FAT：磁盘上数据组织格式综合述

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       FAT：磁盘上数据组织格式综合述
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   这篇文档中记法的约定：
    
   有前缀"0x"的数字都是16进制数字。
   任何其他没有前缀"0x"的数字都是10进制数字。
   本文档里面所有代码片段都是使用的'C'语言。但没有严格遵从其代码输入规范和语法。
   本文档中某些代码片段混合使用了32位和16位的数据元素。我们假设你是一个知道怎样正确将32位数据
转换成16位数据(保证数据不丢失)的程序员。同时，必须注意，所有的数据类型都是无符号的。不要使用有
符号整型数据来进行FAT表所需的计算，因为这样计算得到的结果对某些FAT系统是错误的。
  
   一般性概念(适合所有类型的FAT文件系统)
  
    所有的FAT文件系统最早是为IBM PC架构开发的。很重要的一点是：磁盘上FAT文件系统的数据结构都是
"小端的"(一种数据存储组织形式)。让我们先看看一个32位的FAT表项,它是以4个8位字节形式存储在磁盘上
的-----第一个字节是byte[0]，最后一个字节是byte[4]------下面显示的是一个32位的数据，从00标识，一
直到31。(00位是最不重要的一位)<原文如此!"00 being the least significant bit">

    byte[3]          3  3  2  2  2  2  2  2
             1  0  9  8  7  6  5  4

    byte[2]          2  2  2  2  1  1  1  1
                     3  2  1  0  9  8  7  6

    byte[1]          1  1  1  1  1  1  0  0
                     5  4  3  2  1  0  9  8

    byte[0]          0  0  0  0  0  0  0  0
                     7  6  5  4  3  2  1  0

    如果你使用的机器是基于"大端"的，上面的一些原则就显得很重要了。因为当你想和磁盘进行数据交换，
你就必须在大端和小端之间转换。

   一个FAT文件系统是由以下四个基本区组成的，它们是：

     0 --- 保留区
     1 --- FAT区
     2 --- 根目录区(在FAT32系统中不存在)
     3 --- 文件和目录数据区

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    启动扇区和BPB(Bios Parameter Block)

    在FAT系统中，首先碰到的一个很重要的数据结构就是BPB(BIOS Paramerer Block),它被放在保留区的第一个
扇区中。这个扇区也被叫做"启动扇区"、"保留扇区"或者"第0扇区",很重要的一点就是，它处在系统的第一个扇区。
    关于FAT文件系统，有一点常常被混淆。在MS-DOS 1.x 版本中，启动扇区里并没有BPB结构。在FAT文件系统的
第一个版本中，仅仅有两中不同的形式，一个支持单面，一个支持双面360K 5.25-inch的软盘。要判断磁盘上的文件
系统的类型，必须查看FAT表的第一个字节(FAT[0]的低8位）
    上面这种媒体类型的判断方法已经被在MS-DOS 2.x中，放入一个BPB结构到启动扇区的方法取代了，并且老式
的方法 (通过查看FAT表的第一个字节)已经不再被支持。所有FAT系统都有一个BPB结构放置在启动扇区。
    这又会给我们带来FAT系统类型辨别的第一点困惑：BPB结构到底象什么样子呢？MS-DOS 2.x 启动扇区里的BPB结构
严格限制FAT系统的大小不能大于65,536个扇区(32MB,每扇区512字节)。这个限制是由于FAT表中的"total sectors"域
是一个16位域。这个限制在MS-DOS 3.x中被修正了，通过将BPB结构修改成能够包含32位域来扩大支持的扇区总数。
    下一个BPB的变化发生在WINDOWS 95操作系统下，同时FAT32被引进。FAT16限制了FAT表的最大尺寸和最大可用簇的
大小不能超过 2GB (假定磁盘是512字节每扇区)。FAT32修改了这个磁盘容量的限制，使得FAT系统能够存在于容量大于
2GB 只分一个区的磁盘上。
     FAT32的BPB结构能够完美的向下兼容FAT12/FAT16的BPB结构，并增加了一个域--BPB_TotSec32。它们从偏移36处开始
根据是FAT12/FAT16还是FAT32，而有所不同(请看下面关于FAT类型的讨论)。这里相关点是：FAT系统启动扇区里的BPB结构
应该总是含有新增的BPB域，以便于FAT12/FAT16或者FAT32都可以使用。这样，既能保证FAT文件系统有最好的兼容性，又能
保证所有的FAT系统的驱动都能分辨，以便于更好的支持文件系统。因为总是包含了所有定义过的域。
    
    注意：在下面的描述中，所有以BPB_为前缀命名的域都是BPB的一部分。所有以BS_为前缀命名的域都是启动扇区的一部分，
并不属于BPB。下面显示了一个FAT文件系统的0扇区，它包含了BPB结构。