FAT ファイルシステム（FFS）
２００３．５．１５
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ＦＡＴファイルシステム
2
ＦＡＴファイルシステム
目次
１．はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ３
２．概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ３
３．ＦＡＴファイルシステムの概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
１）ＦＡＴファイルシステムのＦＡＴ構造の種類 ・・・・・・・・・・・・・・
２）ＦＡＴファイルシステムのディスク構造概要 ・・・・・・・・・・・・・・
３）ＦＡＴファイルシステムのデバイス管理方式概要 ・・・・・・・・・・・・
４
４
５
６
４．ＦＡＴファイルシステムのファイル管理方式概要 ・・・・・・・・・・・・・・ ７
１）クラスタ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ７
２）ディレクトリとＦＡＴ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ８
３）ＢＰＢ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ９
４）仮想ＦＡＴ８の例 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１０
５．マルチタスク化で追加された内容 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１７
６．ＦＡＴ１２の詳細
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１９
１）ＩＰＬ領域 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１９
２）ＦＡＴ領域 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２１
３）ディレクトリ領域 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２２
７．ＦＡＴ１６の詳細
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２３
１）ＩＰＬ領域 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２３
２）ＦＡＴ領域 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２５
３）ディレクトリ領域 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２５
４）容量計算 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２５
５）ＭＢＲ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２５
８．ＦＡＴ３２の詳細
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２７
１）ＩＰＬ領域 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２７
２）ＦＡＴ領域 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２９
３）ディレクトリ領域 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２９
４）容量計算 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３０
５）ＦＳＩＮＦＯ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３０
９．ＶＦＡＴ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３１
１）概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３１
２）ＶＦＡＴの例 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３２
３）ロングファイル名ディレクトリ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３２
４）ショートファイル名ディレクトリのチェック値 ・・・・・・・・・・・・・３３
５）ＶＦＡＴの問題点 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３３
１０．ソフトキャッシュについて ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３５
１）キャッシュが必要な領域 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３５
２）ＭＳ−ＤＯＳやＷＩＮＤＯＷＳが努力していること ・・・・・・・・・・・３６
３）ディレクトリ領域のキャッシュ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３６
４）ＦＡＴキャッシュ概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３７
５）ディレクトリキャッシュ概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３７
3
ＦＡＴファイルシステム
１．はじめに
本書は、米国 Microsoft 社の OS に実装されている FAT ファイルシステムについての解説書です。
本書中の MS-DOS、Windows は米国 Microsoft の登録商標です。
本書の著者に無断での本書全部または一部を転載、御社内以外への配布を禁じます。
２．概要
１９８１年以来、使われている FAT ファイルシステムは原則非公開ですが、その時々のエンジニ
アによってほぼ全ての内容が解析、解明されています。
しかし、FAT ファイルシステムの組み込みのための解説書は皆無な状態が今も続いています。
その最大の理由は、FAT ファイルシステム＝MS-DOS と言えるほど FAT ファイルシステムは奥が
深いためです。
（DOS＝Disk Operating System ですから当然といえば当然の結果です）
例えば、FAT ファイルシステムを実用レベルにするには、ソフトキャッシュが不可欠ですが、そ
のキャッシュ構造や規模の選定は大変にリスキーです。
現に Microsoft も MS-DOS４．ｘでは大変な過ちを犯しましたし、Windows では FD を快適に動作
させるに至っていません。
本書ではまず、FAT ファイルシステムの概要と、その発展途上で追加された重要な内容について解
説し、FAT12・16・32、VFAT の詳細を解説した後、最も単純なソフトキャッシュについて解説し
ます。
4
ＦＡＴファイルシステム
３．ＦＡＴファイルシステムの概要
ＦＡＴファイルシステム（特にＦＡＴ１６以前）については、一部の解説書や雑誌に紹介されてい
ます。
それらと内容は重複しますが、簡単にＦＡＴファイルシステムの概要について触れます。
１）ＦＡＴファイルシステムのＦＡＴ構造の種類
ＭＳ−ＤＯＳ Ｖ２．ｘが出た当時は、ＦＡＴファイルシステムがＯＳの唯一のファイルシス
テムであったため、ＦＡＴ（File Allocation Table）ファイルシステムという呼び方はあまりさ
れていませんでした。
当時ではＣＰ／Ｍのファイルシステムに対しＦＡＴでディスクを管理する方式が特徴的でした
から、ＭＳ−ＤＯＳのファイルシステムをよく「ＦＡＴ」と呼んでいました。
現在ではＷｉｎｄｏｗｓ自体でもＮＴＦＳのファイルシステムを有する場合がありますので、
明確に「ＦＡＴファイルシステム」として区別されています。
実際にＦＡＴファイルシステムのＦＡＴ構造としてはＦＡＴに記録するデータ長で
ＦＡＴ１２
ＦＡＴ１６
ＦＡＴ３２
の３種類がリリースされています。
ＦＡＴ１２とＦＡＴ１６については扱われる場面においては単に「ＦＡＴ」と称されることが
あります。
ＦＡＴ１２とＦＡＴ１６の区別は外目からはつきませんが、ＦＡＴ１２は現在ではフロッピー
ディスクと一部のスマートメディアに使われています。
厳密には単にＦＡＴで扱う数値が１２・１６・３２Ｂｉｔのバリエーションがあるというだけ
ですが、システム側の制御プログラムは大きく変わりますので、ここではＦＡＴ構造の違いと
しています。
5
ＦＡＴファイルシステム
２）ＦＡＴファイルシステムのディスク構造概要
ＦＡＴファイルシステムのディスク構造には２種類あります。
特に名前付けがされているという記憶もないのでとりあえず、
「シングルパーティション」と
「マルチパーティション」という名前を付けてみました。
シングルパーティション
ＩＰＬ
マルチパーティション
ＭＢＲ
system
ＩＰＬ
ＦＡＴ
ＦＡＴ
ＤＩＲ
パーティショ
ンブロック開
始を意味する
ＤＩＲ
データ
データ
ＩＰＬ
＜図１ ディスク構造概要＞
ＦＡＴファイルシステムのディスク構造の基本系は「シングルパーティション」そのもの
です。
構成される要素には、
＜表１ ディスク構造構成要素＞
ＩＰＬ
Initial Program Loader の略で、ＢＰＢ等（後述）と Boot
の一部が格納されます。
ＦＡＴ
File Allocation Table の略で、クラスタ（後述）の使用
