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磁盤結(jié)構(gòu)與FAT文件系統(tǒng)
FAT 文件系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)
1． 軟盤數(shù)據(jù)的邏輯存儲(chǔ)
軟盤無須低級(jí)格式化和分區(qū)操作，只需用FORMAT 命令做高級(jí)格式化即可。經(jīng)過格式化操作之
后，系統(tǒng)將在軟磁盤上建立以下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
（1） 引導(dǎo)記錄（DBR）：位于0 面0 道1 扇區(qū)，說明磁盤結(jié)構(gòu)信息。
（2） 文件分配表（FAT）：用于記錄磁盤空間的分配情況，指示硬盤數(shù)據(jù)信息存
放的柱面及扇區(qū)的信息指針。其表項(xiàng)可以是以下四種表示方式之一：
A．一個(gè)數(shù)字，代表指向另一個(gè)簇的指針。
B．?dāng)?shù)字0，表示一個(gè)未使用的簇
C．一個(gè)壞扇區(qū)標(biāo)記
D．文件結(jié)束標(biāo)記符EOF
（3） 文件根目錄表FDT：一個(gè)指示以存入數(shù)據(jù)信息的索引。記錄磁盤上存儲(chǔ)文
件的大小，位置，日期和時(shí)間等數(shù)據(jù)。
（4） 數(shù)據(jù)區(qū)：存放數(shù)據(jù)信息。
2． 硬盤中的數(shù)據(jù)組織
剛剛從廠商處購(gòu)來的新硬盤既無任何數(shù)據(jù)，也不能寫入任何數(shù)據(jù)，必須先進(jìn)行低級(jí)格
式化，F(xiàn)DISK 分區(qū)，F(xiàn)ORMAT 高級(jí)格式化后方可使用。對(duì)硬盤的這一系列初始化工作，稱之為
硬盤準(zhǔn)備。過程如下：
低級(jí)格式化---------------FDISK 分區(qū)-------------------FORMAT 高級(jí)格式化
（1）低級(jí)格式化：對(duì)硬盤劃分磁道和扇區(qū)，在扇區(qū)的地址域上標(biāo)注地址信息，并剔出壞磁
道。
（2）FDISK：允許整個(gè)物理硬盤在邏輯上劃分成多個(gè)分區(qū)（最多4 個(gè)），以實(shí)現(xiàn)多個(gè)操作系
統(tǒng)共享硬盤空間。如果將整個(gè)物理盤全部劃歸DOS/WINDOWS 管理，則FDISK 分區(qū)的作用是將一
個(gè)物理盤劃分一個(gè)主分區(qū)和一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)，然后再將擴(kuò)展分區(qū)劃分成一個(gè)或多個(gè)邏輯盤。在
硬盤上建立分區(qū)表的同時(shí)，F(xiàn)DISK 把主引導(dǎo)記錄MBR 寫到硬盤的主引導(dǎo)記錄（柱面0，磁頭0，
扇區(qū)1），并激活一個(gè)用戶指定的分區(qū)。
（3）FORMAT：在DOS 分區(qū)空間劃分邏輯扇區(qū)，生成DOS 引導(dǎo)扇區(qū)（即邏輯0 扇區(qū)）DBR，文件
分配表FAT 和根文件目錄表FDT。
硬盤在DOS/WINDOWS 的管理下，數(shù)據(jù)信息由MBR，DBR，F(xiàn)AT，F(xiàn)DT 和數(shù)據(jù)區(qū)5
個(gè)部分組成。與軟盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相比較，硬盤多了一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)MBR（Master BootRecord）。
MBR 稱為硬盤主引導(dǎo)記錄。它是由FDISK 建立在硬盤柱面0，磁頭0，扇區(qū)1 的硬盤引導(dǎo)記錄數(shù)
據(jù)區(qū)，用于硬盤啟動(dòng)時(shí)將系統(tǒng)控制權(quán)轉(zhuǎn)給用戶指定的，并在分區(qū)表中登記了的某個(gè)操作系統(tǒng)
區(qū)。
MBR DBR FAT1 FAT2 根目錄 數(shù)據(jù)區(qū)
