Restructurar el disco duro dandole un tipo de formato.
También llamado de bajo nivel, consiste en colocar marcas en la superficie magnética del disco para dividirlo en sectores físicos, los cuales pueden ser luego referenciados indicando la cabeza lectora , el sector y cilindro que se desea leer. En computadoras compatibles el sector físico es de 512 bytes desde los tiempos del MS-DOS, aunque luego los sistemas operativos los agrupan en clusters al crear el sistema de archivos.
Normalmente sólo los discos flexibles necesitan ser formateados a bajo nivel. Los discos duros vienen formateados de fábrica y nunca se pierde el formato por operaciones normales incluso si son defectuosas (aunque sí pueden perderse por campos magnéticos o altas temperaturas). Actualmente los discos duros vienen con tecnología que no requiere formato a bajo nivel, en algunos casos el disco duro podría dañarse.
El formateo lógico o también llamado sistema de archivos, puede ser realizado habitualmente por los usuarios, aunque muchos medios vienen ya formateados de fábrica. El formato lógico implanta un sistema de archivos que asigna sectores a archivos. En los discos duros, para que puedan convivir distintos sistemas de archivos, antes de realizar un formato lógico hay que dividir el disco en particiones; más tarde, cada partición se formatea por separado.
El formateo de una unidad implica la eliminación de los datos, debido a que se cambia la asignación de archivos a sectores, con lo que se pierde la vieja asignación que permitía acceder a los archivos.
Cada sistema operativo tiene unos sistemas de archivos más habituales:
Antes de poder usar un disco para guardar información, éste deberá ser formateado. Los discos movibles (disquetes, CD, USB, Unidad Zip, etc.) que se compran normalmente ya se encuentran formateados pero puede encontrar algunos no formateados de vez en cuando. Un disco duro nuevo, o un dispositivo para grabar en cinta, pueden no haber sido pre-formateados.
Habitualmente, un formateo completo hace tres cosas:
Tabla de Asignación de Archivos, en inglés, File Allocation Table (FAT) es un sistema de archivos desarrollado para MS-DOS, así como el sistema de archivos principal de las ediciones no empresariales de Microsoft Windows hasta Windows Me.
FAT es relativamente sencillo. A causa de ello, es un formato popular para disquetes admitido prácticamente por todos los sistemas operativos existentes para el ordenador personal. Se utiliza como mecanismo de intercambio de datos entre sistemas operativos distintos que coexisten en el mismo computador, lo que se conoce como entorno multiarranque. También se utiliza en tarjetas de memoria y dispositivos similares.
Las implementaciones más extendidas de FAT tienen algunas desventajas. Cuando se borran y se escriben nuevos archivos tiende a dejar fragmentos dispersos de éstos por todo el soporte. Con el tiempo, esto hace que el proceso de lectura o escritura sea cada vez más lento. La denominada desfragmentación es la solución a esto, pero es un proceso largo que debe repetirse regularmente para mantener el sistema de archivos en perfectas condiciones. FAT tampoco fue diseñado para ser redundante ante fallos. Inicialmente solamente soportaba nombres cortos de archivo: ocho caracteres para el nombre más tres para la extensión. También carece de permisos de seguridad: cualquier usuario puede acceder a cualquier archivo.
El sistema de archivos FAT fue creado por Bill Gates y Marc McDonald en 1977 con el objeto de manejar discos en BASIC. Fue incorporado por primera vez en el sistema operativo QDOS por Tim Paterson en Agosto de 1980, para los computadores S-100 de arquitectura Intel 8086. Este sistema de archivos fue la principal diferencia entre QDOS y CP/M.
La versión inicial de FAT se conoce ahora como FAT12. Es un sistema de archivos para disquete, por lo que tiene varias limitaciones:
En aquella época, el habitual disquete (5,25 pulgadas en una sola cara) constaba de 40 pistas con 8 sectores por pista, resultando en una capacidad inferior a 160 kilobytes. Este límite excedía la capacidad en más de un orden de magnitud, y al mismo tiempo, permitía encajar todas las estructuras de control en la primera pista. Por tanto, se evitaba el movimiento de los cabezales en las operaciones de lectura y escritura. Estos límites fueron superados en los años posteriores.
