El documento proporciona una introducción a los sistemas de archivos. Explica que un sistema de archivos organiza los datos en una unidad de almacenamiento y que es necesario formatear un disco duro nuevo con un sistema de archivos para poder almacenar datos. También describe las características básicas de FAT, uno de los sistemas de archivos más simples compatibles con Windows, incluyendo su uso de clústeres y tablas FAT.

1. Sistemas de Archivos
Prof. Pablo Macón
profemacon@gmail.com
http://pablomacon.wixsite.com/home/

2. Sistema de Archivos - Definición
Un sistema de archivos es la estructura subyacente que
un sistema operativo usa para organizar los datos de una
unidad de almacenamiento.
Si está instalando un disco duro nuevo, tiene que
realizar las particiones y formatearlo empleando un
sistema de archivos para poder comenzar a almacenar
datos o programas.

3. Sistema de Archivo - Definición
Hagamos volar nuestra imaginación:
Supongamos que nos encargan la organización de una
biblioteca desde el principio, es decir, que cuando nos
dan la responsabilidad, tenemos muchísimos libros y un
edificio sin ningún tipo de divisiones. No hay pisos, ni
habitaciones y todos los libros afuera esperando en
camiones. Empezamos de cero, cero.

4. Sistema de Archivo - Definición
Hagamos volar nuestra imaginación:
Eso sí, tenemos recursos, dinero, para hacer todo. Lo
que necesitamos son ideas.
Así que vamos a ver qué necesitamos.

5. Sistema de Archivo - Definición
Divisiones en el edificio (pisos y habitaciones)
¿de qué tamaño?
Antes debemos definir cómo vamos a ordenar los libros

6. Sistema de Archivo - Definición
¿Cómo los vamos a dividir?:
¿por temas o por autores?, ¿por el título?, ¿por la cantidad
de páginas?, ¿ordenados alfabéticamente?, ¿de acuerdo a
qué alfabeto?, ¿cómo hacemos con los libros con título en
otro idioma o incluso otro alfabeto como el chino o el
cirílico?,
quizás simplemente queramos guardarlos en el orden en
que lleguen.

7. Sistema de Archivo - Definición
Tenemos que elegir una manera de organizar todo, y
sea cual sea el sistema que elijamos, tenemos que
respetar ese orden.
No podemos dejar libros arriba de la mesa, esperando
para ser guardados, por lo menos no durante mucho
tiempo. Tampoco podemos ir y poner los libros en
cualquier lado apenas nos lleguen.

8. Sistema de Archivo - Definición
Tenemos que llevar un registro. Cuando nos piden un
libro, tenemos que anotar quién lo pidió, a qué hora.
Tenemos también que fijarnos que el libro nos sea
devuelto en condiciones.
Si vamos a hacer préstamos a domicilio, tenemos que
anotar, no solo quién se lleva el libro y cuando, sino
también cuándo lo va a devolver.

9. Sistema de Archivo - Definición
Cuando alguien venga a pedirnos un libro específico,
nosotros tenemos que tener al instante la información.
Si está prestado tenemos que decirle al usuario que no
puede tenerlo porque no está disponible, pero si nadie
lo está leyendo, tenemos que poder ir a buscarlo donde
está y no podemos demorar mucho tiempo.

10. Sistema de Archivo - Definición
Un sistema de archivos de un sistema operativo
organiza nuestros espacios de almacenamiento, de
manera tal que podamos utilizar nuestros archivos cada
vez que los necesitemos.
Además de decirnos donde está el archivo, nos da un
montón de información necesaria para el seguimiento
del archivo

11. Sistema de Archivo - Definición
Un disco duro para poder ser utilizado debe estar
particionado.
Una partición es un espacio de almacenamiento que
está organizado gracias a que posee un sistema de
archivos determinado. Es decir, no existe partición sin
sistema de archivo.
El espacio sin partición se llama no direccionado y no se
puede utilizar

12. Estructura de un disco duro
Pistas
Sector

13. Estructura de un disco duro

14. Estructura de un disco duro
•Pistas concéntricas trazadas a través de la superficie
circular del plato de un disco. Son como anillos
circulares sobre un lado del disco. Cada pista está
formada por uno o mas clúster.
•Sector - Es la unidad básica de almacenamiento de
datos sobre discos: los discos almacenan los datos en
sectores. En la mayoría de los discos duros los sectores
son de 512 Bytes cada uno.

