FAT12/16詳細レイアウト

MBRのレイアウト

位置	長さ	内容
+0	446
+446	16	パーティションテーブル１
+462	16	パーティションテーブル２
+478	16	パーティションテーブル３
+494	16	パーティションテーブル４
+510	2	識別子 0x55aa

パーティションテーブル１

位置	長さ	内容
446+0	1	ブートできるか	0x00	ブート不可
446+0	1	ブートできるか	0x80	ブート可
446+1	3	開始ヘッダ、セクタ、シリンダ
446+4	1	システムID	0x01	FAT12(32680セクタ未満の場合)
			0x04	FAT16（32,680–65,535 セクタまたは、16 MB–33 MB）
			0x06	FAT16（33MB-4GB）
446+5	3	終了　ヘッダ、セクタ、シリンダ
446+8	4	パーティションの開始セクタ番号
446+12	4	パーティションのセクタ数

BSRのレイアウト

位置	長さ	内容
+0	3	ジャンプ命令。ブートできる／できないにかかわらず 0xEB で始まるジャンプ命令が格納されていないとディスクとして認識されない。
+3	8	OEM ID（"MSDOS 5.0"など文字で格納される)
+11	25	バイオスパラメータブロック(ＢＰＢ)
+36	26	拡張ＢＰＢ
+62	448	起動命令コード
+510	2	識別子（0x55aa）

ＢＰＢのレイアウト

位置	長さ	内容
11+0	2	１セクタのバイト数
11+2	1	１クラスタのセクタ数
11+3	2	予約セクタ。FAT とBSRの隙間が無いときは１。BSRぶんも含む。
11+5	1	FATの数。常に２。
11+6	2	ルートディレクトリエントリ数。通常５１２。
11+8	2	セクタ数。 65536セクタ未満の場合はここに格納される。
11+10	1	メディア識別子。	0xF8	ハードディスク
11+10	1	メディア識別子。	0xF0	フロッピー
11+11	2	１つのFATのセクタ数。
11+13	2	１トラックのセクタ数。
11+15	2	ヘッド数。
11+17	4	隠されたセクタ数。 MBRの位置からBSRの位置のセクタ数。
11+21	4	大きなサイズのセクタ数。セクタ数が65536セクタ以上のときはここに格納される。

拡張BPB

位置	長さ	内容
11+25	1	物理ドライブ番号	0x80	ハードディスク
11+25	1	物理ドライブ番号	0x00	フロッピー
11+26	1	予約
11+27	1	拡張識別子。 0x28または0x29。
11+28	4	ボリュームシリアル番号。フォーマット時にランダムな番号を入れる。
11+32	11	ボリュームラベル。"NO NAME"。
11+43	8	ファイルシステム型。"FAT16 "などと文字列で入る。

ディレクトリレイアウト

位置

長さ

内容

ファイル名。ショートファイル名。８文字＋３文字形式。
先頭１バイトが識別子の役割をしている。
　0x00：未使用領域
　0x05：漢字コードで先頭バイトが0xe5のとき0x05に置き換える
　0xe5：削除されたエントリ

+11

ファイル属性

0x01

読み取り専用

0x02

隠しファイル

0x04

システムファイル

0x08

ボリュームラベル

0x10

ディレクトリ

0x20

圧縮

0x0f

ロングファイル名

+12

ファイル名の小文字判定ビット

0x08

ファイル名の始めの8文字が小文字。

0x10

拡張子が小文字。

+13

ファイル生成時刻の１０ｍｓ単位。２秒までの時刻を格納する。

+14

ファイル生成時刻

+16

ファイ生成日付

+18

最終アクセス日付

+20

未使用。 FAT32のときクラスタ番号の上位桁が格納される

+22

更新時刻

+24

更新日付

+26

先頭クラスタ番号

+28

ファイル長

ファイル生成時刻、更新時刻（+14、+22)

　時刻内の各項目は必要なビット数しか確保していません。時：５ビット、分：６ビット、秒：５ビット。秒は0～59で６ビット必要なはずですが２秒単位で格納することになっているので、0～29が格納されます。ファイル生成時刻の10ms単位の時刻が２秒未満をあらわすのはそのためです。ワードで表現すると以下のようになります。リトルエンディアンなので物理的には上位下位バイトが反転して格納されます。

hhhh
hmmm

mmms
ssss

日付(+ 16、+18、 +24)

