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 |
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 INT25h 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.
Дата создания или изменения файла
Формат даты обновления файла напоминает формат времени (рис. 2.5).
Рис. 2.5. Формат поля даты
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.
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.
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.
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 INT25h .
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.
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.
Формат загрузочной записи
Сначала приведем формат загрузочной записи для версий MS-DOS, более ранних, чем 4.0.
| Смещение | Размер | Содержимое |
| 0 | 3 | Команда JMP xxxx - ближний переход на программу начальной загрузки |
| 3 | 8 | Название фирмы-изготовителя операционной системы и версия, например: "IBM 4.0" |
| 11 | 13 | Блок параметров BIOS (BPB ) |
| 24 | 2 | Количество секторов на дорожке |
| 26 | 2 | Количество головок (поверхностей диска) |
| 28 | 2 | Количество скрытых секторов, эти секторы могут использоваться для схемы разделения физического диска на разделы и логические диски |
В самом начале загрузочного сектора располагается команда внутрисегментного перехода JMP. Она нужна для обхода форматированной зоны сектора и передачи управления загрузочной программе, располагающейся со смещением 30.
Название фирмы-изготовителя не используется операционной системой.
Со смещением 11 располагается BPB - блок параметров BIOS , о котором мы уже говорили в разделах книги, посвященных драйверам. Этот блок содержит некоторые характеристики логического диска, о которых мы будем говорить немного позже. Он активно используется дисковыми драйверами. Для MS-DOS версий до 4.0 блок BPB имеет следующий формат:
| Смещение, байт | Размер, байт | Имя поля | Описание |
| 0 | 2 | sect_siz | Количество байт в одном секторе диска |
| 2 | 1 | clustsiz | Количество секторов в одном кластере |
| 3 | 2 | res_sect | Количество зарезервированных секторов |
| 5 | 1 | fat_cnt | Количество таблиц FAT |
| 6 | 2 | root_siz | Максимальное количество дескрипторов файлов в корневом каталоге диска |
| 8 | 2 | tot_sect | Общее количество секторов на носителе данных (в разделе MS-DOS) |
| 10 | 1 | media | Байт-описатель среды носителя данных |
| 11 | 2 | fat_size | Количество секторов, занимаемых одной копией FAT |
Поля загрузочного сектора со смещениями 24 и 26 содержат, соответственно, количество секторов на дорожке и количество головок в НМД. Поле со смещением 28 содержит количество "скрытых" секторов, которые не принадлежат ни одному логическому диску. Эти секторы могут содержать основную или вторичные таблицы разделов диска.
Для современных версий MS- DOS загрузочный сектор имеет другой формат:
| Смещение | Размер | Содержимое |
| 0 | 3 | Команда JMP xxxx - ближний переход на программу начальной загрузки |
| 3 | 8 | Название фирмы-изготовителя операционной системы и версия |
| 11 | 25 | Extended BPB - расширенный блок параметров BIOS |
| 36 | 1 | Физический номер устройства (0 -НГМД, 80h -НМД) |
| 37 | 1 | Зарезервировано |
| 38 | 1 | Символ ')' - признак расширенной загрузочной записи |
| 39 | 4 | Серийный номер диска (Volume Serial Number), создается во время форматирования диска |
| 43 | 11 | Метка диска (Volume Label) |
| 54 | 8 | Зарезервировано, обычно содержит запись типа 'FAT12 ', которая идентифицирует формат таблицы размещения файлов FAT |
Поле со смещением 38 всегда содержит символ ')'. Этот символ означает, что используется формат расширенной загрузочной записи.
Серийный номер диска формируется во время форматирования диска на основе даты и времени форматирования. Это поле может быть использовано для определения факта замены дискеты.
Метка диска формируется при форматировании и может быть изменена командой LABEL операционной системы MS-DOS. Одновременно метка диска помещается в корневой каталог.
Главная загрузочная запись
Самый первый сектор жесткого диска (сектор 1, дорожка 0, головка 0) содержит так называемую главную загрузочную запись (Master Boot Record ). Эта запись занимает не весь сектор, а только его начальную часть.
Сама по себе главная загрузочная запись является программой. Эта программа во время начальной загрузки операционной системы с НМД помещается по адресу 7C00h:0000h, после чего ей передается управление. Загрузочная запись продолжает процесс загрузки операционной системы.
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 |
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.
Логическая структура диска в MS-DOS
До сих пор при работе с дисками мы не обращались за помощью к MS-DOS, выполняя все дисковые операции либо на уровне команд контроллера НГМД, либо на уровне функций BIOS. Операционная система предоставляет намного более удобные средства для работы с диском, чем обращение к отдельным секторам по их номеру, а также по номеру дорожки и головки .
Если возможности MS-DOS по обслуживанию диска вас устраивают, то лучше пользоваться именно функциями MS-DOS. В этом случае вам не придется заботиться о многих мелочах и вы будете застрахованы от некоторых ошибок. Кроме того, ваша программа будет меньше зависеть от типа и конфигурации компьютера, так как дисковый драйвер MS-DOS скроет от вас многие детали и особенности реализации системы.
Мы будем изучать возможности MS-DOS по управлению дисковой системой от простых функций ко все более сложным, постепенно вводя все необходимые определения.
Логический номер сектора
MS-DOS предоставляет программе возможность работы с так называемыми логическими номерами секторов. Это номера секторов внутри логического диска.
Вы знаете, что для адресации сектора при помощи функций BIOS необходимо указывать номер дорожки, номер головки и номер сектора на дорожке. MS-DOS организует "сквозную" нумерацию секторов, при которой каждому сектору логического диска присваивается свой номер. Порядок нумерации выбран таким, что при последовательном увеличении номера сектора вначале увеличивается номер головки , затем номер дорожки. Это сделано для сокращения перемещений блока головок при обращении к последовательным логическим номерам секторов.