15. Estructura de un disco duro
•Cilindro: Es la pila tridimensional de pistas verticales
de los múltiples platos. El número de cilindros de un
disco corresponde al número de posiciones diferentes
en las cuales las cabezas de lectura pueden moverse.
Se le llama cilindro al conjunto de pistas a las que las
cabezas pueden acceder simultáneamente.

16. Estructura de un disco duro
•Clúster: Es un grupo de sectores y representa la unidad
lógica más pequeña de almacenamiento. El tamaño
del clúster depende de la capacidad de cada disco.
Un disco está dividido en miles de clústeres de igual
tamaño y los archivos son repartidos y almacenados
en distintos clústeres.

18. Estructura de un disco duro
• Entre mayor sea el clúster mas se simplifica la
administración del índice de los archivos del disco, pero
también se desperdicia mas espacio cuando se manejan
archivos pequeños
• Ejemplo: si se esta grabando un archivo de 1800 bytes en
un disco duro, el número mínimo de bytes que el sistema
puede leer o escribir en este disco es de 512 (un sector) por
lo cual, al archivo se le asignan 4 sectores
desperdiciándose así 264 bytes

19. Particiones
• Una partición de disco, es el nombre genérico que recibe
cada división presente en una sola unidad física de
almacenamiento de datos.
• Toda partición tiene su propio sistema de archivos
(formato)
• Generalmente, casi todos los SO interpretan, utilizan y
manipulan cada partición como un disco físico
independiente, a pesar de que dichas particiones estén en
un solo disco físico.

20. Sistemas de Archivos Microsoft
M.S.D.O.S. –WINDOWS 3.11 –WINDOWS 95
WINDOWS 98 –WINDOWS me –WINDOWS NT
WINDOWS 2000 –WINDOWS XP –WINDOWS VISTA
WINDOWS 7 –WINDOWS 8 –WINDOWS 10

21. FAT
FAT es, con diferencia, el sistema de archivos más simple de
aquellos compatibles conWindows. El sistema de archivos
FAT se caracteriza por la tabla de asignación de archivos
(FAT), que es realmente una tabla que reside en la parte
"superior" del volumen.
Para proteger el volumen, se guardan dos copias de la FAT
por si una resultara dañada. Además, las tablas FAT y el
directorio raíz deben almacenarse en una ubicación fija para
que los archivos de arranque del sistema se puedan ubicar
correctamente.

22. FAT
Un disco con formato FAT se asigna en clústeres, cuyo
tamaño viene determinado por el tamaño del volumen.
Cuando se crea un archivo, se crea una entrada en el
directorio y se establece el primer número de clúster
que contiene datos. Esta entrada de la tabla FAT indica
que este es el último clúster del archivo o bien señala al
clúster siguiente.

23. FAT
La actualización de la tabla FAT es muy importante y
requiere mucho tiempo.
Si la tabla FAT no se actualiza con regularidad, podría
producirse una pérdida de datos.
Requiere mucho tiempo porque las cabezas lectoras de
disco deben cambiar de posición y ponerse a cero en la
pista lógica de la unidad cada vez que se actualiza la
tabla FAT.

24. FAT
No hay ninguna organización en cuanto a la estructura
de directorios de FAT, y se asigna a los archivos la
primera ubicación libre de la unidad.
Además, FAT solo es compatible con los atributos de los
archivos de almacenamiento, del sistema, ocultos y de
solo lectura.

