62048 (Дисковая система IBM PC.), страница 2

^^&верстия и зависит только от скорости вращения дисковода в

^^&момент форматирования.

Поля GAP1..GAP4 служат прежде всего для организации задержки

при выдачи порций данных с дискеты, а также для компенсации раз-

бросов физической длины различных полей, возникающих из-за несо-

вершенства механизма дисковода ( конкретнее, из-за нестабильнос-

ти вращения ). Маркеры служат для выделения определенных облас-

тей на диске: идентификатора дорожки, заголовка сектора или об-

ласти данных. Для того что бы маркеры можно было отличить от дан-

нных, их записывают со специально нарушенным кодом синхронизации.

Четвертый байт маркера обозначает тип выделяемой им области. Кон-

кретно в маркере области данных значение fb соответствует обыч-

ным данным, а f8 - удаленным.

Целостность информации в областях данных контролируется с по-

мощью циклического контрольного кода, контрольные числа которого

записываются после определенных областей. При считывании с диске-

ты контроллер самостоятельно высчитывает контрольную сумму, а за-

тем сравнивает ее со считанной с диска. Эта контрольная сумма,

называемая кодом циклического контороля ( CRC - Cyrcle Redundency

Contol ), подсчитывается с помощью полинома следующего вида :

X16 + X12 + X5 + X + 1

В случае несовпадении этих двух чисел выставляется флаг ошибки.

@ Интерфейс адаптера НГМД

Функции сигналов адаптера НГМД следующие:

┌─────────────┬─────────────────────────────────────────────────┐

│Наименование │ Выполняемая функция │

├─────────────┼─────────────────────────────────────────────────┤

│High/Normal │ Используется для переключения схем записи/чтения│

│ │ для работы с нормальной и высокой плотностью │

│Index │ Перепад напряжения с высокого уровня на низкий │

│ │ при обнаружение индексного отверстия │

│Select │ Выбор накопителя ( присутствует постоянно ) │

│Mot │ Включение мотора дисковода │

│Direction │ Направление перемешения головок при сигнале Step│

│ │ низкий уровень - к центру дискеты; │

│ │ высокий уровень - к краю дискеты; │

│Step │ Перемещеие головок на одну дорожку │

│Write data │ Запись информации, каждый импульс вызывает │

│ │ изменение магнитного потока на обратный │

│Write gate │ Разрешение записи информации │

│Track 0 │ Перемещене головок к началу дискеты │

│Write │ Запрет записи на дискеты ( сигнал появляется при│

│ protected │ присутствии дискеты с защитной наклейкой ) │

│Read data │ Перепад напряжения с высокого уровня на низкий │

│ │ соответствуют обнаружению на дискете перехода │

│ │ намагниченности. │

│Select head │ Выбор головки для чтения/записи │

│ │ низкий уровень - головка 1; │

│ │ высокий уровень - головка 0; │

│Ready │ Дискета готова к работе │

│Disk change │ Вставлена новая дискета │

└─────────────┴─────────────────────────────────────────────────┘

Полярность всех сигналов интерфейса (кроме тех, где указано иное)

отрицательная. Сигналы Disk change и High/Normal в IBM PC/XT не

используются.

@ Логическая организация диска

Первая операция, которую необходимо выполнить перед тем, как

дискета будет готова к использованию - это форматирование. Этот

процесс позволяет придать диску его окончательную структуру. В

ходе форматирования определяется количество дорожек и число сек-

торов на дорожке.

MS-DOS предусматривает четыре логических области дискеты:

- загрузочный сектор ( boot record )

- таблица размещения файлов ( file allocation table )

- корневой каталог

- область данных

"Загрузочный сектор

Содержит короткую ( менее 512 байт ) программу начальной загруз-

ки ОС в память компьютера. Независимо от типа ОС и способа форма-

тирования дискеты, эта программа всегда занимает самый первый

сектор на самом первой дорожке диска. Следует различать Boot

record и Master Boot record. Первый находится на дискеты в слу-

чае если эта дискета не системная. Второй же находится исключи-

тельно на системных дисках. Также этот сектор содержит всю важ-

ную информацию о характеристиках диска. Структура этой информации

следующая :

