 |
Лабораторная работа № 17-18. «Получение навыков в работе с таблицей размещения файлов». Краткие теоретические и учебно-методические материалы
|
|
|
|
Лабораторная работа № 17-18
«Получение навыков в работе с таблицей размещения файлов»
Цель работы: получение практических навыков в работе с таблицей размещения файлов.
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:
Студент должен
уметь:
- осуществлять разработку кода программного модуля на современных языках программирования;
- создавать программу по разработанному алгоритму как отдельный модуль;
- выполнять отладку и тестирование программы на уровне модуля
знать:
- основные этапы разработки программного обеспечения;
- основные принципы технологии структурного и объектно-ориентированного программирования;
- основные принципы отладки итестирования программных продуктов.
Краткие теоретические и учебно-методические материалы
по теме лабораторной работы
В DOS имеются два совершенно независимых метода работы с файлами: метод Управляющих Блоков Файлов (FCB - File Control Block) и метод файловых дескрипторов (Handle - переводится также как файловые описатель, файловое число, файловый индекс).
При использовании метода файловых дескрипторов в операциях, связанных с открытием файла, задает ASCIIZ -строку, содержащую имя файла (если файл находится не в текущем каталоге, строка содержит и полный путь). При успешном открытии файла функция возвращает файловый дескриптор (целое число) который является идентификатором открытого файла во всех других операциях с файлом. Метод файловых дескрипторов отличает простота использования, возможность работы с файлами, находящимися не в текущем каталоге, единообразие при работе с дисковыми файлами и файлами - символьными устройствами.
|
|
|
Метод FCB использует так называемую Дисковую Передаточную Область (DTA - Disk Transfer Area). При загрузке программы эта область выделяется программе системой, но программист может организовать собственную DTA и сообщить системе ее адрес. Весь обмен с дисками ведется только через DTA - назначенную системой или установленную программистом. Это, однако, не требует обязательной пересылки данных между DTA и рабочими областями программы, так как программист может в любой момент переназначить адрес DTA на свою рабочую область.
Пример:
Определить номера всех кластеров диска, которые занимает заданный преподавателем файл в текущем каталоге.
Программа состоит из главной функции main() и одиннадцати вспомогательных функций.
void Read_Mbr(void) - функция чтения MBR и поиска требуемого раздела.
void Read_Boot(void) - функция чтения boot-сектора.
void Get_First(void) - функция определения абсолютного номера сектора начала логического диска.
void Read_Fat(void) - функция чтения FAT.
void Read_13(void *mem) - функция чтения сектора с помощью прерывания 13.
void Sect_to_Daddr(dword sect) - функция формирования физического дискового адреса из номера сектора.
dword Clust_to_Sect(word clust) - функция определения номера сектора по номеру кластера.
word Next_Clust(word clust) - функция выборки следующего кластера из FAT.
char *Get_Name(char *s, char *d) - функция выделения следующего элемента из строки-задания.
int Find_Name() - функция поиска имени в каталоге.
void End_of_Job(int n) - функция выдачи сообщений или аварийного завершения.