25. FAT - SECCIONES
El sistema de archivos FAT se compone de 4 secciones:
El sector de arranque. Siempre es el primer sector de la
partición (volumen) e incluye información básica,
punteros a las demás secciones, y la dirección de la
rutina de arranque del sistema operativo.

26. FAT - SECCIONES
La región FAT. Contiene dos copias de la tabla de
asignación de archivos (por motivos de seguridad). Esto
son mapas de la partición, indicando qué clusters están
ocupados por los ficheros.

27. FAT - SECCIONES
La región del directorio raíz. Es el índice principal de
carpetas y ficheros. Este índice es un tipo especial de
archivo que almacena las sub-carpetas y ficheros 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 clúster donde están los datos, y por
último, el tamaño que ocupa.

28. FAT - SECCIONES
El directorio raíz ocupa una posición concreta en el
sistema de ficheros, pero los índices de otras carpetas
ocupan la zona de datos como cualquier otro fichero.
Los nombres largos se almacenan ocupando varias
entradas en el índice para el mismo fichero o carpeta.

29. FAT - SECCIONES
La región de datos. Es el lugar donde se almacena el
contenido de ficheros y carpetas. Por tanto, ocupa casi
toda la partición. El tamaño de cualquier archivo o
carpeta puede ser ampliado siempre que queden
suficientes clusters libres. Cada cluster está enlazado
con el siguiente mediante un puntero. Si un
determinado cluster no se ocupa por completo, su
espacio remanente se desperdicia.

30. FAT -VERSIONES
FAT 12: direccionamiento de 12 bits, el tamaño máximo
de un archivo era de 32 MB, el mismo tamaño máximo
que podía tener la unidad de almacenamiento
FAT 16: 16 bits, tamaño máximo de archivo y de
partición: 2 GB
FAT 32: 32 bits, tamaño máximo de archivo 4 GB y
soporta volúmenes de hasta 10TB

31. FAT 32 - CARACTERÍSTICAS
FAT32 presenta las siguientes mejoras con respecto a
versiones anteriores del sistema de archivos FAT:
FAT32 admite unidades de hasta 2 terabytes de tamaño.
FAT32 aprovecha el espacio de forma más eficiente. FAT
32 utiliza clústeres menores (es decir, clústeres de 4 KB a
8 KB), lo que significa entre un 10 y un 15 por ciento de
mejora en el uso del espacio con respecto a unidades
grandes con sistemas de archivos FAT o FAT16.

32. FAT 32 - CARACTERÍSTICAS
FAT32 es más robusto. Puede reubicar la carpeta raíz y
utilizar la copia de seguridad de la tabla de asignación
de archivos en lugar de la copia predeterminada.
Además, el registro de inicio de las unidades FAT32 se
ha ampliado para incluir una copia de las estructuras de
datos críticas. Por lo tanto, las unidades FAT32 son
menos susceptibles a un único punto de error que las
unidades FAT16 existentes.

33. FAT 32 - CARACTERÍSTICAS
FAT32 es más flexible. La carpeta raíz de una unidad
FAT32 es una cadena de clústeres ordinaria, de manera
que puede ubicarse en cualquier unidad.
Las limitaciones presentes en versiones anteriores con
respecto al número de entradas de la carpeta raíz ya no
existen.

34. FAT – NOMBRES DE ARCHIVOS
FAT utiliza la convención de nomenclatura tradicional
8.3 y todos los nombres de archivo deben crearse con el
conjunto de caracteres ASCII. El nombre de un archivo o
directorio puede tener ocho caracteres de longitud,
después un separador de punto (.) y una extensión de
hasta tres caracteres. El nombre debe empezar con una
letra o un número y puede contener cualquier carácter
excepto los siguientes:. " / [ ] : ; | = ,

35. FAT – NOMBRES DE ARCHIVOS
Si se utiliza cualquiera de estos caracteres, pueden
producirse resultados inesperados. El nombre no puede
contener espacios en blanco.
Los nombres siguientes están reservados:
CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3,
PRN, NUL
Todos los caracteres se convertirán a mayúsculas.