┌────────┬─────────────────┬────┬─────────────────────────────────┐

│Cмещение│ Название │байт│ Описание │

├────────┼─────────────────┼────┼─────────────────────────────────┤

│ 00 │ Команда JMP │ 3 │ Длинный или короткий переход │

│ │ │ │ на программу загрузчика │

│ 03 │ Идентификатор │ 8 │ Идентификатор версии DOS, │

│ │ │ │ с помощью которой отформа- │

│ │ │ │ тирован диск │

│ 0B │ Байт/Сектор │ 2 │ Размер сектора в байтах │

│ 0D │ Сектор/Кластер │ 1 │ Число секторов в кластере │

│ 0E (*)│ Резерв │ 2 │ Количество резервных секторов │

│ 10 │ Число FAT │ 1 │ Число копий FAT на диске │

│ 11 │ Число корневых │ 2 │ Max количество записей в │

│ │ записей │ │ корневом каталоге диска │

│ 13(**)│ Всего секторов │ 2 │ Общее число секторов на диске │

│ 15 │ Носитель │ 1 │ Тип магнитного носителя │

│ 16 │ Сектор/FAT │ 2 │ Число секторов в каждой из FAT │

│ 18 │ Сектор/дорожка │ 2 │ Число секторов на одну дорожку │

│ 1A │ Число головок │ 2 │ Число головок на диске │

│ 1С │ Скрытых секторов│ 4 │ Число скрытых секторов на диске│

│ 20 │ Боьших секторов │ 4 │ Общее число секторов │

│ 22 │ Номер накопителя│ 1 │ Номер накопителя по BIOS'у │

│ 23 │ │ 1 │ Резерв │

│ 24 │ Сигнатура │ 1 │ Содержит число 29 │

│ 25 │ ID тома │ 4 │ Идентификатор тома диска │

│ 29 │ Метка тома │ 11 │ Копия метки тома │

│ 34 │ ID типа FAT │ 8 │ FAT12 или FAT16 -байт │

└────────┴─────────────────┴────┴─────────────────────────────────┘

(*) - ^^&для формата IBM PC длина зарезервированной области всегда

составляет 1 сектор ( сектор загрузчика )

(**)- ^^&если более 65535 то 0

"Таблица размещения файлов ( FAT )

Содержит информацию о месторасположении записанных на дискету

файлов. Системa MS-DOS выделяет для хранения файла, в зависимос-

ти от его длины, один или более кластеров ( кластер - единица

хранения данных на диске, обычно один кластер равен нескольким

секторам ), однако MS-DOS не заботится, чтобы запись файла проис-

ходила последовательно ( скорее наоборот : логика работы MS-DOS

такова, что она всячески способствует фрагментации файлов ), поэ-

тому необходимо хранить информацию, по каким именно кластерам

раскидан данный файл. В силу особой важности этой информации FAT

существует на диске в двух копиях. FAT дискеты состоит из 12-би-

товых элементов. Структура таблицы размещения файлов - следующая:

┌─────────────┬───────────────────────────────────────────┐

│ Элемент FAT │ Выполняемая функция │

├─────────────┼───────────────────────────────────────────┤

│ 0 │ Идентификатор формата │

│ 1 │ Зарезервирован ( должен быть FFF ) │

│ 2 │ Статус кластера 2 │

│ 3 │ Статус кластера 3 │

│ ... │ ... │

└─────────────┴───────────────────────────────────────────┘

Идентификатор формата может принимать

следующие значения :

F0 - 3'5/2/18 ( дискета 3'5, 2 стороны, 18 секторов )

F8 - жесткий диск

F9 - 5'25/2/15 или 3'5/2/9

FC - 5'25/1/9

FD - 5'25/2/9

FE - 5'25/1/8

FF - 5'25/2/8

Статус кластера может быть следующим :

000 - кластер свободен

FF0..FF6 - зарезервирован

FF7 - испорчен

FF8...FFF - последний кластер

иначе - номер следующего кластера файла

Интересно заметить, что, по-видимому, значение статуса 001 яв-

ляется запрещенной комбинацей.

"Корневой каталог

Следует непосредственно за FAT. Содержит информацию об основ-

ных параметрах файлов ( длине, дате создания,...). Каждая запись

в каталоге, соответствуeт тому или иному файлу ( кроме, разумеет-

ся, метки диска ), включает номер первого кластера, назначенного

MS-DOS этому файлу, который используется как точка входа в FAT.

Начиная с этой точки, каждая запись в FAT содержит номер следую-

щего кластера, распеределенного под этот файл, или метку послед-

него кластера. Структура записи в корневом каталоге следующая :

┌─────────┬───────────┬───────────────────────────────────┐

│Cмещение │ Название │ Описание │

├─────────┼───────────┼───────────────────────────────────┤

│ 00 │ Имя │ Имя файла │

│ │ │ 0 если запись свободна │

│ │ │ E5 если файл удален │

│ │ │ 2E запись родительского каталога │

│ 08 │ Расширение│ │

│ 0B │ Атрибуты │ Системный атрибут файла │

│ 0C │ │ Резерв │

│ 16 │ Время │ Время последней перезаписи файла │

│ 18 │ Дата │ Дата последней перезаписи файла │

│ 1A │ Кластер │ Номер первого отведенного кластера│

│ 1C │ Размер │ Размер файла ( 4 байта ) │

└─────────┴───────────┴───────────────────────────────────┘

"Область данных

Именно то место, ради которого и используется дискета - здесь

храниться информация пользователя. MS-DOS рассматривает эту об-

ласть как совокупность кластеров, каждый из которых содержит один

или несколько секторов. Из-за того что первые два поля FAT заре-

зервированы, первому кластеру в области данных присвоен номер 2.