Con el propósito de soportar el reciente IBM PC, que disponía de un disco duro de 10 megabytes, MS-DOS 2.0, y carpetas anidadas, simplemente se utilizaron clusters de 8 kilobytes en el disco duro. El formato de FAT en sí mismo no cambió.
En 1984, IBM lanzó el PC AT, con 20 megabytes de disco duro. Al mismo tiempo, Microsoft lanzó MS-DOS 3.0. Las direcciones de los cluster fueron ampliadas a 16 bits, permitiendo un número mayor de clusters (65.536 exactamente). Por tanto, soportaba mayores tamaños de sistema de archivos. A pesar de todo, no hubo mejoras en el límite máximo de 32 megabytes.
MS-DOS 3.0 también incorporó soporte a disquetes de alta densidad de 5'25 pulgadas (1'2 megabytes de capacidad), con 15 sectores por pista, y en consecuencia, más espacio para FAT. Esto probablemente forzó una dudosa optimización del tamaño del clúster, que bajó de dos sectores a sólo uno. El efecto global fue una reducción significativa de los tiempos de lectura y escritura frente a los disquetes de doble densidad.
Estructura de la FAT12 en un disquete de 1'44M:
512 Byte
Primer sector físico del disco flexible (Pista Cero)
En 1987 apareció lo que hoy se conoce como el formato FAT16. Se eliminó el contador de sectores de 16 bits. El tamaño de la partición ahora estaba limitado por la cuenta de sectores por clúster, que era de 8 bits. Esto obligaba a usar clusters de 32 Kbytes con los usuales 512 bytes por sector. Así que el límite definitivo de FAT16 se situó en los 2 gigabytes.
Esta mejora estuvo disponible en 1988 gracias a MS-DOS 4.0. Mucho más tarde, Windows NT aumentó el tamaño máximo del cluster a 64 kilobytes gracias al "truco" de considerar la cuenta de clusters como un entero sin signo. No obstante, el formato resultante no era compatible con otras implementaciones de la época, y además, generaba mucha fragmentación interna (se ocupaban clusters enteros aunque solamente se precisaran unos pocos bytes). Windows 98 fue compatible con esta extensión en lo referente a lectura y escritura. Sin embargo, sus utilidades de disco no eran capaces de trabajar con ella.
Windows 3.11 introdujo un nuevo esquema de acceso a los sistemas de archivos, usando el modo protegido de 32 bits (presente en los Intel 386 y posteriores) esquivando el núcleo de MS-DOS. Para ello, usaba directamente el BIOS o el hardware de la unidad de disco. Esto también permitía utilizar una caché, acelerando el acceso. Todo esto se denominó VFAT o FAT virtual.
Windows NT 3.1 proporcionaba la misma aproximación, pero denominándolo FASTFAT. Sin embargo, era natural que los controladores de Windows NT utilizasen el modo protegido de 32 bits. A menudo se confunde con el soporte LFN (nombres largos de archivo) ya que éste estaba habilitado por defecto en Windows 95.
Uno de los objetivos de los diseñadores de Windows 95 fue el uso de nombres más largos para los archivos. Se implementó sobre FAT utilizando un truco en el modo de almacenar los índices de los directorios. Esta implementación también se conoce como VFAT por culpa del controlador de Windows 95 que lo incorporó por primera vez. Los nombres largos también se soportaron en Windows NT a partir de la versión 3.5.
FAT32 fue la respuesta para superar el límite de tamaño de FAT16 al mismo tiempo que se mantenía la compatibilidad con MS-DOS en modo real. Microsoft decidió implementar una nueva generación de FAT utilizando direcciones de cluster de 32 bits (aunque sólo 28 de esos bits se utilizaban realmente).