36. FAT –VENTAJAS
No es posible realizar una recuperación de archivos eliminados en
Windows NT en ninguno de los sistemas de archivos compatibles.
Las utilidades de recuperación de archivos eliminados intentan
tener acceso directamente al hardware, lo que no se puede hacer
en Windows NT. Sin embargo, si el archivo estuviera en una
partición FAT y se reiniciara el sistema en MS-DOS, se podría
recuperar el archivo. El sistema de archivos FAT es el más
adecuado para las unidades y/o particiones de menos de 200 MB
aproximadamente, ya que FAT se inicia con muy poca sobrecarga.

37. FAT – DESVENTAJAS
• Cuando se utilicen unidades o particiones de más de 200
MB, es preferible no utilizar el sistema de archivos FAT. El
motivo es que a medida que aumente el tamaño del
volumen, el rendimiento con FAT disminuirá rápidamente.
• No es posible establecer permisos en archivos que estén
en particiones FAT.
• Las particiones FAT tienen un tamaño limitado a un
máximo de 4 Gigabytes (GB) enWindows NT y 2 GB en
MS-DOS.

38. NTFS
Desde el punto de vista de un usuario, NTFS sigue
organizando los archivos en directorios que, al igual que
ocurre en HPFS, se ordenan.
Sin embargo, a diferencia de FAT o de HPFS, no hay ningún
objeto "especial" en el disco y no hay ninguna dependencia
del hardware subyacente, como los sectores de 512 bytes.
Además, no hay ninguna ubicación especial en el disco,
como las tablas de FAT o los superbloques de HPFS.

39. NTFS
Los objetivos de NTFS son proporcionar lo siguiente:
•Confiabilidad, que es especialmente deseable para los
sistemas avanzados y los servidores de archivos
•Una plataforma para tener mayor funcionalidad
•Compatibilidad con los requisitos de POSIX
•Eliminación de las limitaciones de los sistemas de
archivos FAT y HPFS

40. NTFS
Para garantizar la confiabilidad de NTFS, se trataron tres áreas
principales: posibilidad de recuperación, eliminación de errores graves
de un único sector y revisiones.
NTFS es un sistema de archivos recuperable porque hace un
seguimiento de las transacciones con el sistema de archivos. Cuando se
ejecuta un comando CHKDSK en FAT o HPFS, se comprueba la
coherencia de los punteros dentro del directorio, la asignación y las
tablas de archivos. En NTFS se mantiene un registro de transacciones
con estos componentes de forma que CHKDSK solo tenga que deshacer
las transacciones hasta el último punto de confirmación para recuperar
la coherencia dentro del sistema de archivos.

41. NTFS
En FAT o en HPFS, si se produce un error en un sector que es la
ubicación de uno de los objetos especiales del sistema de archivos,
se producirá un error de un único sector. NTFS evita esto de dos
maneras: en primer lugar, no utilizando objetos especiales en el
disco, efectuando el seguimiento de todos los objetos del disco y
protegiéndolos. En segundo lugar, en NTFS se mantienen varias
copias (el número depende del tamaño del volumen) de la tabla
maestra de archivos.
De manera similar a las versiones OS/2 de HPFS, NTFS admite
revisiones.

42. NTFS
Uno de los principales objetivos de diseño de Windows NT
en cada nivel es proporcionar una plataforma a la que se
pueda agregar e integrar funciones, y NTFS no es ninguna
excepción. NTFS proporciona una plataforma enriquecida y
flexible que pueden utilizar otros sistemas de archivos.
Además, NTFS es totalmente compatible con el modelo de
seguridad de Windows NT y admite varias secuencias de
datos.Ya no es un archivo de datos en una única secuencia
de datos. Por último, en NTFS un usuario puede agregar a
un archivo sus propios atributos definidos por él mismo.

