CN100359592C - 摄录设备硬盘的数据存储方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及摄录设备硬盘的数据存储方法，本发明将每个簇的容量加大，使其FAT表变小，从而可以把FAT表一次读入内存进行管理；本发明将现有技术FAT表的单向链表结构变为双向FAT链表结构，使得设备在回溯时也同样顺畅；本发明将空闲簇的管理设定为FAT-HR空闲簇管理方式且与微机系统兼容，从而加快了运行速度并可以与微机交换资料；本发明使得摄录设备的录放工作更加流畅地进行，保证了系统运转的实时性。
Description
技术领域 本发明涉及数据存储设备中的数据存储方法，特别是摄录设备硬盘的数据存储方法。
背景技术 现有技术微机硬盘文件系统的最小物理单位是扇区(SECTOR)，一个扇区大小为512字节(BYTE)，若干个扇区组成1个簇(CLUSTER)，簇是硬盘格式化时的最小分配单位。一般地，硬盘格式化后，划分为引导区(BOOT)、文件分配表区(FAT)、文件目录表区(FDT)和数据区。引导区包含硬盘分区表、主引导记录等信息。FAT表以链表的形式存放数据区所有簇的使用情况和各文件存放的位置，FDT表存放各文件的文件名、创建时间、文件属性、所占用的第一个簇的簇号等信息。硬盘文件管理就是基于FAT表，结合FDT表来进行文件的新建、修改和删除等操作。
现有技术微机硬盘所使用的文件系统的FAT表一般为单链表结构，硬盘数据区中的每个文件在FAT表中对应一个完整的单链表，FAT表的每一表项对应硬盘数据区的一个簇，我们称之为簇项，当前簇项的内容保存着下一个簇项的簇项号，通过簇项号我们就可以得出相应硬盘数据区的扇区地址。
在微机中，为减少大量文件碎片所浪费的硬盘空间，簇的容量一般都设定的比较小，FAT16文件系统的每个簇包括32个扇区(16K字节)；FAT32文件系统的每个簇更是减少到8个扇区(4K字节)。
FAT16和FAT32文件系统由于每簇容量小，簇的数量多，其FAT表就很大，一般为数兆乃至几十兆字节。
对于用硬盘作存储的摄录设备来说，其可用内存并不大，难以提供足够的存储空间一次将FAT表读入进行管理，而如果采用分段读入内存进行操作的方式则会浪费大量宝贵的时间。
单链表结构FAT表可以满足音视频文件正向顺序播放的需要，即在播放完硬盘当前簇所保存音视频信息后，可以直接找到需要播放的下一簇的位置。但在要做回退、快退等回溯操作时，由于仅从FAT表中当前簇项的信息中无法查知上一簇的簇项号，采用单链表结构的FAT表来进行硬盘寻址就相当不便，往往需要付出额外的软件代码和系统资源才能实现。
在用硬盘存储数据的摄像机、录象机等设备中，由于采用的硬盘容量大(一般大于40G)、文件数量少(一般不超过512个)，所要注意的主要问题并不是由于文件碎片多而产生的空间浪费，而是如何保证系统在进行摄录、回放操作时的实时性。所以，现有技术基于微机硬盘的数据存储方法不能满足摄录设备硬盘的要求。
发明内容 本发明要解决的问题是避免上述现有技术的不足之处而提出一种硬盘数据存储方法，来满足摄录设备的具体需求，以快速查找所保存的播放信息。
为解决上述技术问题，本发明的基本构思为：提出一种FAT-HR数据存储方法，该方法通过加大每个簇的容量使其FAT表变小，摄录设备可以一次把FAT表读入内存进行处理；从而节省管理时间；并将现有技术FAT表的单向链表结构变为双向FAT链表结构，使摄录设备在做回退、快退等回溯操作时快速顺畅。该方法还设定可与微机系统兼容的FAT-HR空闲簇管理方式，从而加快运行速度并可与微机交换数据。
作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种摄录设备硬盘的数据存储方法，包括步骤：