状況（リンク情報）が格納されます。
ＤＩＲ
Directory（後述）の略でルートディレクトリが格納され
ます。
データ
各ファイルのデータとサブディレクトリが保存されます。
ＭＢＲ（後述）は Master Boot Recode の略でパーティションの情報が格納されます。
ＭＢＲは厳密にはＦＡＴファイルシステムのディスク構造の要素ではありません。
なぜならば、ＭＢＲで管理されるパーティションはＦＡＴ以外のフォーマットが可能だから
です。
すなわちＮＴＦＳや、Ｌｉｎｕｘ等のフォーマットが可能です。
また、拡張パーティションを使用した場合はさらに少し構成が異なります。
6
ＦＡＴファイルシステム
３）ＦＡＴファイルシステムのデバイス管理方式概要
ここでは、ＦＡＴファイルシステムでさまざまな記憶メディアをどのように効果的に管理、
運用しているかについて触れます。
ＦＡＴ１２、１６、３２のバリエーションを持ち、かつ、ＦＤ、ＨＤ、ＭＯ、ＣＤ．
．等の物
理的な違い、さらにはその容量等数え切れない程の差を持つ記憶媒体をＦＡＴファイルシステ
は１つのファイルシステムドライバで制御しています。
そのドライバ構造をかなり乱暴に表現すると図２の様になります。
ファイルシ
ステムドラ
イバー
＜図２ Ｗｉｎｄｏｗｓドライバ構造の概念図＞
ＦＡＴファイルシステムドライバ
ＦＤドライバ
ＩＤＥドライバ
ＦＤ
ＨＤ
ＳＣＳＩドライバ
ＨＤ
この仕組みを可能にしているのは、ファイルシステムドライバがこれら記憶デバイス（ＦＤ
やＨＤ等）をたった１種類の論理デバイスとする「抽象化」です。
すなわち、ファイルシステムドライバ上ではＦＤとかＨＤとかいった区別はなく、全て同種
のデバイスとして扱われています。
実際に図２の、ＦＤ、ＩＤＥ、ＳＣＳＩドライバに対するＦＡＴファイルシステムドライバ
からの要求は全て同じ形式、同じ手順で行われています。
そしてＦＤ、ＩＤＥ、ＳＣＳＩの各ドライバがそれぞれのデバイスを制御できる形式や手順
に変換して要求が処理されていきます。
この抽象化を可能にするのがＩＰＬ部に刻まれたＢＰＢ（Bios Parameter Block）です。
ＢＰＢにはＦＡＴの開始位置やＤＩＲの開始位置、データの開始位置とそれぞれの大きさが
計算によって導き出せるための情報が入っています。
ファイルシステムはこのＢＰＢを最初に取得し、デバイスを抽象化して制御します。
ＦＡＴ１２、１６、３２といった差分も実際にはＦＡＴを直接操作する部分だけが異なり、
その他のＦＡＴの制御アルゴリズムはどれも同じです。
ここで１つの疑問が生じるかと思います。
「確かにＨＤはＩＤＥやＳＣＳＩ対応であればどれでも使えるが、ＦＤはそうではない」
これはＰＣのハードウエアの分解点の違いでこのような問題が引き起こされています。
＜図３ デバイスの差＞
ＰＣ マザー
コントローラ
コントローラ
& HD 部
ＦＤ
7
ＦＤのようにコントローラが
ＰＣ本体に内蔵されるデバイス
では対応できるメディアに限界
がでます。
ＦＡＴファイルシステム
その最大の理由はＢＰＢにはデバイスを抽象化するのに必要な最小限のファクターのみが
あるだけで、記録密度や変調方式等のメディア固有の情報が含まれていないためです。
また３．１）で「システム側は大きく変わる」といったのは、ＦＡＴ３２についての差分は
それなりに大きいという意味です。
４．ＦＡＴファイルシステムのファイル管理方式概要
ＦＡＴファイルシステムは先の３．２）でも述べた様にＩＰＬ、ＦＡＴ、ＤＩＲ、データの４つの要
素で構成されます。
内、ＩＰＬは３．２）で述べた様にシステムＢｏｏｔとＦＡＴファイルシステムの最初のＢＰＢ取得
に利用される以外はあまり利用されません。
（ただ、大事な機能も担っています。これについては後述します）
ＤＩＲもＦＡＴ３２では無くなりました。
ＤＩＲはルートディレクトリの保管領域で、ＦＡＴ３２まではこの領域が必要であったためルートデ
ィレクトリ内のファイル総数に制約がありました。
ＦＡＴ３２ではルートディレクトリをデータ領域の任意の場所に通常フォルダとして格納できる様に
なったため、ルートディレクトリ内のファイル総数に実質的な制限はなくなりました。
（ルート以外のフォルダは元々データ領域に置けますから、当たり前の進化と言えます）
この様に考えると、ＦＡＴファイルシステムの基本はＦＡＴとデータ（特にディレクトリとして利用
される部分）の２つの構成要素の特質を理解すればいいことになります。
概要を説明するに当たって、１つ困難な問題があります。
それは、ディレクトリの構成内容やＦＡＴの構成内容がＦＡＴ１２、１６、３２で微妙に違いがある
ことです。
各々の詳細は後述しますので、ここでは仮想の「ＦＡＴｘ」として概要を説明します。
１）クラスタ
ＦＡＴファイルシステムでは、先に述べた様に全ての対象デバイスを抽象化された論理デバイス
として扱います。
ＦＡＴファイルシステムの対象デバイスは通常、回転を伴う磁気や光学メディアを対象とします。
これらのメディアはシリンダーの集合としてフォーマットされ、シリンダーは一つ以上のセクタ
から構成されます。
ＨＤディスクやＦＤではこのシリンダーは同心円上に構成されていますが、ＭＯやＣＤ、ＤＶＤ
ではスパイラル状になっています。
（Ｗｉｎｄｏｗｓのワープロでこれを図式化するのは最も困難なため省略します、バームクーヘ
ンと「なると」を想像してください）
セクタ長は１２８、２５６、５１２、１０２４…とさまざまですが、Ｗｉｎｄｏｗｓ上では原則
５１２バイトで扱われます。
（ＮＴ系では１２８、２５６、５１２が使用できますがＷｉｎ９ｘは５１２のみサポートされて
います。 １０２４は５１２ ｘ２としてなら処理が可能です）
8
ＦＡＴファイルシステム
しかし、実際にセクタサイズの５１２バイトを記憶領域の最小サイズとしてしまうと、
ＦＡＴ１２
４０９６個 ≒
ＦＡＴ１６
６５５３６個 ≒
ＦＡＴ３２ ４２９４９６７２９６個 ≒
２Ｍ
３２Ｍ
２０４８Ｇ
とＦＡＴ３２以外は実際には使い物になりません。
そのため数セクタから数十セクタ単位で論理化できるように「クラスタ」という論理サイズが導
入されています。
ＦＡＴ１２では元々ＦＤの物理容量の限界が１Ｍ程度なのでクラスタとセクタサイズは一致して
います。
ＣＤ等はセクタサイズは２０４８バイト程度ですが、このセクタサイズでは直接扱われません。
セクタサイズを５１２バイトとしてＷｉｎｄｏｗｓに合わせ、クラスタサイズを２０４８バイト
にする等の処置がとられています。
ＭＯは５１２Ｍまではセクタ長は５１２バイトですが、６４０Ｍではセクタサイズは１０２４バ
イトになります。
このため６４０Ｍが出た当初、Ｗｉｎ９８等では多くの問題が発生しました。
ユニークな記憶媒体を新規に開発する場合は、この辺の考慮も必要となります。
２）ディレクトリとＦＡＴ
ＦＡＴファイルシステムでは、扱うデバイスを連続してクラスタが並ぶ論理デバイスとして抽象化
します。
ＦＡＴファイルシステムの唯一の目的は、そのクラスタを使ってファイルを構成、管理すること
です。
＜図４ 主要ディレクトリ情報＞
ファイル名(８Byte)
拡張子
(３Byte)
属性
(１Byte)
ファイルには必ずディレクトリ情報が与えられます。
ディレクトリは３２バイト構成で、
「属性」により、
・通常ファイル
・サブフォルダ
・ボリューム名
リザーブ (１０Byte)
の形態をとりますが、ディレクトリの構成要素は同じ
です。
日付
「開始クラスタ」には、そのファイルが格納されている
先頭論理クラスタ番号が格納されます。
(４Byte)
開始クラスタ(２Byte)
サイズ
「サイズ」には、そのファイルの総バイト長が格納され
ます。
これで最終クラスタの有効バイト数もわかります。
(４Byte)
9
ＦＡＴファイルシステム
ＦＡＴには、論理クラスタのリンクが構成されます。
３）ＢＰＢ（Bios Parameter Block）
ＢＰＢはＦＡＴ１２、ＦＡＴ１６、ＦＡＴ３２ではその構成も違い、最も混乱する要素です。
L
セクタ長
論理セクタ長をバイトで表したものです
(2Byte)
H
クラスタ／セクタ
１クラスタあたりの論理セクタ数
(1Byte)
L
１面目のＦＡＴが開始される論理セクタ番号
FAT 開始ｾｸﾀ番号 (2Byte)
H
FAT 面数
(1Byte)
総ﾙｰﾄﾃﾞｨﾚｸﾄﾘ数
(2Byte)
ＦＡＴ面数（メインとコピー等複数面持つ場合があります）
L
H
L
ルートディレクトリ数
これでルートディレクトリに必要な論理セクタ数が決まります
総論理セクタ数 (2Byte)
H
ﾒﾃﾞｨｱﾃﾞｨｽｸﾘﾌﾟﾀ
(1Byte)
FAT1 面に必要な
L
セクタ数
(2Byte)
H
L
ﾄﾗｯｸ／セクタ
(2Byte)
H
L
ヘッド数
(2Byte)
H
L
不可視セクタ数 (2Byte)
H
メディアＩＤを格納します。
（後述）
ＦＡＴに使うセクタ数を格納します。
総クラスタ数に必要な分に満たない場合はクラッシュします
ＦＤ用のパラメータですが今は適当な値が入っています。
物理ヘッド数と一致させる必要はありません
予約されたセクタ数（ドライバで使用）
＜図５ ＢＰＢ：１９バイト＞
注：ｓｔａｎｄｅｒｄ ＢＰＢと言われるものは、
「ＦＡＴ１面に必要なセクタ数」までです
が、最近はその境界を意識する必要もなく、上記範囲を便箋上ＢＰＢとしました。
部です。
10
ＦＡＴファイルシステム
４）仮想ＦＡＴ８の例
ここでは説明しやすい様に仮想的にＦＡＴｘをさらに具体的にした、ＦＡＴ８を勝手に作って
例を紹介します。
（ＦＡＴ８は実在しない構成です）
ＢＰＢ
セクタ長
クラスタ／セクタ
FAT 開始ｾｸﾀ番号
FAT 面数
総ﾙｰﾄﾃﾞｨﾚｸﾄﾘ数
総論理セクタ数
ﾒﾃﾞｨｱﾃﾞｨｽｸﾘﾌﾟﾀ
FAT1 面に必要なセクタ数
ﾄﾗｯｸ／セクタ
ヘッド数
不可視セクタ数
３２
１
１
１
２
１１
0xF8
１
２
１
１
ファイル構成は
