các phương tiện lưu trữ ngoài một cách có hiệu quả, hệ điều
hành cần phải tổ chức các file theo một nguyên tắc nhất định. Như vậy, hệ file là nguyên
tắc mà hệ điều hành tỏ chức và quản lý các file trên các phương tiện lưu trữ.
Một tệp tin có một số thuộc tính mà chúng rất khác nhau ở hệ điều hành, nhưng điển
hình chúng gồm:
- Tên (name): Là thông tin được lưu ở
dạng mà người dùng có thể đọc được.
- Định danh: là thẻ duy nhất, thường là
số, xác định tệp tin trong hệ thống tệp
tin.
- Kiểu (type): Thông tin này yêu cầu

cho hệ thống hỗ trợ các kiểu khác
nhau.
- Vị trí (location): Là một con trỏ chỉ
tới một thiết bị và tới vị trí tệp tin trên
thiết bị đó.

Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
6


- Kích thước (size): Kích thước hiện hành của tệp tin (tính bằng byte, word tính
bằng khối) và kích thước cho phép tối đa chứa trong thuộc tính này.
- Giờ (time), ngày (date) và định danh người dùng (user indetification): Dữ liệu
này có ích lợi cho việc bảo vệ, bảo mật và kiểm soát việc dùng.

2.2.Đặc điểm
Một tập tin luôn luôn kết thúc bằng 1 ký tự đặc biệt (hay dấu kết thúc) có
mã ASCII là 255 ở hệ thập phân. Ký tự này thường được ký hiệu là EOF (từ chữ End Of
File).
Một tập tin có thể không chứa một thông tin nào ngoại trừ tên và dấu kết thúc. Tuy
nhiên, điều này không hề mâu thuẫn với định nghĩa vì bản thân tên của tập tin cũng đã
chứa thông tin. Những tập tin này gọi là tập tin rỗng hay tập tin trống.
Độ dài (kích thước) của tập tin có thể chỉ phụ thuộc vào khả năng của máy tính, khả
năng của hệ điều hành cũng như vào phần mềm ứng dụng dùng nó. Đơn vị nhỏ nhất dùng
để đo độ dài của tập tin là byte. Độ dài của tập tin không bao gồm độ dài của tên tập tin và
dấu kết thúc.
a.Hệ Thống Tệp Tin
Một hệ thống tệp tin (hoặc hệ thống tập tin): là một phương tiện để tổ chức các dữ

liệu dự kiến sẽ được giữ lại sau khi một chương trình chấm dứt bằng cách cung cấp các
thủ tục để lưu trữ, truy xuất và cập nhật dữ liệu cũng như quản lý không gian có sẵn trên
thiết bị có chứa nó.
Một hệ thống tập tin tổ chức dữ liệu một cách hiệu quả và được điều chỉnh với đặc
điểm cụ thể của thiết bị. Một khớp nối chặt chẽ thường tồn tại giữa các hệ điều hành và hệ
thống tập tin.
Một số hệ thống tập tin cung cấp cơ chế để kiểm soát truy cập vào các dữ liệu
và siêu dữ liệu. Đảm bảo độ tin cậy là một trách nhiệm quan trọng của một hệ thống tập
tin. Một số hệ thống tập tin cho phép nhiều chương trình để cập nhật các tập tin cùng một
lúc cùng một thời gian gần.
Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
7


Hệ thống tập tin được sử dụng trên các thiết bị lưu trữ dữ liệu, chẳng hạn như ổ đĩa
cứng , đĩa mềm , đĩa quang , hoặc các thiết bị lưu trữ bộ nhớ flash , để duy trì vị trí vật lý
của các tập tin máy tính.
2.3.Phân loại hệ thống tập tin


FAT ( FAT12 , FAT16 , FAT32 ), exFAT , NTFS , HFS vHFS

+ , HPFS , UFS , ext2 , ext3 , ext4 , btrfs , ISO 9660 , tập tin-11 , hệ thống tập
tin Veritas , VMFS , ZFS , ReiserFS và UDF.