MBR 位于0 柱，0 頭，1 扇區(qū) DBR 從邏輯0 扇區(qū)開始
FAT1 從邏輯1 扇區(qū)開始
硬盤FAT32 文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)：
MBR DBR DBR 副本 保留扇區(qū) FAT1 FAT2 根目錄FDT 數(shù)據(jù)區(qū)
MBR 位于0 柱，0 頭，1 扇區(qū) DBR 從邏輯0 扇區(qū)開始
DBR 副本從邏輯6 扇區(qū)開始 FAT1 從邏輯32 扇區(qū)開始
硬盤的數(shù)據(jù)區(qū)結(jié)構(gòu)與軟盤相比較有兩點(diǎn)主要區(qū)別：
（1） 多了一個(gè)獨(dú)立于操作系統(tǒng)的MBR
（2） 硬盤的FAT1，F(xiàn)AT2 和根目錄FDT 的大小及起止扇區(qū)并不固定，它于邏輯盤的容量有
關(guān)。
雖然硬盤的FAT1，F(xiàn)AT2 和根目錄FDT 表的大小與起始扇區(qū)號(hào)和邏輯盤的容量有關(guān)。但是，根
目錄FDT 的大小總為32 個(gè)扇區(qū)。；
二、硬盤主引導(dǎo)記錄（DBR）及其結(jié)構(gòu)
硬盤的0 柱面，0 磁頭，1 扇區(qū)稱為主引導(dǎo)扇區(qū)，F(xiàn)DISK 程序?qū)懙皆撋葏^(qū)的內(nèi)容稱為主引導(dǎo)記錄
（MBR）。該記錄占用512 個(gè)字節(jié)，它用于硬盤啟動(dòng)時(shí)將系統(tǒng)控制權(quán)轉(zhuǎn)給用戶指定的，并在分
區(qū)表中登記了某個(gè)操作系統(tǒng)分區(qū)。
主引導(dǎo)記錄記錄磁盤最重要的結(jié)構(gòu)信息。主引導(dǎo)記錄是硬磁盤作分區(qū)時(shí)建立的(Fdisk)。主
引導(dǎo)記錄包括一小段執(zhí)行代碼(主引導(dǎo)代碼)、磁盤特征和硬盤分區(qū)表。主引導(dǎo)記錄(以及后
面介紹的引導(dǎo)扇區(qū))結(jié)束的兩個(gè)字節(jié)必須是引導(dǎo)自舉標(biāo)記0x55AA。
磁盤特征位于0x01B8, 指定磁盤操作系統(tǒng)。
軟盤無主引導(dǎo)記錄。軟盤的第一個(gè)扇區(qū)是引導(dǎo)扇區(qū)。雖然每個(gè)硬盤包含一個(gè)主引導(dǎo)記錄, 只
有其擁有活動(dòng)主分區(qū)時(shí)才用主引導(dǎo)代碼。
主引導(dǎo)代碼實(shí)現(xiàn)下列功能:
* 掃描分區(qū)表查找活動(dòng)分區(qū);
* 尋找活動(dòng)分區(qū)的起始扇區(qū);
* 將活動(dòng)分區(qū)的引導(dǎo)扇區(qū)讀到內(nèi)存;
* 執(zhí)行引導(dǎo)扇區(qū)的運(yùn)行代碼。
* 如果主引導(dǎo)代碼未完成這些功能, 系統(tǒng)顯示下列錯(cuò)誤信息:
* Invalid partition table
* Error loading operating system
* Missing operating system
1． MBR 的讀取
硬盤的引導(dǎo)記錄（MBR）是不屬于任何一個(gè)操作系統(tǒng)，也不能用操作系統(tǒng)提供的磁盤操作命
令來讀取它。
2． MBR 的組成
一個(gè)扇區(qū)的硬盤主引導(dǎo)記錄MBR 由4 個(gè)部分組成：
（1）主引導(dǎo)程序（偏移地址0000H~0088H），它負(fù)責(zé)從活動(dòng)分區(qū)中裝載并運(yùn)行系統(tǒng)引導(dǎo)程
序。
（2）出錯(cuò)信息數(shù)據(jù)區(qū)偏移地址(0089~00E1 為出錯(cuò)信息,10E2H~10BD 全為0 字節(jié))
（3）分區(qū)表(DPT,Disk Partition Table).含4 個(gè)分區(qū)項(xiàng)偏移地址01BEH~01FDH,每個(gè)
分區(qū)表項(xiàng)長(zhǎng)16 個(gè)字節(jié),共64 字節(jié)為分區(qū)項(xiàng)1,分區(qū)項(xiàng)2,分區(qū)項(xiàng)3,分區(qū)項(xiàng)4).其中,加下劃線的16