ファイル名
属性
フォルダ
サイズ
使用クラスタ
ＡＢＣ
通常ﾌｧｲﾙ
￥
７０ﾊﾞｲﾄ
２、３、４
ＤＥＦ
ｻﾌﾞﾃﾞｨﾚｸﾄﾘ ￥
０ﾊﾞｲﾄ
７
ＧＨＩ
通常ﾌｧｲﾙ
￥DEF
３ﾊﾞｲﾄ
５
この場合の論理セクタの状態を先のＢＰＢと照らし合わせてみると、
論理セクタ
０
ＩＰＬ
１
ＦＡＴ
２
クラスタ
０
＜図６ 論理セクタイメージ＞
１
２
ＤＩＲ
３
３
４
論理クラスタ２
４
５
論理クラスタ３
５
６
論理クラスタ４
６
７
論理クラスタ５
７
８
論理クラスタ６
（空き）
論理クラスタ７
８
論理クラスタ８
（空き）
１０
９
１０
・
９
11
ＢＰＢ
セクタ長
クラスタ／セクタ
FAT 開始ｾｸﾀ番号
FAT 面数
総ﾙｰﾄﾃﾞｨﾚｸﾄﾘ数
総論理セクタ数
ﾒﾃﾞｨｱﾃﾞｨｽｸﾘﾌﾟﾀ
FAT1 面に必要なセクタ数
ﾄﾗｯｸ／セクタ
ヘッド数
不可視セクタ数
３２
１
１
１
２
１１
0xF8
１
２
１
１
ＦＡＴファイルシステム
このメディアは、
ディスク容量 ＝ 総容量 − 管理領域容量 ＝ ２２４バイト
総容量
＝ 総論理セクタ数 × クラスタサイズ
＝
１１
×（１ × ３２） ＝３５２バイト
管理領域容量 ＝ （ＩＰＬ ＋ＦＡＴ ＋ＤＩＲ） ×セクタ長
＝
４
× ３２
＝１２８バイト
空き容量
＝ 空き（未使用）クラスタ数 × クラスタサイズ
２
× （１ × ３２）
＝ ６４バイト
となります。
ここまでで大変大きな疑問が生じます。
クラスタ番号（箱の外の番号）と論理クラスタ番号（箱の中の番号）が一致しません。
容量計算や、ディスクフル計算は箱の外のクラスタの数え方に従っていて、実際これはＢＰＢ
の総クラスタ数にも一致します。
ですが、ＦＡＴ上でチェインされる論理クラスタ番号は何の断りもなく「２」から始まってい
ます。
ＦＡＴで扱われる論理クラスタ番号は基本的に０オリジンで、論理クラスタ０はデータ部の先
頭を意味します。
このままでは、上の例では論理クラスタ０は論理セクタ２を指していることになりますが、実
際には２ずれています。
（論理セクタ２は論理クラスタ２の位置にあります）
（後述）
これは、論理クラスタ０と１はリザーブされているためです。
注：クラスタサイズは セクタ／クラスタ × セクタ長 となります。
セクタ／クラスタ：クラスタ構成セクター数
物理アクセス単位（セクタ）サイズ
５１２
１０２４
２０４８
４０９６
ファイル管理単位（セクタ／クラスタ）
１
２
４
８
12
ＦＡＴファイルシステム
では次にルートディレクトリの内容を示します
① ③
41
00
44
00
00
E5
②
42
00
45
00
E5
E5
43
00
46
00
E5
E5
20
00
20
00
E5
E5
20
00
20
00
E5
E5
20
00
20
00
E5
E5
20
35
20
38
E5
E5
20-20
64-67
20-20
64-67
E5-E5
E5-E5
20
29
20
29
E5
E5
20
02
20
07
E5
E5
20
00
10
00
E5
E5
00
46
00
00
E5
E5
00
00
00
00
E5
E5
④
00
00
00
00
E5
E5
00
00
00
00
E5
E5
ABC
....
......5dg)..F...
DEF
.....
......8dg)......
.eeeeeeeeeeeeeee
eeeeeeeeeeeeeeee
＜図７ ＭＳ−ＤＯＳでのディレクトリ例＞
上のディレクトリをＤｉｒコマンドで見た状態です
ドライブ x: のディスクのボリュームラベルはありません.
ディレクトリは x:\
ABC
DEF
70 00-11-07 12:33
<DIR>
00-11-07 12:33
2 個のファイルがあります.
64 バイトが使用可能です.
＜図８ ＭＳ−ＤＯＳのＤＩＲコマンド出力例＞
＜図９ 仮想ＦＡＴ８ディレクトリ＞
+00
①属性
Bit7
ファイル名（８Byte）
+07
+08
+09
拡張子
（３Byte）
+0A
+0B
属性 ①
+0C
未使用
+15
+16
+17
+18
+19
+1A
+1B
+1C
+1D
+1E
+1F
更新時刻 ②
更新日付 ②
0
1:読み込み専用
1:隠しファイル属性
1:システム属性
1:ボリュームラベル属性
1:ディレクトリ属性
1:アーカイブ属性
②更新時刻
Bit15
0
HHHHHMMMMMMSSSSS
HHHHH:0-23(時) MMMMMM0-59(分)
SSSSS:0-58(秒 2 秒単位)
ＦＡＴエントリ番号 ③
ファイルサイズ ④
②更新日時
Bit15
0
YYYYYYYMMMMDDDDD
YYYYYY:0-199(年 0=1980 年)
MMMM:0-12(月) DDDDD:0-32(日)
13
ＦＡＴファイルシステム
③ＦＡＴエントリ番号
そのディレクトリに関連したデータがある場合は、その先頭クラスタが入ります。
データが無い場合は０をセットします。
④ファイルサイズ
そのディレクトリに関連したデータがある場合は、その有効データサイズが入ります。
データが無い場合は０をセットします。
ＡＰＩでファイルを作成
データ無しでＣＬＯＳＥ
ＡＰＩでファイルを作成
データ有りでＣＬＯＳＥ
既にデータがある状態から
データを全て削除
ＦＡＴエントリ
ファイルサイズ
０
０
ｎ
ｎ
ｎ／０
０
ファイル名は先頭が「０ｘＥ５」である場合、そのディレクトリの有効性は失われます。
すなわちファイルを削除した場合は、関連クラスタが開放され、後に該当ディレクトリ
の先頭バイトに０ｘＥ５がセットされます。
これと同一の目的に使われるコードに「０ｘ００」があります。
※ フォーマット時には 0x00 で初期化されており、ファイルを検索する場合のターミネータに
なります。
14
ＦＡＴファイルシステム
次はＩＰＬの内容です。
+000
+001
+002
+003
+004
+005
+006
+007
+008
+009
+00A
+00B
+00C
+00D
+01C
+01D
+01E
+01F
Jump
'N'
'E'
ＯＥＭ名等 'C'
''
'2'
'.'
'0'
'0'
(0xEB)
(0x1C)
(0x90)
(0x4E)
(0x45)
(0x43)
(0x20)
(0x32)
(0x2E)
(0x30)
(0x30)
このＩＰＬ領域は、ＦＡＴファイルシステムの中で最も
混沌とした領域です。
左記のＩＰＬはＭＳ−ＤＯＳ ３．ｘのＦＡＴ１２に該
当します。
ＭＳ−ＤＯＳ ２．ｘのＦＡＴ１２ではＩＰＬはオール
０です。
ＭＳ−ＤＯＳ ５．ｘ ＦＡＴ１２、ＦＡＴ１６、
ＦＡＴ３２ではみな少しづつ内容が異なります。
ＢＰＢ （１９）バイト
ＢＯＯＴ等
L
セクタ長
(2Byte)
H
＜図１０ 仮想ＦＡＴ８のＩＰＬ＞
クラスタ／セクタ
(1Byte)
L
FAT 開始ｾｸﾀ番号 (2Byte)
H
FAT 面数
(1Byte)
総ﾙｰﾄﾃﾞｨﾚｸﾄﾘ数
(2Byte)
L
H
L
総論理セクタ数 (2Byte)
H
ﾒﾃﾞｨｱﾃﾞｨｽｸﾘﾌﾟﾀ
(1Byte)
FAT1 面に必要な
L
セクタ数
(2Byte)
H
L
ﾄﾗｯｸ／セクタ
(2Byte)
H
L
ヘッド数
(2Byte)
H
L
不可視セクタ数 (2Byte)
H
15
ＦＡＴファイルシステム
次はＦＡＴの内容です。
ここでは、仮想のＦＡＴ８ですので以下の規則を適用します。
０ｘ００
０ｘ０１−０ｘＦ６
０ｘＦ７
０ｘＦＦ
空き
使用中（次のクラスタ番号）
欠陥クラスタ
ファイルＥＮＤ
＜図１１ 仮想ＦＡＴ８のＦＡＴ＞
論理ｸﾗｽﾀ番号（FAT 番号）
ＦＡＴ ＩＤ（BPB メディアディスクリプタ）
00
0xF8
予約
01
0xFF
Ｆｉｌｅ ＡＢＣ の開始クラスタ
02
0x03
ＦＩｌｅ ＡＢＣ の途中クラスタ
03
0x04
Ｆｉｌｅ ＡＢＣ の最終クラスタ
04
0xFF
Ｆｉｌｅ ＧＨＩ の最終クラスタ
05
0xFF
空き
06
0x00
ディレクトリ ＤＥＦ の最終クラスタ
07
0xFF
08
空き
0x00
先に説明した通り、論理クラスタ２から実際のデータが格納されます。
上図のように、ファイルはクラスタ単位で管理されていますから、そのファイルの最終クラスタにあ
る有効データ長がわからなければなりません。
そのためにディレクトリのファイルサイズが使われます。
余談として：
ＢＰＢの値は静的なものでダイナミックには基本的は変更できません。
唯一のダイナミックな変更が可能なのは、リムーバブルメディアとした時だけです。
但し、これはメディアやデバイスで決まるのではなく、そのドライブ用に登録されたデバイスドライ
バの特質です。
従って、仮にＭＯメディアであってもそのドライバがそのデバイスに対し、リムーバブルメディアで
はないとＯＳに通知すればそれは固定メディアになってしまいます。
16
ＦＡＴファイルシステム
次はディレクトリ ＤＥＦ 、すなわち論理クラスタ７の内容です
＜図１２ サブディレクトリ（フォルダ）＞
2E
00
2E
00
47
00
00
00
20
00
2E
00
48
00
00
00
20
00
20
00
49
00
00
00
20
00
20
00
20
00
00
00
20
00
20
00
20
00
00
00
20
00
20
00
20
00
00
00
20
38
20
38
20
43
00
00
20-20
64-67
20-20
64-67
20-20
64-67
00-00
00-00
20
29
20
29
20
29
00
00
20
07
20
00
20
05
00
00
10
00
10
00
20
00
00
00
00
00
00
00
00
03
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
①
00
00
00
00
00
00
00
00
②
.