Extended file system, hay ext, được triển khai vào tháng 4/ 1992 như là hệ

thống tập tin đầu tiên dành riêng cho Linux kernel.


NTFS là hệ thống tập tin tiêu chuẩn của Windows NT, bao gồm cả các

phiên bản sau này của Windows như Windows 2000, Windows XP, Windows
Server 2003, Windows Server 2008, Windows Vista, và Windows 7.
Một số hệ thống tập tin đĩa được ghi nhật ký hệ thống tập tin hoặc phiên bản
hệ thống tập tin.
2.4.Không gian quản lý
Hệ thống tập tin phân bổ không gian một cách dạng hạt, thường là nhiều đơn vị vật
lý trên thiết bị.
Hệ thống tập tin chịu trách nhiệm tổ chức các tập tin và thư mục, và theo dõi trong
đó khu vực của các phương tiện truyền thông thuộc tập tin đó và không được sử dụng.
Kết quả trong không gian chưa sử dụng khi một tập tin không phải là một bội số
chính xác của các đơn vị phân bổ, đôi khi được gọi là slack không gian. Đối với một phân
bổ 512-byte, không gian chưa sử dụng trung bình là 255 byte. Đối với một 64 cụm KB,
không gian chưa sử dụng trung bình là 32KB. Kích thước của các đơn vị phân bổ được
chọn khi hệ thống tập tin được tạo ra.

Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
8


Ví dụ slack không gian, chứng minh với 4096 byte NTFS cụm: 100.000 tập tin, mỗi
5 byte cho mỗi tập tin, tương đương với 500.000 byte dữ liệu thực tế, nhưng đòi hỏi
409.600.000 byte của không gian đĩa để lưu trữ
Một hệ thống tập tin có thể làm cho việc sử dụng một thiết bị lưu trữ, nhưng có thể

được sử dụng để tổ chức và đại diện cho quyền truy cập vào bất kỳ dữ liệu nào, cho dù nó
được lưu trữ hoặc tự động tạo ra (ví dụ như procfs).
2.5.Folder (máy tính)
Trong máy tính, các tập tin được tổ chức lưu trữ các tập tin có liên quan trong cùng
thư mục. Trong một phân cấp hệ thống tập tin (có nghĩa là, một trong các tập tin và thư
mục được tổ chức một cách tương tự như một đảo cây), một thư mục chứa bên trong thư
mục khác được gọi là một thư mục con. Các thư mục đầu tiên trong một hệ thống tập tin
như vậy được gọi là thư mục gốc.

Hình ánh minh họa cấu trúc file tổ chức mô hình cây trong máy tính
Thao tác tập tin
Tập tin là kiểu dữ liệu trừu tượng. Để định nghĩa một tập tin hợp lý, chúng ta cần
xem xét các thao tác có thể được thực hiện trên các tập tin. Hệ điều hành cung cấp lời gọi
hệ thống để thực hiện các thao tác này
• Tạo tập tin: Hai bước cần thiết để tạo một tập tin. Thứ nhất, không gian trong hệ
thống tập tin phải được tìm cho tập tin. Thứ hai, một mục từ cho tập tin mới phải
Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
9


được tạo trong thư mục. Mục từ thư mục ghi tên tập tin và vị trí trong hệ thống tập
tin, và các thông tin khác.
• Mở: Trước khi mở tập tin, quá trình phải mở nó. Mục tiêu của việc mở là cho phép
hệ thống thiết lập một số thuộc tính và địa chỉ đĩa trong bộ nhớ để tăng tốc độ truy
xuất.
• Đóng: Khi chấm dứt truy xuất, thuộc tính và địa chỉ trên đĩa không còn dùng nữa,
tập tin được đóng lại để giải phóng vùng nhớ.
• Ghi: Để ghi một tập tin, chúng ta thực hiện lời gọi hệ thống xác định tên tập tin và

