专利名称：一种微型fat文件系统及其数据快速访问方法
技术领域：
本发明涉及文件系统压缩技术领域，特别是涉及一种微型文件分配表(File Allocation Table, FAT)文件系统及其数据快速访问方法。
背景技术：
目前，FAT文件系统已经得到了最广泛的使用，由于文件系统简单易用，使得在外 围电子设备中嵌入FAT文件系统的需求日益强烈。但由于电子设备微型化和低功耗的趋 势，外围电子设备中不可能有很大的存储空间，因此对支持快速访问的嵌入式微型FAT文 件系统的要求极为迫切。现有的FAT文件系统主要由以下四部分组成(1)引导记录(DBR)位于0面0道1扇区，说明磁盘结构信息。(2)文件分配表(FAT)用于记录磁盘空间的分配情况，指示硬盘数据信息存放的 柱面及扇区的信息指针。(3)文件根目录表FDT —个指示以存入数据信息的索引。记录磁盘上存储文件的 大小，位置，日期和时间等数据。(4)数据区存放数据信息。FAT文件系统的在磁盘中的存储是以簇为单位的，每簇至少为512字节，每个FAT 文件系统中还有大量的保留簇。为了组成一个完整的FAT文件系统，至少要占用上百K字 节的存储空间。FAT文件系统的这个特点，给存储空间有限的处理器对文件系统的应用带来 了不可避免的限制。因此，研究人员提出了多种压缩FAT文件系统的方法，以减少其占有的存储空间。 但又普遍存在压缩率低，并且不支持上位机对压缩后的FAT文件系统的快速访问等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微型FAT文件系统及其数据快速访问方法。其实现了 一种通用的、仅需要较小存储空间的、支持快速访问的FAT文件系统。为实现本发明的目的而提供一种微型FAT文件系统的数据快速访问方法，所述方 法，包括下列步骤步骤100.根据FAT文件系统的结构，将所述FAT文件系统中的大量的重复数据压 缩，得到一个仅占设定存储空间的FAT文件系统的数据；步骤200.将得到的所述数据存储到流水线存储结构ROM中，再将数据从所述流水 线存储结构ROM中取出来；步骤300.将从所述流水线存储结构ROM中取出来的数据快速解压缩。所述步骤100，包括下列步骤将所述FAT文件系统的DBR表、FAT表、FDT表和数据区，以及两个重复的FAT表压缩。
所述步骤200，包括下列步骤 步骤210.接收时钟信号和数据存储到所述设定存储空间；步骤220.在输出一个数据的同时从所述设定存储空间预取数据到设定缓存中， 实现在一个时钟内对文件读写操作快速回应。所述压缩是采用高压缩率的无损解压缩算法。所述设定存储空间和所述设定缓存，是根据系统需求进行设定。为实现本发明的目的还提供一种微型FAT文件系统，所述系统，包括压缩装置，用于根据FAT文件系统的结构，将所述FAT文件系统中的大量的重复数 据压缩，得到一个仅占设定存储空间的FAT文件系统的数据；流水线存储结构ROM，用于将得到的所述数据存储和取出；解压缩装置，用于将从所述流水线存储结构ROM中取出来的数据解压缩。所述压缩装置，将所述FAT文件系统的DBR表、FAT表、FDT表和数据区，以及两个 重复的FAT表压缩。所述流水线存储结构ROM，包括设定存储空间，用于接收时钟信号和数据；设定缓存，用于从所述设定存储空间预取数据缓存；其中，当需要输出一个数据时，从所述设定存储空间预取数据到设定缓存中，实现 在一个时钟内对文件读写操作快速回应。所述压缩装置和解压缩装置，是采用高压缩率的无损解压缩算法。所述设定存储空间和所述设定缓存，是根据系统需求进行设定。本发明的有益效果是采用本发明的微型FAT文件系统及其数据快速访问方法，大大的提高了压缩率， 有效的文件系统占用的存储空间，同时支持主机对文件系统的快速访问，有效的促进了微 型嵌入式文件系统在各种平台上的广泛应用。
图1是本发明的微型FAT文件系统的结构示意图；图2是本发明的微型FAT文件系统的数据快速访问方法的步骤流程图；图3是本发明中流水线存储结构ROM的示意图；图4是本发明中向流水线存储结构ROM中存取数据的步骤流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明的微型FAT文件系统及其数据快速访问方法进行进一步详细说明。应当理解，此处 所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明的微型FAT文件系统及其数据快速访问方法，将文件系统中的大量的重复 数据快速压缩，得到一个仅占较小存储空间的微型文件系统的数据，将得到的数据存储起 来后，在需要获取FAT数据时，相应的解压缩算法实现对压缩数据的快速解压，并把解压后 数据发送出去，从而实现对FAT系统的快速访问。