A.将所述硬盘格式化并以簇为最小分配单位划分成为引导区、文件分配表区、文件目录表区和数据区；所述簇每簇至少包括128个扇区；
B.将包括若干簇项的FAT表存入所述文件分配表区；
C.将包括若干文件目录项的FDT表存入所述文件目录表区；
其特征在于：
所述FAT表采用双向链表结构，即每一簇项都包括一个前向指针和一个后向指针；除了开始、结尾和保留簇项的特定约定以外，各所述前向指针均指向下一个簇的地址，后向指针均指向上一个簇的地址。
这样，本发明采用了大容量的簇结构，有效地减小了FAT表的长度，从而提高了系统工作效率，满足了系统实时性的要求；同时不但可以在对音视频文件进行正向播放、快进等操作时，从FAT表的簇项中读出下一簇的簇项号，而且还可以在进行回退、快退操作时，直接从FAT表簇项中读出上一簇的簇项号，使得正、反向播放音视频文件功能的实现变得极其简单。
根据所采用硬盘大小的不同和系统资源的状况，上述方案中，所述步骤A中，设置所述簇每簇为128～8196个扇区。
上述方案中，所述硬盘通过所述FAT表采用FAT-HR空闲簇管理方式来管理所述数据区的空闲簇，即将所有所述空闲簇链接为一个完整的链表，作为一个空闲文件，保存在所述FAT表中，具体包括步骤：
a.将所述FAT表的第一簇项和第二簇项设置为保留簇项，该第二簇项用来保存所述空闲文件的起始簇项号；
b.所述硬盘格式化后，将该FAT表初始化为：所述起始簇项号指向该FAT表的第三簇项；从该第三簇项开始，其后的簇项全部顺序链接，组成一个由所有空闲簇组成的空闲文件。
上述方案中，还包括所述硬盘的使用步骤：
c.在建立新文件时，从所述第二簇项指明的第一个簇开始，将该簇作为新文件的起始簇，其后按照链表指示的地址进行硬盘写入操作，在文件结束时，将当前簇项值设为结束标志；并将下一簇项作为空闲文件的新起始簇项，将该簇的簇项号保存到所述第二簇项中；
d.在删除文件时，将所要删除文件的首簇项链接到所述空闲文件的尾簇项，该被删除文件的尾簇项作为该空闲文件新的尾簇项。
上述方案中，步骤A中，所述文件目录表区被设置在所述数据区内，并从该数据区的第一簇开始，包括32个扇区。
上述方案中，所述FDT表包括512个文件目录项，每个目录项包括32字节。
上述方案中，所述目录项的32个字节定义如下：
0～7字节：0字节如果是：
00H，表示这一项尚未使用过；
E5H，表示这一项曾经被某个文件占用过，但现在已经删除；
2EH，表示这一项是一个子目录项，如果字节1的值也为
2EH，那么首簇号部分的内容是上级目录的首簇号，如果首簇号部分内容为零，表示其上级目录为根目录；
0字节如果不是上述特殊值，那么0～7字节就是文件名的字符代码，组成文件名；
8～10字节：这三个字节保存文件扩展名的ASCII码；
11、12字节：保留；
13～15字节：24位二进制的文件建立时间，高5位为小时，次6位为分钟；
16、17字节：16位二进制文件建立日期；
高7位为相对于1980年的年值。次4位为月，后5位为日；
18、19字节：16位二进制文件最新访问日期，格式同上；
20～25字节：保留；在FAT16文件系统中用于保存文件最新修改日期和时间；
26、27字节：文件起始簇号；
28～31字节：文件大小，以字节为单位。
与现有技术相比，本发明大大减少了空闲簇的查找和读写等FAT表操作所花费的时间，能够满足摄录设备对硬盘FAT表操作严苟的时间要求。
附图说明 图1是本发明硬盘每一簇项结构示意图；
图2是本发明硬盘双向FAT链表结构示意图。
具体实施方式 下面结合附图对本发明作进一步详述：
本发明摄录设备硬盘的数据存储方法包括步骤：
A.将所述硬盘格式化并以簇为最小分配单位划分成为引导区、文件分配表区、文件目录表区和数据区；所述簇每簇至少包括128个扇区；
B.将包括若干簇项的FAT表存入所述文件分配表区；
C.将包括若干文件目录项的FDT表存入所述文件目录表区。
