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磁盤結構與FAT文件系統
FAT 文件系統的組織結構
1． 軟盤數據的邏輯存儲
軟盤無須低級格式化和分區操作，只需用FORMAT 命令做高級格式化即可。經過格式化操作之
后，系統將在軟磁盤上建立以下的數據結構：
（1） 引導記錄（DBR）：位于0 面0 道1 扇區，說明磁盤結構信息。
（2） 文件分配表（FAT）：用于記錄磁盤空間的分配情況，指示硬盤數據信息存
放的柱面及扇區的信息指針。其表項可以是以下四種表示方式之一：
A．一個數字，代表指向另一個簇的指針。
B．數字0，表示一個未使用的簇
C．一個壞扇區標記
D．文件結束標記符EOF
（3） 文件根目錄表FDT：一個指示以存入數據信息的索引。記錄磁盤上存儲文
件的大小，位置，日期和時間等數據。
（4） 數據區：存放數據信息。
2． 硬盤中的數據組織
剛剛從廠商處購來的新硬盤既無任何數據，也不能寫入任何數據，必須先進行低級格
式化，FDISK 分區，FORMAT 高級格式化后方可使用。對硬盤的這一系列初始化工作，稱之為
硬盤準備。過程如下：
低級格式化---------------FDISK 分區-------------------FORMAT 高級格式化
（1）低級格式化：對硬盤劃分磁道和扇區，在扇區的地址域上標注地址信息，并剔出壞磁
道。
（2）FDISK：允許整個物理硬盤在邏輯上劃分成多個分區（最多4 個），以實現多個操作系
統共享硬盤空間。如果將整個物理盤全部劃歸DOS/WINDOWS 管理，則FDISK 分區的作用是將一
個物理盤劃分一個主分區和一個擴展分區，然后再將擴展分區劃分成一個或多個邏輯盤。在
硬盤上建立分區表的同時，FDISK 把主引導記錄MBR 寫到硬盤的主引導記錄（柱面0，磁頭0，
扇區1），并激活一個用戶指定的分區。
（3）FORMAT：在DOS 分區空間劃分邏輯扇區，生成DOS 引導扇區（即邏輯0 扇區）DBR，文件
分配表FAT 和根文件目錄表FDT。
硬盤在DOS/WINDOWS 的管理下，數據信息由MBR，DBR，FAT，FDT 和數據區5
個部分組成。與軟盤的數據結構相比較，硬盤多了一個數據區MBR（Master BootRecord）。
MBR 稱為硬盤主引導記錄。它是由FDISK 建立在硬盤柱面0，磁頭0，扇區1 的硬盤引導記錄數
據區，用于硬盤啟動時將系統控制權轉給用戶指定的，并在分區表中登記了的某個操作系統
區。
MBR DBR FAT1 FAT2 根目錄 數據區
MBR 位于0 柱，0 頭，1 扇區 DBR 從邏輯0 扇區開始
FAT1 從邏輯1 扇區開始
硬盤FAT32 文件系統的數據組織結構：
MBR DBR DBR 副本 保留扇區 FAT1 FAT2 根目錄FDT 數據區
MBR 位于0 柱，0 頭，1 扇區 DBR 從邏輯0 扇區開始
DBR 副本從邏輯6 扇區開始 FAT1 從邏輯32 扇區開始
硬盤的數據區結構與軟盤相比較有兩點主要區別：
（1） 多了一個獨立于操作系統的MBR
（2） 硬盤的FAT1，FAT2 和根目錄FDT 的大小及起止扇區并不固定，它于邏輯盤的容量有
關。
雖然硬盤的FAT1，FAT2 和根目錄FDT 表的大小與起始扇區號和邏輯盤的容量有關。但是，根
目錄FDT 的大小總為32 個扇區。；
二、硬盤主引導記錄（DBR）及其結構
硬盤的0 柱面，0 磁頭，1 扇區稱為主引導扇區，FDISK 程序寫到該扇區的內容稱為主引導記錄