.....
......8dg)......
..
.....
......8dg)......
GHI
....
......Cdg)......
................
................
注目すべき点はフォルダには必ず、
． （自己のフォルダ）
．
． （上位フォルダ ）
の２つのディレクトリが作成されます。
（ルートディレクトリを除く）
このフォルダは実際には操作面でのメリットも多少ありますが、このディレクトリ情報に＜図１２
＞の様に①や②の論理クラスタ番号を入れることで、ＯＳの制御面に貢献しています。
ディレクトリ「．
」
（自己）にスタンプされる論理クラスタ番号（①）は自己のサブディレクトリが
格納されている領域の開始論理クラスタ番号が入ります。
ディレクトリ「．
．
」
（上位）にスタンプされる論理クラスタ番号（②）は上位のディレクトリが格
納される領域の開始論理クラスタ番号が入ります。
＜図１２＞では、
「．
．
」の上位ディレクトリ側に論理クラスタ番号は「０」になっています。
これは上位がルートディレクトリであることを意味します。
フォルダデータは最初のクラスタ分を使い果たすと次の空きクラスタが取得され、ＦＡＴ上でもリ
ンクされます。
ただし、有効データ長はどこにも入りません。
（フォルダには有効データ長なし理由↓参照）
フォルダデータは０クリアされて取得され、先頭データ＝０＝空きディレクトリの原則で有効
ディレクトリデータ範囲が判定されます。
また、フォルダ用に一度取得されたクラスタは該当フォルダ内の全てのディレクトリが消去された
としても解放されることはありません。
すなわち一旦フォルダ内に多くのファイルを書き込むと、それらを消去してもフォルダ用に取
得されたクラスタのリンクは無駄なデータとして残りつづけます。
この状態は該当フォルダ自身が消去されるまで継続されます。
これで仮想ＦＡＴ８を使った概要説明は終わりです。
これ以降はＦＡＴ１２、１６、３２のそれぞれの詳細について記述しますが、ここまでの概要に重
複する内容は省略します。
17
ＦＡＴファイルシステム
５．マルチタスク化で追加された内容
ＭＳ−ＤＯＳ ４．０では先読み、ラージバッファ、ＩＦＳ、ディレクトリキャッシュ等盛りだくさ
んに機能追加したマイクロソフトですが、結局どれも破綻をきたし、
（コンベンショナルが異常に浪
費されたがそれに見合う実行レートの改善はなかった）ＭＳ−ＤＯＳ ５．０では無くなっています。
その代わり、５．０では複数のＡＰが動作できるようになり、ＦＡＴファイルシステムとしては、致
命的な問題が浮上しました。
ＦＡＴファイルシステムでは、そのスループットの向上のため、ＦＡＴやＤＩＲの一部がＯＳ内部の
メモリに一時的にキャッシングされています。
このキャッシュはリムーバブルメディアの場合、メディアが取り出されることで無効となります。
これを実現するために、リムーバブルデバイスにはメディアが取り出されたことをラッチする機構が
必須になっています。
この機構はメディアが再びセットされても、そのステータス自身を読み出すまでは消えない仕組みに
なっています。
言い方を変えれば、このステータスは一度だけ報告されるステータスです。
この仕組みがマルチタスクユーザーでは問題になります。
例えば、同じ ＡＢＣ．ｔｘｔ というファイルがルート上にある２つのＦＤがあるとします。
時間軸
ドライブ
プロセス１
Open "ABC.txt"
FD1
プロセス２
Open "ABC.txt"
Read "ABC.txt"
Close "ABC.txt"
FD2
Write "ABC.txt"
Close "ABC.txt"
＜図１３ マルチプロセス等での問題＞
18
ＦＡＴファイルシステム
＜図１３＞の様なオペレーションが発生すると、プロセス１が仮にＷｒｉｔｅ時にメディア交換
の有無をチェックしても、そのステータスはプロセス２に取られてしまっているので気づくこと
ができません。
ＡＢＣ．ｔｘｔ はＦＤ１、２上にそれぞれあるので、これも警告を発する要因にはなれませ
ん。
そのためプロセス１の利用者は、自分が意図した操作とは違い、ＦＤ２の ＡＢＣ．ｔｘｔ を
更新してしまいます。
この問題を回避する苦肉の策として、リムーバブルメディアではそのフォーマット時に、ＰＣの
時計から生成される乱数をＩＰＬに記録します。
（ＩＰＬの何処に？）
そしてオープン中のファイル資源については、資源毎にＩＰＬの乱数も一緒にキャッシングしま
す。
そして、実際にメディアに書き込み動作が発生する場合（実際にはＯＳは各アクセスの間隔も監
視し、アクセス間隔に一定以上のインターバルがある場合のみ）
、メディア上のＩＰＬの乱数と資
源毎にキャッシングした乱数と比較します。
これにより、できる限り先の様な不測の事態が起こるのを防いでいます。
Ｗｉｎ９８等でこれを実現すると、ブルー画面になり、
ドライブ x:のディスク読み取りエラー
シリアル番号 XXXX-XXXX のディスク
ドライブ x: に入れてください。
を
OK は Enter,ｷｬﾝｾﾙは Esc を押してください: OK
＜図１４ Ｗｉｎ９８ブルーパニック＞
となります。
もしこれで該当ディスクをユーザーが見つけることができなければ、ＰＣを再起動する以外復
帰することはできません。
現実には、最近はフォーマット済みのＦＤ等も多く、これらはシリアル番号は０に固定されて
いるので、ＯＳ自身はシリアル番号（乱数）以外のＤＩＲ情報も検査の対象にしているようで
す。
19
ＦＡＴファイルシステム
６．ＦＡＴ１２の詳細
ＦＡＴ１２にはパーティションの概念はありません。
従って、ディスク構造は３．の２）のシングルパーティションと一致します。
ＦＡＴ１２は現在ではＦＤと一部のスマートメディア等に使われています。
１）ＩＰＬ領域
ＦＡＴ１２のＩＰＬ領域は、幾つかのバリエーションがあります。
これは、初代がＭＳ−ＤＯＳ ２．ｘ、次がＭＳ−ＤＯＳ ３／４．ｘ世代、次がＭＳ−Ｄ
ＯＳ ５．ｘ以降と大きく分けて３種類があります。
ＭＳ−ＤＯＳ ２．ｘはシステムを登録することをフォーマット時に指定しない場合は「０」
です。
システムを登録することを指定した場合はＩＰＬコードが入ります。
ＩＰＬにＢＰＢが入るようになったのはＭＳ−ＤＯＳ ３．ｘの途中からだと記憶していま
す。
ＩＰＬ部の先頭３バイトはｘ８６ ＣＰＵのショートジャンプとＮＯＰ命令が格納されます。
ＥＢ ＸＸ ９０
このＸＸがジャンプの相対値ですが、その値が
ＥＢ １Ｃ ９０
ＥＢ ３Ｃ ９０
の２つが代表的（マナーの良い部類の）な値になります。
次ページにこの２種類の形式を記載します。
ＭＳ−ＤＯＳ ５．ｘ以降ではＢＰＢ最後の「不可視セクタ数」が２バイトから４バイトに拡張
されていることに注意してください。
ＩＰＬ中のボリューム名は実際の表示当には使用されていません。
あくまでもディレクトリの属性０ｘ２８または０ｘ０８のボリュームラベルが有効になります。
20
ＦＡＴファイルシステム
+000
+001
+002
+003
+004
+005
+006
+007
+008
+009
+00A
+00B
+00C
+00D
Jump
'N'
'E'
ＯＥＭ名等 'C'
''
'2'
'.'
