Ликбез - Структура MS-DOS диска.


     Структура MS-DOS диска.

(C)1997 Digital Man.

      Special for ZX POWER.
________________________________

   Сразу скажу, что данный мате-
риал  предназначаеться  для  тех
людей, которые  уже  набили пару
шишек об  формат дисков  системы
MS-DOS.Итак все диски MS-DOS ор-
ганизованы  одинаковым  образом.
Размер  сектора всегда 512 байт,
все остальное определяет емкость
диска :

┌─────────┬─────────┬──────────┐
│ Емкость │  Трэки  │  Сектора │
├─────────┼─────────┼──────────┤
│ 320 kb  │   40    │     8    │
│ 360 kb  │   40    │     9    │
│ 720 kb  │   80    │     9    │
└─────────┴─────────┴──────────┘

   В отличии от TR-DOS  диска на
дисках   MS-DOS'а   используется
специальная  таблица  размещения
файлов  (File Alloction Table  -
FAT)  для  отведения   дискового
пространства файлам  и  хранения
информации о свободных секторах.
Из соображения  безопасности  на
всех  дисках хранятся по две ко-
пии FAT. Они хранятся последова-
тельно, начиная  со  стороны  0,
трека 0, сектора 1 (сектор 0 за-
нят записью начальной загрузки).
Число  секторов  отведенных  под
FAT определяеться размером  дис-
ка (далее в тексте есть  таблица
при помощи которой можно опреде-
лить рамер FAT). Существуют так-
же  два  типа  построения   FAT,
12-битовая  FAT  или  16-битовая
FAT. Здесь мы рассмотрим  только
12-битовые записи. Т.к. 16-бито-
вая FAT используеться для фикси-
рованых дисков  AT  т.к.  у  них
кластеров больше чем 4096.
  FAT  хранит  информацию о каж-
дом кластере секторов на  диске.
Кластер - это группа стандартных
секторов   обедененых  головками
чтения/записи, и т.к. у дисково-
дов  рамером 5'25 inch всего две
головки то размер  кластера  ра-
вен  двум  секторам  (исключения
составляют одностороние дисково-
ды, которые  иногда  встречаются
на  компьютерах). Пример  разме-
шения   FAT  на  диске  размером
720 kb:
┌──────────────────────────────┐
│0   Сектор начальной загрузки │
├──────────────────────────────┤
│1-6 Таблица размешения файлов │
├──────────────────────────────┤
│7-9    Корневой каталог       │
└──────────────────────────────┘
   Примечание:  необходимо  пом-
нить, что  FAT хранится на диске
в двух копиях!!!
   Каждая позиция в таблице раз-
мещения файлов соответствует оп-
ределенной  позицию  кластера на
диске. Обычно файл занимает нес-
колько кластеров и запись в  ка-
талоге содержит номер  стартово-
го  кластера,  в  котором   хра-
ниться кусочек файла.  Затем  по
смещению  стартового кластера из
FAT  берется  номер   следуюшего
кластера, который  в  свою  оче-
редь содержит  номер  следующего
кластера в цепочке (рис.1).  Для
последнего  кластера,   занятого
файлом, FAT содержит значения от
#FF8 до #FFF. Свободным  класте-
рам соотвествует значение  #000,
а дефектным  секторам #FF7. Зна-
чениоя  от #FF0 до #FF7 приписы-
вают резервным кластерам.
  Номер кластера содержит 3 шес-
тнадцатиричные цифры, для хране-
ния  которых  необходимо  1  1/2
байта. Для  уменьшения  размеров
FAT  числа  для  двух   соседних
кластеров хранятся в трех после-
довательных байтах таблицы.
   Первые три байта  FAT  не ис-
пользуются  для  номеров класте-
ров. Первый  байт  содержит  тип
диска,а следующие два байта рав-
ны #FF.Поскольку эти позиции за-
няты, то   кластеры  нумеруются,
начиная с 2, причем кластера 2 и
3 занимают вторую  тройку байтов
таблицы.
┌────┬─────────────────────────┐
│Код │       Тип диска         │
├────┼─────────────────────────┤
│#FF │двухсторонний, 8 секторов│
│#FE │односторонний, 8 секторов│
│#FD │двухсторонний, 9 секторов│
│#FC │односторонний, 9 секторов│
│#F9 │двухсторонний,15 секторов│
└────┴─────────────────────────┘
   При работе с FAT  надо соблю-
дать такие правила:
   Для   нахождения   следуюшего
кластера файла:
1.Умножте номер кластера на 1,5.
2.Прочитайте 2 байта с  получен-
  ным смещением (округляя вниз).
3.Если номер кластера четный, то
  возьмите младшие 12 бит, иначе
  возьмите старшие 12 бит.
   Для   преобразования   номера
кластера в физическую позицию на
диске необходимы  следующие  вы-
числения:
1.Умножте  результат на    число
  секторов в кластере (обычно 2)
2.Результат  поделите  на  число
  секторов в треке,тем самым по-
  лучите трек, а в  остатке сек-
  тор. Конечно проще,да и лучше,
  все это сделать по таблице пе-
  ресчета.
   Теперь   давайте   рассмотрим
структуру каталога диска. Но для
начала  чтобы определить с каким
именно диском  мы работаем необ-
ходимо проанализировать   0 сек-
тор следующим образом:
┌───┬──────┬───────────────────┐
│См.│Длина │      Описание     │
├───┼──────┼───────────────────┤
│#03│8байт │Тип системы        │
│#0B│1слово│Кол-во байт в сект.│
│#0D│1байт │Секторов в кластере│
│#0E│1слово│Длина BOOT сектора │
│#10│1байт │Кол-во копий FAT   │
│#11│1слово│Кол-во файлов      │
│#13│1слово│Общее число сектор.│
│#15│1байт │ -                 │
│#16│1слово│Число секторов FAT │
│#18│1слово│Секторов в треке   │
│#1A│1слово│Число сторон       │
│#1C│1слово│Число скрытых сект.│
└───┴──────┴───────────────────┘
  Сам каталог распологается сра-
зу за копией FAT. Запись  в  нем
делится на 8 частей:
┌───┬──────┬───────────────────┐
│См.│Длина │      Значение     │
├───┼──────┼───────────────────┤
│#00│8 байт│ Имя файла         │
│#08│3 байт│ Расширение        │
│#0B│1 байт│ Атрибут           │
│#0C│10байт│ Зарезервировано   │
│#16│2 байт│ Время             │
│#18│2 байт│ Дата              │
│#1A│2 байт│ Нач.номер кластера│
│#1C│4 байт│ Размер файла      │
└───┴──────┴───────────────────┘
Смещение #00 и #08:
  Имя и расширение файла обычный
ASCII текст, который  не требует
пояснения. Но при создании файла
или при его переименовании жела-
тельно не  включать  пробелы   и
специальные символы, и оставшие-
ся место в записи имени и расши-
рения файла заполнять пробелами.