（MBR）。該記錄占用512 個字節，它用于硬盤啟動時將系統控制權轉給用戶指定的，并在分
區表中登記了某個操作系統分區。
主引導記錄記錄磁盤最重要的結構信息。主引導記錄是硬磁盤作分區時建立的(Fdisk)。主
引導記錄包括一小段執行代碼(主引導代碼)、磁盤特征和硬盤分區表。主引導記錄(以及后
面介紹的引導扇區)結束的兩個字節必須是引導自舉標記0x55AA。
磁盤特征位于0x01B8, 指定磁盤操作系統。
軟盤無主引導記錄。軟盤的第一個扇區是引導扇區。雖然每個硬盤包含一個主引導記錄, 只
有其擁有活動主分區時才用主引導代碼。
主引導代碼實現下列功能:
* 掃描分區表查找活動分區;
* 尋找活動分區的起始扇區;
* 將活動分區的引導扇區讀到內存;
* 執行引導扇區的運行代碼。
* 如果主引導代碼未完成這些功能, 系統顯示下列錯誤信息:
* Invalid partition table
* Error loading operating system
* Missing operating system
1． MBR 的讀取
硬盤的引導記錄（MBR）是不屬于任何一個操作系統，也不能用操作系統提供的磁盤操作命
令來讀取它。
2． MBR 的組成
一個扇區的硬盤主引導記錄MBR 由4 個部分組成：
（1）主引導程序（偏移地址0000H~0088H），它負責從活動分區中裝載并運行系統引導程
序。
（2）出錯信息數據區偏移地址(0089~00E1 為出錯信息,10E2H~10BD 全為0 字節)
（3）分區表(DPT,Disk Partition Table).含4 個分區項偏移地址01BEH~01FDH,每個
分區表項長16 個字節,共64 字節為分區項1,分區項2,分區項3,分區項4).其中,加下劃線的16
FAT 文件系統的組織結構
1． 軟盤數據的邏輯存儲
軟盤無須低級格式化和分區操作，只需用FORMAT 命令做高級格式化即可。經過格式化操作之
后，系統將在軟磁盤上建立以下的數據結構：
（1） 引導記錄（DBR）：位于0 面0 道1 扇區，說明磁盤結構信息。
（2） 文件分配表（FAT）：用于記錄磁盤空間的分配情況，指示硬盤數據信息存
放的柱面及扇區的信息指針。其表項可以是以下四種表示方式之一：
A．一個數字，代表指向另一個簇的指針。
B．數字0，表示一個未使用的簇
C．一個壞扇區標記
D．文件結束標記符EOF
（3） 文件根目錄表FDT：一個指示以存入數據信息的索引。記錄磁盤上存儲文
件的大小，位置，日期和時間等數據。
（4） 數據區：存放數據信息。
2． 硬盤中的數據組織
剛剛從廠商處購來的新硬盤既無任何數據，也不能寫入任何數據，必須先進行低級格
式化，FDISK 分區，FORMAT 高級格式化后方可使用。對硬盤的這一系列初始化工作，稱之為
硬盤準備。過程如下：
低級格式化---------------FDISK 分區-------------------FORMAT 高級格式化
（1）低級格式化：對硬盤劃分磁道和扇區，在扇區的地址域上標注地址信息，并剔出壞磁
道。
（2）FDISK：允許整個物理硬盤在邏輯上劃分成多個分區（最多4 個），以實現多個操作系
統共享硬盤空間。如果將整個物理盤全部劃歸DOS/WINDOWS 管理，則FDISK 分區的作用是將一
個物理盤劃分一個主分區和一個擴展分區，然后再將擴展分區劃分成一個或多個邏輯盤。在
硬盤上建立分區表的同時，FDISK 把主引導記錄MBR 寫到硬盤的主引導記錄（柱面0，磁頭0，
扇區1），并激活一個用戶指定的分區。
