U盘FAT16文件系统详解：C语言描述与分区结构

U盘文件系统（FAT16）是一种早期的文件系统，常用于旧版的计算机系统和早期的移动存储设备中。在U盘上，数据被组织成五个主要区域：MBR（主引导记录）、DBR（硬盘分区表）、FAT（文件分配表）、FDT（文件分配表的备份）和DATA区。本文将重点介绍MBR和相关的数据结构。 1. **主引导记录(MBR)**: MBR位于U盘的0磁道0柱面1扇区，占用MBR扇区的前446字节。它包含一个启动代码（Bootcode），通常用于引导x86架构的系统，固定不变。MBR的剩余64字节用于硬盘分区表（DPT或PartitionTable），用以存储分区的信息，每个分区表项占用16字节，总共有4个分区表项。分区表的最后两个字节"55AA"表示分区结束。 ```c typedef struct { uchar bootcode[446]; // 启动代码 PartitionTable PT[4]; // 分区表，长度为4 * 16字节 uint EndingFlag; // 结束标识，0xAA55 } MBR_tag; ``` 2. **分区表(Partition Table)**: 每个分区表项由启动标志、柱面、磁头和扇区信息、系统标识符、分区起始和结束扇区数组成。柱面、磁头和扇区（CHS）是通过低位和高位表示的，例如： ```c struct CHS { uchar Head; // 磁头 uint Sector:6; // 扇区（6位） uint CyH2:2; // 柱面高两位 uchar CyL8; // 柱面低八位 ulong Cylinder(); // 返回柱面值 void SetCylinder(uint Cylinder); // 设置柱面值 }; ``` 分区表项定义如下： ```c typedef struct { uchar BootFlag; // 启动标志 CHS StartCHS; // 分区开始位置 uchar SystemID; // 分区类型标识 CHS EndCHS; // 分区结束位置 ulong RelativeSectors; // 相对于分区表的位置的扇区数 ulong TotalSectors; // 分区总扇区数 } PartitionTable; ``` FAT区用于记录文件和目录的物理位置，使得操作系统能够找到文件数据。FDT则是FAT的备份，以防止数据丢失。当一个文件系统被格式化为FAT16时，它的最大容量受到限制，通常为2GB（65,536簇），因此FAT16不适合大容量存储需求。 总结来说，理解U盘FAT16文件系统的构成及其内部数据结构对维护和管理早期移动设备尤其重要，它涉及到了MBR的引导机制、分区表的布局以及文件分配表的实现原理。在现代技术背景下，尽管FAT16已被更高效和兼容性更好的文件系统如FAT32和NTFS取代，但对于历史研究和学习底层存储原理仍有其价值。