第5課 - 主引導程序的擴展（下）

1. 在 FAT12 根目錄中查找目標文件

　　在前面課程的學習中，我們知道主引導程序有一個 512 字節的限制，如何突破這種限制呢？我們想到的辦法是：再寫一個程序(LOADER)放到存儲介質中，在主引導程序中將該程序加載到內存中，並將控制權轉交給該程序（jump）。

　　那如何找到存儲介質中的程序(LOADER)呢？答案就是需要借助一個文件系統(FAT12)，將該程序放到軟盤中(軟盤的文件系統格式是 FAT12)，根據文件系統數據組織的方式便能方便的找到這個程序。那如何具體的實現呢，請看本節。

1.1 根目錄區的大小和位置

　　　　其中：BPB_RootEntCnt

　　　　　　　 RootEntry 表示根目錄區每個目錄項的大小（32 Bytes）

　　　　　　　 BPB_BytsPerSec 表示每扇區的字節數（512 Bytes）

　　　　　　　 224 * 32 = 7168 B 7168/512 = 14扇區

1.2 FAT12 文件系統中的根目錄區

　　根目錄區由目錄項構成，每一個目錄項代表根目錄中的一個文件索引。

　　在 FAT12 中，1簇 = 1扇區。

　　目錄項中的關鍵成員：

• • DIR_Name

　　　　　　　　文件名（用於判斷是否為目標文件）

• • DIR_FstClus

　　　　　　　　文件數據起始存儲位置（用於確定讀取位置）

• • DIR_FileSize

　　　　　　　　文件大小（用於確定讀取的字節數）

1.3 實驗：讀取 FAT12 文件系統的根目錄信息

　　— 步驟：

• • 創建 RootEntry 結構體類型
  • 使用文件流順序讀取每個項的內容
  • 解析並打印相關的信息　　

2. 介紹 FAT 表

2.1 FAT 表 - FAT12 的數據組織核心

　　（1）FAT1 和 FAT2 是相互備份的關系，數據內容完全一致

　　（2）FAT 表是一個關系圖，記錄了文件數據的先後關系

　　（3）每一個 FAT 表項占用 12 比特

　　（4）FAT 表的前 2 個表項規定不使用

2.2 FAT 表中的先後關系

　　（1）以簇（扇區）為單位存儲文件數據

　　（2）每個表項（ vec[i] ）表示文件數據的實際位置（簇）

• • DIR_FstClus 表示文件第 0 簇（扇區）的位置
  • vec[DIR_FstClus] 表示文件第 1 簇（扇區）的位置
  • vec[vec[DIR_FstClus]] 表示文件第 2 簇（扇區）的位置
  • ......

2.3 FAT12 數據物理組織示意

2.4 FAT12 數據邏輯組織示意

2.5 實驗：加載 FAT12 中的文件數據

　　— 步驟：

• • 在根目錄區查找目標文件對應的項
  • 獲取目標文件的起始簇號和文件大小
  • 根據 FAT 表中記錄的邏輯先後關系讀取數據

3. 小貼士

3.1 小貼士一

　　（1）FAT 表中的每個表項只占用 12 比特（1.5字節）

　　（2）FAT 表一共記錄了 BPB_BytsPerSec * 9 * 2 / 3 個表項

　　（3）可以使用一個 short 表示一個表項的值

　　（4）如果表象值大於等於 0xFF8 ，則說明已經到達最後一個簇

　　（5）如果表項值等於 0xFF7 ，則說明當前簇已經損壞

3.2 小貼士二

　　（1）數據區起始簇（）號為33，地址為 0x4200

　　（2）數據區起始地址所對應的編號為 2（不為 0）

　　（3）因此，DIR_FstClus 對應的地址為：

• • 0x4200 + ( DIR_FstClus - 2 ) * 512

【編程實驗：讀取指定文件內容】

4. 小結

　　（1）FAT12 根目錄區記錄了文件的起始簇號和長度

　　（2）通過查找根目錄區能夠確定是否存在目標文件

　　（3）FAT12 文件數據的組織使用了單鏈表的思想

　　　　　— 文件數據離散的分布於存儲介質中

　　　　　— 文件數據通過 FAT 項進行關聯

註：本文整理於《狄泰12月提升計劃》課程內容

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