其中，可以根据所采用硬盘大小的不同和系统资源的状况，设置所述簇每簇为128～8196个扇区，按每扇区为512字节(BYTE)，也就是每簇为64K～4M字节。以一个大小为40G的硬盘分区为例，根据以下公式：
FAT表长度＝(分区长度/簇容量)×簇项长度
若采用每簇8扇区的FAT32文件系统，则FAT表长度达40M字节，摄录设备难以处理；而采用本发明2M字节簇容量的FAT表长度则仅为8K字节，摄录设备就可以简单地将FAT表一次读入内存进行操作，并且由于每簇容量大，在录放过程中，系统单位时间内需要处理簇切换的次数少了很多，使得系统的录放工作可以更流畅地进行，保证了系统运转的实时性。
图1是本发明硬盘每一簇项结构示意图；FAT表的每一表项对应硬盘数据区的一个簇，我们称之为簇项，现有技术当前簇项的内容仅保存着下一个簇项的簇项号，是单向指针。而本发明上述方法中FAT表的簇项同时保存着下一个和上一个簇项的簇项号，是双向指针，每一个指针包含两个字节(16bit)，这样FAT表的一个簇项包含四个字节(32bit)，从而便于播放音视频文件的回退、快退操作。
如图2所示：本发明的硬盘的FAT表采用双向FAT链表结构，链表每一簇项都包括一个前向指针以及一个后向指针，双向FAT链表结构中链表每一簇项(除了开始、结尾和保留)的前向指针都指向下一个簇的地址，后向指针都指向上一个簇的地址。双向FAT链表结构的链表每一簇项的簇项值所包含的意义如下：
00000000H：表示该簇为空闲簇；
0000XXXXH：表示该簇为文件起始簇，XXXX为后向指针值；
XXXXFFFEH：表示该簇为文件结束簇，XXXX为前向指针值；
其余值： 表示该簇已被使用并指向前后簇项。
此外，本发明所述硬盘将通过所述FAT表采用FAT-HR空闲簇管理方式来管理所述数据区的空闲簇，具体包括步骤：
a.将所述FAT表的第一簇项和第二簇项设置为保留簇项，该第二簇项用来保存所述空闲文件的起始簇项号；
b.所述硬盘格式化后，将该FAT表初始化为：所述起始簇项号指向该FAT表的第三簇项；从该第三簇项开始，其后的簇项全部顺序链接，组成一个由所有空闲簇组成的空闲文件。
从而将所有所述空闲簇链接为一个完整的链表，作为一个空闲文件，保存在所述FAT表中。对所述硬盘还可以包括使用步骤：
c.在建立新文件时，从所述第二簇项指明的第一个簇开始，将该簇作为新文件的起始簇，其后按照链表指示的地址进行硬盘写入操作，在文件结束时，将当前簇项值设为结束标志；并将下一簇项作为空闲文件的新起始簇项，将该簇的簇项号保存到所述第二簇项中；
d.在删除文件时，将所要删除文件的首簇项链接到所述空闲文件的尾簇项，该被删除文件的尾簇项作为该空闲文件新的尾簇项。
本发明考虑到与PC系统交换数据的需要，硬盘采用FAT16文件系统的引导区和分区表格式，而所述文件目录表区可被设置从数据区第一簇开始，包括32个扇区(16384个字节)，能够包含512个文件目录项，每个目录项包含32字节，定义如下：
0～7字节：0字节如果是：
00H，表示这一项尚未使用过；
E5H，表示这一项曾经被某个文件占用过，但现在已经删除；
2EH，表示这一项是一个子目录项，如果字节1的值也为2EH，那么首簇号部分的内容是上级目录的首簇号，如果首簇号部分内容为零，表示其上级目录为根目录；
0字节如果不是上述特殊值，那么0～7字节就是文件名的字符代码，组成文件名；
8～10字节：这三个字节保存文件扩展名的ASCII码；
11、12字节：保留；
13～15字节：24位二进制的文件建立时间，高5位为小时，次6位为分钟；
16、17字节：16位二进制文件建立日期；
高7位为相对于1980年的年值。次4位为月，后5位为日；
18、19字节：16位二进制文件最新访问日期，格式同上；
