磁盘结构与FAT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