USB通信程序设计 第7页
此扇区有时也称作“引导扇区”、“保留扇区”或是“零扇区”，因为它含有对文件系统进行识别的关键信息，因此十分重要。下表是此扇区的结构：
表3.2 引导扇区结构（一）
表3.3 引导扇区结构（二）
表3.4 引导扇区结构（三）
3.4.1.2 FAT 区
FAT即File Allocation Table，文件分配表。操作系统分配磁盘空间按簇来分配的。因此，文件占用磁盘空间时，基本单位不是字节而是簇，即使某个文件只有一个字节，操作系统也会给他分配一个最小单元——即一个簇。为了可以将磁盘空间有序地分配给相应的文件，而读取文件的时候又可以从相应的地址读出文件，我们把整个磁盘空间分成32K字节长的簇来管理，每个簇在FAT表中占据着一个16位的位置，称为一个表项。对于大文件，需要分配多个簇。同一个文件的数据并不一定完整地存放在磁盘的一个连续的区域内，而往往会分成若干段，像一条链子一样存放。这种存储方式称为文件的链式存储。为了实现文件的链式存储，硬盘上必须准确地记录哪些簇已经被文件占用，还必须为每个已经占用的簇指明存储后继内容的下一个簇的簇号，对一个文件的最后一簇，则要指明本簇无后继簇。这些都是由FAT表来保存的，FAT表的对应表项中记录着它所代表的簇的有关信息：诸如是否空，是否是坏簇，是否已经是某个文件的尾簇等。FAT区的结构如下：
表3.5 FAT区结构
FAT的项数与硬盘上的总簇数相关（因为每一个项要代表一个簇，簇越多当然需要的FAT表项越多），每一项占用的字节数也与总簇数有关（因为其中需要存放簇号，簇号越大当然每项占用的字节数就大）。FAT的格式有多种，最为常见是FAT16和FAT32，其中FAT16是指文件分配表使用16位，由于16位分配表最多能管理65536（即2的16次方）个簇，又由于每个簇的存储空间最大只有32KB，所以在使用FAT16管理硬盘时，每个分区的最大存储容量只有（65536×32 KB）即2048MB，也就是我们常说的2G。现在的硬盘容量是越来越大，由于FAT16对硬盘分区的容量限制，所以当硬盘容量超过2G之后，用户只能将硬盘划分成多个2G的分区后才能正常使用。由于FAT对于文件管理的重要性，所以FAT有一个备份，即在原FAT的后面再建一个同样的FAT。
3.4.1.3 根目录区（Root Directory Region）
紧接着第二个FAT表的后面一个扇区，就是根目录区了。根目录区中存放目录项，每个目录项为32个字节，记录一个文件或目录的信息(长文件名例外)。以下是目录项的结构：
表3.6 目录项结构
目录项所占的扇区数与有多少个目录项有关，它将占用（目录项＊32／512）个扇区。
3.4.1.4 文件和目录数据区
目录项的所占的最后一个扇区之后，便是真正存放文件数据或是目录的位置了。
3.4.2 Flash盘的FAT结构
Flash硬盘与普通的磁头、柱面式介质不一样。在开发U盘的过程中，使用Flash作为存储介质。它有其特定的结构特点。以32M的三星K9F5608U0A-YCB0 Flash为例，它有2048个Block，每个Block 有32个Page，每个Page有512+16＝528个字节。
图3.15 Flash 的结构
Flash的读写有其自身特点：
1. 必须以Page为单位进行读写；
2. 写之前必须先擦除原有内容；
3. 擦除操作必须对Block进行，即一次至少擦除一个Block的内容。
针对这种情况，将Flash的一个Page定为1个扇区，将其2个Block，64个扇区定为一个簇，这样，簇的容量刚好为512＊64＝32K，满足FAT16对簇大小的要求。FAT分配空间的时候，是按簇来分配的，但是其给出的地址却是LBA（Logical BlockAddress），即它只给出一个扇区号，比如对此Flash而言，若给出LBA为0x40，实代表簇1的扇区1。因此需要将Logical Block Address转换为物理地址，这样，才可以对数据进行存取操作。根据上面定义的结构，转换公式为：
Flash 的Block ＝ Logical Block Address／0x20 （1）
Flash 的Page ＝ Logical Block Address %0x20 （2）
实际上，如果定义每个簇为32 个扇区是最好的，因为这样物理结构和逻辑结构刚好一致。但是这也无防，因为不管Logical Block Address给出什么值，只要按上述公式，总可以得到物理上正确的Block 和Page，再使用Flash的读写命令读取对应的Block和Page就可以了，