Работа с дисками

логическому номеру). Вызов этих прерываний имеет различный формат для

разных версий MS-DOS. Для тех версий, которые не поддерживают размер

логических дисков более 32 Мбайт (MS-DOS 3.10, 3.20, 3.30) используется

следующий формат:

INT 25h - Чтение сектора по его логическому номеру

|На входе:|AL |Адрес НГМД или НМД (0 - A:, 1 - B:, ...) |

| |CX |Количество секторов, которые нужно |

| | |прочитать |

| |DX |Логический номер начального сектора |

| |DS:BX |Адрес буфера для чтения |

|На |AH |Код ошибки при неуспешном завершении |

|выходе: | |операции |

| |CF |1, если произошла ошибка, |

| | |0, если ошибки нет |

INT 26h - Запись сектора по его логическому номеру

|На входе:|AL |Адрес НГМД или НМД (0 - A:, 1 - B:, ...) |

| |CX |Количество секторов, которые нужно записать|

| |DX |Логический номер начального сектора |

| |DS:BX |Адрес буфера, содержащего данные |

|На |AH |Код ошибки при неуспешном завершении |

|выходе: | |операции |

| |CF |1, если произошла ошибка, |

| | |0, если ошибки нет |

Для более поздних версий MS-DOS и для COMPAQ DOS версии 3.31 используется

другой способ указания номера логического сектора.

Так как шестнадцати разрядов недостаточно для адресации диска размером

более 32 Мбайт, то при работе с расширенным разделом диска, занимающим

более 32 Мбайт, регистры используются по-другому.

Регистр CX содержит FFFFh - признак того, что программа работает с

логическим диском, имеющим размер более 32 Мбайт. Регистры DS:BX содержат

адрес следующей структуры:

|Смещение |Размер|Содержимое |

|0 |4 |Начальный номер логического сектора |

|4 |2 |Количество секторов для чтения или |

| | |записи |

|6 |4 |Дальний адрес буфера для передачи |

| | |данных |

Так как для указания начального номера логического сектора в этом

управляющем блоке отводится 4 байта, то снимается указанное ранее

ограничение на размер логического диска.

Сделаем очень важное замечание, касающееся только что рассмотренных

прерываний MS-DOS.

Эти прерывания оставляют в стеке одно слово - старое значение регистра

флагов. Поэтому после вызова прерывания должна следовать, например, такая

команда:

pop ax

Содержимое загрузочного сектора может быть использовано для определения

общего количества секторов на логическом диске, для работы с таблицей

размещения файлов FAT, о которой мы будем говорить ниже, для определения

других характеристик логического диска.

6.13 Таблица размещения файлов.

Сразу вслед за загрузочным сектором на логическом диске находятся

секторы, содержащие таблицу размещения файлов FAT (File Allocation Table).

Для того, чтобы назначение этой таблицы стало более понятным, вспомним, как

организовано хранение информации на различных носителях данных.

6.14 Последовательный и прямой доступ.

Начнем с магнитных лент. При использовании магнитных лент информация

записывается в виде файлов с последовательным доступом. Последовательный

доступ означает, что для чтения какого-либо файла требуется вначале

прочитать (или просмотреть) все предыдущие файлы. При записи информация

может добавляться в конец ленты, после той информации, которая была

записана в последний раз.

Для такого устройства, как магнитный диск, возможна запись информации

либо последовательным, либо прямым методом доступа. Использование прямого

метода доступа позволяет программе позиционировать головки сразу на тот

файл, который вам нужен (или на нужную запись файла). Например, при чтении

записи вы можете задать номер сектора на определенной дорожке и номер

головки, где она расположена, либо смещение записи относительно начала

файла в байтах.

Как правило, прямой метод доступа более эффективен, однако важное

значение имеет также способ распределения места на диске для файлов.

6.15 Кластеры.

Операционная система ОС ЕС для ЭВМ ряда ЕС позволяла задать начальное

количество цилиндров диска для размещения набора данных и размер области

диска, которая может быть использована для этого набора дополнительно. Если

при записи в файл все распределенное для файла место на диске окажется

исчерпанным, программа завершится аварийно, даже если на диске еще есть

свободные цилиндры.