thông tin được ghi tới tập tin. Với tên tập tin, hệ thống tìm thư mục để xác định vị trí
của tập tin. Hệ thống phải giữ một con trỏ viết tới vị trí trong tập tin nơi mà thao tác
viết tiếp theo sẽ xảy ra. Con trỏ viết phải được cập nhật bất cứ khi nào thao tác viết
xảy ra.Tiến trình được thực hiện như sau: Đầu tiên HĐH sẽ tìm xem có file nào cùng
tên đã tồn tại trên cùng thư mục định ghi chưa. Nếu chưa thì nó sẽ tiến hành ghi, nếu
có nó sẽ thông báo có muốn ghi đè không?.Nếu sau bước trên mà nhận được lệnh
ghi, HĐH sẽ tìm một khoảng không gian trống trên đĩa đủ để lưu file rồi Creat file,
ghi dữ liệu lên.Cuối cùng phải đóng file lại.
• Chèn cuối: Giống thao tác ghi nhưng dữ liệu luôn được ghi vào cuối tập tin.
• Đọc: Để đọc từ một tập tin, chúng ta dùng lời gọi hệ thống xác định tên tập tin và
nơi (trong bộ nhớ) mà khối tiếp theo của tập tin được đặt. Thư mục được tìm mục từ
tương ứng và hệ thống cần giữ con trỏ đọc tới vị trí trong tập tin nơi thao tác đọc
tiếp theo xảy ra.
• Xoá: Để xoá một tập tin, chúng ta tìm kiếm thư mục với tên tập tin được cho.Tiến
trình được thực hiện như sau: Đầu tiên HĐH sẽ tìm ( tìm mục từ tương ứng ) file cần
xóa trên đĩa, mở file đó ra, xóa toàn bộ mọi thông tin trong file, cuối cùng là đóng
file lại rồi xóa mọi dấu vết của file để giải phóng không gian tập tin để không gian
này có thể dùng lại bởi tập tin khác và xoá mục từ thư mục.Nếu có trục trặc trong
Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
10


việc xóa thông tin trong file (thường là Data file) thì file sau khi đóng sẽ không xóa
được.giải phóng không gian tập tin để không gian này có thể dùng lại bởi tập tin
khác và xoá mục từ thư mục.
• Tìm: Thư mục được tìm mục từ tương ứng và vị trí con trỏ hiện hành được đặt tới
giá trị được cho.
• Lấy thuộc tính: Lấy thuộc tính tập tin cho quá trình.

• Đổi tên: Thay đổi tên tập tin đã tồn tại.

Chương 3:

Các loại hệ thống tệp tin
3.1.Hệ thống tệp tin FAT
a.Giới thiệu FAT
FAT là viết tắt của "File Allocation Table" tạm dịch là "Bảng cấp phát tập tin". FAT
được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1977 với phiên bản FAT12. Sau đó là các phiên
bản FAT16 và FAT32.
FAT hệ thống tập tin được hỗ trợ bởi hầu như tất cả các hệ điều hành cho máy tính
cá nhân, bao gồm tất cả các phiên bản của Windows và MS-DOS / PC DOS và DRDOS. (PC DOS là một phiên bản OEM của MS-DOS, MS-DOS ban đầu được dựa
trên SCP 's 86-DOS. DR-DOS được dựa trên kỹ thuật số nghiên cứu đồng thời hệ điều
hành DOS, một kế thừa của CP/M-86.)
Các thuộc tính trên hệ thống tập tin FAT bao gồm:
• Archive (lưu trữ): Trên các hệ điều hành DOS thì thuộc tính này được định khi mỗi
khi tập tin bị thay đổi, và bị xóa khi thực hiện lệnh backup để sao lưu dữ liệu.
• Hidden (ẩn): Khi một tập tin có thuộc tính này thì các chương trình liệt kê các tập
tin theo mặc định sẽ bỏ qua, không liệt kê tập tin này. Người sử dụng vẫn có thể làm việc
trên tập tin này như bình thường.
Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
11


