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（一）外存的组织方式种类
- 连续组织方式
- 原理：在磁盘等外存上，为文件分配一组连续的物理块。比如一个文件需要 5 个物理块存储，就会在磁盘上找连续的 5 个空闲块。
- 优点：文件读取速度快，因为磁头移动距离短，可顺序读取。实现简单，管理方便，只需记录文件起始块号和块数。
- 缺点：易产生外部碎片，磁盘空间利用率低。新文件分配空间时，可能因找不到连续大块空闲区而无法存储，即便磁盘有足够零散空闲空间 。
- 链接组织方式
- 原理：为文件分配不连续的物理块，通过指针将这些块链接起来。分为隐式链接和显式链接 。隐式链接是每个物理块中含指向下一块的指针，文件目录记录起始块号；显式链接是把所有块间链接指针集中存放在一张表（如文件分配表 FAT ）中 。
- 优点：有效利用磁盘零散空间，减少外部碎片。新文件分配空间灵活，只要有空闲块就能分配 。
- 缺点：隐式链接查找效率低，需逐个块读指针找后续块；显式链接虽查找效率有提升，但 FAT 表需占用一定内存空间 。
- 索引组织方式
- 原理：为每个文件建立一个索引表，表中记录文件各逻辑块对应的物理块号，索引表存于外存，文件目录记录索引表地址 。
- 优点：文件存储灵活，可分配不连续物理块，空间利用率高。查找速度快，通过索引表可直接定位物理块 。
- 缺点：索引表占用额外存储空间，大文件索引表可能很大，需多级索引，增加管理复杂度 。
（二）FAT 系统（计算）
- FAT（文件分配表）概念：FAT 是一种记录磁盘上文件存储位置和空闲空间信息的数据结构。它以表格形式记录每个簇（磁盘存储的基本分配单位 ）的使用情况，通过簇号来标识。
想象磁盘是一个大仓库，里面有很多小格子（簇）用来存放货物（文件数据） 。FAT 就像是仓库的货物存放记录单，它记录着每个小格子是否被占用，以及被哪个货物占用。如果一个文件要存进仓库，FAT 会给它安排合适的小格子（簇），并记录下这些小格子的编号（簇号） 。当要读取这个文件时，就根据 FAT 记录的簇号找到对应的小格子，把货物取出来。
- 表格形式示例：FAT 以表格呈现，每一行对应一个簇号，表格中的内容表示这个簇的状态和指向。比如，若某个簇是空闲的，表格对应位置可能记录一个特殊标记（如 0 ）；若某个簇属于某个文件，表格里会记录下下一个簇的簇号（就像链条上的一环扣一环 ），通过不断查找下一个簇号，就能找到文件的所有数据存储位置。
- 计算相关要点
- 簇号计算：知道文件起始簇号，根据文件大小和每个簇容量，可计算文件占用簇数及后续簇号。如文件大小 10KB，簇大小 4KB，起始簇号为 5 ，则占用簇数约为 3（10KB÷4KB 向上取整 ），后续簇号可通过 FAT 表中指针查找 。
- 计算原理：还是以仓库为例，假设一个文件大小是 10KB，每个小格子（簇）容量是 4KB。因为文件不能拆分存储在不连续的部分簇里，所以 10KB÷4KB = 2.5 ，但实际上 2 个小格子装不下，需要向上取整为 3 个小格子。若起始簇号是 5，这就表示文件从第 5 个小格子开始存放。然后通过 FAT 表中记录的指针信息（即下一个簇号 ），就能依次找到后续存放文件数据的簇，比如第 5 个簇记录了下一个簇是 6，第 6 个簇又记录下一个是 7 ，这样就知道文件存放在 5、6、7 这三个簇里。
- 实际应用场景：在操作系统向磁盘写入文件时，就会进行这样的计算。操作系统先确定文件大小和每个簇的容量，算出需要多少个簇，再从磁盘的空闲簇中找到合适的起始簇号，然后把文件数据依次存放到这些簇里，并在 FAT 表中记录好簇号之间的连接关系。
