第1页透彻分析FAT文件系统！（一）
2009-4-4 16:20:05http://www.vmware.cn/Article/20.html
透彻分析
FAT
文件系统！（一）
菜刀
-http://www.sjhf.net-
2004-5-28
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一、硬盘的物理结构：
硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质
的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成
(
图
1)
，其
中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。
硬盘工作时，盘片以设计转速高速旋转，设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向
移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。当系统向硬盘写入数据时，磁头中
“
写数
据
”
电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变，并在写电流磁场消失后仍能保
持，这样数据就存储下来了；当系统从硬盘中读数据时，磁头经过盘片指定区域，盘
片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化，经相关电路处理后还原成数
据。因此只要能将盘片表面处理得更平滑、磁头设计得更精密以及尽量提高盘片旋转
速度，就能造出容量更大、读写数据速度更快的硬盘。这是因为盘片表面处理越平、
转速越快就能越使磁头离盘片表面越近，提高读、写灵敏度和速度；磁头设计越小越
精密就能使磁头在盘片上占用空间越小，使磁头在一张盘片上建立更多的磁道以存储
更多的数据。
二、硬盘的逻辑结构。
硬盘由很多盘片
(platter)
组成，每个盘片的每个面都有一个读写磁头。如果有
N
个盘
片。就有
2N
个面，对应
2N
个磁头
(Heads)
，从
0
、
1
、
2
开始编号。每个盘片被划分成若
干个同心圆磁道
(
逻辑上的，是不可见的。)每个盘片的划分规则通常是一样的。这样
每个盘片的半径均为固定值
R
的同心圆再逻辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面
(Cylinders)
，从外至里编号为
0
、
1
、
2……
每个盘片上的每个磁道又被划分为几十个扇
区
(Sector)
，通常的容量是
512byte
，并按照一定规则编号为
1
、
2
、
3……
形成
Cylinders×Heads×Sector
个扇区。这三个参数即是硬盘的物理参数。我们下面的很多
实践需要深刻理解这三个参数的意义。
三、磁盘引导原理。
3.1 MBR(master boot record)
扇区：
计算机在按下
power
键以后，开始执行主板
bios
程序。进行完一系列检测和配置以
后。开始按
bios
中设定的系统引导顺序引导系统。假定现在是硬盘。
Bios
执行完自己
的程序后如何把执行权交给硬盘呢。交给硬盘后又执行存储在哪里的程序呢。其实，
称为
mbr
的一段代码起着举足轻重的作用。
MBR(master boot record),
即主引导记录，
有时也称主引导扇区。位于整个硬盘的
0
柱面
0
磁头
1
扇区
(
可以看作是硬盘的第一个扇
区
)
，
bios
在执行自己固有的程序以后就会
jump
到
mbr
中的第一条指令。将系统的控制
权交由
mbr
来执行。在总共
512byte
的主引导记录中，
MBR
的引导程序占了其中的前
446
个字节
(
偏移
0H~
偏移
1BDH)
，随后的
64
个字节
(
偏移
1BEH~
偏移
1FDH)
为
DPT(Disk
PartitionTable
，硬盘分区表
)
，最后的两个字节
“55 AA”(
偏移
1FEH~
偏移
1FFH)
是分区
有效结束标志。
MBR
不随操作系统的不同而不同，意即不同的操作系统可能会存在相同的
MBR
，
即使不同，
MBR
也不会夹带操作系统的性质。具有公共引导的特性。