Операционная система MS-DOS использует дисковое пространство другим

способом.

При создании файла для него не задается начальное распределение памяти в

дорожках или секторах. По мере того как файл увеличивается в размерах,

операционная система распределяет этому файлу секторы из числа свободных,

не используемых другими файлами. При этом файл не обязательно располагается

в смежных областях диска, он может быть разбросан по разным дорожкам и

секторам.

Очевидно, что в этом случае операционная система должна вести учет

используемых секторов диска. Для каждого файла она должна хранить где-то

информацию о распределении файлам секторов диска. В операционной системе MS-

DOS для хранения этой информации используется таблица размещения файлов.

Весь диск разбивается операционной системой на участки одинакового

размера, называемые кластерами. Кластер может содержать несколько секторов.

Для каждого кластера в таблице FAT есть своя индивидуальная ячейка, в

которой хранится информация об использовании данного кластера. Другими

словами, таблица размещения файлов - это массив, содержащий информацию о

кластерах. Размер этого массива определяется общим количеством кластеров на

логическом диске.

6.16 Содержимое таблицы FAT.

Что же хранится в таблице размещения файлов?

Если ответить на этот вопрос коротко, то в FAT находятся списки

кластеров, распределенных файлам. Все свободные кластеры отмечены нулями.

Таким образом, если файл занимает несколько кластеров, то эти кластеры

связаны в список. При этом элементы таблицы FAT содержат номера следующих

используемых данным файлом кластеров. Конец списка отмечен в таблице

специальным значением. Номер первого кластера, распределенного файлу,

хранится в элементе каталога, описывающего данный файл.

Программа format.com, предназначенная для форматирования диска и

некоторые специальные программы аналогичного назначения проверяют диск на

предмет наличия дефектных областей. Кластеры, которые находятся в этих

дефектных областях, отмечаются в FAT как плохие и не используются

операционной системой.

Итак, FAT - массив информации об использовании кластеров диска, содержит

списки кластеров, распределенных файлам. Номера начальных кластеров файлов

хранятся в каталогах, о которых мы будем говорить в разделе "Файлы и

каталоги".

В каталоге кроме всего прочего указаны номера первых кластеров,

распределенных этим файлам (соответственно 11 и 12). В своей одиннадцатой

ячейке таблица FAT содержит число 17 - номер второго кластера,

распределенного файлу autoexec.bat. Ячейка с номером 17 содержит число 18.

Это номер третьего кластера, принадлежащего файлу autoexec.bat. Последняя

ячейка, которая соответствует последнему кластеру, распределенному этому

файлу, содержит специальное значение - FFFF.

Таким образом, файл autoexec.bat занимает три несмежных кластера с

номерами 11, 17 и 18. Что же касается файла config.sys , то в нашем примере

для него отведено два смежных кластера с номерами 12 и 13.

17. Два формата таблицы FAT.

Таблица FAT может иметь 12- или 16-битовый формат. При этом в таблице для

хранения информации об одном кластере диска используется, соответственно,

12 и 16 бит.

12-битовый формат удобен для дискет с небольшим количеством секторов -

вся таблица размещения файлов помещается в одном секторе.

Если размер диска такой, что для представления всех секторов недостаточно

двенадцати разрядов, можно увеличить размер кластера, например до восьми

секторов.

Однако большой размер кластера приводит к неэффективному использованию

дискового пространства. Это происходит из-за того что минимальный фрагмент

дисковой памяти, выделяемый файлу, имеет слишком большой размер. Даже для

файла размером 1 байт выделяется целый кластер. Значит, если размер

кластера составляет 8 секторов, то для хранения одного байта будет

использовано 4 Кбайт дисковой памяти (размер кластера составляет 512 байт).

При использовании 16-битового формата таблицы FAT операционная система MS-

DOS может работать с диском, который имеет размер более 32 Мбайт.

18. Определение формата таблицы FAT.

Сектор загрузочной записи диска, отформатированного в MS-DOS версий 4.0 -

6.22 в поле со смещением 36h содержит строку длиной 8 байт,

идентифицирующую формат FAT. Она имеет вид "FAT12" или "FAT16".

