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FAT、FAT和exFAT是统源三种不同的文件系统，它们在存储设备的系统性能和兼容性方面有着各自的特点。
首先，原理FAT（File Allocation Table）文件系统是文文件最早被广泛应用的一种文件系统，由Microsoft在年开发。统源仿陌陌源码它的系统设计简单、实现容易，原理占用资源较少，文文件因此具有较好的统源兼容性和可移植性。FAT文件系统主要被用于移动存储设备，系统如U盘、原理SD卡等。文文件由于它的统源简单性，FAT文件系统在多个操作系统上都能进行读写操作，系统这使得它在不同的设备和平台上都有广泛的应用。
然而，随着存储设备容量的不断增加，FAT文件系统的局限性也逐渐显现。为了解决这个问题，Microsoft在FAT的基础上开发了FAT文件系统。FAT文件系统使用位二进制数来记录管理磁盘文件，这使得它能够支持更大的磁盘容量和文件大小。具体来说，FAT文件系统可以支持最大2TB的磁盘容量和单个文件最大4GB的大小。此外，FAT文件系统还具有较好的稳定性和兼容性，能够充分兼容Win 9X及以前版本的操作系统。
尽管FAT文件系统在很多方面都有优势，但它仍然存在一些局限性。例如，FAT文件系统的FAT表最多只能使用位，这限制了它的可扩展性。此外，FAT文件系统在安全性方面也存在一些不足。为了解决这些问题，微软在FAT的基础上进一步开发了exFAT文件系统。
exFAT（Extended File Allocation Table）文件系统也被称为扩展分配表文件系统。它是FAT文件系统的升级版，具有更高的可扩展性和更强的跨平台能力。与FAT相比，exFAT文件系统的FAT表可以全部使用，这使得它能够支持更大的文件系统和文件大小。具体来说，exFAT文件系统可以支持最大EB的文件系统大小和单个文件最大EB的大小。此外，exFAT文件系统还具有更好的安全性能，能够有效地保护数据的安全性。
总的简洁邮件源码来说，FAT、FAT和exFAT是三种不同的文件系统，它们在存储设备的性能和兼容性方面有着各自的特点。FAT文件系统简单、兼容性好，适用于多种设备和平台；FAT文件系统支持更大的磁盘容量和文件大小，具有较好的稳定性和兼容性；而exFAT文件系统则具有更高的可扩展性和更强的跨平台能力，能够支持更大的文件系统和文件大小，并提供更好的安全性能。在选择使用哪种文件系统时，需要根据具体的应用场景和需求来进行权衡和选择。
fat,fat,exfat的区别
FAT、FAT和EXFAT是三种不同的文件系统格式，主要在存储设备和操作系统中用于管理和组织文件。它们之间存在以下区别：1. FAT
FAT是最早的文件系统之一，主要用于早期的硬盘、软盘和USB存储设备。由于其简单性和兼容性，它被广泛用于各种操作系统中。然而，FAT文件系统存在限制，如不支持大文件和大容量存储设备。
2. FAT
FAT是FAT文件系统的扩展版本，解决了FAT的一些限制。它支持更大的文件和更大的卷。然而，与更现代的文件系统相比，如EXFAT，FAT在某些高级功能上仍然有所不足。特别是在处理大型文件或大量小文件时，FAT可能不如其他文件系统高效。
3. EXFAT
EXFAT是微软开发的一种文件系统，结合了FAT和NTFS的特点。它比FAT和FAT更先进，支持更大的文件和更大的卷容量。此外，EXFAT还提供了更好的性能和安全性，特别是在处理大量小文件时表现出更高的效率。不过，并非所有操作系统都原生支持EXFAT文件系统。
文件系统是操作系统用于存储、组织和检索计算机中文件的一种机制。FAT、FAT和EXFAT是三种常见的文件系统格式。它们之间的主要区别在于对文件和存储卷的支持程度以及功能上的差异。简单来说，随着技术的进步，这些文件系统不断进化，洗浴项目源码以支持更大的文件、更高的性能和更好的兼容性。从FAT到EXFAT的过渡反映了这种演变，使存储设备能够更好地适应现代计算需求。
Fat文件系统原理介绍
