磁盘结构与FAT文件系统

2011-07-24 13:33:41来源: 互联网 关键字:磁盘  结构  文件  文件系统
磁盘结构与FAT文件系统
FAT 文件系统的组织结构
1. 软盘数据的逻辑存储
软盘无须低级格式化和分区操作,只需用FORMAT 命令做高级格式化即可。经过格式化操作之
后,系统将在软磁盘上建立以下的数据结构:
(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。其表项可以是以下四种表示方式之一:
A.一个数字,代表指向另一个簇的指针。
B.数字0,表示一个未使用的簇
C.一个坏扇区标记
D.文件结束标记符EOF
(3) 文件根目录表FDT:一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。
2. 硬盘中的数据组织
刚刚从厂商处购来的新硬盘既无任何数据,也不能写入任何数据,必须先进行低级格
式化,FDISK 分区,FORMAT 高级格式化后方可使用。对硬盘的这一系列初始化工作,称之为
硬盘准备。过程如下:
低级格式化---------------FDISK 分区-------------------FORMAT 高级格式化
(1)低级格式化:对硬盘划分磁道和扇区,在扇区的地址域上标注地址信息,并剔出坏磁
道。
(2)FDISK:允许整个物理硬盘在逻辑上划分成多个分区(最多4 个),以实现多个操作系
统共享硬盘空间。如果将整个物理盘全部划归DOS/WINDOWS 管理,则FDISK 分区的作用是将一
个物理盘划分一个主分区和一个扩展分区,然后再将扩展分区划分成一个或多个逻辑盘。在
硬盘上建立分区表的同时,FDISK 把主引导记录MBR 写到硬盘的主引导记录(柱面0,磁头0,
扇区1),并激活一个用户指定的分区。
(3)FORMAT:在DOS 分区空间划分逻辑扇区,生成DOS 引导扇区(即逻辑0 扇区)DBR,文件
分配表FAT 和根文件目录表FDT。
硬盘在DOS/WINDOWS 的管理下,数据信息由MBR,DBR,FAT,FDT 和数据区5
个部分组成。与软盘的数据结构相比较,硬盘多了一个数据区MBR(Master BootRecord)。
MBR 称为硬盘主引导记录。它是由FDISK 建立在硬盘柱面0,磁头0,扇区1 的硬盘引导记录数
据区,用于硬盘启动时将系统控制权转给用户指定的,并在分区表中登记了的某个操作系统
区。
MBR DBR FAT1 FAT2 根目录 数据区
MBR 位于0 柱,0 头,1 扇区 DBR 从逻辑0 扇区开始
FAT1 从逻辑1 扇区开始
硬盘FAT32 文件系统的数据组织结构:
MBR DBR DBR 副本 保留扇区 FAT1 FAT2 根目录FDT 数据区
MBR 位于0 柱,0 头,1 扇区 DBR 从逻辑0 扇区开始
DBR 副本从逻辑6 扇区开始 FAT1 从逻辑32 扇区开始
硬盘的数据区结构与软盘相比较有两点主要区别:
(1) 多了一个独立于操作系统的MBR
(2) 硬盘的FAT1,FAT2 和根目录FDT 的大小及起止扇区并不固定,它于逻辑盘的容量有
关。
虽然硬盘的FAT1,FAT2 和根目录FDT 表的大小与起始扇区号和逻辑盘的容量有关。但是,根
目录FDT 的大小总为32 个扇区。;
二、硬盘主引导记录(DBR)及其结构
硬盘的0 柱面,0 磁头,1 扇区称为主引导扇区,FDISK 程序写到该扇区的内容称为主引导记录
(MBR)。该记录占用512 个字节,它用于硬盘启动时将系统控制权转给用户指定的,并在分
区表中登记了某个操作系统分区。
主引导记录记录磁盘最重要的结构信息。主引导记录是硬磁盘作分区时建立的(Fdisk)。主
引导记录包括一小段执行代码(主引导代码)、磁盘特征和硬盘分区表。主引导记录(以及后
面介绍的引导扇区)结束的两个字节必须是引导自举标记0x55AA。
磁盘特征位于0x01B8, 指定磁盘操作系统。
软盘无主引导记录。软盘的第一个扇区是引导扇区。虽然每个硬盘包含一个主引导记录, 只
有其拥有活动主分区时才用主引导代码。
主引导代码实现下列功能:
* 扫描分区表查找活动分区;
* 寻找活动分区的起始扇区;
* 将活动分区的引导扇区读到内存;
* 执行引导扇区的运行代码。
* 如果主引导代码未完成这些功能, 系统显示下列错误信息:
* Invalid partition table
* Error loading operating system
* Missing operating system
1. MBR 的读取
硬盘的引导记录(MBR)是不属于任何一个操作系统,也不能用操作系统提供的磁盘操作命
令来读取它。
2. MBR 的组成
一个扇区的硬盘主引导记录MBR 由4 个部分组成:
(1)主引导程序(偏移地址0000H~0088H),它负责从活动分区中装载并运行系统引导程
序。
(2)出错信息数据区偏移地址(0089~00E1 为出错信息,10E2H~10BD 全为0 字节)
(3)分区表(DPT,Disk Partition Table).含4 个分区项偏移地址01BEH~01FDH,每个
分区表项长16 个字节,共64 字节为分区项1,分区项2,分区项3,分区项4).其中,加下划线的16

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