FAT 文件系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)
1． 軟盤數(shù)據(jù)的邏輯存儲(chǔ)
軟盤無須低級(jí)格式化和分區(qū)操作，只需用FORMAT 命令做高級(jí)格式化即可。經(jīng)過格式化操作之
后，系統(tǒng)將在軟磁盤上建立以下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
（1） 引導(dǎo)記錄（DBR）：位于0 面0 道1 扇區(qū)，說明磁盤結(jié)構(gòu)信息。
（2） 文件分配表（FAT）：用于記錄磁盤空間的分配情況，指示硬盤數(shù)據(jù)信息存
放的柱面及扇區(qū)的信息指針。其表項(xiàng)可以是以下四種表示方式之一：
A．一個(gè)數(shù)字，代表指向另一個(gè)簇的指針。
B．?dāng)?shù)字0，表示一個(gè)未使用的簇
C．一個(gè)壞扇區(qū)標(biāo)記
D．文件結(jié)束標(biāo)記符EOF
（3） 文件根目錄表FDT：一個(gè)指示以存入數(shù)據(jù)信息的索引。記錄磁盤上存儲(chǔ)文
件的大小，位置，日期和時(shí)間等數(shù)據(jù)。
（4） 數(shù)據(jù)區(qū)：存放數(shù)據(jù)信息。
2． 硬盤中的數(shù)據(jù)組織
剛剛從廠商處購(gòu)來的新硬盤既無任何數(shù)據(jù)，也不能寫入任何數(shù)據(jù)，必須先進(jìn)行低級(jí)格
式化，F(xiàn)DISK 分區(qū)，F(xiàn)ORMAT 高級(jí)格式化后方可使用。對(duì)硬盤的這一系列初始化工作，稱之為
硬盤準(zhǔn)備。過程如下：
低級(jí)格式化---------------FDISK 分區(qū)-------------------FORMAT 高級(jí)格式化
（1）低級(jí)格式化：對(duì)硬盤劃分磁道和扇區(qū)，在扇區(qū)的地址域上標(biāo)注地址信息，并剔出壞磁
道。
（2）FDISK：允許整個(gè)物理硬盤在邏輯上劃分成多個(gè)分區(qū)（最多4 個(gè)），以實(shí)現(xiàn)多個(gè)操作系
統(tǒng)共享硬盤空間。如果將整個(gè)物理盤全部劃歸DOS/WINDOWS 管理，則FDISK 分區(qū)的作用是將一
個(gè)物理盤劃分一個(gè)主分區(qū)和一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)，然后再將擴(kuò)展分區(qū)劃分成一個(gè)或多個(gè)邏輯盤。在
硬盤上建立分區(qū)表的同時(shí)，F(xiàn)DISK 把主引導(dǎo)記錄MBR 寫到硬盤的主引導(dǎo)記錄（柱面0，磁頭0，
扇區(qū)1），并激活一個(gè)用戶指定的分區(qū)。
（3）FORMAT：在DOS 分區(qū)空間劃分邏輯扇區(qū)，生成DOS 引導(dǎo)扇區(qū)（即邏輯0 扇區(qū)）DBR，文件
分配表FAT 和根文件目錄表FDT。
硬盤在DOS/WINDOWS 的管理下，數(shù)據(jù)信息由MBR，DBR，F(xiàn)AT，F(xiàn)DT 和數(shù)據(jù)區(qū)5
個(gè)部分組成。與軟盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相比較，硬盤多了一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)MBR（Master BootRecord）。
MBR 稱為硬盤主引導(dǎo)記錄。它是由FDISK 建立在硬盤柱面0，磁頭0，扇區(qū)1 的硬盤引導(dǎo)記錄數(shù)
據(jù)區(qū)，用于硬盤啟動(dòng)時(shí)將系統(tǒng)控制權(quán)轉(zhuǎn)給用戶指定的，并在分區(qū)表中登記了的某個(gè)操作系統(tǒng)
區(qū)。
MBR DBR FAT1 FAT2 根目錄 數(shù)據(jù)區(qū)
MBR 位于0 柱，0 頭，1 扇區(qū) DBR 從邏輯0 扇區(qū)開始
FAT1 從邏輯1 扇區(qū)開始