一、硬盘的物理结构：硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成(图1)，其中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。
硬盘工作时，盘片以设计转速高速旋转，设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。当系统向硬盘写入数据时，磁头中“写数据”电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变，并在写电流磁场消失后仍能保持，这样数据就存储下来了；当系统从硬盘中读数据时，磁头经过盘片指定区域，盘片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化，经相关电路处理后还原成数据。因此只要能将盘片表面处理得更平滑、磁头设计得更精密以及尽量提高盘片旋转速度，就能造出容量更大、读写数据速度更快的硬盘。这是因为盘片表面处理越平、转速越快就能越使磁头离盘片表面越近，提高读、写灵敏度和速度；磁头设计越小越精密就能使磁头在盘片上占用空间越小，使磁头在一张盘片上建立更多的磁道以存储更多的数据。
二、硬盘的逻辑结构。
硬盘由很多盘片(platter)组成，每个盘片的每个面都有一个读写磁头。如果有N个盘片。就有2N个面，对应2N个磁头(Heads)，从0、1、2开始编号。每个盘片被划分成若干个同心圆磁道(逻辑上的，是不可见的。)每个盘片的划分规则通常是一样的。这样每个盘片的半径均为固定值R的同心圆再逻辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面(Cylinders)，从外至里编号为0、1、2……每个盘片上的每个磁道又被划分为几十个扇区(Sector)，通常的容量是byte，并按照一定规则编号为1、2、godot引擎源码3……形成Cylinders×Heads×Sector个扇区。这三个参数即是硬盘的物理参数。我们下面的很多实践需要深刻理解这三个参数的意义。
三、磁盘引导原理。
3.1 MBR(master boot record)扇区：
计算机在按下power键以后，开始执行主板bios程序。
进行完一系列检测和配置以后。开始按bios中设定的系统引导顺序引导系统。假定现在是硬盘。Bios执行完自己的程序后如何把执行权交给硬盘呢。交给硬盘后又执行存储在哪里的程序呢。其实，称为mbr的一段代码起着举足轻重的作用。MBR(master boot record),即主引导记录，有时也称主引导扇区。位于整个硬盘的0柱面0磁头1扇区(可以看作是硬盘的第一个扇区)，bios在执行自己固有的程序以后就会jump到mbr中的第一条指令。将系统的控制权交由mbr来执行。在总共byte的主引导记录中，MBR的引导程序占了其中的前个字节(偏移0H~偏移1BDH)，随后的个字节(偏移1BEH~偏移1FDH)为DPT(Disk PartitionTable，硬盘分区表)，最后的两个字节“ AA”(偏移1FEH~偏移1FFH)是分区有效结束标志。
MBR不随操作系统的不同而不同，意即不同的操作系统可能会存在相同的MBR，即使不同，MBR也不会夹带操作系统的性质。具有公共引导的特性。
我们来分析一段mbr。下面是用WinHex查看的一块希捷GB硬盘的mbr。
你的硬盘的MBR引导代码可能并非这样。不过即使不同，所执行的功能大体是一样的。这是wowocock关于磁盘mbr的反编译，已加了详细的注释，感兴趣可以细细研究一下。
我们看DPT部分。操作系统为了便于用户对磁盘的管理。加入了磁盘分区的概念。即将一块磁盘逻辑划分为几块。磁盘分区数目的多少只受限于C～Z的英文字母的数目，在上图DPT共个字节中如何表示多个分区的属性呢? Microsoft通过链接的方法解决了这个问题。在DPT共个字节中，以个字节为分区表项单位描述一个分区的属性。也就是说，第一个分区表项描述一个分区的属性，一般为基本分区。boofuzz源码分析第二个分区表项描述除基本分区外的其余空间，一般而言，就是我们所说的扩展分区。这部分的大体说明见表1。