En teoría, esto debería permitir aproximadamente 268.435.538 clusters, arrojando tamaños de almacenamiento cercanos a los dos terabytes. Sin embargo, debido a limitaciones en la utilidad ScanDisk de Microsoft, no se permite que FAT32 crezca más allá de 4.177.920 clusters por partición (es decir, unos 124 gigabytes). Posteriormente, Windows 2000 y XP situaron el límite de FAT32 en los 32 gigabytes. Microsoft afirma que es una decisión de diseño, sin embargo, es capaz de leer particiones mayores creadas por otros medios.
FAT32 apareció por primera vez en Windows 95 OSR2. Era necesario reformatear para usar las ventajas de FAT32. Curiosamente, DriveSpace 3 (incluido con Windows 95 y 98) no lo soportaba. Windows 98 incorporó una herramienta para convertir de FAT16 a FAT32 sin pérdida de los datos. Este soporte no estuvo disponible en la línea empresarial hasta Windows 2000.
El tamaño máximo de un archivo en FAT32 es 4 gigabytes, lo que resulta engorroso para aplicaciones de captura y edición de video, ya que los archivos generados por éstas superan fácilmente ese límite.
Otros sistemas operativos tales como GNU/Linux, FreeBSD y BeOS soportan FAT, y la mayoría también soportan VFAT y FAT32 en menor extensión. Las primeras ediciones de GNU/Linux también apoyaron un formato conocido como UMSDOS. Este consistía en una variante de FAT que admitía los permisos de seguridad típicos en Unix, además de los nombres largos de éste. Para ello, se almacenaba esta información en un archivo FAT separado que se denominaba "--linux--.---" (por tanto, conservando compatibilidad total). UMSDOS quedó en desuso con la aparición de VFAT en recientes versiones del núcleo de Linux. El sistema operativo Mac OS X también soporta sistemas de archivos FAT, siempre que no se trate del volumen de arranque del sistema.
NOTA: Los meta-datos son atributos asociados a un archivo pero que no forman parte de él (por ejemplo, la fecha o el autor). Este concepto recibe otras denominaciones tales como filesystem fork, alternate data streams (en Windows), etc.
El sistema de archivos FAT no está diseñado para albergar meta-datos. Algunos sistemas operativos que los necesitan incorporaron varios métodos para simularlos. Por ejemplo, almacenándolos en archivos o carpetas extra (de manera similar a UMSDOS) o también otorgando una semántica especial a estructuras no usadas en el formato original. No obstante, este último método no es compatible con herramientas no preparadas para esta extensión. Por ejemplo, una herramienta de desfragmentación podría destruir los meta-datos. Mac OS, a través de la utilidad PC Exchange, almacena meta-datos en un archivo oculto denominado "FINDER.DAT" (uno por carpeta). Mac OS X almacena los metadatos en un archivo oculto denominado como su propietario, pero comenzando por ".-". Cuando se trata de meta-datos de una carpeta, los almacena en un archivo oculto llamada ".DS_Store".
OS/2 también depende fuertemente del uso de meta-datos. Los almacena en un archivo oculto denominado "EA DATA. SF" en la carpeta raíz del volumen. También reserva dos bytes en el archivo (o carpeta) para poder indexarlo. Los meta-datos se acceden a través del escritorio Workplace Shell, a través de guiones REXX, o a través de utilidades como 4OS2.
Windows NT soporta meta-datos en los sistemas de archivos HPFS, NTFS y FAT (mediante el mismo mecanismo que OS/2). Pero no es posible copiar meta-datos entre sistemas de archivos distintos. Windows 2000 se comporta exactamente igual que Windows NT, pero ignora los meta-datos cuando copia archivos desde FAT32 a otros sistemas de archivos.