'0'
'0'
(0xEB)
(0x1C)
(0x90)
(0x4E)
(0x45)
(0x43)
(0x20)
(0x32)
(0x2E)
(0x30)
(0x30)
ＢＰＢ （１９）バイト
+01C
+01D
+01E
+01F
ＢＯＯＴ等
(EB,1C は+002 からの相対
で+1C ジャンプ=+01E)
+000
+001
+002
+003
+004
+005
+006
+007
+008
+009
+00A
+00B
+00C
+00D
+01C
+01D
+01E
+01F
+020
+021
+022
+023
+024
+025
+026
+027
+028
+029
+02A
+02B
+035
+036
+037
+038
+039
+03A
+03B
+03C
+03D
+03E
+1FF
Jump
'M'
'S'
ＯＥＭ名等 'D'
'O'
'S'
'5'
'.'
'0'
ＢＰＢ （１９）バイト
不可視セクタ数(0)
(High Word)
全論理セクタ数
（０）
L
H
L
H
L
H
ドライブＩＤ
（０）
ダーティフラグ （０）
拡張ブートサイン（0x29）
シリアル番号
L
H
L
H
ボリューム名
（１１Ｂｙｔｅ）
ＦＡＴタイプ 'F' (0x46)
'A' (0x41)
'T' (0x54)
'1' (0x31)
'2' (0x32)
' ' (0x20)
' ' (0x20)
' ' (0x20)
ＢＯＯＴ等
+1FF
＜図１５ ＦＡＴ１２ ＩＰＬ＞
21
(0xEB)
(0x3C)
(0x90)
(0x4D)
(0x53)
(0x44)
(0x4F)
(0x53)
(0x35)
(0x2E)
(0x30)
ＦＡＴファイルシステム
２）ＦＡＴ領域
ＦＡＴ領域はＦＡＴ１２だけはちょっと面倒です。
まず、ＦＡＴ領域に書き込めるデータ一覧を示します。
０ｘ０００
０ｘ００１
０ｘ００２−０ｘＦＦ６
０ｘＦＦ７
０ｘＦＦ８−０ｘＦＦＥ
０ｘＦＦＦ
空きを示す
予約
次論理クラスタ番号
欠陥クラスタ
メディアディスクリプタ
ファイルＥＮＤ
例としてメディアＩＤ＝０ｘＦ８で
００２−＞１２３．
．
．
．
．
００３−＞４５６．
．
．
．
．
の関係があった場合、ＦＡＴ領域には
ＦＡＴ
ＦＡＴ
ＦＡＴ
ＦＡＴ
０
１
２
３
０ｘＦＦ８ メディアディスクリプタ
０ｘＦＦＦ 予約
０ｘ１２３
０ｘ４５６
となる訳ですが、これが実際のＦＡＴでは
＋０ ＋１ ＋２ ＋３ ＋４ ＋５
Ｆ８ ＦＦ ＦＦ ２３ ６１ ４５
となります。
これを分解すると
＋０ ＋１ ＋２ ＋３ ＋４ ＋５
Ｆ８ ＦＦ ＦＦ ２３ ６１ ４５
となります。
従って、ｎ番目の偶数番ＦＡＴデータ（ＥｖＦ）を配列ＦＡＴ［ ］から読み込むには
ＥｖＦ ＝ ( FAT[(ｎ×12）÷8] ¦ ( FAT[（
（ｎ×12）÷8）＋1] << 8 ）
& 0xFFF）
ｎ番目の奇数番ＦＡＴデータ（ＯｄＦ）を配列ＦＡＴ［ ］から読み込むには ｍ＝ｎ−１として
ＯｄＦ ＝ ( (FAT[((ｍ×12）÷8）＋１] << 4) ¦ ( FAT[ (ｍ×12）÷8] >> 4 ) ) & 0xFFF）
22
ＦＡＴファイルシステム
となります。
書き込みはその逆です。
メディアディスクリプタはユニークなメディアの場合は０ｘＦ８、すなわち０ｘＦＦ８を割り当て
ます。
３）ディレクトリ領域
ディレクトリ領域は、基本的に先の仮想ＦＡＴ８と同じでも動作しますが、ＯＳによってはそれ以
上の内容を更新してくる場合がありますので、最近の形式を示します。
また、ＶＦＡＴのために、属性が０ｘ０Ｆのものは処理してはいけません。
＜図１６ ＦＡＴ１２ディレクトリ＞
+00
+00
ファイル名（８Byte）
+07
+08
+09
+0A
+0B
+0C
+0D
+0E
+0F
+10
+11
+12
+13
+14
+15
+16
+17
+18
+19
+1A
+1B
+1C
+1D
+1E
+1F
拡張子
（３Byte）
属性
未使用
アクセス日付
未使用
更新時刻
更新日付
ＦＡＴエントリ番号
ファイルサイズ
ファイル名（８Byte）
+07
+08
+09
+0A
+0B
+0C
+0D
+0E
+0F
+10
+11
+12
+13
+14
+15
+16
+17
+18
+19
+1A
+1B
+1C
+1D
+1E
+1F
ＭＳ−ＤＯＳ ７．１
拡張子
（３Byte）
属性
未使用(NT では小文字ﾌﾗｸﾞ)
作成時刻(10ms の単位)
作成時刻
作成日付
アクセス日付
未使用
更新時刻
更新日付
ＦＡＴエントリ番号
ファイルサイズ
ＧＵＩ、ＤＯＳ窓
小文字フラグ（ＮＴのみ有効）
：Ｂｉｔ３＝１ ファイル名は全て小文字扱い
Ｂｉｔ０＝１ 拡張子は全て小文字扱い
属性や時刻、日付等は仮想ＦＡＴ８と同一形式です。
作成時刻（１０ｍｓ）は無視しても問題は特にありません。
23
ＦＡＴファイルシステム
７．ＦＡＴ１６の詳細
ＦＡＴ１６はＷｉｎｄｏｗｓ９５ ＯＳＲ２でのＦＡＴ３２の登場までの間の大容量ディスクを
支えて来たＦＡＴです。
マイクロソフトのＦｏｒｍａｔコマンドを使う場合は、実質２Ｇバイトまでの領域をカバーでき
ます。
（ＭＳのＦｏｒｍａｔはクラスタサイズが３２Ｋまでなのでこの数値になる）
しかし、ハードディスクの進歩は目覚しく、あっという間に２Ｇを超えてしまいました。
このためＦＡＴ１６＝マルチパーティションと言っても過言ではないほど、マルチパーティショ
ンが多用されたため、ＦＤＩＳＫを超えるツールが多く出回りました。
ＦＡＴ１６はシングルパーティションも可能です。
シングルパーティションではＦＡＴ１２とあまり大差はありません。
１）ＩＰＬ領域
★ＩＰＬ領域ではＢＰＢの不可視セクタ数と総論理セクタ数が完全に４バイト対応になり、
２バイトの総論理セクタ数は使用されなくなり、０が格納されるようになりました。
ＢＰＢの範囲は原則、
「ＦＡＴタイプ」までですが、フォーマット済みのＭＯ等ではその後
ろも数バイト、パラメータが格納されているものもありますが、内容は不明です。
当然、これらは無くても動作しなければなりません。
ＦＡＴ１６ではＩＰＬ部は１または２セクタです。
24
ＦＡＴファイルシステム
+000
+001
+002
+003
+004
+005
+006
+007
+008
+009
+00A
+00B
+00C
+00D
+01C
+01D
+01E
+01F
+020
+021
+022
+023
+024
+025
+026
+027
+028
+029
+02A
+02B
+035
+036
+037
+038
+039
+03A
+03B
+03C
+03D
+03E
Jump
''
''
ＯＥＭ名等 ''
''
''
''
''
''
(0xEB)
(0x3C)
(0x90) 代表的なフォーマッタによるデータが手元に無いため
(0xXX) ＸＸとしました。
(0xXX)
(0xXX)
(0xXX)
(0xXX)
(0xXX)
(0xXX)
(0xXX)
ＢＰＢ （１９）バイト
前パーティションの合計
不可視セクタ数
(High Word)
全論理セクタ数
L
H ＦＡＴ１６中期(32M 以上)
必須領域になりました。
L
H
L
H