Смещение #0B:
  Атрибут файла построен следую-
щим образом:
┌────────┬─────────────────────┐
│  Бит   │       Значение      │
│76543210│                     │
├────────┼─────────────────────┤
│.......1│Файл только для чтен.│
│......1.│Скрытый файл         │
│.....1..│Системный файл       │
│....1...│Метка тома           │
│...1....│Подкаталог           │
│..1.....│Архивный файл        │
│.1......│ -                   │
│1.......│ -                   │
└────────┴─────────────────────┘
   Подкаталог  (Директория) хра-
нится на диске как обычный файл.
Формат  его  записей   идентичен
формату записей  корневого ката-
лога. Только количество  записей
в нем зависит от наличия свобод-
ного места на диске.

Смещение #0C:
   Зарезервировано.

Смещение #16:
   Время=(Часы*2048)+(Мин. *32)+
        + (Секунды + 2).

Смещение #18:
   Дата = (Год - 1980)  * 512) +
        + (Месяц * 32) + День.

Смещение #1A:
   Стартовый кластер файла.

Смещение #1C:
   Размер  файла. В этой  записи
помешено число  без знака длиной
в 4 байта(старший байт идет пер-
вым). Таким образом  файл  может
иметь довольно большие  размеры:
42946967295 байтов.

  Пожалуй на этом можно и закон-
чить теорию и  показать  принцип
чтения файлов и декодировки FAT.

Чтение файла:
        Запись Каталога
 Имя   Расширение   Начальный
 файла              кластер
┌─────┬───┬────────┬────┬──────┐
│MUSIC│MOD│        │0003│      │
└─────┴───┴────────┴─┬──┴──────┘
                     
       ┌───чтение────┘
       │
       │┌чтение┐┌──чтение──┐
       ││      ││          │
  FAT                  
─┬───┬─┴┴┬───┬─┴┴┬───┬───┬─┴─┬──
 │002│005│000│008│000│FF7│FFF│
─┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴──
   2   3   4   5   6   7   8
Под чтение подрозумеваеться чте-
ние кластера с диска.

Декодировка FAT:

     ORG  #8000    ;начало #8000
     LD   HL,BUF   ;загрузка FAT
     LD   B,4      ;в буфер
     LD   DE,1
     CALL LOAD
     LD   DE,BUF
     LD   HL,3     ;в HL номер
     PUSH HL       ;кластера
     LD   B,H      ;HL -> STEK
     LD   C,L      ;HL -> BC
     AND  A        ;BC/2
     RR   B
     RR   C
     ADD  HL,HL    ;HL*2
     ADD  HL,BC    ;HL+BC
     ADD  HL,DE    ;HL+BUF
     LD   D,(HL)   ;D <- (HL)
     INC  HL
     LD   E,(HL)   ;E <- (HL+1)
     POP  HL
     BIT  0,L      ;проверка на
     JR   NZ,ODD   ;четность и
     LD   A,#0F    ;уход если да
     AND  H
     LD   H,A
     JR   CONT
ODD  LD   B,4      ;сдвигаем в
LOOP AND  A        ;право на
     RR   H        ;одну 16-ю
     RR   L        ;цифру
     DJNZ LOOP     ;в HL номер
CONT .             ;следуюшего
     .             ;кластера
     .
     RET
LOAD PUSH HL       ;чтение
     PUSH BC       ;секторов
     LD   C,5      ;диска MS-DOS
     CALL #3D13    ;B-длина
     POP  BC       ;HL-куда
     POP  HL       ;DE-тр./сек.
     INC  H
     LD   A,E
     CP   9        ;кол-во
     JR   C,NET    ;секторов в
     INC  D        ;треке
     LD   E,0
NET  DJNZ LOAD
     RET
BUF  DEFS 4096     ;отводим
                   ;место для
                   ;4 секторов

   Ну  вот пожалуй и  все! И еще
старайтесь после операций записи
файла, сначала проверить на пра-
вильность  изменений FAT,  а за-
тем перекопировать FAT в резерв.
________________________________