В программе описаны структуры такого вида:
Физический дисковый адрес:
struct DADDR {
byte h; /* головка */
word s, /* сектор */
t, /* дорожка */
ts; /* сектор, дорожка упакованные */
};
Структура элемента раздела;
struct PART {
byte Boot, /* признак активного */
/* физический адрес начала раздела */
Begin_Hd; /* # головки */
word Begin_SecTrk; /* # сектора и дорожки */
|
|
|
byte SysCode, /* код системы */
/* физический адрес конца раздела */
End_Hd; /* # головки */
word End_SecTrk; /* # сектора и дорожки */
dword RelSec, /* # сектора початку */
Size; /* количество секторов */
};
Стpуктуpа Главной Загрузочной Записи:
struct MBR
{
char LoadCode[0x1be]; /* программа загрузки */
struct PART rt[4]; /* 4 элемента разделов */
word EndFlag; /* подпись MBR */
};
Структура загрузочной записи логического диска:
struct BootRec {
byte jmp[3], ident[8];
word SectSize;
byte ClustSize;
word ResSect;
byte FatCnt;
word RootSize, TotSecs;
byte Media;
word FatSize, TrkSecs, HeadCnt;
word HidnSecL, HidnSecH;
dword LongTotSecs;
byte Drive, reserved1, DOS4_flag;
dword VolNum; char VolLabel[11], FatForm[8];
};
Структура элемента каталога:
struct Dir_Item {
char fname[11]; /* имя файла */
byte attr; /* атрибут */
byte reserved[10];
word time; /* время */
word date; /* дата */
word cl; /* номер 1-го кластера */
dword size; /* размер файла */
};
Переменные, глобальные для всей программы:
part - текущий элемент раздела;
buff1[512] - буфер MBR и boot;
*mbr - указатель на таблицу разделов;
*boot - указатель на корневую запись;
buff2[512] - буфер каталога и текста;
*dir - указатель на часть каталога;
*text - указатель на текстовый буфер;
*fat - указатель на FAT;
job[81] - строка-задание;
jobptr - текущий указатель в job;
cname[12] - текущее имя для поиска;
Fdisk - физический номер диска;
caddr - текущий дисковый адрес;
sect - текущий номер сектора;
clust - текущий номер кластера;
fat16 - признак формата FAT;
fsize - размер файла;
dirnum - номер элемента в каталоге;
FirstSect - абсолютный номер сектора начала;
rootdir=1 - признак корневого каталога или подкаталога (1/0);
lastsect - последний сектор при чтении;
fatalloc=0 - признак выделения памяти.
Функция main запрашивает имя файла, потом обрабатывает его и, если все нормально, то запускает вспомогательные функции необходимые для просмотра FAT заданного файла. Функция Read_Mbr выполняет выборку элемента таблицы разделов для заданного диска. Функция Read_Boot считывает boot-сектор логического диска, причем для гибкого диска адрес этого сектора назначается - 0, 0, 1, а для жесткого - выбирается из part. Функция Get_First определяет абсолютный номер начального сектора логического диска и сохраняет его переменной First_Sect. Это значение вычисляется из физического адреса начала, который берется из полей Begin_Hd, Begin_SecTrk элемента таблицы разделов. Функция Read_Fat считывает в память FAT целиком, адрес начала FAT на диске и ее размер определяются из ранее прочитанного boot-сектора.
|
|
|
Функция Read_13 читает один сектор с помощью прерывания BIOS. Функция Sect_to_Daddr преобразует номер логического сектора в физический адрес. Функция Clust_to_Sect преобразует номер кластера в номер сектора. Функция Next_Clust определяет номер следующего кластера, анализируя FAT. Для последнего кластера (и для корневого каталога) эта функция возвращает нулевое значение. Функция Get_Name предназначена для лексического разбора задания, она выделяет из задания очередное слово и переназначает jobptr. Пустое (NULL) значение jobptr - свидетельство об исчерпании задания. Функция Find_Name выполняет поиск имени в каталоге. Здесь cname - требуемое имя, функция возвращает индекс найденного элемента в массиве dir или (-1). Функция End_of_Job выполняет выдачу на экран различных сообщений при ошибках или при завершении программы.