此文件系统可以在1个时钟内实现对文件读写操作的回应，确保了上位机对文件系统数据的快速访问。高压缩率的无损解压缩算 法，在确保高压缩率的前提下，同时确保解压后的数据是符合FAT文件系统的标准，可 以在 多种平台上使用。 下面结合上述目标详细介绍本发明的微型FAT文件系统，图1是本发明的微型FAT 文件系统的结构示意图，如图1所示，所述微型FAT文件系统，包括压缩装置1，用于根据FAT文件系统的结构，将所述FAT文件系统中的大量的重复 数据压缩，得到一个仅占设定存储空间的FAT文件系统的数据；其中，所述压缩装置1，将所述FAT文件系统的DBR表、FAT表、FDT表和数据区，以 及两个重复的FAT表压缩。流水线存储结构R0M2，用于将得到的数据存储和取出；所述流水线存储结构R0M2，包括设定存储空间21，用于接收时钟信号和数据；设定缓存22，用于从所述设定存储空间预取数据缓存；其中，当需要输出一个数据时，从设定存储空间预取数据到设定缓存中，实现在一 个时钟内对文件读写操作快速回应。解压缩装置3，用于将从所述流水线存储结构ROM中取出来的数据解压缩。所述压缩装置1和解压缩装置3，是采用高压缩率的无损解压缩算法。采用本发明的微型FAT文件系统，能够在1个时钟内实现对文件读写操作的回应， 确保了上位机对文件系统数据的快速访问。相应于本发明的一种微型FAT文件系统，还提供一种微型FAT文件系统的数据快 速访问方法，图2是本发明的微型FAT文件系统的数据快速访问方法的步骤流程图，如图2 所示，所述方法，包括下列步骤步骤100.根据FAT文件系统的结构，将所述FAT文件系统中的大量的重复数据快 速压缩，得到一个仅占设定存储空间的微型FAT文件系统的数据；通过观察FAT文件系统的结构，发现DBR、FAT表、FDT以及数据区中有大量的空间 被0数据占用，并且文件系统中有两个重复的FAT表，这些冗余的数据是快速解压缩压缩算 法实现基础。本发明中采用高压缩率的无损解压缩算法，以尽可能提高压缩率为前提之一，以 支持快速访问FAT为前提之二，将大小为IK的压缩文件系统快速恢复成容量为2M的标准 FAT系统。在确保高压缩率的前提下，同时确保解压后的数据是符合FAT文件系统的标准， 可以在多种平台上使用。步骤200.将得到的所述数据存储到流水线存储结构ROM中，再将数据从所述流水 线存储结构ROM中取出来；传统的FAT文件系统都存放到flash芯片中，它对数据的操作一般都是以块 (512B)为单位的。例如标准SD接口采用的时钟一般是25M，采用本发明使用的流水线存储 结构ROM，可以在513个周期(20.4微秒)内将512字节数据上传给上位机。而采用一般的 flash芯片存放FAT文件系统(以HY27US (08/16) 561A芯片为例)，读取512字节数据需要 花费42. 7微秒的时间。流水线存储结构ROM的设计大大提高了网关设备访问文件系统的 速度。
图3是本发明中流水线存储结构ROM的示意图，如图3所示，ROM采用的流水线的 实现方式。ROM的输入为时钟CLK和11根地址线Address，输出为Rom_data_out，设定存 储空间存放着所述FAT文件系统的数据，设定缓存用来暂存输出数据，当ROM输出一个数据 时，同时可以从设定存储空间预取数据到设定缓存中，也就是说，系统可以在一个时钟内把 数据从ROM中取出来，所以此流水线存储结构ROM可以在1个时钟内对文件读写操作快速 回应，使得网关对文件系统的访问十分快速。
图4是本发明中向流水线存储结构ROM中存取数据的步骤流程图，如图4所示，所 述步骤200，包括下列步骤步骤210.接收时钟信号和数据存储到设定存储空间；步骤220.在输出一个数据的同时从设定存储空间预取数据到设定缓存中，实现 在一个时钟内对文件读写操作快速回应。步骤300.将从所述流水线存储结构ROM中取出来的数据快速解压缩。较佳地，本发明中所述设定存储空间和所述设定缓存，是根据系统需求进行设定。 下面以IK存储空间和IB缓存为例，详细说明本发明的技术方案。步骤1.根据FAT文件系统的结构，将所述FAT文件系统中的大量的重复数据快速 压缩，得到一个仅占IK存储空间的微型FAT文件系统的数据；步骤2.将得到的IK大小的数据存储到流水线存储结构ROM中，再将数据从所述 流水线存储结构ROM中取出来；所述ROM采用的流水线的实现方式，大小为1KB。