• Read-only (chỉ đọc): Khi một tập tin có thuộc tính này thì các chương trình xử lý tập
tin theo mặc định sẽ không cho phép xóa, di chuyển tập tin hoặc thay đổi nội dung tập
tin. Còn các thao tác khác như đổi tên tập tin, đọc nội dung tập tin vẫn được cho phép.
• System (thuộc về hệ thống): Một tập tin có thuộc tính này sẽ chịu các hạn chế bao

gồm các hạn chế của thuộc tính Hidden và các hạn chế của thuộc tính Read-only, nghĩa
là không bị liệt kê, không thể xóa, di chuyển, thay đổi nội dung. Thuộc tính này chủ yếu
dùng cho các tập tin quan trọng của hệ điều hành.
• Sub-directory (hay directory): thư mục con. Những tập tin có thuộc tính này được
xử lý như là thư mục. Thư mục là tập tin ở dạng đặc biệt, nội dung không chứa dữ liệu
thông thường mà chứa các tập tin và các thư mục khác.
Tên tập tin
 Tùy theo hệ điều hành mà có thể có các qui ước về tên tập tin.
 Độ dài của tên tập tin tùy thuộc vào hệ thống tập tin.
 Tùy thuộc vào hệ thống tập tin và hệ điều hành mà sẽ có một số ký tự không
được dùng cho tên tập tin.
Thí dụ: Trên hệ điều hành Microsoft Windows, không được dùng các ký tự sau
trong tên tập tin: \ / : * ? " < > | , tên tệp không quá 255 ký tự thường
Theo truyền thống cũ của hệ thống DOS và Windows, tên tập tin thường bao gồm
hai phần: phần tên và phần mở rộng (còn gọi là phần đuôi). Tuy nhiên, tên của một tập tin
không nhất thiết phải có phần mở rộng này.
Các thí dụ về cấu trúc bit trong nội dung thông tin của tập tin
Thí dụ về cấu trúc bit của tập tin ASCII

Trong hình trên là hai tập tin văn bản dạng đơn giản dùng mã ASCII. Tập tin
"hoso.txt" là tập tin soạn ra bằng lệnh edit của hệ điều hành Windows. Tập tin thứ nhì,
Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
12


"hoso2.txt", lại được soạn thảo bằng lệnh vi trong hệ điều hành Linux. Hãy lưu ý qui ước
xuống hàng của tập tin trong Windows sẽ bao gồm hai byte: dấu CR (cariage return) có
giá trị ASCII là 0x0D và dấu LF (line feed) có giá trị 0x0A; trong khi đó, Linux chỉ cần

dấu LF là đủ. Điều này cho thấy sự khác nhau về định dạng.
Thí dụ về cấu trúc bit của tập tin hình ảnh

Bit

Ý nghĩa

(Hệ thập lục)
0.1

Tên nhận dạng “BM” (viết tắt của “bitmap”)

2.5

Cở của tập tin

0A- 0D

Địa chỉ bắt đầu của các Bit màu

0E-11

Cở của phần đầu (thông tin về bitmap) thường là 40 byte

12.15

Chiều ngang của bitmap (đơn vị pixel --hình này có chiều ngang = 5)

16.19

Chiều cao của bitmap (đơn vi pixel – hình này có chiều cao = 10 (0x0A))

1C-1D
22.25

Số bit cho một điểm màu (hình này dùng 4 bit tức 2^4 =16 màu)
Cơ sở của bitmap

b.Hệ thống tập tin FAT
Bảng FAT gồm nhiều phần tử. Chiều dài mỗi phần tử được tính bằng số bit, biểu thị
số đếm của bảng FAT.

Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
13


So sánh giữa FAT12, FAT16 và FAT32

Trong những năm qua, hệ thống tập tin đã được mở rộng từ FAT12 đến
FAT16 và FAT32. Tính năng khác nhau đã được thêm vào hệ thống tập tin bao gồm
cả thư mục con, hỗ trợ bảng mã, các thuộc tính mở rộng, và tên tập tin dài.
FAT12
FAT12 được dùng cho ổ đĩa mềm, ổ đĩa có dung lượng từ 32MB trở xuống. FAT12
sử dụng 12 bit để đếm nên chỉ có khả năng quản lý các ổ đĩa có dung lượng thấp hơn
32Mb với số lượng cluster thấp.( CLUSTER: Trong lĩnh vực lưu trữ dữ liệu (đĩa mềm
hoặc đĩa cứng) ở mức độ hệ điều hành, cluster (liên cung) là một đơn vị lưu trữ gồm một
hoặc nhiều sector. Khi HĐH lưu trữ một tập tin vào đĩa, nó ghi tập tin đó vào hàng chục,
có khi hàng trăm cluster liền nhau. Nếu không sẵn cluster liền nhau, HĐH sẽ tìm kiếm

cluster còn trống ở kế đó và ghi tiếp tập tin lên đĩa. Quá trình cứ thế tiếp tục như vậy cho
đến khi toàn bộ dữ liệu được cất giữ hết.)
Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
14


FAT16
Với hệ điều hành MS-DOS, hệ thống tập tin FAT (FAT16 – để phân biệt với
FAT32) được công bố vào năm 1981 đưa ra một cách thức mới về việc tổ chức và quản lý
tập tin trên đĩa cứng, đĩa mềm. Tuy nhiên, khi dung lượng đĩa cứng ngày càng tăng nhanh,
FAT16 đã bộc lộ nhiều hạn chế. Với không gian địa chỉ 16 bit, FAT16 chỉ hỗ trợ đến
65.536 liên cung (cluster) trên một partition, gây ra sự lãng phí dung lượng đáng kể (đến
50% dung lượng đối với những ổ đĩa cứng trên 2 GB).
FAT12 và FAT16 hệ thống tập tin có một giới hạn về số lượng các mục trong thư
mục gốc của hệ thống tập tin và có hạn chế về kích thước tối đa của đĩa hoặc phân
vùng định dạng FAT.
FAT32
Để giải quyết những hạn chế trong FAT12 và FAT16, ngoại trừ giới hạn kích thước
tập tin của gần 4 GB, nhưng nó vẫn còn hạn chế so với NTFS. Được giới thiệu trong phiên
bản Windows 95 Service Pack 2 (OSR 2), được xem là phiên bản mở rộng của FAT16. Do
sử dụng không gian địa chỉ 32 bit nên FAT32 hỗ trợ nhiều cluster trên một partition hơn,
do vậy không gian đĩa cứng được tận dụng nhiều hơn. Ngoài ra với khả năng hỗ trợ kích
thước của phân vùng từ 2GB lên 2000GB và chiều dài tối đa của tên tập tin được mở rộng
đến 255 ký tự đã làm cho FAT16 nhanh chóng bị lãng quên. Tuy nhiên, nhược điểm của
FAT32 là tính bảo mật và khả năng chịu lỗi (Fault Tolerance) không cao.
FAT12, FAT16 và FAT32 cũng có một giới hạn của tám ký tự cho tên tập tin, và ba
ký tự cho phần mở rộng (như exe) Thường được gọi là tên tập tin 8,3 giới hạn.
3.2.Hệ thống tệp tin NTFS

NTFS: Hệ thống tập tin kỹ thuật mới (New Technology File System - NTFS): Giới
thiệu với hệ điều hành Windows NT. Các tính năng khác cũng được hỗ trợ bởi NTFS bao
gồm liên kết cứng, suối nhiều tập tin, lập chỉ mục thuộc tính, theo dõi hạn ngạch, các tập
tin thưa thớt, mã hóa, nén.
Hệ thống file NTFS có khả năng hoạt động cao và có chức năng tự sửa chữa. Nhờ
có tính năng lưu giữ lại các thông tin xử lý, NTFS có khả năng phục hồi file cao hơn trong
những trường hợp ổ đĩa có sự cố. Nó hỗ trợ chế độ bảo mật ở mức độ file, nén và kiểm
định. Nó cũng hỗ trợ các ổ đĩa lớn và các giải pháp lưu trữ mạnh mẽ như RAID.
Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
15