- 空间计算
- 计算原理：FAT 表项大小决定了每个簇在 FAT 表中记录信息所占用的空间。以 FAT16 为例，16 位表示一个表项，而 1 字节等于 8 位，所以 16 位就是 2 字节。如果磁盘有 n 个簇，那就相当于有 n 个这样的记录项，每个记录项占 2 字节，那么 FAT 表占用的空间自然就是 n×2 字节。比如磁盘有 1000 个簇，FAT16 表占用空间就是 1000×2 = 2000 字节。
- 不同 FAT 类型对比：FAT16、FAT32 等不同类型的 FAT 系统，主要区别之一就是表项大小不同。FAT32 的表项是 32 位（即 4 字节 ），相比 FAT16 能表示更多的簇，适合大容量磁盘。当磁盘簇数很多时，虽然 FAT32 每个表项占用空间大，但能管理更大的磁盘空间；而 FAT16 在磁盘簇数较少时比较适用，占用空间相对较小。
- 文件定位计算：给定文件逻辑块号，通过文件目录找到索引节点（含 FAT 表指针 ），再在 FAT 表中查找对应簇号，换算出物理块号，实现文件定位 。
- 计算原理：当用户要读取一个文件时，操作系统先在文件目录里找到这个文件对应的索引节点（可以把索引节点想象成文件的 “档案袋”，里面有很多关于文件的重要信息，包括指向 FAT 表的指针 ）。然后根据索引节点里的 FAT 表指针，找到 FAT 表中记录这个文件簇号信息的位置。比如文件的逻辑块号对应的簇号在 FAT 表中查到是 10 ，操作系统就知道要去磁盘上第 10 个簇读取数据。再根据磁盘的物理结构，把簇号换算成物理块号（因为磁盘物理存储可能有特定的编址方式 ），这样就能准确找到文件数据在磁盘上的物理位置，实现文件定位。
- 实际操作流程示例：假设用户在电脑上双击打开一个文本文件，操作系统首先在文件夹对应的目录里查找这个文件的索引节点信息，获取到指向 FAT 表的指针后，在 FAT 表中查找该文件的簇号信息，接着按照簇号依次从磁盘上读取数据，最后把这些数据组合起来，在文本编辑器里显示出文件内容。
（三）文件存储空间的管理方式
- 空闲表法
- 原理：将外存上所有空闲区视为一个文件，用一张空闲表记录各空闲区起始块号和块数。分配空间时，找合适空闲区分配；回收时，更新空闲表 。
- 优点：简单直观，类似内存动态分区分配。
- 缺点：适合连续分配，不适合大量小文件频繁分配回收，易产生外部碎片 。
- 空闲链表法
- 原理：把空闲块或空闲区链接成链表。有单块链表（每个空闲块含指向下一空闲块指针 ）和成组链表（将若干空闲块成组，每组首块记录下组位置及本组块数 ） 。分配时从链表取块，回收时插入链表 。
- 优点：灵活管理空闲空间，适合非连续分配。成组链表结合连续和链接优点，提高查找和分配效率 。
- 缺点：单块链表查找效率低；成组链表管理稍复杂 。
- 位示图法
- 原理：用一个二进制位对应一个物理块，位值 0 表示空闲，1 表示已分配。通过位示图可快速判断块状态，进行分配回收操作 。分配时找 0 位，回收时将对应位清 0 。
- 优点：空间管理紧凑，分配回收速度快，可通过位运算实现 。
- 缺点：位示图需占用一定内存空间，大规模磁盘管理时，位示图可能较大 。
- 成组链接法
- 原理：将空闲块分组，每组第一个块记录下一组空闲块信息（如块数、块号 ），最后一组空闲块的第一个块无后续组信息。超级块记录第一组空闲块信息 。分配时从第一组取块，不足时从后续组移块补充；回收时先加入当前组，满组后创建新组 。
- 优点：结合多种方法优点，高效管理大量空闲块，UNIX 系统常用 。
- 缺点：实现相对复杂，需维护组间链接和空闲块信息 。