Пусть, например, у нас есть дискета с девятью секторами на дорожке. Сектор с логическим номером, равным 1, расположен на нулевой дорожке и для обращения к нему используется нулевая головка. Это самый первый сектор на дорожке, он имеет номер 1. Следующий сектор на нулевой дорожке имеет логический номер 2, последний сектор на нулевой дорожке имеет логический номер 9. Сектор с логическим номером 10 расположен также на нулевой дорожке. Это тоже самый первый сектор на дорожке, но теперь для доступа к нему используется головка с номером 1. И так далее, по мере увеличения логического номера сектора изменяются номера головок и дорожек.
Область файлов и подкаталогов
На рис. 2.3 изображены все области логического диска. Такую структуру имеют логические диски , расположенные в разделах жестких дисков, а также дискеты.
Рис. 2.3. Структура логического диска MS-DOS
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; | |
| DataStart | начало области данных, вычисляется по формуле:
ressecs + (fatsize * fatcnt) + (32 * rootsize/ sectsize); | |
| ClustNu | номер кластера, для которого необходимо определить номер первого сектора; | |
| clustsize | количество секторов, занимаемых кластером; находится в блоке параметров BIOS. |
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 ". Вы можете использовать это поле для определения формата FAT. В структуре BOOT, описанной нами ранее в разделе "Программа BOOTVIEW", это поле называется fat_format.
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.
Первичный и расширенный раздел
Если код системы в элементе таблицы раздела равен 1 или 4, это означает, что раздел используется MS-DOS в качестве первичного раздела (Primary Partition ). Этот раздел обычно является активным и из него выполняется загрузка операционной системы. В зависимости от того, какой код системы указан для первичного раздела (1 или 4) меняется одна из характеристик логического диска - размер элемента таблицы размещения файлов (FAT ). Код 1 используется для обозначения 12-битовой FAT, 4 - для 16-битовой FAT. Таблица размещения файлов будет описана ниже в этой главе.
Значение кода системы, равное 5, обозначает расширенный раздел MS-DOS (Extended DOS Partiton).
Нетрудно заметить, что даже используя все элементы таблицы разделов для создания логических дисков, невозможно создать более четырех дисков. В расширенном разделе MS-DOS вы можете создать любое количество логических дисков.
Программа fdisk.exe позволяет вам создать один первичный раздел MS-DOS и один расширенный раздел . Первичный раздел должен быть активным, он используется как диск С: и из него выполняется загрузка операционной системы. Расширенный раздел разбивается программой fdisk.exe на логические диски D:, E: и т. д. Расширенный раздел не может быть активным, следовательно, невозможно выполнить загрузку операционной системы с логических дисков, расположенных в этом разделе.
Если байт кода системы имеет значение 5, то в начале соответствующего раздела располагается сектор, содержащий таблицу логических дисков. Фактически эта таблица является расширением таблицы разделов диска, расположенной в самом первом секторе физического диска.
Таблица логических дисков имеет формат, аналогичный таблице разделов диска, но содержит только два элемента. Один из них указывает на первый сектор логического диска MS-DOS, он имеет код системы 1 или 4. Второй элемент может иметь код системы 5 или 0. Если этот код равен 5, то элемент указывает на следующую таблицу логических дисков. Если код системы равен 0, то соответствующий элемент не используется.
Из сказанного выше следует, что таблицы логических дисков связаны в список, на начало этого списка указывает элемент таблицы разделов диска с кодом системы, равным 5.
Для таблицы логических дисков имеется отличие в использовании полей границ логических дисков.
Если код системы равен 1 или 4, эти границы вычисляются относительно начала расширенного раздела. Для элемента с кодом системы 5 используется абсолютная адресация (относительно физического начала диска).
Приведем конкретный пример. Пусть на диске создано два раздела - первичный и расширенный. Первичный раздел используется для загрузки MS-DOS (диск С:), расширенный раздел содержит логические диски D:, E:. На рис. 2.1 показано расположение перечисленных выше разделов на диске.
Рис. 2.1. Расположение разделов на диске
Поля элемента таблицы раздела диска
Расскажем подробнее о некоторых полях элемента таблицы раздела диска.
Байт со смещением 0, как мы уже говорили, является флагом активного раздела и может принимать одно из двух значений - 0 или 80h, соответственно, для неактивного и активного разделов диска.
Слово, имеющее размер 2 байта и расположенное со смещением 8, содержит относительный номер первого сектора раздела. Как он вычисляется?
Значение 0 соответствует дорожке 0, головке 0, сектору 1. При увеличении относительного номера сектора вначале увеличивается номер сектора на дорожке, затем номер головки , и, наконец, номер дорожки. Для вычисления относительного номера сектора можно использовать следующую формулу:
RelSect = (Cyl * Sect * Head) + (Head * Sect) + (Sect -1)
В этой формуле Cyl - номер дорожки, Sect - номер сектора на дорожке, Head - номер головки .
Замечание относительно границ разделов диска: обычно разделы начинаются с четных номеров дорожек, за исключением самого первого раздела. Этот раздел может начинаться с сектора 2 нулевой дорожки (головка 0), так как самый первый сектор диска занят главной загрузочной записью.
Байт со смещением 4 - это код системы, использующей раздел диска. Для MS-DOS зарезервированы значения 0, 1, 4, 5.
Значение 0 соответствует свободному разделу диска.
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.
Прерывания INT 25h и INT 26h
Для работы с логическим диском (или дискетой) на уровне логических номеров секторов MS-DOS предоставляет программам два прерывания - INT25h (чтение сектора по его логическому номеру) и INT 26h (запись сектора по его 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 выходе: | AH | Код ошибки при неуспешном завершении 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 выходе: | AH | Код ошибки при неуспешном завершении 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.