NTFS sử dụng bảng quản lý tập tin MFT (Master File Table) thay cho
bảng FAT (File Allocation Table) quen thuộc nhằm tăng cường khả năng lưu trữ, tính bảo
mật cho tập tin và thư mục, khả năng mã hóa dữ liệu đến từng tập tin. Ngoài ra, NTFS có
khả năng chịu lỗi cao, cho phép người dùng đóng một ứng dụng “chết” (not responding)
mà không làm ảnh hưởng đến những ứng dụng khác. Tuy nhiên, NTFS lại không thích
hợp với những ổ đĩa có dung lượng thấp (dưới 400 MB) và không sử dụng được trên đĩa
mềm.
NTFS hiện có các phiên bản: v1.0, v1.1, v1.2 ở các phiên bản Windows NT 3.51 và
4, v3.0 ở phiên bản Windows 2000, v3.1 ở các phiên bản Windows XP và Windows
Server 2003. Riêng Windows XP và Windows Server 2003 còn hỗ trợ các phiên bản v4.0,
v5.0, v5.1
NTFS Là hệ thống file dành riêng cho windowsNT/2000. NTFS dùng 64 bít để định
danh các cluster, nên nó có thể quản lý được các ổ đĩa có dung lương lên đến 16 Exabyte
(16 tỉ Gb). Trong thực tế windowsNT/2000 chỉ sử dụng 32 bít để định danh cluster, kích
thước cluster là 64Kb, nên NTFS chỉ có thể quản lý được các ổ đĩa có dung lượng lên đến
128TB.

NTFS có một số tính năng cao cấp như bảo mật các file/directory, cấp hạn ngạch cho đĩa,
nén file, mã hoá file. Một trong những tính năng quan trọng của NTFS là khả năng phục
hồi lỗi. Nếu hệ thống bị dừng một cách đột ngột, thì metadata của ổ đĩa FAT sẽ rơi vào
tình trạng xung khắc dẫn đến làm sai lệch một lượng lớn dữ liệu tập tin và thư mục. Nhưng
trên NTFS thì điều này không thể xảy ra, tức là cấu trúc của file/ Directory không bị thay
đổi. NTFS còn cung cấp các tính năng tiên tiến, chẳng hạn như tập tin và thư mục cho
phép, mã hóa, hạn ngạch đĩa, và nén.
Tên file trong NTFS có độ dài không quá 255 ký tự, đường dẫn đầy đủ đến file dài
không quá 32.567 ký tự. Tên file sử dụng mã UniCode. Tên file trong NTFS có sự phân
biệt giữa chữ hoa và chữ thường
• So sánh giữa FAT32 và NTFS

Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
16


NTFS là hệ thống file tiên tiếng hơn rất nhiều so với FAT32. Nó có đầy đủ các đặc
tính của hệ thống file hiện đại và FAT32 không hề có. Bạn nên dùng NTFS để thay thế
cho FAT32 vì các lí do sau:
FAT32 không hỗ trợ các tính năng bảo mật như phần quyền quản lý, mã hóa...như
NTFS. Vấn đề này đặc biệt hiệu quả đối với Windows.
Với NTFS, bạn có thể không cần sử dụng các tiện ích mã hóa hay đặt mật khẩu giấu
thư mục v.v, vì đây là đặc tính đã có sẵn của NTFS, chỉ cần bạn biết khai thác.
FAT32 có khả năng phục hồi và chịu lỗi rất kém so với NTFS.
NTFS là hệ thống file có khả năng ghi lại được các hoạt động mà hệ điều hành đã và
đang thao tác trên dữ liệu, nó có khả năng xác định được ngay những file bị sự cố mà
không cần phải quét lại toàn bộ hệ thống file, giúp quá trình phục hồi dữ liệu trở nên tin
cậy và nhanh chóng hơn. Đây là ưu điểm mà FAT32 hoàn toàn không có.