ドライブＩＤ
（０）
ダーティフラグ （０）
拡張ブートサイン（0x29）
シリアル番号
L
H
L
H
ボリューム名
（１１Ｂｙｔｅ）
＜ＢＰＢ詳細＞
L
セクタ長
(2Byte)
H
クラスタ／セクタ
(1Byte)
L
FAT 開始ｾｸﾀ番号 (2Byte)
H
FAT 面数
(1Byte)
総ﾙｰﾄﾃﾞｨﾚｸﾄﾘ数
(2Byte)
L
H
L
総論理セクタ数 (2Byte)
H
ﾒﾃﾞｨｱﾃﾞｨｽｸﾘﾌﾟﾀ
(1Byte)
FAT1 面に必要な
L
セクタ数
(2Byte)
H
L
ﾄﾗｯｸ／セクタ
(2Byte)
H
L
ヘッド数
(2Byte)
H
L
不可視セクタ数 (2Byte)
H
ＦＡＴタイプ 'F' (0x46)
'A' (0x41)
'T' (0x54)
'1' (0x31)
'6' (0x36)
' ' (0x20)
' ' (0x20)
' ' (0x20)
ＢＯＯＴ等
+1FF
＜図１７ ＦＡＴ１６ ＩＰＬ＞
25
ＦＡＴファイルシステム
２）ＦＡＴ領域
ＦＡＴ領域は、１６Ｂｉｔなため操作はシンプルです。(リトルエンディアン)
ＦＡＴ領域に書き込めるデータ一覧を示します。
０ｘ００００
０ｘ０００１
０ｘ０００２−０ｘＦＦＦ６
０ｘＦＦＦ７
０ｘＦＦＦ８
０ｘＦＦＦＦ
空きを示す
予約
次論理クラスタ番号
欠陥クラスタ
メディアディスクリプタ
ファイルＥＮＤ
３）ディレクトリ領域
ディレクトリ領域は、基本的にＦＡＴ１２と同じです。
また、ＶＦＡＴのために、属性が０ｘ０Ｆのものは処理してはいけません。
４）容量計算
データ部セクタ数 ＝ 全セクタ数 − （ＦＡＴ面数 × ＦＡＴ１面に必要なセクタ数）
− ディレクトリに必要なセクタ数 − ＦＡＴ開始セクタ番号
容量 ＝ （ データ部セクタ数 ÷１クラスタのセクタ数 の商） × クラスタサイズ
５）ＭＢＲ
ＭＢＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｂｏｏｔ Ｒｅｃｏｄｅ）は、ＦＡＴファイルシステムとは別物ですが、
概要だけここで説明します。
ＭＢＲは５１２バイトで、全部で４つのパーティションを設定できます。
ＭＢＲ
Ｂｏｏｔ 他
シリンダ０ ヘッド０
ＩＰＬ
ＦＡＴ
ＤＩＲ
データ
＜図１８ ＭＢＲの位置＞
ＭＢＲはＭＳ−ＤＯＳやＷＩＮＤＯＷＳ上では隠蔽された領域で、通常のＡＰＩやＤｅｂｕｇ
コマンド等では見ることはできません。
ＭＳ−ＤＯＳやＷＩＮＤＯＷＳ上でＭＢＲを見るにはＩＮＴ １３ＨのＤｉｓｋ Ｂｉｏｓ等
を使うことになります。
26
ＦＡＴファイルシステム
+000
ブート ＩＤ
パーティションの開始位置
（ＣＨＳ）
Ｂｏｏｔの一部
+1BE
パーティション１
+1CE
パーティション２
+1DE
パーティション３
+1EE
パーティション４
パーティション ＩＤ
パーティションの終了位置
（ＣＨＳ）
先頭からの相対開始位置
システム領域
+1FF
パーティションサイズ
＜図１９ ＭＢＲの構成＞
ＣＨＳはシリンダー、ヘッド、セクタのことでＩＮＴ １３ＨのＤｉｓｋ Ｂｉｏｓ形式
（＋００はＤＨレジスタ、＋０１はＣＬレジスタ、＋０２はＣＨレジスタ）です。
+000
+001
+002
ＨＨＨＨＨＨＨＨ
ＣＳＳＳＳＳＳＳ
ＣＣＣＣＣＣＣＣ
＜図２０ ＣＨＳ＞
位置 ＝
＋
＋
ヘッドＮｏ
＝ ＨＨＨＨＨＨＨＨ
セクタＮｏ
＝ ＳＳＳＳＳＳＳ
シリンダＮｏ ＝ Ｃ(+001) ＣＣＣＣＣＣＣＣ(+002)
シリンダＮｏ × ヘッド数
× セクタ数
（ ヘッドＮｏ−１）× セクタ数
セクタＮｏ
で計算されますが、ヘッド数やセクタ数はＢＩＯＳのパラメータです。
ブートＩＤは
０ｘ８０
０ｘ００
起動可能
起動不可
パーティションＩＤは
ＦＡＴ１６
Ｅ５（０６）
Ｆ５（０５）
ＦＡＴ３２
０Ｂ
０Ｃ
27
基本パーティション（起動可能）
拡張パーティション（起動不可）
Ｌ
Ｈ
Ｌ
Ｈ
Ｌ
Ｈ
Ｌ
Ｈ
ＦＡＴファイルシステム
８．ＦＡＴ３２の詳細
ＦＡＴ３２は、このドキュメントが作成された２０００年の主流のＦＡＴです。
（ＮＴベースはＮＴＦＳが主流ですが．
．
．
）
マイクロソフトのＦｏｒｍａｔコマンドを使う場合は、実質２Ｔバイトまでの領域をカバーでき
ます。
（クラスタサイズ＝３２Ｋで）
ＦＡＴ１６以前との大きな差は、ルートディレクトリの扱いです。
ＦＡＴ３２ではルートディレクトリの位置が固定領域ではなくなりました。
また、ＦＡＴ領域も大容量化と３２ビット化に伴い、ＭＢｙｔｅ級になります。
このことは、キャッシュ構造の見直しが必要な重大なファクタです。
（Ｇバイトを超えないメディアにＦＡＴ３２を適用する場合は注意が必要です。
）
１）ＩＰＬ領域
ＦＡＴ１６の条件は含まれます。
（７．の１）
）
ＩＰＬ領域自体もミラーが置かれる様になりました。
大抵の場合ＩＰＬミラーは論理セクタ６に置かれ、ＦＡＴ開始論理セクタは３２になります。
EB
02
AC
01
80
20
7B
CD
58
00
2D
00
00
20
8E
13
90
00
25
06
29
46
C1
73
4D
00
01
00
DB
41
8E
05
53
00
A2
00
15
54
D9
B9
57
F8
24
00
56
33
BD
FF
49
00
00
00
3A
32
00
FF
4E-34
00-3F
00-00
00-00
4E-4F
20-20
7C-88
8A-F1
2E
00
00
00
20
20
4E
66
31
FF
00
00
4E
33
02
0F
00
00
00
00
41
C9
8A
B6
02
9A
02
00
4D
8E
56
C6
10
5F
00
00
45
D1
40
40
20
06
00
00
20
BC
B4
66
00
00
00
00
20
F4
08
0F
.X.MSWIN4.1... .
........?...._..
.-%..$..........
................
..)..V:NO NAME
FAT32 3.....
{......¦.N..V@..
..s......f...@f.
ＩＰＬのグループ内にＦＳＩＮＦＯが追加され、未アロケーションユニット数と、最終変更
アロケーションユニット番号がスタンプされる様になりました。
これは、巨大化したＦＡＴ領域から空き容量の計算を高速化したり、書き込みの高速化に貢献
します。
28
ＦＡＴファイルシステム
+000
+001
+002
+003
+004
+005
+006
+007
+008
+009
+00A
+00B
+00C
+00D
+01C
+01D
+01E
+01F
+020
+021
+022
+023
+024
+025
+026
+027
+028
+029
+02A
+02B
+02C
+02D
+02E
+02F
+030
+031
+032
+033
+034
(0xEB)
(0x58)
(0x90)
(0x4D)
(0x53)
(0x57)
(0x49)
(0x4E)
(0x34)
(0x2E)
(0x31)
+040
+041
+042
+043
ＢＰＢ （１９）バイト
+059
+05A
Jump
'M'
'S'
ＯＥＭ名等 'W'
'I'
'N'
'4'
'.'