/* Подключение стандартных заголовков */
#include < dos. h>
#include < string. h>
#include < stdlib. h>
#include < stdio. h>
#include < conio. h>
#include < ctype. h>
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Типи и структуры данных */
#define byte unsigned char
#define word unsigned int
#define dword unsigned long
#define daddr struct DADDR
struct DADDR { /* физический дисковый адрес */
byte h;
word s, t, ts;
};
struct PART { /* структура элемента раздела */
byte Boot, Begin_Hd;
word Begin_SecTrk;
byte SysCode, End_Hd;
word End_SecTrk;
dword RelSec, Size;
};
struct MBR
{ /* стpуктуpа Главной Загрузочной Записи */
char LoadCode[0x1be];
struct PART rt[4];
word EndFlag;
};
struct BootRec
{ /* структура корневой записи */
byte jmp[3], ident[8];
word SectSize;
byte ClustSize;
word ResSect;
byte FatCnt;
word RootSize, TotSecs;
byte Media;
word FatSize, TrkSecs, HeadCnt;
word HidnSecL, HidnSecH;
dword LongTotSecs;
byte Drive, reserved1, DOS4_flag;
dword VolNum;
char VolLabel[11], FatForm[8];
};
struct Dir_Item
{ /* структура элемента директории */
char fname[11];
byte attr;
char reserved[10];
word time, date, cl;
dword size;
};
/*-------------------------------------------------------------*/
|
|
|
/* Описания функций */
void Read_Mbr(void); /* Чтение MBR и поиск требуе-
мого раздела */
void Read_Boot(void); /* Чтение boot-сектора */
void Get_First(void); /* Определение абсолютного номе-
ра сектора начала логического
диска */
void Read_Fat(void); /* Чтение FAT */
void Read_13(void *mem); /* Чтение сектора с омогощью
прерывания 13 */
void Sect_to_Daddr(dword sect); /* Формирование физического дискового
адреса из # сектора */
dword Clust_to_Sect(word clust); /* Вычисление номера сектора
из номера кластера */
word Next_Clust(word clust); /* Выборка следующего кластера
из FAT */
char *Get_Name(char *s, char *d); /* Выделение следующего элемен-
та из строки-задания */
int Find_Name(); /* Поиск имени в каталоге */
void End_of_Job(int n); /* Завершение (при n=0-5 -
аварийное) */
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Переменнi */
struct PART part; /* текущий элемент раздела */
byte buff1[512]; /* буфер MBR и boot */
struct MBR *mbr; /* указатель на таблицу разделов */
struct BootRec *boot; /* указатель на корневую запись */
byte buff2[512]; /* буфер каталога и текста */
struct Dir_Item *dir; /* указатель на часть каталога */
char *text; /* указатель на текстовий буфер */
byte *fat; /* указатель на FAT */
char job[81]; /* строка-задание */
char *jobptr; /* текущий указатель в job */
char cname[12]; /* текущее имя для поиска */
byte Fdisk; /* физический номер диска */
daddr caddr; /* текущий дисковый адрес */
dword sect; /* текущий номер сектора */
word clust; /* текущий номер кластера */
byte fat16; /* признак формату FAT */
dword fsize; /* размер файла */
int dirnum; /* номер элемента в каталоге */
dword FirstSect; /* абс. сектор начала */
byte rootdir=1; /* признак корневого каталога
или подкаталога (1/0) */
word lastsect; /* последний сектор при чтении */
byte fatalloc=0; /* признак выделения памяти */
/*-------------------------------------------------------------*/
main() {
int n, i;
textattr(14);
clrscr();
/* ввод имени файла */
cprintf(" Просмотр таблицы FAT. " );
cprintf(" Укажите полное имя файла --> " );