Программа BOOTVIEW
Приведем исходный текст программы BOOTVIEW (листинг 2.2), показывающей содержимое загрузочной записи для указанного логического диска.
Для работы с загрузочной записью мы подготовили структуры EBPB и BOOT, описывающие расширенный блок параметров и загрузочную запись, соответственно.
Поле серийного номера диска разбито на две компоненты - volser_lo и volser_hi. Это сделано для облегчения представления серийного номера в том виде, который используется командой DIR операционной системы MS-DOS.
Листинг 2.2. Файл bootview\ bootview.cpp
#include <stdio.h> #include <dos.h> #include <conio.h> #include <ctype.h>
typedef struct _EBPB_ { unsigned sectsize; char clustsize; unsigned ressecs; char fatcnt; unsigned rootsize; unsigned totsecs; char media; unsigned fatsize; unsigned seccnt; unsigned headcnt; unsigned hiddensec_low; unsigned hiddensec_hi; unsigned long drvsecs; } EBPB;
typedef struct _BOOT_ { char jmp[3]; char oem[8]; EBPB bpb; char drive; char reserved; char signature; unsigned volser_lo; unsigned volser_hi; char label[11]; char fat_format[8]; char boot_code[450]; } BOOT;
int getboot(BOOT far *boot, int drive);
int main(void) { char boot[512]; BOOT far* boot_rec = (BOOT far*)boot; int i, status; char drive;
printf("\nЧтение загрузочной записи логического диска" "\n (C)Фролов А., 1995\n");
// Запрашиваем диск, для которого необходимо // выполнить чтение загрузочной записи printf( "\nВведите обозначение диска, для просмотра" "\nзагрузочной записи (A, B, ...):"); drive = getche();
// Вычисляем номер дисковода drive = toupper(drive) - 'A';
// Читаем загрузочную запись в буфер status = getboot((BOOT far*)boot_rec, drive);
// Если произошла ошибка (например, неправильно // указано обозначение диска), // завершаем работу программы if(status) { printf("\nОшибка при чтении загрузочного сектора"); return(-1); }
printf("\nСодержимое загрузочного " "сектора для диска %c", drive + 'A'); printf("\n" "\nOEM - название фирмы и версия DOS - ");
for(i = 0; i < 8; i++) printf("%c", boot_rec->oem[i]);
printf("\nНомер диска - %x" "\nПризнак расширенной BOOT-записи - %c" "\nСерийный номер диска - %04X-%04X" "\nМетка диска - ", (unsigned char)boot_rec->drive, boot_rec->signature, boot_rec->volser_hi, boot_rec->volser_lo);
for(i = 0; i < 11; i++) printf("%c", boot_rec->label[i]);
printf("\nФормат FAT - "); for(i = 0; i < 8; i++) printf("%c", boot_rec->fat_format[i]);
printf("\n\nИнформация из BPB :"); printf("\nКоличество байтов в секторе - %d" "\nКоличество секторов в кластере - %d" "\nЗарезервировано секторов - %d" "\nКоличество копий FAT - %d" "\nМакс. количество файлов в корневом каталоге - %d" "\ nОбщее количество секторов на диске - %d" "\nБайт-описатель среды - %x" "\nКоличество секторов в FAT - %d", boot_rec->bpb.sectsize, boot_rec->bpb.clustsize, boot_rec->bpb.ressecs, boot_rec->bpb.fatcnt, boot_rec->bpb.rootsize, boot_rec->bpb.totsecs, (unsigned char)boot_rec->bpb.media, boot_rec->bpb.fatsize);
printf("\n\nИнформация из расширения BPB :"); printf("\nСекторов на дорожке - %d" "\nКоличество головок - %d" "\nСкрытых секторов для диска < 32 Mбайт - %d" "\nСкрытых секторов для диска >= 32 Mбайт - %d" "\nВсего секторов на диске - %u", boot_rec->bpb.seccnt, boot_rec->bpb.headcnt, boot_rec->bpb.hiddensec_low, boot_rec->bpb.hiddensec_hi, boot_rec->bpb.totsecs);
return 0; }
/** * getboot * * Прочитать загрузочную запись * * int getmboot(BOOT far *boot, int drive); * * boot - указатель на буфер, в который * будет прочитана загрузочная запись * * drive - номер физического НМД * (0 - первый НМД, 1 - второй, ...) **/
int getboot(BOOT far *boot, int drive) { union REGS reg; struct SREGS segreg;
reg.x.ax = drive; reg.x.bx = FP_OFF(boot); segreg.ds = FP_SEG(boot); reg.x.cx = 1; reg.x.dx = 0; int86x(0x25, ®, ®, &segreg);
// Извлекаем из стека оставшееся там после // вызова прерывания слово asm pop ax return(reg.x.cflag); }
Программа FATSCAN
Программа FATSCAN (листинг 2.4) предназначена для исследования подкаталогов корневого каталога НМД, а также для демонстрации основных приемов работы с таблицей размещения файлов FAT . Вы можете использовать ее для исследования структуры каталогов диска.
