磁记录原理 - 图文(2)

2019-01-07 18:25

硬盘磁道格式见下图。

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扇区交错数:

由于硬盘转速高于软盘十倍,当系统欲连续读取同一磁道的几个扇区时,读第一个扇区进入缓冲区后,在向系统传送时,因盘片旋转太快,第二个扇区可能早就从磁头下方越过,必需等待盘片转一圈后再读第二个扇区。因此,扇区的位置号不是顺序编号,根据磁盘数据传输率,让扇区交错排列,当第一个扇区读出并完成传送后,第二个扇区正好位于磁头的下方。例如,扇区交错数为6的排列如下:

1,4,7,10,13,16,2,5,8,11,14,17,3,6,9,12,15

磁盘的文件系统

我们平常使用磁盘存取数据是通过操作系统,以文件为单位,用文件名作标示符对某一数据集合进行存贮和读取。具体存在什么位置,到哪去读取是由操作系统完成的。为简单地说明文件系统的工作原理,我们介绍DOS如何处理1.4M软盘的文件系统(便于做实验)。 磁盘格式化后,DOS对磁盘的操作均采用逻辑扇区为访问对象。逻辑扇区编号以0磁头0磁道上的第1个扇区为逻辑0扇区,对某一磁道先编低号磁头下的所有扇区号,然后编下一磁头号下的所有扇区号,直到该磁道所有磁头下的扇区都编完,再进到下1磁道,依次类推。 磁盘逻辑格式布局:

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1. 保留区:(0扇区)主要是磁盘的参数表。

2. FAT:文件分配表,表明每个文件都存贮在哪些扇区。 3. FDT:目录区,每个文件的目录信息。 保留区

我们主要关注磁盘I/O参数表(BPB),从0BH位置开始的19个字节。下面按顺序列出11个参数,其括号内的数字是参数的字节数。 每扇区字节数(2),每簇扇区数(1),保留扇区(2),FAT数目(1),根目录登记项数(2), 总扇区数(2),磁盘介质标志(1),每个FAT扇区数(2),每道扇区数(2),磁头数(2), 隐含扇区数(2)。 以1.4M软盘为例:

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说明:

1. 从0BH位置取2字节:00 02,低字节在前,每扇区是512字节。 2. 取1个字节:01,每簇1个扇区。

3. 取2个字节:01 00,保留扇区是1个扇区。 4. 取1个字节:02,有2个FAT。

5. 取2个字节:E0 00,根目录登记项数224个。

6. 取2个字节:40 0B,总扇区数11*256+64=2880个。 7. 取1个字节:F0,1.4M磁介质标志。

8. 取2个字节:09 00,每个FAT有9个扇区。 9. 取2个字节:12 00,每个磁道有18个扇区。 10. 取2个字节:02 00,有2个磁头。 11. 取2个字节:00 00,0个隐含扇区。

文件目录表(FDT)

每个文件目录登记项在FDT中占32个字节,每个扇区是512字节,可有16个目录项,整个磁盘有224个目录登记项,所以FDT占用14个扇区。

文件名域(8):8个字节,存放文件名的8个ASCII码。 扩展名域(3):3个字节,文件扩展名3个ASCII码。 属性域(1):1个字节,20H(存档),01H(只读),02H(隐含),04H(系统),10H(子

目录)

时间域(2):2个字节,小时(高5位),分(中间6位),秒(低5位)。 日期域(2):2个字节,年(高7位,相对1980年),月(中间4位),日(低5位)。 首簇域(2):2个字节,分配给文件的第1个簇号,其他簇可在FAT的“簇号链”中找到。 长度域(4):4个字节,文件的实际字节数。

文件分配表(FAT)

FAT的第1个字节是磁盘介质标志,后面2个字节(12位格式)是FFH。下面就是文

件的“簇号链”。

文件数据区首扇区号=保留扇区数+FAT扇区数+FDT扇区数。 1.4M软盘的文件数据区首扇区号=1+9+9+14=33(21H)

在文件目录表中给出了每个文件的首簇号,有了它就可在FAT的“簇号链”中找到它的其

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他簇号,根据簇号就能计算出文件存放的逻辑扇区号。 逻辑扇区号=(簇号-2)* 每簇扇区数+文件数据区首扇区号 FAT簇登记项的获取方法: 1. 将当前的簇号乘以1.5。

2. 取乘积的整数部分作为该簇号在FAT的相对位移。 3. 从此位移地址取出一个16位字数据(低字节在前)。 4. 若当前簇号是偶数(即乘积为整数),则取其字数据的低12位,否则取其高12位。 5. 12位的簇登记项值若非FFFH,则是簇号链中当前簇的后续的簇号,否则,当前簇为链

中最后一簇号。

下面根据1个实际磁盘的例子,说明FDT和FAT的存贮格式。 如1个1.4M软盘上存有2个文件,目录如下

先看目录表(FDT)

FDT首扇区号=保留区(1)+ FAT1(9) + FAT2(9) = 19 (13H)

从第3行开始

1.54 45 53 54 是文件名“TEST“的ASCII码,42 41 53 是文件扩展名“BAS“的ASCII

码。

2.20H是文件属性,是“存档”文件。

3.4CH 57H是时间,二进制为 0101011101001100,高5位:10时,中6位:58分,低5

位:12秒。

4.56H 3FH是日期,二进制为 0011111101010110,高7位:31+1980=2011年,中4位:

10月,低5位:22日。 5.02H 00H是首簇号:02。

6.80H 00H 00H 00H 是文件长度:128个字节。

第2个文件“kongjun.TXT“分析方法同上。它的首簇号是:03。 有了首簇号,我们来看FAT的“簇号链”。

第1个文件的首簇号是2(偶数),2*1.5=3,从FAT偏移3的地址取出FFH 4FH,(4FFFFH), 偶数取低12位:FFFH,说明2簇是它的最后1个簇(只有1个簇)。

文件扇区号=(簇号-2)* 每簇扇区数+文件数据区首扇区号=(2-2)* 1 + 33 = 33 (21H).

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这就是文件内容:

第二个文件的首簇号是03(奇数),3*1.5=4.5,取整:4,在FAT中取出:4FH 00H(004FH),

取高12位,004(偶数),这是下1簇号,由这个簇好再取下一簇好。4*1.5=6,取整:6,在FAT中取出:05H 60H (6005H),偶数取低12位:005H,下一簇号是5。依此类推,找出这个文件存储的所有簇号。 第一个簇号是:3。(3-2)* 1 +33 = 34 (22H)。

这就是文件的内容:(按ASCII码存储)

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