43. NTFS
NTFS es el sistema de archivos compatible que mejor se
adhiere a POSIX.1, ya que cumple los requisitos siguientes
de POSIX.1:
Nomenclatura con distinción entre mayúsculas y
minúsculas:
En POSIX, LÉAME.TXT, Léame.txt y léame.txt son todos
archivos diferentes.

44. NTFS
Marca de tiempo adicional:
La marca de tiempo adicional proporciona la hora a la que
se tuvo acceso al archivo por última vez.
Vínculos físicos:
Un vínculo físico se produce cuando dos nombres de archivo
diferentes, que pueden estar en directorios diferentes,
señalan a los mismos datos.

45. NTFS
En primer lugar, NTFS ha aumentado
considerablemente el tamaño de los archivos y los
volúmenes, de forma que ahora pueden tener hasta
2^64 bytes (16 exabytes o 18.446.744.073.709.551.616
bytes). NTFS también ha vuelto al concepto de clústeres
de FAT para evitar el problema de HPFS de un tamaño
de sector fijo.

46. NTFS
Esto se hizo porque Windows NT es un sistema operativo
portátil y es probable que se encuentre tecnología de disco
diferente en algún lugar. Por tanto, se consideró que quizás
512 bytes por sector no fuera siempre un valor adecuado
para la asignación. Para lograrlo, se permitió definir el
clúster como múltiplos del tamaño de asignación natural
del hardware. Por último, en NTFS todos los nombres de
archivo se basan en Unicode, y los nombres de archivo 8.3
se conservan junto con los nombres de archivo largos.

47. NTFS -VENTAJAS
NTFS es la mejor opción para volúmenes de unos 400 MB o
más. El motivo es que el rendimiento no se degrada en
NTFS, como ocurre en FAT, con tamaños de volumen
mayores.
La posibilidad de recuperación está diseñada en NTFS de
manera que un usuario nunca tenga que ejecutar ningún
tipo de utilidad de reparación de disco en una partición
NTFS.

48. NTFS - DESVENTAJAS
No se recomienda utilizar NTFS en un volumen de
menos de unos 400 MB, debido a la sobrecarga de
espacio que implica. Esta sobrecarga de espacio se
refiere a los archivos de sistema de NTFS que
normalmente utilizan al menos 4 MB de espacio de
unidad en una partición de 100 MB.

49. NTFS - DESVENTAJAS
NTFS no integra actualmente ningún cifrado de archivos.
Por tanto, alguien puede arrancar en MS-DOS u otro
sistema operativo y emplear una utilidad de edición de
disco de bajo nivel para ver los datos almacenados en un
volumen NTFS.
No es posible formatear un disco con el sistema de archivos
NTFS; Windows NT formatea todos los disco con el sistema
de archivos FAT porque la sobrecarga de espacio que implica
NTFS no cabe en un disco.

50. NTFS – NOMBRES DE ARCHIVO
Los nombres de archivo y de directorio pueden tener hasta
255 caracteres de longitud, incluyendo cualquier extensión.
Los nombres conservan el modelo de mayúsculas y
minúsculas, pero no distinguen mayúsculas de minúsculas.
NTFS no realiza ninguna distinción de los nombres de
archivo basándose en el modelo de mayúsculas y
minúsculas. Los nombres pueden contener cualquier
carácter excepto los siguientes:? " / < > * | :

51. NTFS – NOMBRES DE ARCHIVO
En la actualidad, desde la línea de comandos solo se pueden
crear nombres de archivo de un máximo de 253 caracteres.
NOTA: las limitaciones del hardware subyacente pueden
imponer otras limitaciones sobre el tamaño de partición en
cualquier sistema de archivos. En concreto, una partición de
arranque solo puede tener un tamaño de 7,8 GB y existe una
limitación de 2 terabytes en la tabla de particiones.