Все каталоги, кроме корневого, также раасматриваются MS-DOS как

файлы особого вида, и поэтому помещаются в область данных.

@Работа BIOS с НГМД

Програмное управление дискетой ( точнее говоря, адаптером НГМД)

осуществляется с помощью драйвера BIOS, вызов которого осущес-

твляется через прерывание int 13. Методика вызова конкретных фун-

кций стандартна, то есть номер функции загружается в ah, ос-

тальные параметры в другие регистры общего назначения, для адре-

совки буферов так же используется регистровая пара es:bx.

Всего стандартный драйвер поддерживает 6 функций работы с НГМД

с номерами от 0 до 5. Перечислим их в порядке возрастания :

0 - Сброс системы НГМД 3 - Записать сектор

1 - Прочитать состояние 4 - Проверить сектор

2 - Прочитать сектор 5 - Разметка дорожки

Все функции выполняются, согласовываясь с базовой дисковой

таблицей, на которую указывает вектор 1e. Разумеется пользова-

тель может модифицировать этот вектор и создать свою таблицу. При

загрузке ОС BIOS инициализирует ее, а DOS модифицирует, чтобы

улучшить производительность дискет. Структура этой таблицы сле-

дующая ( везде, где не сказано иное, время указывается в квантах

системного таймера ).

┌────┬───────────────────────────────────────────────────────────┐

│Смещ│ Содержимое │

├────┼───────────────────────────────────────────────────────────┤

│ 0 │ биты 4-7: время перехода с дорожки на дорожку ( в млс ) │

│ │ биты 0-3: время под'ема головки после чтения/записи │

│ 1 │ бит 0: 1= исп.DMA , 0= DMA не используется │

│ │ биты 2-7: время опускания головок │

│ 2 │ время не остановки двигателя после окончания чтения/записи│

│ 3 │ размер сектора (0=128, 1=256, 2=512, 3=1024) │

│ 4 │ номер последнего сектора на дорожке │

│ 5 │ длина межсекторного промежутка для операций чтения/записи │

│ 6 │ Максимальная длина передаваемых данных │

│ 7 │ длина межсекторного промежутка для операции форматирования│

│ 8 │ символ-заполнитель для форматирования ( обычно f6 ) │

│ 9 │ время позиционирования головок │

│ a │ время разгона мотора (в 1/8-секундных интервалах) │

└────┴───────────────────────────────────────────────────────────┘

Также в BIOS Data Segment содержатся следующие параметры НГМД:

0:043e требуется рекалибрация флоппи-дисковода

(бит 0=A, бит 1=B, etc.)

0:043f мотор дискеты включен (бит 0=drive A, бит 1=B, etc.)

0:0440 время до выкл. мотора. Если 0, то мотор выключается

0:0441 код ошибки дискеты (то же, что возвращается по int 13 )

0:0442 область информации состояния контроллера дискет (7байт)

@ Некоторые форматы дисков, принятые в MS-DOS

Начиная с MS-DOS v2.0 возможна запись/чтение практически лю-

бых физических форматов дискет. Эта возможность осуществляется

использованием механизмом загружаемых драйверов устройств. Появ-

ление в последнее время расширенных версий BIOS'a практически уп-

разнило понятие "стандартный формат", теперь стандартным можно

считать практически любой формат, который сответствует специфика-

ции MS-DOS.

Вообще, появление новых форматов тесно связано с историей раз-

вития DOS. Первоначальная версия MS-DOS v1.0 поддерживала только

формат, обозначенный ниже как (1.0) следующая версия 1.1 добави-

ла (1.1), а версия 2.0 - (2.0). Короче говоря, почти каждая вер-

сия DOS приносила что-то новое. Все, что из этого вышло, пред-

ставлено ниже.

Возможные варианты форматов в зависимости от типа дисковода:

360 Кб дисковод

(1) 160 Kb 40 дорожек 8 секторов 1 сторона

180 Kb 40 дорожек 9 секторов 1 сторона

200 Kb 40 дорожек 10 секторов 1 сторона

(1.1) 320 Kb 40 дорожек 8 секторов