FATファイルシステム（その２）

FATファイルシステムの構造（続き）

FAT(File Allocation Table)

FATは、BPBに続く領域に配置されている。FATが存在するセクタ番号は次のように計算することができる。

FirstFATSector = 1st_sector + BPB_RsvdSecCnt

FATは複数個存在する場合、2個目のFATが存在するセクタは

FirstFATSector + BPB_FATSz16

で計算することができる。

FATの例

FAT16では、上の例のように16bit(2バイト)で一つの要素になっていて、ユーザファイルの場所(クラスタ番号)を示す連結リストになっている。

RDEとFAT

RDEのFstClusLO(クラスタ番号)は、ファイルの先頭が存在するクラスタ番号を示しており、上の例では0x0002である。これは、ファイルの先頭がクラスタ2に存在することを示している。

FATテーブルのクラスタ2には、0x0003と記録されている。これはファイルの続きがクラスタ3に存在することを示している。

同様にFATの連結リストをたどっていくと、クラスタ5の0xffffに出会う。0xffffは連結リストの終了を意味している。

よって、上の例ではSAMPLE.TXTの格納場所はクラスタ2→クラスタ3→クラスタ4→クラスタ5の順に、4つのクラスタに分かれていることになる。

※クラスタ0とクラスタ1は使われていない。ユーザデータ領域はクラスタ2が先頭になるので注意が必要である。

— 演習 —

First_FAT_sect を計算し、FAT を取得する関数 get_FAT() を完成せよ。

ユーザデータ

ユーザデータはRDEに続く領域に位置していて、先頭セクタは次のように計算することができる。

FirstDataSector = FirstRDESector + ( 32 * BPB_RootEntCnt ) / BPB_BytesPerSec

ここで、32は1エントリあたりのバイト数、BPB_RootEntCntはRDEにエントリ可能なファイルやディレクトリの数であるから、32 * BPB_RootEntCntはRDEのサイズ(バイト)である。

これをBPB_BytesPerSec(セクタあたりのバイト数)で割ると、BPBに必要なセクタ数になる。

ユーザデータは、セクタではなく、クラスタ単位で管理されている。BPB_SecPerClusは1クラスタあたりのセクタ数である。例えばBPB_SecPerClus = 2であれば、1クラスタあたり2セクタである。

ユーザデータ領域の先頭はクラスタ2であり、クラスタ0とクラスタ1は存在しない。

クラスタ2の先頭セクタは上で計算した値(FirstDataSector)であり、クラスタ3の先頭セクタはFirstDataSector + BPB_SecPerClusである。

クラスタNの先頭セクタは

FirstSectorofCluster = ((N – 2) * BPB_SecPerClus) + FirstDataSector

で計算することができる。

FATの例(複数のファイル)

複数のファイルが存在する場合のRDEとFATを次に示す。

RDEの例

FATの例

この例ではFILE1.TXT, FILE2.TXT, FILE3.TXT, FILE4.TXTの4つのファイルが存在している。

RDEとFATの抜粋

RDEによると、FILE1.TXTはクラスタ2に存在している。FATによると、クラスタ2に続くクラスタは無い。よって、FILE1.TXTはクラスタ2に全て格納されている。

クラスタ２は512*2バイトであるが、全てを使用しているのではない。RDEのFileSize分だけが有効なデータとして使われていて、クラスタの残りの部分は空きになっている。

同様に、FILE4.TXTはクラスタ6に存在している。FATによると、クラスタ6の次はクラスタ7、クラスタ7の次はクラスタ8、クラスタ8の次はクラスタ9となっている。クラスタ9はクラスタチェーンの最後である。よって、FILE4.TXTはクラスタ6→クラスタ7→クラスタ8→クラスタ9の4つのクラスタに記録されている。

FATの例(ファイル削除)

ファイルを削除した場合のRDEとFATの変化は以下のようである。

削除前のRDE

削除前のFAT

この状態で、FILE3.TXTを削除する。FILE3.TXTはクラスタ4→クラスタ5に存在しているファイルである。

削除後のRDE



削除により、RDEのFILE3.TXTのエントリ部分のファイル名の先頭の1文字が0xe5に変化している。ファイル名の先頭が0xe5のとき、このエントリは無効であると判断され、ファイルがルートディレクトリから消える。

削除後のFAT

削除により、FILE3.TXTが使用していたクラスタ4とクラスタ5のFATは0x0000となり、クラスタは未使用となる。

このように、ファイルを削除する場合は、データ自体を消去するのではなく、ディレクトリエントリのファイル名に未使用のマークをし、FATテーブルの該当部分を解放するだけである。

— 演習 —

演習１：FATを読み、RDEに登録されているファイルのデータが記録されているクラスタ番号を表示する関数 ex_FAT() を完成せよ。

  • RDEに登録されているファイルそれぞれについて、クラスタ番号を表示する。複数のクラスタが使われている場合は、クラスタチェーンをたどり、すべてのクラスタ番号を表示する。

演習２：PCを使いSDカードに簡単なテキストファイルをコピーしておき、それを取得する関数 get_File() を完成せよ。

  • 取得したファイルは File.Data[] に格納する
  • RDEから得たファイルサイズ分だけ取得すること
  • 取得したテキストファイルは関数 print_File() で表示する

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