表1 图2分区表第一字段字节位移字段长度值字段名和定义0xBEBYTE0x引导指示符(Boot Indicator)指明该分区是否是活动分区。0xBFBYTE0x开始磁头(Starting Head)0xC位0x开始扇区(Starting Sector)只用了0~5位。后面的两位(第6位和第7位)被开始柱面字段所使用0xC位0x开始柱面(Starting Cylinder)除了开始扇区字段的最后两位外，还使用了1位来组成该柱面值。开始柱面是一个位数，最大值为xC2BYTE0x系统ID(System ID)定义了分区的类型，详细定义，请参阅图xC3BYTE0xFE结束磁头(Ending Head)0xC位0xFF结束扇区(Ending Sector)只使用了0~5位。最后两位(第6、7位)被结束柱面字段所使用0xC位0x7B结束柱面(Ending Cylinder)除了结束扇区字段最后的两位外，还使用了1位，以组成该柱面值。结束柱面是一个位的数，最大值为xC6DWord0xF相对扇区数(Relative Sectors) 从该磁盘的开始到该分区的开始的位移量，以扇区来计算0xCADWord0xDAAD总扇区数(Total Sectors)该分区中的扇区总数
注：上表中的超过1字节的数据都以实际数据显示，就是按高位到地位的方式显示。存储时是按低位到高位存储的。两者表现不同，请仔细看清楚。以后出现的表，图均同。也可以在WinHex中看到这些参数的意义：
说明： 每个分区表项占用个字节，假定偏移地址从0开始。如图3的分表项3。分区表项4同分区表项3。
1、0H偏移为活动分区是否标志，只能选H和H。H为活动，H为非活动。其余值对microsoft而言为非法值。
2、重新说明一下(这个非常重要)：大于1个字节的数被以低字节在前的存储格式格式(little endian format) 或称反字节顺序保存下来。低字节在前的格式是一种保存数的方法，这样，最低位的字节最先出现在十六进制数符号中。例如，相对扇区数字段的值0x3F的低字节在前表示为0xF。这个低字节在前的格式数的十进制数为。
3、系统在分区时，各分区都不允许跨柱面，即均以柱面为单位，这就是通常所说的分区粒度。有时候我们分区是输入分区的大小为M，分出来却是M，就是这个原因。 偏移2H和偏移6H的扇区和柱面参数中,扇区占6位(bit)，柱面占位(bit)，以偏移6H为例，其低6位用作扇区数的二进制表示。其高两位做柱面数位中的高两位，偏移7H组成的8位做柱面数位中的低8位。由此可知，实际上用这种方式表示的分区容量是有限的，柱面和磁头从0开始编号,扇区从1开始编号,所以最多只能表示个柱面×个扇区×个磁头×byte=byte。即通常的8.4GB(实际上应该是7.8GB左右)限制。实际上磁头数通常只用到个(由汇编语言的寻址寄存器决定),即使把这3个字节按线性寻址，依然力不从心。 在后来的操作系统中，超过8.4GB的分区其实已经不通过C/H/S的方式寻址了。而是通过偏移CH～偏移FH共4个字节位线性扇区地址来表示分区所占用的扇区总数。可知通过4个字节可以表示2^个扇区，即2TB=GB，目前对于大多数计算机而言，这已经是个天文数字了。在未超过8.4GB的分区上，C/H/S的表示方法和线性扇区的表示方法所表示的分区大小是一致的。也就是说，两种表示方法是协调的。即使不协调，也以线性寻址为准。(可能在某些系统中会提示出错)。超过8.4GB的分区结束C/H/S一般填充为FEH FFH FFH。即C/H/S所能表示的最大值。有时候也会用柱面对的模来填充。不过这几个字节是什么其实都无关紧要了。
虽然现在的系统均采用线性寻址的方式来处理分区的大小。但不可跨柱面的原则依然没变。本分区的扇区总数加上与前一分区之间的保留扇区数目依然必须是柱面容量的整数倍。(保留扇区中的第一个扇区就是存放分区表的MBR或虚拟MBR的扇区，分区的扇区总数在线性表示方式上是不计入保留扇区的。如果是第一个分区，保留扇区是本分区前的所有扇区。