20～25字节：保留(在FAT16中用于保存文件最新修改日期和时间，而在摄录设备硬盘中不需使用此信息)；
26、27字节：文件起始簇号；
28～31字节：文件大小，以字节为单位。
实践证明，本发明采取了一系列有效措施，以效率高、实时性强、易于管理的优点，满足了摄录设备硬盘的特殊要求。
Claims (9)
1.一种摄录设备硬盘的数据存储方法，包括步骤：
A.将所述硬盘格式化并以簇为最小分配单位划分成为引导区、文件分配表区、文件目录表区和数据区；所述簇每簇至少包括128个扇区；
B.将包括若干簇项的FAT表存入所述文件分配表区；
C.将包括若干文件目录项的FDT表存入所述文件目录表区；
其特征在于：
所述FAT表采用双向链表结构，即每一簇项都包括一个前向指针和一个后向指针；除了开始、结尾和保留簇项的特定约定以外，各所述前向指针均指向下一个簇的地址，后向指针均指向上一个簇的地址。
2.根据权利要求1所述摄录设备硬盘的数据存储方法，其特征在于：
所述步骤A中，设置所述簇每簇为128～8196个扇区。
3.根据权利要求1所述摄录设备硬盘的数据存储方法，其特征在于：
所述前向指针或后向指针分别包括两个字节。
4.根据权利要求1所述摄录设备硬盘的数据存储方法，其特征在于：
所述硬盘通过所述FAT表采用FAT-HR空闲簇管理方式来管理所述数据区的空闲簇，即将所有所述空闲簇链接为一个完整的链表，作为一个空闲文件，保存在所述FAT表中，具体包括步骤：
a.将所述FAT表的第一簇项和第二簇项设置为保留簇项，该第二簇项用来保存所述空闲文件的起始簇项号；
b. 所述硬盘格式化后，将该FAT表初始化为：所述起始簇项号指向该FAT表的第三簇项；从该第三簇项开始，其后的簇项全部顺序链接，组成一个由所有空闲簇组成的空闲文件。
5.根据权利要求4所述摄录设备硬盘的数据存储方法，其特征在于，还包括所述硬盘的使用步骤：
c.在建立新文件时，从所述第二簇项指明的第一个簇开始，将该簇作为新文件的起始簇，其后按照链表指示的地址进行硬盘写入操作，在文件结束时，将当前簇项值设为结束标志；并将下一簇项作为空闲文件的新起始簇项，将该簇的簇项号保存到所述第二簇项中；
d.在删除文件时，将所要删除文件的首簇项链接到所述空闲文件的尾簇项，该被删除文件的尾簇项作为该空闲文件新的尾簇项。
6.根据权利要求1～5所述摄录设备硬盘的数据存储方法，其特征在于，所述簇项的簇项值依指代的内容分别设定为：
00000000H：表示该簇为空闲簇；
0000XXXXH：表示该簇为文件起始簇，XXXX为后向指针值；
XXXXFFFEH：表示该簇为文件结束簇，XXXX为前向指针值；
其余值： 表示该簇已被使用并指向前后簇项。
7.根据权利要求1所述摄录设备硬盘的数据存储方法，其特征在于：
步骤A中，所述文件目录表区被设置在所述数据区内，并从该数据区的第一簇开始，包括32个扇区。
8.根据权利要求1或7所述摄录设备硬盘的数据存储方法，其特征在于：
所述FDT表包括512个文件目录项，每个目录项包括32字节。
9.根据权利要求8所述摄录设备硬盘的数据存储方法，其特征在于，所述目录项的32个字节定义为：
0～7字节：0字节如果是：
00H，表示这一项尚未使用过；
E5H，表示这一项曾经被某个文件占用过，但现在已经删除；
2EH，表示这一项是一个子目录项，如果字节1的值也为2EH，那么首簇号部分的内容是上级目录的首簇号，如果首簇号部分内容为零，表示其上级目录为根目录；
0字节如果不是上述特殊值，那么0～7字节就是文件名的字符代码，组成文件名；
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080102 Termination date: 20181213 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |