Определение количества байтов в одном секторе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача

Определение количества байтов в одном секторе

Способ 1: программа читает загрузочную запись диска (BOOT-сектор) в специальную структуру и затем получает из нее значение поля.

Листинг программы:

#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»);

 // 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 («\n\nИнформация из BPB:»);

printf («\nКоличество байтов в секторе -%d»,

boot_rec->bpb.sectsize);

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, &reg, &reg, &segreg);

 // Извлекаем из стека оставшееся там после

 // вызова прерывания слово

asm pop ax

return (reg.x.cflag);

}

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.

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 INT 13h
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

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.

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.

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.

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.

Расположение разделов на диске

Загрузочная запись

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.

Формат загрузочной записи

Сначала приведем формат загрузочной записи для версий MS-DOS, более ранних, чем 4.0.

программа загрузочный диск запись

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

Первые два поля в загрузочном секторе аналогичны описанным раньше.

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.

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.

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.

Прерывания INT 25h и INT 26h

Для работы с логическим диском (или дискетой) на уровне логических номеров секторов MS-DOS предоставляет программам два прерывания - INT 25h (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, для определения других характеристик логического диска.

Размещено на Allbest.ru