软盘结构及软盘数据的读取

由于最近在学习linux0.11内核，需要用到软盘启动，于是就抽空学习了一下软盘结构；

1、软盘结构

1.44软盘结构：2个盘面（0和1），一个盘面有80条磁道（或称磁柱），一个磁道有18个扇区，一个扇区大小为512Byte，于是软盘总容量：2*80*18*512Byte=1474560Byte=1.44M;

2、相对扇区号及转换

在系统中，于是可以通过盘面+磁道+扇区，就访问到相应的内容，但这明显比较繁琐，于是为了管理和使用方面，就有了相对扇区号概念，实质是给每个扇区编号；

相对扇区即从0开始依次对磁盘上的扇区进行编号，具体情况如下：

编号顺序：
扇区物理号               相对扇区号
0面，0道，1扇区             0
0面，0道，2扇区             1
0面，0道，3扇区             2
…………………….
0面，0道，18扇区           17
1面，0道，1扇区            18
……………
1面，0道，18扇区           35
0面，1道，1扇区            36 

...................
0面，1道，18扇区           53
1面，1道，1扇区            54 

于是从上述编号可以推算出相对扇区号的计算方法：

相对扇区号={盘面（0~1）*每条磁道扇区数（18）} + {2*磁道（0~79）*每条磁道扇区数（18）} +  {扇区（1-18）-1}；

而当知道相对扇区号，怎么推算出盘面、磁道、扇区呢？

具体步骤：

（1）从上面公式可以看出，相对扇区号对每条磁道扇区数（18）取余数 加1 就得到扇区；

（2）再根据（1）得到的商，如果盘面为1则商为奇数，否则为偶数，于是通过判断商的奇偶性，就可以得出盘；同时也可以算出磁道；

3、软盘读写

在系统中，是怎么读和写软盘？

通过BIOS中断13，详细见下图：

其中：

磁盘号：指的是软盘中的磁道或磁柱；

扇区号：指的是软盘的扇区；

CH存放磁道的低8位，CL的高两位存放磁道的高2位，CL的低6位存放扇区

磁头号：指的是软盘中的盘面；

驱动器号：指具体的软盘，如软盘A，软盘B...

CF为1则表示读取错误；

4、实例

通过如下具体的例子，大家可以更好的理解；(注：以下例子摘自网上http://blog.youkuaiyun.com/littlehedgehog/article/details/2147361)

;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: ReadSector
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
;    从第 ax 个 Sector 开始, 将 cl 个 Sector 读入 es:bx 中
ReadSector:
    ; -----------------------------------------------------------------------
    ; 怎样由扇区号求扇区在磁盘中的位置 (扇区号 -> 柱面号, 起始扇区, 磁头号)
    ; -----------------------------------------------------------------------
    ; 设扇区号为 x
    ;                           ┌ 柱面号 = y >> 1
    ;       x           ┌ 商 y ┤
    ; -------------- => ┤      └ 磁头号 = y & 1
    ;  每磁道扇区数     │
    ;                   └ 余 z => 起始扇区号 = z + 1
    push    bp
    mov    bp, sp
    sub    esp, 2            ; 辟出两个字节的堆栈区域保存要读的扇区数: byte [bp-2]

    mov    byte [bp-2], cl
    push    bx            ; 保存 bx
    mov    bl, [BPB_SecPerTrk]    ; bl: 除数
    div    bl            ; y 在 al 中, z 在 ah 中
    inc    ah            ; z ++
    mov    cl, ah            ; cl <- 起始扇区号
    mov    dh, al            ; dh <- y
    shr    al, 1            ; y >> 1 (其实是 y/BPB_NumHeads, 这里BPB_NumHeads=2)
    mov    ch, al            ; ch <- 柱面号
    and    dh, 1            ; dh & 1 = 磁头号
    pop    bx            ; 恢复 bx
    ; 至此, "柱面号, 起始扇区, 磁头号" 全部得到 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
    mov    dl, [BS_DrvNum]        ; 驱动器号 (0 表示 A 盘)
.GoOnReading:
    mov    ah, 2            ; 读
    mov    al, byte [bp-2]        ; 读 al 个扇区
    int    13h
    jc    .GoOnReading        ; 如果读取错误 CF 会被置为 1, 这时就不停地读, 直到正确为止

    add    esp, 2
    pop    bp

    ret

5、总结

在软件中，可以通过层层封装实现设备访问的简单；