Dado que Microsoft no seguirá soportando sistemas operativos basados en MS-DOS, es poco probable que se desarrollen nuevas versiones de FAT. NTFS es un sistema de archivos superior a éste en múltiples aspectos: eficiencia, rendimiento y fiabilidad. Su principal desventaja es el excesivo tamaño que desperdicia en pequeños volúmenes y su limitado soporte en otros sistemas operativos. Sus especificaciones son un secreto comercial; no obstante, esto está cambiando, gracias a la ingeniería inversa, pues ya es posible leer y escribir en particiones NTFS en Linux con herramientas como NTFS-3G.
FAT es, hoy por hoy, el sistema de archivos habitual en medios de almacenamiento extraíbles (con la excepción hecha del CD y DVD). FAT12 se usa en disquetes, y FAT16 en el resto de medios (por ejemplo, tarjetas de memoria y Memorias USB). La mayoría de estos medios no son lo suficientemente grandes como para beneficiarse de FAT32. FAT se utiliza por motivos de compatibilidad y menor desperdicio del espacio disponible.
El soporte FAT32 en Windows 2000 y XP está limitado a discos de 32 gigabytes,[1] lo que obliga a usuarios de discos duros modernos a usar NTFS o utilizar utilidades de terceros al margen de Windows.
Esta limitación afecta a la hora de instalar, pero no al uso: Windows XP puede acceder a discos FAT32 de hasta 2 terabytes,[2] aunque en el momento de instalar, no permitirá formatear un disco FAT32 de más de 32 GB, y obligará a usar NTFS. La solución alternativa es formatear antes el disco en FAT32 (por ejemplo con la ayuda de un LiveCd de GNU/Linux), y a continuación instalar Windows XP.
El sistema de archivos FAT se compone de cuatro secciones:
Una partición se divide en un conjunto de clusters de idéntico tamaño. Son pequeños bloques discontinuos. El tamaño del clúster depende de la variante de FAT utilizada. Varía entre 2 y 32 kilobytes. Cada archivo ocupa uno o más clusters en función de su tamaño. De manera que un archivo queda representado por una cadena secuencial de clusters (una lista enlazada). Cada clúster de la cadena no tiene por qué ser adyacente al anterior. Esto es lo que provoca la fragmentación.
La tabla de asignación de archivos consta de una lista de entradas. Cada entrada contiene información sobre un clúster:
El tamaño de estas entradas también depende de la variante FAT en uso: FAT16 usa entradas de 16 bits, FAT32 usa entradas de 32 bits, etc.
Este índice es un tipo especial de archivo que almacena las sub-carpetas y archivos que componen cada carpeta. Cada entrada del directorio contiene el nombre del archivo o carpeta (máximo 8 caracteres), su extensión (máximo 3 caracteres), sus atributos (archivo, carpeta, oculto, del sistema, o volumen), la fecha y hora de creación, la dirección del primer cluster donde están los datos, y por último, el tamaño que ocupa.
El directorio raíz ocupa una posición concreta en el sistema de archivos, pero los índices de otras carpetas ocupan la zona de datos como cualquier otro archivo.
Los nombres largos se almacenan ocupando varias entradas en el índice para el mismo archivo o carpeta.
Microsoft ha solicitado una serie de patentes para elementos clave del sistema de archivos FAT en los años 90. Su popularidad y compatibilidad lo hacen el formato de elección para memorias flash de cámaras digitales y PDAs, por ejemplo.
En diciembre de 2003, Microsoft anunció que comenzaría a comercializar licencias de uso para FAT al coste de 0,25 dólares por unidad vendida. con un máximo de 250.000 dólares por acuerdo de licencia.
Hasta el momento, Microsoft ha citado cuatro patentes sobre FAT como fundamento de sus pretensiones. Las cuatro se refieren a la implementación de nombres largos:
Algunos expertos creen que estas patentes no cubren realmente el uso que se hace de FAT en medios extraibles de consumo.
Por otra parte, el documento "Microsoft Extensible Firmware Initiative FAT 32 File System Specification, FAT: General Overview of On-Disk Format", publicado por Microsoft, garantiza una serie de derechos que podrían interpretarse como una licencia para implementar FAT en otros sistemas operativos.