硬盤FAT32 文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)：
MBR DBR DBR 副本 保留扇區(qū) FAT1 FAT2 根目錄FDT 數(shù)據(jù)區(qū)
MBR 位于0 柱，0 頭，1 扇區(qū) DBR 從邏輯0 扇區(qū)開始
DBR 副本從邏輯6 扇區(qū)開始 FAT1 從邏輯32 扇區(qū)開始
硬盤的數(shù)據(jù)區(qū)結(jié)構(gòu)與軟盤相比較有兩點(diǎn)主要區(qū)別：
（1） 多了一個(gè)獨(dú)立于操作系統(tǒng)的MBR
（2） 硬盤的FAT1，F(xiàn)AT2 和根目錄FDT 的大小及起止扇區(qū)并不固定，它于邏輯盤的容量有
關(guān)。
雖然硬盤的FAT1，F(xiàn)AT2 和根目錄FDT 表的大小與起始扇區(qū)號(hào)和邏輯盤的容量有關(guān)。但是，根
目錄FDT 的大小總為32 個(gè)扇區(qū)。；
二、硬盤主引導(dǎo)記錄（DBR）及其結(jié)構(gòu)
硬盤的0 柱面，0 磁頭，1 扇區(qū)稱為主引導(dǎo)扇區(qū)，F(xiàn)DISK 程序?qū)懙皆撋葏^(qū)的內(nèi)容稱為主引導(dǎo)記錄
（MBR）。該記錄占用512 個(gè)字節(jié)，它用于硬盤啟動(dòng)時(shí)將系統(tǒng)控制權(quán)轉(zhuǎn)給用戶指定的，并在分
區(qū)表中登記了某個(gè)操作系統(tǒng)分區(qū)。
主引導(dǎo)記錄記錄磁盤最重要的結(jié)構(gòu)信息。主引導(dǎo)記錄是硬磁盤作分區(qū)時(shí)建立的(Fdisk)。主
引導(dǎo)記錄包括一小段執(zhí)行代碼(主引導(dǎo)代碼)、磁盤特征和硬盤分區(qū)表。主引導(dǎo)記錄(以及后
面介紹的引導(dǎo)扇區(qū))結(jié)束的兩個(gè)字節(jié)必須是引導(dǎo)自舉標(biāo)記0x55AA。
磁盤特征位于0x01B8, 指定磁盤操作系統(tǒng)。
軟盤無主引導(dǎo)記錄。軟盤的第一個(gè)扇區(qū)是引導(dǎo)扇區(qū)。雖然每個(gè)硬盤包含一個(gè)主引導(dǎo)記錄, 只
有其擁有活動(dòng)主分區(qū)時(shí)才用主引導(dǎo)代碼。
主引導(dǎo)代碼實(shí)現(xiàn)下列功能:
* 掃描分區(qū)表查找活動(dòng)分區(qū);
* 尋找活動(dòng)分區(qū)的起始扇區(qū);
* 將活動(dòng)分區(qū)的引導(dǎo)扇區(qū)讀到內(nèi)存;
* 執(zhí)行引導(dǎo)扇區(qū)的運(yùn)行代碼。
* 如果主引導(dǎo)代碼未完成這些功能, 系統(tǒng)顯示下列錯(cuò)誤信息:
* Invalid partition table
* Error loading operating system
* Missing operating system
1． MBR 的讀取
硬盤的引導(dǎo)記錄（MBR）是不屬于任何一個(gè)操作系統(tǒng)，也不能用操作系統(tǒng)提供的磁盤操作命
令來讀取它。
2． MBR 的組成
一個(gè)扇區(qū)的硬盤主引導(dǎo)記錄MBR 由4 個(gè)部分組成：
（1）主引導(dǎo)程序（偏移地址0000H~0088H），它負(fù)責(zé)從活動(dòng)分區(qū)中裝載并運(yùn)行系統(tǒng)引導(dǎo)程
序。
（2）出錯(cuò)信息數(shù)據(jù)區(qū)偏移地址(0089~00E1 為出錯(cuò)信息,10E2H~10BD 全為0 字節(jié))
（3）分區(qū)表(DPT,Disk Partition Table).含4 個(gè)分區(qū)項(xiàng)偏移地址01BEH~01FDH,每個(gè)
分區(qū)表項(xiàng)長(zhǎng)16 個(gè)字節(jié),共64 字節(jié)為分區(qū)項(xiàng)1,分區(qū)項(xiàng)2,分區(qū)項(xiàng)3,分區(qū)項(xiàng)4).其中,加下劃線的16
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