Khi mà mất điện đột ngột thì Windows 98,2000,XP... đều phải quét lại đĩa khi khởi
động lại nếu đĩa đó được format bằng chuẩn FAT32. Trong khi đó đĩa cứng bằng NTFS thì
lại hoàn toàn không cần quét đĩa lại, bởi hệ thống dùng NTFS có được những thông tin về
tính toàn vẹn dữ liệu.
Với FAT32 thì nó phải rà quét toàn bộ lâu hơn nhiều. Một hệ thống Windows 2000,
XP sẽ ổn định hơn nhiều nếu cài trên phân vùng được format bằng NTFS.
Ngoài ra NTFS còn được trang bị công cụ kiểm tra và sửa đĩa rất tốt của Microsoft.
NTFS có khả năng truy cập và xử lý file nén ngon lành hệt như truy cập vào các file
chưa nén, điều này không chỉ tiết kiệm được đĩa cứng mà còn gia tăng được tuổi thọ của
đĩa cứng.
Nhiều người phàn nàn rằng không thể truy cập vào các đĩa cứng được format bằng
NTFS khi đang ở DOS.
NTFS vô cùng tiện dụng cho các hệ thống máy ở công ty. Đặc biệt tiện dụng khi
“âm thầm” cấm được con cái sao chép những film ảnh độc hại vào các thư mục “bí mật”
của chúng trong đĩa cứng.

Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
17


FAT32 vẫn tỏ ra hữu dụng trên các máy tính cấu hình quá yếu ớt, chỉ có thể chạy
được trên Windows 98. FAT16 và FAT32 vẫn được dùng để định dạng cho các loại thẻ
nhớ, vì các thiết bị chấp nhận thẻ nhớ như máy ảnh kỹ thuật số, máy nghe nhạc vẫn chưa
thấy loại nào tương thích với NTFS cả.
FAT16 luôn là lựa chọn hàng đầu khi bạn muốn copy dữ liệu của mình từ một máy
tính chạy Windows sang máy chạy hệ điều hành khac như Mac chẳng hạn. Hầu hết các
máy Mac hiện nay đều không thể nhận dạng các thẻ nhớ USB được định dạng bằng
FAT32.

Bảng so sánh giữa FAT và NTFS
NTFS5
Hệ điều
hành

Windows 2000
Windows XP

NTFS

FAT32

Windows NT
Windows 98
Windows 2000 Windows ME
Windows XP Windows 2000
Windows XP

FAT16
DOS
Tất cả các
phiên bản
Microsoft
Windows

Các giới hạn
Kích thước
partition tối đa

2TB
2TB
2TB
(2.000GB)
Số file tối đa Gần như không Gần như không Gần như không
trên partition
hạn chế
hạn chế
hạn chế
Kích thước file
Chỉ hạn chế
Chỉ hạn chế
tối đa
bởi kích thước bởi kích thước
4GB
partition
partition
Số cluster tối
đa
Gần như không Gần như không
268435456
hạn chế
hạn chế
Chiều dài tên
file tối đa
Các tên file
Unicode
Vị trí Boot
Sector

Tới 255 kí tự

Tới 255

Tới 255

Chức năng hệ thống file
Bảng mã
Bảng mã
Bảng mã hệ
Unicode
Unicode
thống
Các sector đầu Các sector đầu
tiên và cuối
tiên và cuối
Sector đầu tiên

Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

2GB
-65000
2GB
65535
Tiêu chuẩn -8.3
mở rộng – tới
255
Bảng mã hệ
thống
Sector đầu tiên

Nguyên lý hệ điều hành
18


cùng
cùng
Các thuộc tính Tiêu chuẩn và Tiêu chuẩn và Bộ tiêu chuẩn
file
tùy biến
tùy biến
Hoạt động toàn diện
Chế độ bảo
Không
mật có sẵn
Có
Có
Khả năng phục
Không
hồi
Có
Có
Thấp trên các ổ Thấp trên các ổ Cao trên các ổ
Sức mạnh hoạt
đĩa nhỏ, cao
đĩa nhỏ, cao
đĩa nhỏ, thấp
động
trên các ổ đĩa
trên các ổ đĩa

trên các ổ đĩa
lớn
lớn
lớn.
Tính kinh tế
Trung bình
của không gian
Tối đa
Tối đa
đĩa
Khả năng chịu
Tối thiểu
sự cố
Tối đa
Tối đa