Листинг 2.4. Файл rootview\ rootview.cpp
// // Для этой программы требуется модель // памяти Large // #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <conio.h> #include <malloc.h> #include <dos.h> #include <bios.h> #include <ctype.h> #include <string.h>
typedef struct _EBPB_ { unsigned sectsize; char clustsize; unsigned ressecs; char fatcnt; unsigned rootsize; unsigned totsecs; char media; unsigned fatsize; unsigned seccnt; unsigned headcnt; unsigned hiddensec_low; unsigned hiddensec_hi; unsigned long drvsecs; } EBPB;
typedef struct _BOOT_ { char jmp[3]; char oem[8]; EBPB bpb; char drive; char reserved; char signature; unsigned volser_lo; unsigned volser_hi; char label[11]; char fat_format[8]; char boot_code[450]; } BOOT;
typedef struct _FTIME_ { unsigned sec : 5, min : 6, hour : 5; } FTIME; typedef struct _FDATE_ { unsigned day : 5, month : 4, year : 7; } FDATE; typedef struct _FITEM_ { char name[8]; char ext[3]; char attr; char reserved[10]; FTIME time; FDATE date; unsigned cluster_nu; unsigned long size; } FITEM;
int getboot(BOOT far *boot, int drive); int fat(char far *b_fat, int t_fat, unsigned idx);
union REGS reg; struct SREGS segreg;
struct { unsigned long first_sect; unsigned nsect; void far* buf; } cb;
int main(void) { BOOT *boot_rec; int i,j, k, status, fat_sectors; unsigned total_sectors; int ffat, root_begin, root_sectors; char drive; unsigned far *fat_buffer; FITEM far *root_buffer, far *rptr; char cbuf[128]; char far *clust_buffer; unsigned cur_clust;
printf("\n\nЧтение каталогов логического диска" "\n (C)Фролов А., 1995\n");
// Заказываем буфер для чтения загрузочной записи boot_rec = (BOOT*)malloc(sizeof(BOOT)); if(boot_rec == NULL) { printf("\nМало памяти"); return -1; }
// Запрашиваем диск, для которого необходимо // выполнить чтение загрузочной записи. printf("\nВведите обозначение диска (C, D, ...):"); drive = getche(); drive = toupper(drive) - 'A'; if(drive < 2) { printf("\nМожно указывать только НМД"); free(boot_rec); return(-1); }
// Читаем загрузочную запись в буфер status = getboot((BOOT _far*)boot_rec, drive); if(status) { printf("\nОшибка при чтении загрузочного сектора"); free(boot_rec); return(-1); }
// Определяем формат таблицы FAT total_sectors = boot_rec->bpb.totsecs;
// Если мы работаем с расширенным разделом диска, // общее количество секторов на диска берем из // расширенного PBP if(total_sectors == 0) total_sectors = boot_rec->bpb.drvsecs;
// Определяем формат FAT if(!strncmp(boot_rec->fat_format, "FAT16", 5)) { printf("\nFAT имеет 16-битовый формат"); ffat = 16; } else { printf("\nFAT имеет 12-битовый формат"); ffat = 12; }
// Определяем количество секторов, занимаемых FAT fat_sectors = boot_rec->bpb.fatsize;
// Заказываем буфер для FAT fat_buffer = (unsigned int*) farmalloc((long)fat_sectors * boot_rec->bpb.sectsize); if(fat_buffer == NULL) { printf("\nМало памяти"); free(boot_rec); return -1; }
// Вычисляем номер первого сектора FAT j = boot_rec->bpb.ressecs;
// Читаем FAT в буфер fat_buffer // Заполняем регистровые структуры для вызова // прерывания DOS INT 25h cb.first_sect = j; cb.nsect = fat_sectors; cb.buf = (void far*)fat_buffer;
_BX = FP_OFF(&cb); _DS = FP_SEG(&cb); _CX = 0xffff; _DX = 0; _AX = drive; asm int 25h asm pop ax
// Вычисляем номер первого сектора корневого каталога root_begin = j + fat_sectors * boot_rec->bpb.fatcnt;
// Вычисляем длину корневого каталога root_sectors = (boot_rec->bpb.rootsize * 32) / boot_rec->bpb.sectsize;
// Заказываем буфер для корневого каталога root_buffer = (FITEM far *) farmalloc(root_sectors * boot_rec->bpb.sectsize); if(root_buffer == NULL) { printf("\nМало памяти"); free(boot_rec); farfree(fat_buffer); return -1; }
cb.first_sect = root_begin; cb.nsect = root_sectors; cb.buf = (void far*)root_buffer; _BX = FP_OFF(&cb); _DS = FP_SEG(&cb); _CX = 0xffff; _DX = 0; _AX = drive; asm int 25h asm pop ax
// Показываем содержимое корневого каталога printf("\n" "\nИмя файла Аттр. " "Дата Время Кластер Размер" "\n------------ ----- " "---------- -------- ------- ------");
for(rptr = root_buffer;;rptr++) { printf("\n");
// Признак конца каталога - нулевой байт в начале // имени файла if(rptr->name[0] == 0) break;
// Выводим содержимое дескриптора файла for(i=0; i<8; i++) printf("%c",rptr->name[i]); printf("."); for(i=0; i<3; i++) printf("%c",rptr->ext[i]); printf(" %02X %02d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d ", rptr->attr, rptr->date.day, rptr->date.month, rptr->date.year + 1980, rptr->time.hour, rptr->time.min, rptr->time.sec * 2); printf(" %-6ld %lu", (long)rptr->cluster_nu, (long)rptr->size); }
// Получаем буфер для чтения кластеров каталога clust_buffer = (char far*) farmalloc(boot_rec->bpb.clustsize * boot_rec->bpb.sectsize);
if(clust_buffer == NULL) { printf("\nМало памяти"); farfree(root_buffer); free(boot_rec); farfree(fat_buffer); return -1; }
printf("\nНомер первого кластера каталога:"); gets(cbuf); cur_clust = atol(cbuf);
// Переменная k используется в качестве флага. // При первом просмотре каталога ее значение равно 0, // затем эта переменная устанавливается в 1. k = 0;
for(;;) { // Сохраняем номер кластера каталога unsigned long j = cur_clust;