Если разделы на жестком диске создавались программой fdisk.exe , формат

FAT можно определить, анализируя содержимое поля sys главной загрузочной

записи (Master Boot Record). Если это поле содержит значение 1,

используется 12-битовый формат, если 4, то 16-битовый.

19. Идентификация кластеров.

Первый байт таблицы FAT называется "Описатель среды" (Media Descriptor).

Он имеет такое же значение, как и байт-описатель среды, находящийся в

загрузочном секторе логического диска.

Следующие 5 байт для 12-битового формата или 7 байт для 16-битового

формат всегда содержат значение 0FFh.

Остальная часть таблицы FAT состоит из 12- или 16-битовых ячеек. Каждая

ячейка соответствует одному кластеру диска. Эти ячейки могут содержать

следующие значения:

|FAT12 |FAT16 |Что означает |

|000h |0000h |Свободный кластер |

|FF0h - FF6h|FFF0h - FFF6h|Зарезервированный кластер |

|FF7h |FFF7h |Плохой кластер |

|FF8h - FFFh|FFF8h - FFFFh|Последний кластер в списке |

|002h - FEFh|0002h - FFEFh|Номер следующего кластера в |

| | |списке |

20. Чтение таблицы FAT.

Непосредственный доступ к FAT может потребоваться вам для организации

сканирования каталогов при поиске файлов, для чтения каталогов как файлов,

для организации защиты информации от несанкционированного копирования.

Общая схема использования FAT такая:

. Читаем таблицу FAT в память

Обычно FAT располагается сразу после загрузочного сектора (логический

сектор с номером 1). Для точного определения начального сектора FAT следует

прочитать в память загрузочный сектор и проанализировать содержимое блока

параметров BIOS. В поле ressecs записано количество зарезервированных

секторов, которые располагаются перед FAT. Поле fatsize содержит размер FAT

в секторах. Кроме того, следует учитывать, что на диске может находиться

несколько копий FAT. Операционная система использует только первую копию,

но обновляет вторую. Другие копии FAT нужны для утилит восстановления

содержимого диска, таких как scandisk.exe . Количество копий FAT находится

в поле fatcnt загрузочного сектора.

. Получаем номер первого кластера файла, для которого необходимо

определить его расположение на диске

. Используем номер первого кластера как индекс в таблице FAT для

извлечения номера следующего кластера

. Повторяем предыдущую процедуру до тех пор, пока извлеченное из FAT

значение не будет соответствовать концу файла

Процедура извлечения номера кластера из FAT зависит от формата таблицы

размещения файлов.

16-битовую таблицу FAT можно представить как массив 16-битовых чисел. Для

определения номера следующего кластера вам надо просто извлечь 16-битовое

значение из FAT, использовав в качестве индекса номер предыдущего кластера.

Для 12-битовой таблицы FAT процедура значительно сложнее. Необходимо

выполнить следующие действия:

. умножить номер начального кластера на 3;

. разделить результат на 2 (так как каждый элемент таблицы имеет длину

1,5 байта);

. прочитать 16-битовое слово из FAT , используя в качестве смещения

значение, полученное после деления на 2;

. если номер начального кластера четный, на выбранное из FAT слово надо

наложить маску 0FFFh, оставив младшие 12 бит, если же номер начального

кластера нечетный, выбранное из FAT значение необходимо сдвинуть

вправо на 4 бита, оставив старшие 12 бит;

. полученный результат - это номер следующего кластера в цепочке, при

этом значение 0FFFh (или другое в диапазоне от 0FF8h до 0FFFh)

соответствует концу цепочки кластеров.

Используя описанные выше процедуры просмотра FAT , вы сможете для каждого

файла определить цепочку занимаемых им кластеров. Для чтения файла при

помощи прерывания INT 25h вам будет нужно установить соответствие между

номерами кластеров и номерами секторов, в которых располагаются эти

кластеры. Для того чтобы это сделать, необходимо определить расположение и

размер корневого каталога. Поэтому следующий раздел книги будет посвящен

каталогам и файлам. Там же будут приведены примеры программ для работы с

FAT.