Bộ tiêu chuẩn
Không
Không
Cao nhất trên
các ổ đĩa nhỏ,
thấp trên các ổ
đĩa lớn.
Tối thiểu trên
các ổ đĩa lớn.
Trung bình

3.3.Truy xuất tập tin
Các tập tin lưu trữ thông tin. Khi nó được dùng, thông tin này phải được truy xuất
và đọc vào bộ nhớ máy tính. Thông tin trong tập tin có thể được truy xuất trong nhiều

cách.Nhưng windows 2003 cần hỗ trợ nhiều truy suất trực tiếp.
Truy xuất trực tiếp (Truy suất tương đối)
Một tập tin được hình thành từ các mẫu tin luận lý có chiều dài không đổi. Các mẫu
tin này cho phép người lập trình đọc và viết các mẫu tin nhanh chóng không theo thứ tự.
Phương pháp truy xuất trực tiếp dựa trên mô hình đĩa của tập tin, vì đĩa cho phép truy xuất
ngẫu nhiên tới bất cứ khối tập tin. Để truy xuất trực tiếp, tập tin được hiển thị như một
chuỗi các khối hay mẫu tin được đánh số. Tập tin truy xuất trực tiếp cho phép các khối bất
kỳđược đọc hay viết. Do đó, chúng ta có thể đọc khối 14, sau đó đọc khối 53 và sau đó
viết khối 7. Không có bất kỳ sự hạn chế nào trên thứ tự đọc hay viết cho một tập tin truy
xuất trực tiếp.
Các tập tin truy xuất trực tiếp được dùng nhiều cho truy xuất tức thời tới một lượng
lớn thông tin. Cơ sở dữ liệu thường là loại này. Khi một truy vấn tập trung một chủđề cụ
Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
19


thể, chúng ta tính khối nào chứa câu trả lời và sau đó đọc khối đó trực tiếp để cung cấp
thông tin mong muốn.
Chúng ta dễ dàng mô phỏng truy xuất tuần tự trên tập tin truy xuất trực tiếp. Nếu
chúng ta giữ một biến cp để xác định vị trí hiện tại thì chúng ta có thể mô phỏng các thao
tác tập tin tuần tự như được hiển thị trong hình 2. Mặc dù, không đủ và không gọn để mô
phỏng một tập tin truy xuất trực tiếp trên một tập tin truy xuất tuần tự.

Hình 2 : Mô phỏng truy xuất tuần tự trên truy xuất trực tiếp
Các phương pháp cấp phát tự do,có 2 phương pháp cấp phát kề (contiguous) và
phương pháp cấp phát theo chỉ số (index) hỗ trợ cho truy suất trực tiếp.
Cấp phát kề
Để phân bổ không gian nhớ cho 1 file ,hệ thống chọn một đoạn liên tục các khối đĩa tự do

để cấp phát cho file đó.Với phương pháp này ,để định vị file hệ thống chỉ cần biết địa chỉ
của khối đĩa tự do đầu tiên và số lượng block đã dùng.
Cấp phát theo chỉ số
Để cấp phát không gian nhớ cho 1 file hệ thống sử dụng khối địa đặc biệt gọi là khối
đĩa chỉ số cho mỗi file.Trong khối đĩa chỉ số chứa địa chỉ cấp phát cho file ,trong thư mục
thiết bị thiết bị địa chỉ của các khối đĩa chỉ số. Khi một khối đĩa được cấp phát file thì hệ
thống loại bỏ địa chỉ của khối đĩa này khỏi danh sách các khối đĩa tự do và cập nhật vào
khối chỉ số file.

Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
20


Khoa CNTT – Trường ĐHCN Hà Nội

Nguyên lý hệ điều hành
21