附：分区表类型标志如图4
3.2 扩展分区：
扩展分区中的每个逻辑驱动器都存在一个类似于MBR的扩展引导记录( Extended Boot Record, EBR)，也有人称之为虚拟mbr或扩展mbr，意思是一样的。扩展引导记录包括一个扩展分区表和该扇区的标签。扩展引导记录将记录只包含扩展分区中每个逻辑驱动器的第一个柱面的第一面的信息。一个逻辑驱动器中的引导扇区一般位于相对扇区或。但是，如果磁盘上没有扩展分区，那么就不会有扩展引导记录和逻辑驱动器。第一个逻辑驱动器的扩展分区表中的第一项指向它自身的引导扇区。第二项指向下一个逻辑驱动器的EBR。如果不存在进一步的逻辑驱动器，第二项就不会使用，而且被记录成一系列零。如果有附加的逻辑驱动器，那么第二个逻辑驱动器的扩展分区表的第一项会指向它本身的引导扇区。第二个逻辑驱动器的扩展分区表的第二项指向下一个逻辑驱动器的EBR。扩展分区表的第三项和第四项永远都不会被使用。
通过一幅4分区的磁盘结构图可以看到磁盘的大致组织形式。如图5：
关于扩展分区，如图6所示，扩展分区中逻辑驱动器的扩展引导记录是一个连接表。该图显示了一个扩展分区上的三个逻辑驱动器，说明了前面的逻辑驱动器和最后一个逻辑驱动器之间在扩展分区表中的差异。
除了扩展分区上最后一个逻辑驱动器外，表2中所描述的扩展分区表的格式在每个逻辑驱动器中都是重复的：第一个项标识了逻辑驱动器本身的引导扇区，第二个项标识了下一个逻辑驱动器的EBR。最后一个逻辑驱动器的扩展分区表只会列出它本身的分区项。最后一个扩展分区表的第二个项到第四个项被使用。
表2 扩展分区表项的内容扩展分区表项分区表项的内容第一个项包括数据的开始地址在内的与扩展分区中当前逻辑驱动器有关的信息第二个项有关扩展分区中的下一个逻辑驱动器的信息，包括包含下一个逻辑驱动器的DBR的扇区的地址。如果不存在进一步的逻辑驱动器的话，该字段不会被使用。第三个项未用第四个项未用
扩展分区表项中的相对扇区数字段所显示的是从扩展分区开始到逻辑驱动器中第一个扇区的位移的字节数。总扇区数字段中的数是指组成该逻辑驱动器的扇区数目。总扇区数字段的值等于从扩展分区表项所定义的引导扇区到逻辑驱动器末尾的扇区数。有时候在磁盘的末尾会有剩余空间，剩余空间是什么呢？我们前面说到，分区是以1柱面的容量为分区粒度的，那么如果磁盘总空间不是整数个柱面的话，不够一个柱面的剩下的空间就是剩余空间了，这部分空间并不参与分区，所以一般无法利用。照道理说，磁盘的物理模式决定了磁盘的总容量就应该是整数个柱面的容量，为什么会有不够一个柱面的空间呢。在我的理解看来，本来现在的磁盘为了更大的利用空间，一般在物理上并不是按照外围的扇区大于里圈的扇区这种管理方式，只是为了与操作系统兼容而抽象出来CHS。可能其实际空间容量不一定正好为整数个柱面的容量。
文件系统(五)：exFAT 文件系统原理详解
exFAT文件系统详解
exFAT，微软在年推出的一种文件系统，相较于FAT和FAT，它较为年轻且功能强大。作为微软的专利技术，使用exFAT需获得授权，以避免侵权风险。随着SD协会的接纳，exFAT逐渐成为大于GB SDXC卡的首选文件系统，Windows 系统中已不再提供FAT格式选项。 微软选择exFAT代替FAT，原因在于它数据结构简单，且能突破FAT对文件和分区大小的限制。不同于NTFS，exFAT在磁盘布局上简洁，无需MBR或GPT分区表，直接以exFAT格式格式化整个存储。 exFAT的结构分为DBR、FAT表、簇号位图和大写字符元文件等部分。DBR中包含引导信息，BPB参数则用于解析exFAT的特性。exFAT的FAT表只有一份，不需备份，记录不连续文件的簇链，提高了效率。 簇位图用于跟踪簇的使用情况，而大写字符元文件保证了大小写不敏感和国际化支持。目录项中，exFAT包含多种属性，如校验和确保数据完整，文件碎片标志和Hash值提升文件操作效率。 尽管exFAT有支持大文件和高兼容性等优点，但也存在专利授权、日志功能缺失和一定程度的碎片问题。继续关注，我们将深入探讨ext4或ntfs文件系统。STMCubeMX系列 | FATFS文件系统