（3）FORMAT：在DOS 分區空間劃分邏輯扇區，生成DOS 引導扇區（即邏輯0 扇區）DBR，文件
分配表FAT 和根文件目錄表FDT。
硬盤在DOS/WINDOWS 的管理下，數據信息由MBR，DBR，FAT，FDT 和數據區5
個部分組成。與軟盤的數據結構相比較，硬盤多了一個數據區MBR（Master BootRecord）。
MBR 稱為硬盤主引導記錄。它是由FDISK 建立在硬盤柱面0，磁頭0，扇區1 的硬盤引導記錄數
據區，用于硬盤啟動時將系統控制權轉給用戶指定的，并在分區表中登記了的某個操作系統
區。
MBR DBR FAT1 FAT2 根目錄 數據區
MBR 位于0 柱，0 頭，1 扇區 DBR 從邏輯0 扇區開始
FAT1 從邏輯1 扇區開始
硬盤FAT32 文件系統的數據組織結構：
MBR DBR DBR 副本 保留扇區 FAT1 FAT2 根目錄FDT 數據區
MBR 位于0 柱，0 頭，1 扇區 DBR 從邏輯0 扇區開始
DBR 副本從邏輯6 扇區開始 FAT1 從邏輯32 扇區開始
硬盤的數據區結構與軟盤相比較有兩點主要區別：
（1） 多了一個獨立于操作系統的MBR
（2） 硬盤的FAT1，FAT2 和根目錄FDT 的大小及起止扇區并不固定，它于邏輯盤的容量有
關。
雖然硬盤的FAT1，FAT2 和根目錄FDT 表的大小與起始扇區號和邏輯盤的容量有關。但是，根
目錄FDT 的大小總為32 個扇區。；
二、硬盤主引導記錄（DBR）及其結構
硬盤的0 柱面，0 磁頭，1 扇區稱為主引導扇區，FDISK 程序寫到該扇區的內容稱為主引導記錄
（MBR）。該記錄占用512 個字節，它用于硬盤啟動時將系統控制權轉給用戶指定的，并在分
區表中登記了某個操作系統分區。
主引導記錄記錄磁盤最重要的結構信息。主引導記錄是硬磁盤作分區時建立的(Fdisk)。主
引導記錄包括一小段執行代碼(主引導代碼)、磁盤特征和硬盤分區表。主引導記錄(以及后
面介紹的引導扇區)結束的兩個字節必須是引導自舉標記0x55AA。
磁盤特征位于0x01B8, 指定磁盤操作系統。
軟盤無主引導記錄。軟盤的第一個扇區是引導扇區。雖然每個硬盤包含一個主引導記錄, 只
有其擁有活動主分區時才用主引導代碼。
主引導代碼實現下列功能:
* 掃描分區表查找活動分區;
* 尋找活動分區的起始扇區;
* 將活動分區的引導扇區讀到內存;
* 執行引導扇區的運行代碼。
* 如果主引導代碼未完成這些功能, 系統顯示下列錯誤信息:
* Invalid partition table
* Error loading operating system
* Missing operating system
1． MBR 的讀取
硬盤的引導記錄（MBR）是不屬于任何一個操作系統，也不能用操作系統提供的磁盤操作命
令來讀取它。
2． MBR 的組成
一個扇區的硬盤主引導記錄MBR 由4 個部分組成：
（1）主引導程序（偏移地址0000H~0088H），它負責從活動分區中裝載并運行系統引導程
序。
（2）出錯信息數據區偏移地址(0089~00E1 為出錯信息,10E2H~10BD 全為0 字節)
（3）分區表(DPT,Disk Partition Table).含4 個分區項偏移地址01BEH~01FDH,每個
分區表項長16 個字節,共64 字節為分區項1,分區項2,分區項3,分區項4).其中,加下劃線的16
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