// Вычисляем номер следующего кластера, распределенного // каталогу cur_clust = fat((char far*)fat_buffer, ffat, cur_clust); printf("%d ", cur_clust);
// Читаем кластер в буфер clust_buffer cb.first_sect = root_begin + root_sectors + ((j-2)*boot_rec->bpb.clustsize); cb.nsect = boot_rec->bpb.clustsize; cb.buf = (void far*)clust_buffer;
_BX = FP_OFF(&cb); _DS = FP_SEG(&cb); _CX = 0xffff; _DX = 0; _AX = drive; asm int 25h asm pop ax
// Показываем содержимое каталога rptr = (FITEM far *)clust_buffer;
// Первый дескриптор в каталоге указывает на // этот же каталог. В поле имени первого дескриптора // находится строка ". ". // Этот факт можно использовать // для проверки каталога. Если вы по ошибке указали // номер кластера, не принадлежащего каталогу, // программа завершит работу с сообщением об ошибке. if(k == 0) { k = 1; if(_fstrncmp(rptr->name,". ",8) != 0) { printf("\nЭто не каталог !"); farfree(root_buffer); free(boot_rec); farfree(fat_buffer); farfree(clust_buffer); return(-1); } }
printf("\n" "\nИмя файла Аттр. Дата " "Время Кластер Размер" "\n------------ ----- ---------- " "-------- ------- ------");
for(;;rptr++) { printf("\n");
// Признак конца каталога - нулевой байт в начале // имени файла if(rptr->name[0] == 0) break;
// Выводим содержимое дескриптора файла for(i=0; i<8; i++) printf("%c",rptr->name[i]); printf("."); for(i=0; i<3; i++) printf("%c",rptr->ext[i]); printf(" %02X %02d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d ", rptr->attr, rptr->date.day, rptr->date.month, rptr->date.year + 1980, rptr->time.hour, rptr->time.min, rptr->time.sec * 2); printf(" %-6ld %lu", (long)rptr->cluster_nu, (long)rptr->size); }
// Если этот кластер - последний из распределенных // каталогу, завершаем работу программы if((cur_clust == 0xfff) (cur_clust == 0xffff)) break; }
farfree(root_buffer); free(boot_rec); farfree(fat_buffer); farfree(clust_buffer); return 0; }
int getboot(BOOT far *boot, int drive) { cb.first_sect = 0; cb.nsect = 1; cb.buf = (void far*)boot;
_BX = FP_OFF(&cb); _DS = FP_SEG(&cb); _CX = 0xffff; _DX = 0; _AX = drive; asm int 25h asm pop ax asm jc err
return 0; err: return 1; }
/** * fat * * Выбрать элемент из FAT * * Функция выбирает элемент с заданным номером из таблицы * размещения файлов FAT . Формат FAT передается * функции как параметр * * int fat(b_fat, t_fat, idx); * * char far *b_fat - буфер, содержащий FAT * * int t_fat - формат FAT (12 или 16) * * unsigned idx - номер элемента FAT , который * должен быть выбран * **/
int fat(char far *b_fat, int t_fat, unsigned idx) { div_t clust_nu ; int cluster;
if(t_fat == 12) { clust_nu = div(idx * 3, 2);
if(clust_nu.rem != 0) cluster = (*((int far*)(b_fat + clust_nu.quot)) >> 4) & 0xfff; else cluster = *((int far*)(b_fat + clust_nu.quot)) & 0xfff; } else if(t_fat == 16) { cluster = *((int far*)(b_fat + idx * 2)); } else { printf("Ошибка в формате FAT \n"); exit(-100); } return(cluster); }
Программа FDISK
В этом разделе мы сделаем несколько замечаний, касающихся программ, формирующих логическую структуру дисков.
После низкоуровневого форматирования, формирующего адресные маркеры, маркеры данных и секторы, необходимо создать разделы диска. Операционная система MS-DOS позволяет сделать это с помощью программы fdisk.exe .
Существуют другие программы, предназначенные для подготовки разделов диска, например, ADM и SpeedStor . Они в некоторой степени решают вопросы защиты от записи и несанкционированного доступа. Но появляются новые проблемы.
Эти программы используют свой собственный механизм разбиения диска на разделы. Логическая структура диска, подготовленного такими средствами, отличается от стандартной для MS-DOS. Прежде всего это касается таблицы разделов диска (Partition Table), расположенной в главной загрузочной записи. Элементы таблицы разделов имеют отличный от используемого MS-DOS код системы. Этот код зависит от программы, использованной для подготовки разделов диска.
Если ваш диск подготовлен программой SpeedStor , то все элементы таблицы разделов будут заняты (программа fdisk.exe оставляет два элемента свободными). Для того чтобы установить на этот же диск другую операционную систему (например, UNIX) вам придется выгрузить содержимое всего диска на дискеты или стример, удалить все разделы SpeedStor, создать разделы другой операционной системы, и уже затем разделы MS-DOS. Если бы диск был подготовлен программой fdisk.exe, то зарезервировав заранее место для другой операционной системы, вы смогли бы без проблем использовать два оставшихся элемента таблицы разделов.
Из сказанного выше следует, что если работа вашей программы не должна зависеть от того, каким способом были подготовлены разделы диска, вам не следует обращаться непосредственно к таблице разделов диска. Для многих приложений, включая защиту от несанкционированного копирования, вам будет достаточно прочитать загрузочный сектор логического диска и воспользоваться той информацией, которая в нем содержится.
Программа PARTVIEW
Операционная система MS-DOS не предоставляет программам никаких средств для работы с главной загрузочной записью и таблицей разделов диска.
Приведем текст программы PARTVIEW (листинг 2.1), которая выводит на экран содержимое таблицы разделов первого диска, выполняя чтение первого сектора диска с помощью функции _bios_disk .