ROM的输入为时钟CLK和11根 地址线Address，输出为Rom_data_out，IK存储空间存放着所述FAT文件系统的数据，IB缓 存用来暂存输出数据，当ROM输出一个数据时，同时可以从IK存储空间预取一个字节的数 据到IB缓存中，也就是说，系统可以在一个时钟内把一个字节的数据从ROM中取出来。所述步骤2，包括下列步骤步骤21.接收时钟信号和IK大小的数据存储到IK存储空间；步骤22.在输出一个数据的同时从IK存储空间预取一个字节的数据到IB缓存 中，实现在一个时钟内对文件读写操作快速回应。步骤3.将从所述流水线存储结构ROM中取出来的数据快速解压缩。本发明的有益效果在于1.本发明通过无损压缩算法得到一个仅需要IK存储空间的微型FAT文件系统； 并通过相应的快速解压缩算法，支持对文件系统的快速访问。2.本发明能够在多种存储空间受限的平台上使用，这个微型FAT文件系统所具备 的高压缩率、通用性、跨平台等特点为微型文件系统的广泛使用奠定了坚实的技术基础。通过结合附图对本发明具体实施例的描述，本发明的其它方面及特征对本领域的 技术人员而言是显而易见的。以上对本发明的具体实施例进行了描述和说明，这些实施例应被认为其只是示例 性的，并不用于对本发明进行限制，本发明应根据所附的权利要求进行解释。
权利要求
1.一种微型FAT文件系统的数据快速访问方法，其特征在于，所述方法，包括下列步骤步骤100.根据FAT文件系统的结构，将所述FAT文件系统中的大量的重复数据压缩， 得到一个仅占设定存储空间的FAT文件系统的数据；步骤200.将得到的所述数据存储到流水线存储结构ROM中，再将数据从所述流水线存 储结构ROM中取出来；步骤300.将从所述流水线存储结构ROM中取出来的数据快速解压缩。
2.根据权利要求1所述的微型FAT文件系统的数据快速访问方法，其特征在于，所述步 骤100，包括下列步骤将所述FAT文件系统的DBR表、FAT表、FDT表和数据区，以及两个重复的FAT表压缩。
3.根据权利要求1所述的微型FAT文件系统的数据快速访问方法，其特征在于，所述步 骤200，包括下列步骤步骤210.接收时钟信号和数据存储到所述设定存储空间；步骤220.在输出一个数据的同时从所述设定存储空间预取数据到设定缓存中，实现 在一个时钟内对文件读写操作快速回应。
4.根据权利要求1所述的微型FAT文件系统的数据快速访问方法，其特征在于，所述压 缩是采用高压缩率的无损解压缩算法。
5.根据权利要求1或3所述的微型FAT文件系统的数据快速访问方法，其特征在于，所 述设定存储空间和所述设定缓存，是根据系统需求进行设定。
6.一种微型FAT文件系统，其特征在于，所述系统，包括压缩装置，用于根据FAT文件系统的结构，将所述FAT文件系统中的大量的重复数据压 缩，得到一个仅占设定存储空间的FAT文件系统的数据；流水线存储结构ROM，用于将得到的所述数据存储和取出；解压缩装置，用于将从所述流水线存储结构ROM中取出来的数据解压缩。
7.根据权利要求6所述的微型FAT文件系统，其特征在于，所述压缩装置，将所述FAT 文件系统的DBR表、FAT表、FDT表和数据区，以及两个重复的FAT表压缩。
8.根据权利要求6所述的微型FAT文件系统，其特征在于，所述流水线存储结构ROM， 包括设定存储空间，用于接收时钟信号和数据；设定缓存，用于从所述设定存储空间预取数据缓存；其中，当需要输出一个数据时，从所述设定存储空间预取数据到设定缓存中，实现在一 个时钟内对文件读写操作快速回应。
9.根据权利要求6所述的微型FAT文件系统，其特征在于，所述压缩装置和解压缩装 置，是采用高压缩率的无损解压缩算法。
10.根据权利要求6或8所述的微型FAT文件系统，其特征在于，所述设定存储空间和 所述设定缓存，是根据系统需求进行设定。
全文摘要
本发明公开了一种微型FAT文件系统及其数据快速访问方法。所述方法，包括下列步骤根据FAT文件系统的结构，将所述FAT文件系统中的大量的重复数据压缩，得到一个仅占设定存储空间的FAT文件系统的数据；将得到的数据存储到流水线存储结构ROM中，再将数据从所述流水线存储结构ROM中取出来；将从所述流水线存储结构ROM中取出来的数据快速解压缩。其实现了一种通用的、仅需要较小存储空间的、支持快速访问的FAT文件系统。
文档编号G06F17/30GK102110145SQ20111003807
公开日2011年6月29日 申请日期2011年2月15日 优先权日2011年2月15日
发明者徐勇军, 徐朝农, 李超, 赵登昌, 骆祖莹 申请人:中国科学院计算技术研究所