'1'
+051
+052
ドライブＩＤ
予約
（０）
拡張ブートサイン（0x29）
ボリューム名
（１１Ｂｙｔｅ）
x80:起動可 x00:不可
ＦＡＴタイプ 'F' (0x46)
'A' (0x41)
'T' (0x54)
'3' (0x33)
'2' (0x32)
' ' (0x20)
' ' (0x20)
' ' (0x20)
ＢＯＯＴ等
+1FF
不可視セクタ数
(High Word)
全論理セクタ数
ＦＡＴ当たりのセクタ
数
アクティブ
ミラーリングフラグ
ファイルシステム
バージョン(予約)
ルートディレクトリ
開始論理セクタ
ＦＳＩＮＦＯ
開始論理セクタ
予備ＩＰＬ
開始論理セクタ
L
H
L
H
L
H
L
H
L
H
L
H
L
H
L
H
L
H
L
H
L
H
Bit3-0 Active な FAT 番号 Bit7 ﾐﾗｰﾘﾝｸﾞされていない
Bit6-4 未使用
Bit15-8 未使用 通常：0x0000
予約
+03F
＜図２１ ＦＡＴ３２ ＩＰＬ＞
29
ＦＡＴファイルシステム
２）ＦＡＴ領域
ＦＡＴ領域は、３２Ｂｉｔなため操作はシンプルです。(リトルエンディアン)
ＦＡＴ領域に書き込めるデータ一覧を示します。
０ｘ００００００００
０ｘ０００００００１
０ｘ０００００００２−０ｘ０ＦＦＦＦＦＦ６
０ｘ０ＦＦＦＦＦＦ７
０ｘ０ＦＦＦＦＦＦ８
０ｘ０ＦＦＦＦＦＦＦ
０ｘＦ７ＦＦＦＦＦＦ
空きを示す
予約
次論理クラスタ番号
欠陥クラスタ
メディアディスクリプタ
ファイルＥＮＤ
予約
ＦＡＴ３２は３２Ｂｉｔをフルに利用していないことに注意してください。
論理クラスタ１には０ｘＦ７ＦＦＦＦＦＦが格納されます。
３）ディレクトリ領域
ＶＦＡＴのために、属性が０ｘ０Ｆのものは処理してはいけません。
+00
（３Byte）
ＦＡＴ３２ではルートディレクトリが固定エリアではなく、
任意の場所に展開できます。
これはサブディレクトリと同じ条件（数の制限をなくす）に
するためです。
属性
未使用
作成時刻(10ms の単位)
作成時刻
但し、一般的にはルートディレクトリはフォーマット後には
ＦＡＴ領域の直後に１クラスタ分確保され開始位置が変わる
事も無く、Ｃｈｋｄｓｋ等ではその領域が換算されることは
ありません。
作成日付
これは上位互換を維持するためです。
アクセス日付
ですが、一部の再配置ツールにより任意の場所に移動される
可能性があります。
このためＩＰＬにはルートディレクトリの開始位置を記録す
る場所が用意されました。
ファイル名（８Byte）
+07
+08
+09
+0A
+0B
+0C
+0D
+0E
+0F
+10
+11
+12
+13
+14
+15
+16
+17
+18
+19
+1A
+1B
+1C
+1D
+1E
+1F
拡張子
上位ＦＡＴエントリ番号
更新時刻
デフラグは移動したルートディレクトリをＦＡＴの直後に再
配置することを優先します。
更新日付
下位ＦＡＴエントリ番号
ファイルサイズ
＜図２２ ＦＡＴ３２ ディレクトリ＞
30
ＦＡＴファイルシステム
４）容量計算
データ部セクタ数 ＝ 全セクタ数 − （ＦＡＴ面数 × ＦＡＴ１面に必要なセクタ数）
− １クラスタに必要なセクタ数 − ＦＡＴ開始セクタ番号
容量 ＝ （ データ部セクタ数 ÷１クラスタのセクタ数 の商） × クラスタサイズ
ルートディレクトリの容量は「１クラスタに必要なセクタ数」に置き換わっています。
５）ＦＳＩＮＦＯ
ＦＳＩＮＦＯは通常ＩＰＬの直後に配置され、長さは５１２バイトです。
+000
+001
+002
+003
+004
ＦＳＩサイン＃１
'R' (0x52)
'R' (0x52)
'a' (0x61)
'A' (0x41)
予約
+1E4
+1E5
+1E6
+1E7
+1E8
+1E9
+1EA
+1EB
+1EC
+1ED
+1EE
+1EF
+1F0
ＦＳＩサイン＃２
'r' (0x72)
'r' (0x72)
'A' (0x41)
'a' (0x61)
未使用アロケーション
L
ユニット番号
H
L
H
最終変更アロケーション
L
ユニット番号
H
L
H
52 52 61 41 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00
RRaA............
00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00
................
00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00
................
00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00
................
00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00
................
00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00
................
00 00 00 00 72 72 41 61-87 F8 0A 00 02 00 00 00 ....rrAa........
00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 55 AA ..............U.
予約他
+1FF
0x55
0xAA
＜図２２ ＦＡＴ３２ ＦＳＩＮＦＯ＞
31
ＦＡＴファイルシステム
９．ＶＦＡＴ
この書ではＦＡＴファイルシステムとＶＦＡＴを明確に区別しています。
その理由は、ＶＦＡＴは実際にはＦＡＴファイルシステムのＦＡＴ構造には影響しないようになって
いるからです。
ＶＦＡＴは過去のＦＡＴファイルシステム上でも存在できるように巧みな方法を使っていますが、完全
ではありません。
従ってＶＦＡＴを利用する場合はかなり注意が必要です。
「ＶＦＡＴ対応」とするとマイクロソフトが考案したバグ（？）まで対応してしまうからです。
１）概要
ＶＦＡＴ（ＶｉｒｔｕａｒＦＡＴ）は、８＋３文字形式のＦＡＴファイルシステムのファイル名を
２５５文字まで拡張するための仕組みです。
ＶＦＡＴは８＋３文字しか扱えない過去のＯＳ下でもファイルとして認識できるようにトリックを
使います。
ＶＦＡＴはロングファイル名をショートファイル名のディレクトリに複数リンクさせることで目的
を達成します。
ロングファイル名ディレクトリ ＃ｎ
ロングファイル名ディレクトリ ＃１
ショートファイル名ディレクトリ
＜図２３ ＶＦＡＴ基本形＞
このリンクはＦＡＴのようなリンクではなく、もっと原始的なリンクです。
ショートファイル名にリンクされる一連のロングファイル名は、ショートファイル名ディレクトリ
の直前に順序だてて配置されなければなりません。
ロングファイル名の１つのディレクトリに格納される文字数はＵＮＩＣＯＤＥで１３文字です。
そのため２５５文字の最大ファイル名で、２０個の連続したディレクトリと１つのショートファイ
ル名のディレクトリを必要とします。
（ショートファイル名ディレクトリのファイル名は従来通りＡＳＣＩＩ文字です）
連続性は途切れてはいけません。
途中に別なディレクトリを挟むことや、順序が入れ替わることはできません。
仮に一連のロングファイル名ディレクトリに１つでもＶＦＡＴの条件を満たさないものがあれば、
そのファイルのロングファイル名は無効なものとして、ショートファイル名のみが扱われます。
ボリューム名は８＋３形式以外を取ることはできません。
32
ＦＡＴファイルシステム
２）ＶＦＡＴの例
以下に
ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫ．ＬＭＮ というファイルを作成した場合のディレクトリ
状態を示します。
②
①
42
FF
01
47
41
73
4D
FF
41
00
42
29
00
FF
00
48
43
73
4E
FF
42
00
44
29
00
FF
00
49
45
00
00
FF
43
00
46
00
00
FF
00
4A
7E
DB
FF-FF
FF-FF
44-00
00-4B
31-4C
75-73
FF
FF
45
00
4D
29
FF
00
00
00
4E
05
0F
00
0F
00
20
00
00
FF
00
2E
00
06
9A
FF
9A
00
3F
00
FF
FF
46
4C
DA
00
FF
FF
00
00
75
00
BM.N............
................
.A.B.C.D.E....F.
G.H.I.J.K.....L.
ABCDEF 1LMN .?.u
s)s)...us)......