Листинг 2.1. Файл partview\ partview.cpp
#include <stdio.h> #include <dos.h> #include <bios.h>
typedef struct _PART_ENTRY_ { unsigned char flag; unsigned char beg_head; unsigned beg_sec_cyl; unsigned char sys; unsigned char end_head; unsigned end_sec_cyl; unsigned long rel_sec; unsigned long size; } PART_ENTRY;
typedef struct _MBOOT_ { char boot_prg[0x1be]; PART_ENTRY part_table[4]; unsigned char signature[2]; } MBOOT;
int getmboot(MBOOT *master_boot, int drive);
int main(void) { MBOOT mb; int i,j, k, status;
printf("\nТаблица разделов диска" "\n (C)Фролов А., 1995\n");
// Читаем главную загрузочную запись первого НМД status = getmboot(&mb, 0); if(status != 0) { printf("\nОшибка чтения диска, код ошибки: %d", status); return(1); }
printf("\n" "\n------------------------------" "------------------------------" "\n|Флаг|Начало раздела |" "Конец раздела |Код |Размер |Отн. |" "\n| |---------------|" "---------------|сист.|раздела|номер |" "\n| |Гол.|Сект.|Цил.|" "Гол.|Сект.|Цил.| | |сектора|" "\n|----|----|-----|----|" "----|-----|----|-----|-------|-------|" "\n");
for(k=0; k<4; k++) { printf("|%3X |%4d|%4d |%4d|%4d|%4d |%4d|%5d|%7u|", mb.part_table[k].flag, mb.part_table[k].beg_head, mb.part_table[k].beg_sec_cyl & 0x3f, (mb.part_table[k].beg_sec_cyl >> 6) & 0x3ff, mb.part_table[k].end_head, mb.part_table[k].end_sec_cyl & 0x3f, (mb.part_table[k].end_sec_cyl >> 6) & 0x3ff, mb.part_table[k].sys, mb.part_table[k].size);
printf("%7u|\n", mb.part_table[k].rel_sec); } printf("---------------------------" "---------------------------------"); return 0; }
/** * getmboot * * Чтение главной загрузочной записи * * Функция читает главную загрузочную запись * для указанного НМД * * int getmboot(MBOOT *master_boot, int drive); * * master_boot - указатель на буфер, в который * будет считана главная загрузочная запись * * drive - номер НМД * (0 - первый НМД, 1 - второй,...) * * Функция возвращает 0, если главная * загрузочная запись считана успешно, * или код ошибки, полученный от функции BIOS "Чтение * сектора" - если чтение главной загрузочной * записи выполнить невозможно **/
int getmboot(MBOOT *master_boot, int drive) { struct diskinfo_t di; int status;
// Готовим структуру для чтения // главной загрузочной записи di.drive = drive | 0x80; di.head = 0; di.track = 0; di.sector = 1; di.nsectors = 1; di.buffer = (void far*)master_boot;
// Читаем сектор, содержащий главную // загрузочную запись status = _bios_disk ( _DISK_READ , &di ) >> 8; return(status); }
Программа ROOTVIEW
Приведем исходный текст программы ROOTVIEW (листинг 2.3), которая читает загрузочный сектор выбранного диска, вычисляет размер и расположение корневого каталога. Затем программа читает корневой каталог и выводит на экран его содержимое.
Листинг 2.3. Файл rootview\rootview.cpp
#include <stdio.h> #include <conio.h> #include <malloc.h> #include <dos.h> #include <ctype.h>
typedef struct _EBPB_ { unsigned sectsize; char clustsize; unsigned ressecs; char fatcnt; unsigned rootsize; unsigned totsecs; char media; unsigned fatsize; unsigned seccnt; unsigned headcnt; unsigned hiddensec_low; unsigned hiddensec_hi; unsigned long drvsecs; } EBPB;
typedef struct _BOOT_ { char jmp[3]; char oem[8]; EBPB bpb; char drive; char reserved; char signature; unsigned volser_lo; unsigned volser_hi; char label[11]; char fat_format[8]; char boot_code[450]; } BOOT;
typedef struct _FTIME_ { unsigned sec : 5, min : 6, hour : 5; } FTIME;
typedef struct _FDATE_ { unsigned day : 5, month : 4, year : 7; } FDATE;
typedef struct _FITEM_ { char name[8]; char ext[3]; char attr; char reserved[10]; FTIME time; FDATE date; unsigned cluster_nu; unsigned long size; } FITEM;
int getboot(BOOT far *boot, int drive);
union REGS reg; struct SREGS segreg;
struct { unsigned long first_sect; unsigned nsect; void far* buf; } cb;
int main(void) { int i; int root_begin, root_sectors; char drive;
char boot[512]; BOOT far* boot_rec = (BOOT far*) boot;
FITEM *root_buffer, far *rptr;
printf("\nЧтение корневого каталога " "логического диска" "\n (C)Фролов А., 1995\n");
// Запрашиваем диск, для которого необходимо // выполнить чтение загрузочной записи. printf("\nВведите обозначение диска (A, B, ...):"); drive = getche();
// Вычисляем номер дисковода drive = toupper(drive) - 'A';
// Читаем загрузочную запись в буфер int status = getboot((BOOT far*)boot_rec, drive);
// Если произошла ошибка (например, неправильно указано // обозначение диска), завершааем работу программы if(status) { printf("\nОшибка при чтении загрузочного сектора"); return(-1); }
// Вычисляем номер первого сектора // корневого каталога root_begin = boot_rec->bpb.ressecs + boot_rec->bpb.fatsize * boot_rec->bpb.fatcnt;
// Вычисляем длину корневого каталога root_sectors = (boot_rec->bpb.rootsize * 32) / boot_rec->bpb.sectsize;
// Заказываем буфер для корневого каталога root_buffer = (FITEM *) malloc(root_sectors * boot_rec->bpb.sectsize);
if(root_buffer == NULL) { printf("\nМало памяти"); return(-1); }
// Читаем корневой каталог в буфер root_buffer cb.first_sect = root_begin; cb.nsect = root_sectors; cb.buf = (void far*)root_buffer;