scanf(" %s", job);
/* перевод в верхний регистр */
strupr(job);
/* проверка правильности идентификатора диска */
if ((! isalpha(job[0]))||(job[1]! =': ')||(job[2]! ='\\')) {
|
|
|
printf(" %c%c%c -", job[0], job[1], job[2]);
End_of_Job(0);
}
textattr(10);
clrscr();
printf(" Лабораторная работа N17-18" );
printf(" Дисковые структуры данных DOS. " );
textattr(14);
cprintf(" Файл %s в FAT занимает такие кластеры: \n", job);
jobptr=job+3;
if (job[0]> 'A') {
/* для жесткого диска - физический номер и чтение MBR */
Fdisk=0x80;
Read_Mbr();
}
else /* для гибкого диска - физический номер */
Fdisk=job[0]-'A';
Read_Boot(); /* чтение boot-сектора */
Read_Fat(); /* чтение FAT */
dir=(struct Dir_Item *)buff2;
do { /* рух по каталогам */
if (! rootdir) clust=dir[dirnum]. cl; /* начальный кластер */
/* выделение следующего элемента из строки-задания */
jobptr=Get_Name(jobptr, cname);
do { /* пока не дойдем до последнего кластера */
if (rootdir) { /* корневой каталог */
/* нач. сектор корневого кат. и количество секторов */
sect=boot-> ResSect+boot-> FatSize*boot-> FatCnt;
lastsect=boot-> RootSize*32/boot-> SectSize+sect;
}
else { /* подкаталог */
sect=Clust_to_Sect(clust);
lastsect=boot-> ClustSize+sect;
}
/* посекторное чтение всего корневого каталога
или одного кластера подкаталога */
for (; sect< lastsect; sect++) {
Sect_to_Daddr(sect);
Read_13(dir);
/* поиск имени в прочитанном секторе */
if ((dirnum=Find_Name())> =0) goto FIND;
}
/* до последнего кластера подкаталога */
}
while (clust=Next_Clust(clust));
/* весь каталог просмотрен, а имя не найдено - ошибка */
printf(" %s -", cname);
if (jobptr==NULL) End_of_Job(4);
else End_of_Job(5);
FIND: /* имя найдено */
rootdir=0;
}
while (jobptr! =NULL);
/* найдено имя файла */
/* из каталога получеем 1-й кластер */
clust=dir[dirnum]. cl;
textattr(7);
gotoxy(10, 4);
cprintf(" Нажимайте любую клавишу " );
cprintf(" пока не появится < КОНЕЦ ФАЙЛА>. " );
textattr(12);
gotoxy(1, 5);
cprintf(" -< НАЧАЛО ФАЙЛА> " );
gotoxy(1, 6);
cprintf(" L-> " );
i=0;
do {
i++;
if((i%10)==0) getch();
textattr(14+16);
cprintf(" %4x", clust);
textattr(2);
cprintf(" ---> " );
}
while (clust=Next_Clust(clust));
textattr(12);
cprintf(" < КОНЕЦ ФАЙЛА> \n" );
gotoxy(1, wherey());
textattr(15+3*16);
cprintf(" Количество кластеров в файле: %u ", i);
End_of_Job(7);
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Чтение MBR и поиск нужного раздела */
void Read_Mbr(void) {
int i;
char ndrive;
word *EndList;
caddr. h=0;
caddr. ts=1;
ndrive='C';
mbr=(struct MBR *)buff1;
NEXT: Read_13(buff1);
for (EndList=(word *)& mbr-> rt[(i=0)];
(*EndList! =0xaa55)& & (mbr-> rt[i]. Size> 0L);
EndList=(word *)& mbr-> rt[++i]) {
if (mbr-> rt[i]. SysCode==5) {
caddr. h=mbr-> rt[i]. Begin_Hd;
caddr. ts=mbr-> rt[i]. Begin_SecTrk;
goto NEXT;
}
if (ndrive==job[0]) {
movmem(& mbr-> rt[i], & part, sizeof(struct PART));
return;
}
else ndrive++;
}
/* требуемый раздел не найден */
printf(" %c: -", job[0]);
End_of_Job(1);
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Чтение boot-сектора */
void Read_Boot(void) {
if (Fdisk< 0x80) {
caddr. h=0;
caddr. ts=1;
}
else {
caddr. h=part. Begin_Hd;
caddr. ts=part. Begin_SecTrk;
}
Read_13(buff1);
boot=(struct BootRec *)buff1;
Get_First();
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Чтение FAT */
