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Le système de fichier FAT (File Allocation Table) est l'un des premiers systèmes de fichiers. Il a été utilisé dans un premier temps sous QDOS et MSDOS, puis dans la branche 9x de Windows.
Le système FAT s'est décliné en différentes versions rendues nécessaires par l'évolution des capacités de stockage. Parmi ces différentes versions, on retrouve le FAT 12 utilisé dans les disquettes, et le FAT 32 apparu avec Windows 95, qui reste encore très utilisé malgré une limitation de la taille des fichiers à 4Go.
Le FAT 32 est également utilisé dans les cartes mémoires des appareils nomades du fait de sa grande simplicité d’implémentation.
Le système de fichiers NTFS (NT File System) est arrivé avec la première version de Windows NT. Il est maintenant utilisé dans la plupart des systèmes Windows récents.
Contrairement aux systèmes de fichiers de type FAT, NTFS permet la gestion des droits très spécifiques (ACL) sur les fichiers et répertoires. De plus, il peut chiffrer via EFS (Encrypting File System), compresser des fichiers, ainsi qu'établir des quotas par volume.
NTFS est donc un système de fichier destiné à un contexte multiutilisateur.
Le système de fichiers Ext (Extended File System) est le système historique de GNU/Linux. La version la plus utilisée étant l'Ext2 ou sa version journalisée, Ext3.
Le problème majeur des systèmes précédents est la fragmentation. Or, l'Ext2 est implémenté de façon à éviter toute fragmentation. De plus, comme le NTFS, il gère les droits utilisateurs selon les ACL UNIX.
La nouvelle version d’Ext, Ext4, implémente de nouvelles fonctions permettant de diminuer encore plus les problèmes liés à la fragmentation. Grâce à ce système de fichier, les distributions Linux démarrent plus rapidement.
Le système de fichiers HFS (Hierarchical File System) a été spécialement conçu par Apple pour son système d'exploitation Mac OS.
Le HFS a été créé pour remplacer le MSF (Macintosh File System) en 1985 dans le but d'avoir un système de fichiers adapté aux disques durs. Il a par la suite été décliné en plusieurs versions : le HFS+ depuis Mac OS 8.1, puis le HFSX depuis Mac OS 10.4.
D'un point de vue technique, la révolution réside dans le fait que les fichiers étaient référencés par des identifiants plutôt que des noms de fichiers, ce qui a permis d'avoir un gain de performances considérable lors de l'affichage du contenu d'un dossier.