_BX = FP_OFF(&cb); _DS = FP_SEG(&cb); _CX = 0xffff; _DX = 0; _AX = drive; asm int 25h asm pop ax asm jc error
// Показываем содержимое корневого каталога printf("\n" "\nИмя файла Аттр. Дата " "Время Кластер Размер" "\n------------ ----- ---------- " "-------- ------- ------");
for(rptr = root_buffer;; rptr++) { printf("\n");
// Признак конца каталога - нулевой байт в начале // имени файла или байт 0xF6 (пустой каталог) if(rptr->name[0] == 0 rptr->name[0] == (char)0xF6) break;
// Выводим содержимое дескриптора файла for(i=0; i<8; i++) printf("%c",rptr->name[i]);
printf(".");
for(i=0; i<3; i++) printf("%c",rptr->ext[i]);
printf(" %02X %02d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d ", rptr->attr, rptr->date.day, rptr->date.month, rptr->date.year + 1980, rptr->time.hour, rptr->time.min, rptr->time.sec * 2);
printf(" %-6ld %lu", (long)rptr->cluster_nu, (long)rptr->size); }
// Освобождаем память free(root_buffer); return 0;
error: printf("\nОшибка при чтении каталога"); free(root_buffer); return(-1); }
/** * getboot * * Прочитать загрузочную запись * * int getboot(BOOT far *boot, int drive); * * boot - указатель на буфер, в который * будет прочитана загрузочная запись * * drive - номер физического НМД * (0 - первый НМД, 1 - второй, ...) **/ int getboot(BOOT far *boot, int drive) { cb.first_sect = 0; cb.nsect = 1; cb.buf = (void far*)boot;
_BX = FP_OFF(&cb); _DS = FP_SEG(&cb); _CX = 0xffff; _DX = 0; _AX = drive;
asm int 25h
// Извлекаем из стека оставшееся там после // вызова прерывания слово asm pop ax asm jc err
return(0); err: return(1); }
Заметьте, что приведенная выше программа предоставляет вам параметр, который невозможно получить с помощью команды dir - номер первого кластера, распределенного файлу. Операционная система MS-DOS не дает программам иной возможности определить номер первого кластера файла, чем чтение каталога по секторам.
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.
Расширенный блок параметров BIOS
Поле загрузочного сектора со смещением 11 содержит расширенный блок параметров BIOS . Он состоит из обычного блока BPB и дополнительного расширения:
| Смещение, байт | Размер, байт | Имя поля | Описание |
| 0 | 2 | sect_siz | Количество байт в одном секторе диска |
| 2 | 1 | clustsiz | Количество секторов в одном кластере |
| 3 | 2 | res_sect | Количество зарезервированных секторов |
| 5 | 1 | fat_cnt | Количество таблиц FAT |
| 6 | 2 | root_siz | Максимальное количество дескрипторов файлов в корневом каталоге диска |
| 8 | 2 | tot_sect | Общее количество секторов на носителе данных (в разделе MS-DOS) |
| 10 | 1 | media | Байт-описатель среды носителя данных |
| 11 | 2 | fat_size | Количество секторов, занимаемых одной копией FAT |
| 13 | 2 | sectors | Количество секторов на дорожке |
| 15 | 2 | heads | Количество магнитных головок |
| 17 | 2 | hidden_l | Количество скрытых секторов для раздела, который по размеру меньше 32 Мбайт |
| 19 | 2 | hidden_h | Количество скрытых секторов для раздела, превышающего по размеру 32 Мбайт |
| 21 | 4 | tot_secs | Общее количество секторов на логическом диске для раздела, превышающего по размеру 32 Мбайт |
Как обычный, так и расширенный блок параметров BIOS содержит байт-описатель среды media. Этот байт может служить для идентификации носителя данных и может содержать следующие величины, характеризующие носитель данных по количеству сторон диска и количеству секторов на дорожке:
| Значение | Количество сторон | Количество секторов | Диаметр, дюймы | Емкость, Кбайт |
| F0h | 2 | 18 | 3,5 | 1440 |
| - " - | 2 | 36 | 3,5 | 2880 |
| - " - | 2 | 15 | 5,25 | 1200 |
| F8h | - | - | Жесткий диск любой емкости | |
| F9h | 2 | 9 | 3,5 | 720 |
| - " - | 2 | 15 | 5,25 | 1200 |
| FAh | 1 | 8 | 5,25 | 320 |
| FBh | 2 | 8 | 3,5 | 640 |
| FCh | 1 | 9 | 5,25 | 180 |
| FDh | 2 | 9 | 5,25 | 360 |
| FEh | 1 | 8 | 5,25, 8 | 160 |
| FFh | 2 | 8 | 5,25, 8 | 320 |
Прежде чем мы продолжим изучение логической структуры диска, покажем, как программа может получить содержимое загрузочного сектора.
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".
Рис. 2.2. Пример распределения кластеров для файлов autoexec.bat и config.sys
На рис. 2.2 показаны фрагменты корневого каталога диска С: и элементы FAT для файлов autoexec.bat и config.sys .
Из рисунка видно, что для файла autoexec.bat отведено три кластера, а для файла config.sys - два кластера. Реально эти файлы не используют столько кластеров, так как их размер обычно невелик.
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.
Таблица разделов диска
В конце самого первого сектора жесткого диска располагается таблица разделов диска (Partition Table). Эта таблица содержит четыре элемента, описывающих до четырех разделов диска. В последних двух байтах сектора находится значение 55AAh. Это признак таблицы разделов (сигнатура таблицы разделов).
Для просмотра и изменения содержимого таблицы разделов НМД используется программа fdisk.exe .
Что представляет из себя элемент таблицы разделов диска?