　同様に日付をワードで表現すると以下のようになります。

yyyy
yyym

mmmd
dddd

　年は1980年を 0 とし７ビットで表現できる最大値 127 まで格納できるので、 1980+127 = 2107年まで格納できます。月日はそれぞれ1～12、1～31となります。

ファイル名の小文字判定ビット(+12)　　

　ショートファイル名（DOS）のルールでは小文字は許されていません。しかし、Windowsで小文字だけのファイル名を作ってもロングファイル名のエントリは作成されません。実際のファイル名は大文字で登録されこのビットが立ちます。このビットが立っていると小文字で表示されます。
　

ファイル作成の例
ファイル名の例	ロングファイル名生成	実際に格納される文字列	解説
ABC.TXT	×	ABC TXT	ファイル名がそのまま格納される
abc.txt	×	ABC TXT	大文字に変換されたファイル名が格納される
abc.TXT	×	ABC TXT	この場合も同様にロングファイル名のエントリは作成されない。
Abc.txt	○	ABC TXT	同様に大文字に変換されて格納されるがロングファイル名のエントリも作成される。
abc#.txt	×	ABC# TXT	この場合もロングファイル名は作られない。

　上の４つはショートファイル名が同じになるので同じディレクトリに共存することはできません。

ロングファイル名エントリ

位置

長さ

内容

ロングファイル名エントリの番号。0x40のビットが立っていると終端。

ファイル名１（５文字）

+11

属性　0x0f ロングファイル名

+12

+13

チェックサム

+14

ファイル名２（６文字）

+26

常に０。

+28

ファイル名３（２文字）

ロングファイル名エントリの番号(+0)
	ショートファイル名エントリの直前にロングファイル名エントリは作成されます。複数レコードにわたる場合があるのでその順番を示す番号が１～振られていきます。0x40とORを取った値になっているレコードが最終レコードです。

チェックサム(+ 13)

　　ショートファイル名の１１バイトのサムが対応するロングファイル名レコードすべてに格納されます。チェックサムの計算は現在のサム値を右に１ビットづつローテートしながらファイル名のキャラクタを加算していきます。

　ショートファイル名が"ABC..."となっている例です。始めにsum値は０にしておき"A"のコード0x41を足します。次にその結果を１ビットローテートして0xA0にします。それに"Ｂ"の 0x42 を足し0xE2とします。それを11バイトぶん繰り返します。

ロングファイル名エントリが作成される位置

　"My Name Is Pochi.txt"というファイル名がディレクトリエントリに格納される様子を示しています。

　一番最後にショートファイル名のエントリが作成されます。そのレコードに作成日付やファイルに関する情報が格納されます。ロングファイル名はその直前に作成され、順番が先頭バイトに格納されます。

FATのレイアウト

　FATは１次元の配列でクラスタの状態、次にどのクラスタがつながるかというクラスタチェイン情報を持ちます。

　FATの先頭２つの要素は常に未使用でFAT16では0xfff8、0xffff、FAT12では0xff8、0xfffが格納されています。クラスタ番号は２から始まると考えます。上記の例ではクラスタ２の続きがクラスタ３でその続きがクラスタ４であることをあらわし、クラスタ４には終端マークが格納されています。クラスタ５とクラスタ６は未使用です。
　ディレクトリに格納されているクラスタ番号から先頭のクラスタ番号が分かります。そのクラスタの最後に到達するとFATを見て続きのクラスタを探します。

ディスク上の配置
　FATファイルシステムは86系のCPUで開発されたのでリトルエンディアンで考えられています。私はリトルエンディアンにあまりなじみがないのでなかなか理解に苦しみました。FAT16は２バイトでクラスタの情報をあらわすため反転するだけでいいのですが、FAT12は12ビット、つまり１バイト半なのでやっかいです。

　FAT12のディスク上の配置です。
　クラスタ番号からFAT内の該当する位置を求めるためにはまず先頭からのビット位置を求め、それを１バイトのビット数（８）で割ってバイト位置を求めます。余りがある場合はシフト、余りのない場合は上位４ビットをクリアする、という方法で器械的に求めることができます。

[クラスタ番号]×[１２ビット]＝ビット位置
[ビット位置]÷８＝バイト位置

　クラスタ２で考えてみると、

　２×１２＝２４　２４÷８＝３余り０

なので３バイト目からの２バイトを反転させて、上位４ビットをクリアします。

　クラスタ３の場合は、

　３×１２＝３６　３６÷８＝４余り４

だから、４バイト目からの２バイトを反転させ４ビットシフトです。