１５文字のファイル名ですから、１３文字のロングファイル名ディレクトリ（①）と２文字の
ロングファイル名ディレクトリ（②）の２つと１つのショートファイル名ディレクトリの計３
のディレクトリが生成されます。
ロングファイル名では ． も文字の内であることに注意してください。
ショートファイル名ディレクトリの名前は
・ファイル名の先頭６文字 ＋ " 1" と拡張子が格納されます。
・その結果、ショートファイル名が重複してしまう場合は
ファイル名の先頭６文字 ＋ " 2" と拡張子が格納されます
・拡張子はファイル名の最後の ． 以降の先頭３文字が入ります。
・ ． が無い場合は拡張子は入りません。
・" 9"まで使い果たすと
ファイル名の先頭５文字 ＋ " 10" と拡張子が格納されます
３）ロングファイル名ディレクトリ
＜図２４ ロングファイル名ディレクトリ＞
0x01 - 0x14 最終ディレクトリには 0x40 をＯＲする。
+000
エントリ番号
注） ②は 0x02 ｜ 0x40 → 0x42
+001
５文字分
+00B
+00C
+00D
+00E
属性（通常ﾃﾞｨﾚｸﾄﾘと同じ）
未使用
ｼｮｰﾄﾌｧｲﾙ名ﾃﾞｨﾚｸﾄﾘﾁｪｯｸ値
０ｘ０Ｆ
先頭バイトは０ｘ００、０ｘＥ５で
消去状態なのは通常ディレクトリと
同じです。
６文字分
+01A
+01B
+01C
予約（０）
また、文字部は全てＵＮＩＣＯＤＥ
です。
２文字分
+01F
33
ＦＡＴファイルシステム
４）ショートファイル名ディレクトリのチェック値
これは一連のロングファイル名の元になっているショートファイル名ディレクトリの正当性
をチェックするためのものです。
ファイルシステムはこのチェック値をチェックし、一致しない場合はロングファイル名のディ
レクトリ側を放棄します。
チェック値の計算方法は
・計算対象はショートファイル名１１文字分です
・ショートファイル名が１１文字に満たない場合は不足分をスペース文字として
計算対象にします。
Ｃｈｅｃｋ ＝ ０；
ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜１０；ｉ＋＋）
｛
Ｃｈｅｃｋ ＋＝ ＳＤｉｒ−＞Ｎａｍｅ[ｉ]；
Ｒｏｌ
＝ Ｃｈｅｃｋ ＜＜ ７；
Ｃｈｅｃｋ
＝ （Ｃｈｅｃｋ ＞＞ １） ｜ Ｒｏｌ；
｝
Ｃｈｅｃｋ ＝ ＳＤｉｒ−＞Ｎａｍｅ[１１]；
言葉で説明すると、１０文字分まで加算しては右１ビットローテイトシフトし、最後に
１１文字目を加算します。
５）ＶＦＡＴの問題点
ＶＦＡＴはさまざまな問題を抱えています。
・ロングファイル名を扱えないＡＰと扱えるＡＰが混在すると破壊の危険があります。
ロングファイル名を扱えないＡＰとは１６ＢｉｔＡｐや元々ファイル名バッファに
１１文字分しか用意していないＡＰです。
ＶＦＡＴは全てのモジュールがロングファイル名を扱えて初めて安全に機能します。
一部のモジュールがショートファイル名のみサポートした場合
ロング名
"ABCDEFGH.TXT"
ショート名
"ABCDEF 1.TXT"
ディスク＃１
ロング名
"ABCDEFGX.TXT"
ショート名
"ABCDEF 1.TXT"
ディスク＃２
上記の様に明らかに違う２つのファイルを識別することができません。
またショートファイル名のみサポートしたＡＰでコピーやリネームをしたとたん、
関連していたロングファイル名を失います。
34
ＦＡＴファイルシステム
・ＦＡＴ１２、１６上では深刻な問題を引き起こします。
ロングファイル名を扱うにはディレクトリ上に必要量の連続した空きが必要です。
これはルートディレクトリ数が有限個のＦＡＴ１２やＦＡＴ１６では深刻な事態を引き起こし
ます。
すなわち、対象がルートディレクトリである場合、どんなにメディアに空き容量があっても、
ディレクトリを格納するエリアに連続した空きが無い限り、その試みは失敗に終わらせなけれ
ばならないからです。
この場合は「ディスクフル」となります。
・必要以上にディスク容量を圧迫します。
先の４．の４）の最後で、サブディレクトリのために確保されたクラスタは仮にサブディレク
トリ内の全てのファイルを削除しても解放されないことを説明しました。
このためロングファイル名を多用して行くと、気が付かない内に、見た目には見えないデータ
で空き容量を失って行きます。
これをエンドユーザーに説明すのは大変困難なことです。
・必ず２５５文字が使える訳ではありません
２５５文字使えるからと、その全てを使うのは危険です。
エクスプローラはなぜか２５０文字までしか扱えません。
旧ＷＩＮＤＯＷＳでも問題なく運用するには、最大文字数を２５０文字未満に設定する必要が
あります。
・放棄されたロングファイル名ディレクトリ
ショートファイル名しか扱えない環境でのコピーやリネーム、上記理由によるロングファイル
名の放棄が起きた場合、そのロングファイル名ディレクトリは全て、手付かずのまま残留しま
す。
35
ＦＡＴファイルシステム
１０．ソフトキャッシュについて
最初にＦＡＴファイルシステムにおいてはソフトキャッシュが不可欠であることを説明しました。
このキャッシュはＯＳがＭＳ−ＤＯＳやＷＩＮＤＯＷＳで、かつ扱うメディアがＦＡＴコンパチで
ある場合、特には必要ありません。
が、ＯＳが組み込みＯＳ（ｉＴｒｏｎ等）や、ＦＡＴコンパチではないメディアを扱う場合は必須
です。
１）キャッシュが必要な領域
ＡＰ
キャッシュ
ＦＡＴキャッシュ
メディア
ＩＰＬ
ＦＡＴ
ディレクトリキャッシュ
ディレクトリ
データ部
＜図２５ キャッシュ構成＞
データ部にはメディアが回転体で無い限りはキャッシュは必要ありません。
また、ランダムアクセスを行う場合以外は効果はあまりありません。
先読みはＭＳ−ＤＯＳ ４．ｘで失敗したことを思い出してください。
ＦＡＴとディレクトリ領域はキャッシュ効果が最も顕著に現れます。
特にＦＡＴ３２のＦＡＴ領域はＭバイト級になりますので、組み込み系でＦＡＴ全部をバッ
ファリングできる様な恵まれた環境は少ないと思います。
ＩＰＬは５．で説明したＩＰＬの役割を思い出してください。
36
ＦＡＴファイルシステム
２）ＭＳ−ＤＯＳやＷＩＮＤＯＷＳが努力していること
ＦＡＴ３２では最終アロケートクラスタをメディアにスタンプできるようになりましたが、そ
れ以前のＦＡＴではできません。
これはアロケーションが歯抜けになって行くＦＡＴファイルシステムでは、ＦＡＴ領域のキャ
ッシュがヒットする確率を落とします。
そのため、ＦＡＴ３２以前のＦＡＴではメディアを最初にアクセスした場合、最初の空きアロ
ケーションを探します。
以後、メディアが取り出されるまでアロケーションは検出した空きアロケーションから＋方向
にのみ検索されます。
途中でファイルが削除されてもこの原則を維持します。
これによりできる限りＦＡＴ領域でのキャッシュヒット率を高めようとしています。
それでもアロケーション検索が一周してしまえば、結果として前方参照が起きます。
結果として、ＦＡＴ領域のキャッシュは後方参照側にウエイトを置いた方が良いことになりま
す。
３）ディレクトリ領域のキャッシュ
ＶＦＡＴがない場合はディレクトリキャッシュは効果ありません。
なぜなら３２バイトぐらいは覚えておけるかです。
ＶＦＡＴでは１つのファイルに最大６７２バイトのディレクトリ領域が必要です。
これはワーストで５１２バイトのバッファ３つにディレクトリがまたがることを示します。
そしてＶＦＡＴは必ず前方参照になります。
従ってディレクトリ領域では後方参照にキャッシュを持っても意味はありません。
37
ＦＡＴファイルシステム
４）ＦＡＴキャッシュ概要
ＦＡＴ制御部は通常キャッシュ状況を考えずに１つ１つのＦＡＴを処理することに専念します。
結果、キャッシュ制御部には１ＦＡＴ単位で読み込み、あるいは書き込みの要求が発生します。
キャッシュ制御部は該当ＦＡＴがキャッシュバッファ内に無い場合は一定の大きさでメディア
からＦＡＴ領域を読み込みキャッシングします。
1FAT ｱｸｾｽ要求
ＦＡＴ制御部
キャッシュ制御部
nByte 要求
キャッシュバッファ
キャッシュ制御部はクラスタ番号からメディアの該当ＦＡＴ位置を特定できるような、洗練
されたコードが必要です。
５）ディレクトリキャッシュ概要
ディレクトリキャッシュは一見簡単そうで、実は結構大変です。
ＦＡＴ１２やＦＡＴ１６ではルートディレクトリ数に制限がありましたから、組み込み系で
はこれを逆手に取って、
「ルートのみ」としてしまえばそれほど複雑さはありません。
ＦＡＴ３２ではルート自身が無制限になりましたからこれが通用しません。
一つの方法として、ディレクトリ（３２バイト）単位に、そのディレクトリの先頭からの相対
番号で管理することです。
ﾃﾞｨﾚｸﾄﾘｱｸｾｽ要求
（相対番号）
キャッシュ制御部
ﾃﾞｨﾚｸﾄﾘ制御部
キャッシュバッファ
これでもディレクトリ制御部には
・新規作成（ディレクトリ／ファイル）
・オープン
・消去
（ディレクトリ／ファイル）
・リネーム（ディレクトリ／ファイル）
・チェンジディレクトリ
の要求処理が発生する仕様では難解です。
38
nByte 要求
ＦＡＴファイルシステム
相川 智弘 様対応
□ 使用できるリムーバブルメディア（デバイス）
：コンパクトフラッシュ含む
本ファイルシステムは、Ｗｉｎｄｏｗｓ又はＤＯＳにて（物理、論理）フォーマットしたものを使用すること
を前提条件としております。
（フォーマット時にＦＡＴｎｎを指定致します）
↓
本ファイルシステムは、ＦＡＴでフォーマットされたメディアの内部フォーマット情報から自動的にＦＡＴｎ
ｎの種類を判断し、アクセスを行います。
↓
故に、ユーザプログラムでＦＡＴｎｎを意識する必要はありません。
□ ＲＡＭディスクに関して：
ＲＡＭディスクは、各ボード固有（非リムーバブル）領域を使うので、基本的には論理フォーマットをファイ
ルシステムで行う必要があります。
↓
ＲＡＭディスク関連の構造体にＦＡＴｎｎを指定する必要があります。
（注）ＲＡＭ ＤＩＳＫ作成ツールにて、ＲＡＭ ＤＩＳＫドライバー内に自動生成いたします。
39
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