FATFS文件系统是为小型嵌入式系统设计的FAT（文件分配表）文件系统模块，是操作系统中用于明确存储设备或分区上的文件的方法和数据结构。FATFS文件系统支持FAT、FAT、FAT格式，允许在多个存储媒介上使用，并且具备独立的缓冲区，支持多个文件同时读写操作。它的设计遵循ANSI C标准，与磁盘I/O层分离，具有高度的灵活性和可移植性，同时兼容Windows文件系统。
FATFS文件系统的结构层次包括应用层、FATFS模块层和底层接口。应用层是用户与FATFS模块交互的接口，它提供了一系列应用接口函数，如f_open、f_read、f_write和f_close等，使得用户可以像在PC上操作文件一样简单。FATFS模块层是文件系统的实现层，它实现了FAT文件读写协议，提供ff.c和ff.h文件供用户使用。底层接口是FATFS与存储介质交互的部分，包括存储介质读写接口和提供文件创建、修改时间的实时时钟。移植FATFS模块时，通常只需修改两个文件：ffconf.h和diskio.c。
FATFS的移植过程包括数据类型定义、配置和函数编写三个步骤。在数据类型定义中，用户需要在integer.h文件中设置数据类型。配置步骤通过ffconf.h文件完成，用户可以在这里配置FATFS的相关功能。最后的函数编写则涉及到在diskio.c文件中实现底层驱动，包括disk_initialize、disk_status、disk_read、disk_write、disk_ioctl和get_fattime等六个接口函数。
在使用FATFS文件系统时，STMCubeMX可以简化这一过程。通过STMCubeMX配置FATFS，用户仅需简单设置即可完成数据类型定义、配置和函数编写等步骤。STMCubeMX的底层实现框图展示了FATFS与硬件的交互，以及如何通过软件接口实现SD卡的读写操作。
硬件设计中，D1指示灯用于指示系统运行状态，串口1则用于打印调试信息。软件设计部分，首先需要通过STMCubeMX进行设置，然后使用MDK-ARM进行编程。在进行编程时，需要确保使用的是支持FATFS文件系统的SD卡，并且在电脑上进行格式化，建立FAT文件系统。
下载验证阶段，用户需要编译源代码并将其下载到开发板上。在开发板运行后，D1指示灯将不断闪烁，串口会打印出调试信息。将SD卡插入电脑后，用户会发现SD卡中已建立两个文件：Sensor.csv和STMcube.txt。打开这些文件后，用户可以看到写入的数据。
FAT是什么文件系统?
FAT（File Allocation Table）是一种文件系统，主要用于存储和管理数据在存储设备（如硬盘、闪存盘、SD卡等）上的分配。
FAT文件系统的核心在于其文件分配表（FAT），这是一个记录文件存储位置信息的表格。FAT表记录了每个存储块（通常是簇）的使用状态，如是否已被分配给某个文件、是否为空闲状态等。通过FAT表，系统可以快速定位文件在存储介质上的位置，从而实现文件的读取、写入和删除等操作。
FAT文件系统有多种变体，如FAT、FAT和FAT等，它们之间的主要区别在于FAT表的大小和所能管理的最大磁盘容量。例如，FAT主要适用于小容量的存储设备，而FAT则支持更大的磁盘容量和更多的文件。这些变体针对不同的应用场景进行了优化，以适应不同的存储需求。
尽管FAT文件系统在过去被广泛使用，但由于其存在一些局限性，如文件大小和数量限制、不支持权限管理等，现在已经被更先进的文件系统（如NTFS、ext4等）所取代。然而，FAT文件系统在某些特定场景（如引导扇区、某些嵌入式系统等）中仍然具有不可替代的作用。
总的来说，FAT文件系统是一种简单、易用的文件管理系统，它在过去为数据存储和管理提供了有效的解决方案。虽然现在已经有了更先进的文件系统，但FAT文件系统仍然是计算机科学领域中不可或缺的一部分。
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