21. Файлы и каталоги.

Вы, конечно, знаете, что файловая система MS-DOS имеет древовидную

структуру. В корневом каталоге располагаются 32-байтовые элементы, которые

содержат информацию о файлах и других каталогах. Для чтения корневого

каталога необходимо определить его расположение и размер.

6.22 Расположение и размер корневого каталога.

Корневой каталог находится сразу за последней копией FAT . Количество

секторов, занимаемых одной копией FAT, находится в блоке параметров BIOS в

загрузочном секторе (поле fatsize), а количество копий FAT - в поле fatcnt

блока BPB . Следовательно, перед корневым каталогом находится один

загрузочный сектор и fatcnt * fatsize секторов таблицы размещения файлов

FAT.

Размер корневого каталога можно определить исходя из значения поля

rootsize. При форматировании диска в это поле записывается максимальное

количество файлов и каталогов, которые могут находиться в корневом

каталоге. Для каждого элемента в каталоге отводится 32 байта, поэтому

корневой каталог имеет длину 32 * rootsize байт.

Корневой каталог занимает непрерывную область фиксированного размера.

Размер корневого каталога задается при форматировании и определяет

максимальное количество файлов и каталогов, которые могут быть в нем

описаны.

Для определения количества секторов, занимаемых корневым каталогом, можно

воспользоваться следующей формулой:

RootSecs = sectsize / (32 * rootsize)

В этой формуле sectsize - размер сектора в байтах, он может быть получен из

соответствующего поля загрузочного сектора.

22. Область файлов и подкаталогов.

Вслед за корневым каталогом на логическом диске находится область файлов

и подкаталогов корневого каталога.

Область данных разбита на кластеры, причем нумерация кластеров начинается

с числа 2. Кластеру с номером 2 соответствуют первые секторы области

данных.

Теперь мы можем привести формулу, которая позволит нам связать номер

кластера с номерами секторов, занимаемых им на логическом диске:

SectNu = DataStart + ((ClustNu - 2) * clustsize)

В этой формуле использованы следующие обозначения:

|SectNu |номер первого сектора, распределенного кластеру с номером |

| |ClustNu; |

|DataSta|начало области данных, вычисляется по формуле: ressecs + |

|rt |(fatsize * fatcnt) + (32 * rootsize/ sectsize); |

|ClustNu|номер кластера, для которого необходимо определить номер первого|

| |сектора; |

|clustsi|количество секторов, занимаемых кластером; находится в блоке |

|ze |параметров BIOS. |

23. Дескрипторы файлов.

Как мы уже говорили, любой каталог содержит 32-байтовые элементы -

дескрипторы, описывающие файлы и другие каталоги. Приведем формат

дескриптора:

|Смещение |Размер|Содержимое |

|0 |8 |Имя файла или каталога, выровненное на левую границу и|

| | |дополненное пробелами |

|8 |3 |Расширение имени файла, выровненное на левую границу и|

| | |дополненное пробелами |

|11 |1 |Байт атрибутов файла |

|12 |10 |Зарезервировано |

|22 |2 |Время создания файла или время его последней |

| | |модификации |

|24 |2 |Дата создания файла или дата его последней модификации|

|26 |2 |Номер первого кластера, распределенного файлу |

|28 |4 |Размер файла в байтах |

В любом каталоге, кроме корневого, два первых дескриптора имеют

специальное назначение. Первый дескриптор содержит в поле имени строку: ".

". Этот дескриптор указывает на содержащий его каталог. То есть

каталог имеет ссылку сам на себя.

Второй специальный дескриптор содержит в поле имени строку: ".. ".

Этот дескриптор указывает на каталог более высокого уровня. Если в поле

номера первого занимаемого кластера для дескриптора с именем ".. "

находится нулевое значение, это означает, что данный каталог содержится в

корневом каталоге.

Таким образом, в древовидной структуре каталогов имеются ссылки как в

прямом, так и в обратном направлении. Эти ссылки можно использовать для

проверки сохранности структуры каталогов файловой системы.

6.24 Атрибуты файлов.

