CN1508795A - 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满足摄录设备的具体需求的硬盘数据存储方法，即FAT-HR数据存储方法。FAT-HR数据存储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；FAT-HR数据存储方法还将现有技术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；FAT-HR数据存储方法还设定FAT-HR空闲簇管理方式且与微机系统兼容，加快了运行速度并可以与微机交换数据。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案包括以下方法步骤：
A.格式化硬盘，硬盘在被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；
B.硬盘格式化后的最小分配单位为簇，每个簇包含若干个扇区，每个
扇区为512字节(BYTE)；
C.硬盘的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诸信息；
特别是本发明针对摄录设备硬盘的特点，采用了大容量的簇结构，有效地减小了FAT表的长度，提高了系统工作效率，满足了系统实时性的要求。根据所采用硬盘大小的不同和统资源的状况，本发明特有的方法步骤包括：
D.本发明硬盘的每个簇包含128个～8196个扇区，也就是包含64K～4M字节；以2M字节簇容量为例，一个大小为40G的硬盘分区，根据以下公式：
FAT表长度＝(分区长度/簇容量)×簇项长度其采用FAT32文件系统的FAT表长度达40M字节，摄录设备难以处理，而采用本发明的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。
E.本发明硬盘的FAT表采用双向FAT链表结构，链表每一簇项都包含一个前向指针以及一个后向指针，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)，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。在采用了双向链表结构后，不但在对音视频文件进行正向播放、快进等操作时，可以从FAT表的簇项中读出下一簇的簇项号，而且在进行回退、快退操作时，也可以直接从FAT表簇项中读出上一项的簇项号，使得正、反向播放音视频文件功能的实现变得极其简单。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。
F.本发明硬盘对于空闲的簇采用FAT-HR空闲簇管理方式；所述的FAT-HR空闲簇管理方式是将所有空闲簇链接为一个完整的链表，作为一个特殊的空闲文件，保存在FAT表中，簇项0和簇项1为保留簇项，簇项1用于保存空闲文件的起始簇项号；对于刚格式化的硬盘，从簇项2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；对于已使用过的硬盘，在建立新文件时，从空闲文件链表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的起始簇项，将其簇项号保存到簇项1中；在删除文件时，将所要删除文件的首簇项链接到空闲文件的尾簇项，所要删除文件的尾簇项就作为空闲文件新的尾簇项；
G.本发明硬盘的FDT文件目录表从硬盘数据区第0簇开始，包含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。
其定义如下表：
| 字节 | 定 义 |
| 0～7 | 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 | 这三个字节保存文件扩展名的ASCII码。 |
| 11～12 | 保留 |
| 13～15 | 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 | 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 | 16位二进制文件最新访问日期，格式同上。 |
| 20～25 | FAT16中用于保存文件最新修改日期和时间，而在硬盘摄录设备中不需使用此信息，故保留。 |
| 26～27 | 文件起始簇号 |
| 28～31 | 文件大小，以字节为单位。 |
考虑到与PC系统交换数据的需要，本发明硬盘采用FAT16文件系统的引导区和分区表格式。
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：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)。
如图2所示：本发明的硬盘的FAT表采用双向FAT链表结构，链表每一簇项都包含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。
在实施本发明时，包括如下方法步骤：
A.格式化硬盘，硬盘在被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；
B.硬盘格式化后的最小分配单位为簇，每个簇包含若干个扇区，每个扇
区为512字节(BYTE)；
C.硬盘的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诸信息；
特别与现有技术不同的步骤包括：
D.本发明硬盘的簇包含128个～8196个扇区，也就是包含64K～
4M字节；
E.本发明硬盘的FAT表采用双向FAT链表结构，链表每一簇项都包含
一个前向指针以及一个后向指针，每一个指针包含两个字节
(16bit)；
F.本发明硬盘对于空闲的簇采用FAT-HR空闲簇管理方式；所述的
FAT-HR空闲簇管理方式是将所有空闲簇链接为一个完整的链表，
作为一个特殊的空闲文件，保存在FAT表中，簇项0和簇项1为保
留簇项，簇项1用于保存空闲文件的起始簇项号；对于刚格式化的硬
盘，从簇项2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；对于已使用过的硬盘，在建立新文件时，从空闲
文件链表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的起始簇项，将其簇
项号保存到簇项1中；在删除文件时，将所要删除文件的首簇项链接
到空闲文件的尾簇项，所要删除文件的尾簇项就作为空闲文件新的尾
簇项；
G.本发明硬盘的FDT文件目录表从硬盘数据区第0簇开始，包含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 (4)
1.一种摄录设备硬盘的数据存储方法，包括步骤：
A.所述硬盘在被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；
B.所述硬盘格式化后的最小分配单位为簇，每个簇包含若干个扇区，
每个扇区为512字节(BYTE)；
C.所述硬盘的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诸信息；
其特征在于还包括步骤：
D.所述的簇包含128个～8196个扇区，也就是包含64K～4M
字节；
E.所述的FAT表采用双向FAT链表结构，链表每一簇项都包含一个
前向指针以及一个后向指针，每一个指针包含两个字节(16bit)；
F.所述硬盘对于空闲的簇采用FAT-HR空闲簇管理方式；所述的
FAT-HR空闲簇管理方式是将所有空闲簇链接为一个完整的链表，
作为一个特殊的空闲文件，保存在FAT表中，簇项0和簇项1为
保留簇项，簇项1用于保存空闲文件的起始簇项号；对于刚格式化
的硬盘，从簇项2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；对于已使用过的硬盘，在建立新文件时，
从空闲文件链表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的起
始簇项，将其簇项号保存到簇项1中；在删除文件时，将所要删除
文件的首簇项链接到空闲文件的尾簇项，所要删除文件的尾簇项就
作为空闲文件新的尾簇项；
G.所述的FDT文件目录表从硬盘数据区第0簇开始，包含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。
2.根据权利要求1所述的一种摄录设备硬盘的数据存储方法，其特征在于：所述的双向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。
3.根据权利要求1所述的一种摄录设备硬盘的数据存储方法，其特征在于：所述的双向FAT链表结构，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。
4.根据权利要求1所述的一种摄录设备硬盘的数据存储方法，其特征在于：所述FDT文件目录表的目录项所包含的32个字节的定义如下：
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。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 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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