void Read_Fat(void) {
dword s, ls;
byte *f;
fat=(byte *)malloc(boot-> FatSize*boot-> SectSize);
if (fat==NULL) {
printf(" Размещение FAT -" );
End_of_Job(3);
}
fatalloc=1;
s=boot-> ResSect;
ls=s+boot-> FatSize;
for (f=fat; s< ls; s++) {
Sect_to_Daddr(s);
Read_13(f);
f+=boot-> SectSize;
}
/* установление формата FAT */
if (Fdisk> =0x80)
if (part. SysCode==1) fat16=0;
else fat16=1;
else fat16=0;
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Чтение сектора при помощи прерывания 13 */
void Read_13(void *mem) {
/* mem - адреса в ОП */
union REGS rr;
struct SREGS sr;
rr. h. ah=2;
rr. h. al=1;
rr. h. dl=Fdisk;
rr. h. dh=caddr. h;
rr. x. cx=caddr. ts;
sr. es=FP_SEG(mem);
rr. x. bx=FP_OFF(mem);
int86x(0x13, & rr, & rr, & sr);
/* Проверка ошибок чтения */
if (rr. x. cflag& 1) {
printf(" %u -", rr. h. ah);
End_of_Job(2);
}
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Определение абс. номера сектора начала лог. диска */
void Get_First(void) {
word s, t;
if (Fdisk< 0x80) FirstSect=0;
else {
/* формирование # сектора из физич. дискового адреса */
t=(part. Begin_SecTrk> > 8)|((part. Begin_SecTrk< < 2)& 0x300);
s=part. Begin_SecTrk& 0x3f;
FirstSect=(((dword)t*boot-> HeadCnt)+part. Begin_Hd)*
boot-> TrkSecs+s-1;
}
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Формирование физического дискового адреса из # сектора */
void Sect_to_Daddr(dword sect) {
/* sect - номер сектора, caddr - адрес на диске */
dword s;
if (Fdisk> =0x80) sect+=FirstSect;
caddr. s=sect%boot-> TrkSecs+1;
s=sect/boot-> TrkSecs;
caddr. h=s%boot-> HeadCnt;
caddr. t=s/boot-> HeadCnt;
caddr. ts=(caddr. t< < 8)|caddr. s|((caddr. t& 0x300)> > 2);
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Вычисление номера сектора из номера кластера */
dword Clust_to_Sect(word clust) {
/* clust - номер кластера, возвращает номер сектора */
dword ds, s;
ds=boot-> ResSect+boot-> FatSize*boot-> FatCnt+
boot-> RootSize*32/boot-> SectSize;
s=ds+(clust-2)*boot-> ClustSize;
return(s);
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Выборка следующего кластера из FAT */
word Next_Clust(word clust) {
/* clust - номер кластера, возвращает номер следующего кластера
или 0 - если следующего нет */
word m, s;
if (rootdir) return(0);
if (! fat16) {
m=(clust*3)/2;
s=*(word *)(fat+m);
if(clust%2) /* нечетный элемент */
s> > =4;
else /* четный элемент */
s=s& 0x0fff;
if (s> 0x0fef) return(0);
else return(s);
}
else {
m=clust*2;
s=*(word *)(fat+m);
if (s> 0xffef) return(0);
else return(s);
}
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Выделение следующего элемента из строки-задания */
char *Get_Name(char *s, char *d) {
/* s - строка задания, d - выделенный элемент, возвращает
указатель на новое начало строки задания. */
char *p, *r;
int i;
for(i=0; i< 11; d[i++]=' ');
d[11]='\0';
if ((p=strchr(s, '\\'))==NULL) {
/* последний элемент строки - имя файла */
/* перезапись имени */
for(r=s, i=0; (i< 8)& & *r& & (*r! ='. '); i++, r++) *(d+i)=*r;
/* перезапись расширения */
if (*r) for(i=0, r++; (i< 3)& & *r; i++, r++) *(d+8+i)=*r;
return(NULL);
}
else {
/* следующий элемент - имя подкаталога */
*p='\0';
for(r=s, i=0; (i< 11)& & *r; i++, r++) *(d+i)=*r;
return(p+1);
}
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Поиск имени в каталоге */