Байт атрибутов является принадлежностью каждого файла. Биты этого байта

имеют следующие значения:

|Бит |Описание |

|0 |Файл предназначен только для чтения.В этот файл нельзя писать и его|

| |нельзя стирать |

|1 |Скрытый файл.Этот файл не будет появляться в списке файлов, |

| |создаваемом командой DIR |

|2 |Системный файл. Этот бит обычно установлен в файлах, являющихся |

| |составной частью операционной системы |

|3 |Данный дескриптор описывает метку диска.Для этого дескриптора поле |

| |имени файла и поле расширения имени файла должны рассматриваться |

| |как одно поле длиной 11 байт. Это поле содержит метку диска |

|4 |Дескриптор описывает файл, являющийся подкаталогом данного каталога|

|5 |Флаг архивации.Если этот бит установлен в 1, то данный файл не был |

| |выгружен утилитой архивации |

|6-7 |Зарезервированы |

Обычно файлы имеют следующие атрибуты:

|Атрибут |Описание |

|0 |Обычные файлы (тексты программ, загрузочные модули, пакетные |

| |файлы) |

|7 |Только читаемые, скрытые, системные файлы. Такая комбинация |

| |битов байта атрибутов используется для файлов операционной |

| |системы io.sys , msdos.sys |

|8 |Метка тома. Дескриптор метки тома может находиться только в |

| |корневом каталоге логического диска |

|10h |Дескриптор, описывающий каталог |

|20h |Обычный файл, который не был выгружен программами backup.exe |

| |или xcopy.exe |

6.25 Дескрипторы удаленных файлов.

При удалении файла первый байт его имени заменяется на байт E5h (символ

"х"). Все кластеры, распределенные файлу, отмечаются в FAT как свободные.

Если вы только что удалили файл, его еще можно восстановить, так как в

дескрипторе сохранились все поля, кроме первого байта имени файла. Но если

на диск записать новые файлы, то содержимое кластеров удаленного файла

будет изменено и восстановление станет невозможным.

6.26 Время создания или изменения файла.

Остановимся подробнее на полях времени и даты создания или последней

модификации файла. MS-DOS обновляет содержимое этих полей после любой

операции, изменяющей содержимое файла - создания файла, перезаписи

содержимого файла, добавления данных в файл или обновления содержимого

файла. После обновления файла MS-DOS устанавливает бит архивации 5 байта

атрибутов в 1.

Старшие пять бит содержат значение часа модификации файла, шесть бит с

номерами 5 - 10 содержат значение минут модификации файла, и, наконец, в

младших 5 битах хранится значение секунд, деленное на 2. Для того, чтобы

время обновления файла уместилось в шестнадцати битах, пришлось пойти на

снижение точности времени до двух секунд.

6.27 Дата создания или изменения файла.

Формат даты обновления файла напоминает формат времени. Для того чтобы

получить значение года обновления файла, необходимо прибавить к величине,

хранимой в старших семи битах, значение 1980. Поля месяца и дня каких-либо

особенностей не имеют, они полностью соответствуют календарной дате.

6.28 Длина файла.

Поле длины в дескрипторе содержит точную длину файла в байтах. Для

каталогов в поле длины записано нулевое значение. Вы не можете работать с

каталогом средствами MS-DOS, как с обычным файлом. Единственный способ

прочитать каталог как файл - использование таблицы FAT для определения

цепочки занимаемых каталогом кластеров и чтение секторов, соответствующих

этим кластерам при помощи прерывания INT 25h.

Список литературы.

1. Фролов А.В., Фролов Г.В. Библиотека системного программиста. Т. 1.

Часть 1, 2, 3. Операционная система MS-DOS. М: ДИАЛОГ-МИФИ, 1991,

1993.

2. Фролов А.В., Фролов Г.В. Библиотека системного программиста. Т. 2.

Аппаратное обеспечение IBM PC. Часть 1, 2. М: ДИАЛОГ-МИФИ, 1992.

3. Фролов А.В., Фролов Г.В. Библиотека системного программиста. Т. 19, MS-

DOS для программиста. Часть 2, М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1995.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6