Это структура размером 16 байт, соответствующая части диска, называемой разделом. В структуре располагается информация о расположении и размере раздела в секторах, а также о назначении раздела.
Разделы диска бывают активными или неактивными. Активный раздел может использоваться для загрузки операционной системы. Заметим, что диск может содержать одновременно несколько активных разделов, которые могут принадлежать разным операционным системам.
Приведем формат первого сектора жесткого диска :
| Смещение, байт | Размер, байт | Описание |
| 0 | 1BEh | Загрузочная запись |
| 1BEh | 10H | Элемент таблицы разделов диска |
| 1CEh | 10H | Элемент таблицы разделов диска |
| 1DEh | 10H | Элемент таблицы разделов диска |
| 1EEh | 10H | Элемент таблицы разделов диска |
| 1FEh | 2 | Признак таблицы разделов - значение 55AAh |
Все элементы таблицы разделов диска имеют одинаковый формат:
| Смещение, байт | Размер, байт | Описание |
| 0 | 1 | Признак активного раздела: 0 - раздел неактивный; 80h - раздел активный |
| 1 | 1 | Номер головки для начального сектора раздела |
| 2 | 2 | Номер сектора и дорожки для начального сектора раздела в формате функции чтения сектора INT13h |
| 4 | 1 | Код системы: 0 - неизвестная система; 1, 4 - MS-DOS; 5 - расширенный раздел MS-DOS |
| 5 | 1 | Номер головки для последнего сектора раздела |
| 6 | 2 | Номер сектора и дорожки для последнего сектора раздела в формате функции чтения сектора INT 13h |
| 8 | 4 | Относительный номер сектора начала раздела |
| 12 | 4 | Размер раздела в секторах |
Таблица разделов и логические диски
Персональный компьютер обычно комплектуется одним или двумя НМД. Однако операционная система позволяет вам разбивать НМД на части, причем каждая часть будет рассматриваться MS-DOS как отдельный, "логический" диск.
Зачем нужно разбивать диск на логические диски ?
Первые персональные компьютеры IBM PC были укомплектованы только НГМД. Дискеты позволяют хранить относительно небольшие объемы информации, поэтому делить их на части не имеет смысла. Следующая модель компьютера IBMPC/XT имела НМД объемом 10 или 20 Мбайт. При использовании таких дисков и операционных систем MS-DOS версий до 3.20 у пользователей не возникало никаких проблем и желания разбить диск относительно малого объема на еще меньшие части.
Проблемы возникли, когда производители НМД освоили выпуск дисков объемом 40 Мбайт и больше. Оказалось, что используемый в MS-DOS механизм 16-разрядной адресации секторов не позволяет использовать диски объемом, большим, чем 32 Мбайт.
Операционная система MS-DOS версии 3.30 предложила выход из создавшегося положения. С помощью программы fdisk.exe можно было разбить физический диск на логические, каждый из которых не должен превышать по объему 32 Мбайт.
Впоследствии в версии 4.00 операционной системы MS-DOS и в версии 3.31 операционной системы COMPAQ DOS указанное выше ограничение на размер логического диска было снято, однако схема разделения физического диска на логические диски полностью сохранилась.
Существуют и другие причины, по которым может быть полезно разделение большого диска на части:
в случае повреждения логического диска пропадает только та информация, которая находилась на этом логическом диске;
реорганизация и выгрузка диска маленького размера выполняется быстрее, чем большого;
на одном диске может находиться несколько различных операционных систем, расположенных в разных разделах. В ходе начальной загрузки вы можете указать раздел диска, из которого должна загружаться нужная вам в данный момент операционная система.
По своей внутренней структуре логический диск полностью соответствует дискете, поэтому сначала мы изучим логическую структуру жесткого диска, затем сделаем некоторые замечания, касающиеся дискет.
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.
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.
Формат поля времени показан на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Формат поля времени
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.
Загрузка операционной системы
Загрузка операционной системы с жесткого диска - двухступенчатый процесс. Вначале модули инициализации BIOS считывают главную загрузочную запись в память по адресу 7C00h:0000h и передают ей управление. Главная загрузочная запись просматривает таблицу разделов и находит активный раздел. Если активных разделов несколько, на консоль выводится сообщение о необходимости выбора активного раздела для продолжения загрузки.
После того как активный раздел найден, главная загрузочная запись считывает самый первый сектор раздела в оперативную память. Этот сектор содержит загрузочную запись, которой главная загрузочная запись и передает управление.
Загрузочная запись активного раздела выполняет загрузку операционной системы, находящейся в активном разделе.
Такой двухступенчатый метод загрузки операционной системы необходим по той причине, что способ загрузки зависит от самой операционной системы. Поэтому каждая операционная система имеет свой собственный загрузчик. Фиксированным является только расположение загрузочной записи - самый первый сектор активного раздела.
Загрузочная запись
В самом первом секторе активного раздела расположена загрузочная запись (Boot Record ), которую не следует путать с главной загрузочной записью (Master Boot Record ). Загрузочная запись считывается в оперативную память главной загрузочной записью, после чего ей передается управление. Загрузочная запись и выполняет загрузку операционной системы.
Самый первый сектор логического диска (и самый первый сектор на системной дискете) занимает загрузочная запись (Boot Record ). Эта запись считывается из активного раздела диска программой главной загрузочной записи (Master Boot Record ) и запускается на выполнение. Задача загрузочной записи - выполнить загрузку операционной системы. Каждый тип операционной системы имеет свою загрузочную запись. Даже для разных версий одной и той же операционной системы программа загрузки может выполнять различные действия.
Кроме программы начальной загрузки операционной системы в загрузочной записи находятся параметры, описывающие характеристики данного логического диска. Все эти параметры располагаются в самом начале сектора, в его так называемой форматированной области. Формат этой области изменился в версии 4.0 операционной системы MS-DOS.