int Find_Name() {
int j;
/* cname - найденное имя; возвращает индекс найденного
элемента в массиве dir или (-1) */
for (j=0; j< boot-> SectSize/sizeof(struct Dir_Item); j++) {
if (dir[j]. fname[0]=='\0') {
/* конец использованных элементов каталога */
printf(" %s -", cname);
if (jobptr==NULL) End_of_Job(4);
else End_of_Job(5);
}
if ((byte)dir[j]. fname[0]! =0xe5) {
if (memcmp(dir[j]. fname, cname, 11)==0) {
/* если iм`я збiгатся, то:
- при поиске файла элемент не должен иметь атрибутов
" подкаталог" или " метка тома",
- при поиске подкаталога элемент должен иметь атрибут
" подкаталог" */
if (jobptr==NULL)
if (! (dir[j]. attr& 0x18) ) return(j);
else
if (dir[j]. attr& 0x10) return(j);
}
}
}
return(-1);
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* Завершение (при n=0-5 - аварийное) */
void End_of_Job(int n) {
/* n - номер сообщения */
static char *msg[] = {
" неправильный идентификатор диска",
" логический диск отсутствует",
" ошибка чтения",
" нехватка памяти",
" подкаталог не найден",
" файл не найден",
" непредусмотренный конец файла",
" " };
/* освобождение памяти */
if (fatalloc) free(fat);
/* выдача сообщения */
textattr(12+128);
cprintf(" %s\n", msg[n]);
gotoxy(28, wherey());
cprintf(" Нажмите любую клавишу... \n" );
textattr(7);
getch();
/* завершение программы */
exit(0);
}
В процессе работы программы на экран выводится информация наподобие следующей:
Файл D: \TC\TC. EXE в FAT занимает такие кластеры:
Нажимайте любую клавишу пока не появится < КОНЕЦ ФАЙЛА>.
-< НАЧАЛО ФАЙЛА>
8L-> 2410---> 2411---> 2412---> 2413---> 2414---> 2415---> 2416---> 2417-
--> 2418---> 2419---> 241a---> 241b---> 241c---> 241d---> 241e---> 241f-
--> 2420---> 2421---> 2422---> 2423---> 2424---> 2425---> 2426---> 2427-
--> 2428---> 2429---> 242a---> 242b---> 242c---> 242d---> 242e---> 242f-
--> 2430---> 2431---> 2432---> 2433---> 2434---> 2435---> 2436---> 2437-
--> 2438---> 2439---> 243a---> 243b---> 243c---> 243d---> 243e---> 243f-
--> 2440---> 2441---> 2442---> 2443---> 2444---> 2445---> 2446---> 2447-
--> 2448---> 2449---> 244a---> 244b---> 244c---> 244d---> 244e---> 244f-
--> 2450---> 2451---> 2452---> 2453---> 2454---> 2455---> 2456---> 2457-
--> 2458---> 2459---> 245a---> 245b---> 245c---> 245d---> 245e---> 245f-
--> 2460---> 2461---> 2462---> 2463---> 2464---> 2465---> 2466---> 2467-
--> 2468---> 2469---> 246a---> 246b---> 246c---> 246d---> 246e---> 246f-
--> 2470---> 2471---> 2472---> 2473---> 2474---> 2475---> 2476---> 2477-
--> 2478---> 2479---> 247a---> 247b---> 247c---> 247d---> 247e---> 247f-
--> 2480---> 2481---> 2482---> 2483---> 2484---> 2485---> 2486---> 2487-
--> 2488---> 2489---> 248a---> 248b---> 248c---> 248d---> 248e---> 248f-
--> 2490---> 2491---> 2492---> 2493---> 2494---> 2495---> 2496---> 2497-
--> 2498---> 2499---> 249a---> 249b---> 249c---> 249d---> < КОНЕЦ ФАЙЛА>
Количество кластеров в файле: 142
Задания для лабораторной работы:
Определить номера всех кластеров диска, которые занимает заданный преподавателем файл в текущем каталоге.
Контрольные вопросы:
1. Опишите методы работы с файлами.
2. Перечислите и дайте характеристику функций метода дескриптора.
3. Что такое раздел?
4. Что такое атрибуты каталога?
5. Что такое библиотека? Основные характеристики и назначение.
|
|
|
