攝錄設備硬碟的數據存儲方法
2023-09-21 17:42:50 1
專利名稱：攝錄設備硬碟的數據存儲方法
技術領域：
本發明涉及數據存儲設備中的數據存儲方法，特別是攝錄設備硬碟的數據存儲方法。
背景技術：
現有技術微機硬碟文件系統的最小物理單位是扇區(SECTOR)，一個扇區大小為512位元組(BYTE)，若干個扇區組成1個簇(CLUSTER)，簇是硬碟格式化時的最小分配單位。一般地，硬碟格式化後，劃分為引導區(BOOT)、文件分配表區(FAT)、文件目錄表區(FDT)和數據區。引導區包含硬碟分區表、主引導記錄等信息。FAT表以鍊表的形式存放數據區所有簇的使用情況和各文件存放的位置，FDT表存放各文件的文件名、創建時間、文件屬性、所佔用的第一個簇的簇號等信息。硬碟文件管理就是基於FAT表，結合FDT表來進行文件的新建、修改和刪除等操作。
現有技術微機硬碟所使用的文件系統的FAT表一般為單鍊表結構，硬碟數據區中的每個文件在FAT表中對應一個完整的單鍊表，FAT表的每一表項對應硬碟數據區的一個簇，我們稱之為簇項，當前簇項的內容保存著下一個簇項的簇項號，通過簇項號我們就可以得出相應硬碟數據區的扇區地址。
在微機中，為減少大量文件碎片所浪費的硬碟空間，簇的容量一般都設定的比較小，FAT16文件系統的每個簇包括32個扇區(16K字節)；FAT32文件系統的每個簇更是減少到8個扇區(4K字節)。
FAT16和FAT32文件系統由於每簇容量小，簇的數量多，其FAT表就很大，一般為數兆乃至幾十兆字節。
對於用硬碟作存儲的攝錄設備來說，其可用內存並不大，難以提供足夠的存儲空間一次將FAT表讀入進行管理，而如果採用分段讀入內存進行操作的方式則會浪費大量寶貴的時間。
單鍊表結構FAT表可以滿足音視頻文件正向順序播放的需要，即在播放完硬碟當前簇所保存音視頻信息後，可以直接找到需要播放的下一簇的位置。但在要做回退、快退等回溯操作時，由於僅從FAT表中當前簇項的信息中無法查知上一簇的簇項號，採用單鍊表結構的FAT表來進行硬碟尋址就相當不便，往往需要付出額外的軟體代碼和系統資源才能實現。
在用硬碟存儲數據的攝像機、錄象機等設備中，由於採用的硬碟容量大(一般大於40G)、文件數量少(一般不超過512個)，所要注意的主要問題並不是由於文件碎片多而產生的空間浪費，而是如何保證系統在進行攝錄、回放操作時的實時性。所以，現有技術基於微機硬碟的數據存儲方法不能滿足攝錄設備硬碟的要求。
發明內容
本發明要解決的問題是避免上述現有技術的不足之處而提出一種滿足攝錄設備的具體需求的硬碟數據存儲方法，即FAT-HR數據存儲方法。FAT-HR數據存儲方法通過加大每個簇的容量使其FAT表變小，攝錄設備可以一次把FAT表讀入內存進行處理；FAT-HR數據存儲方法還將現有技術FAT表的單向鍊表結構變為雙向FAT鍊表結構，使攝錄設備在做回退、快退等回溯操作時快速順暢；FAT-HR數據存儲方法還設定FAT-HR空閒簇管理方式且與微機系統兼容，加快了運行速度並可以與微機交換數據。
本發明解決上述技術問題採用的技術方案包括以下方法步驟A.格式化硬碟，硬碟在被格式化後劃分為引導區(BOOT)、文件分配表區(FAT)、文件目錄表區(FDT)和數據區；B.硬碟格式化後的最小分配單位為簇，每個簇包含若干個扇區，每個扇區為512位元組(BYTE)；C.硬碟的FAT表以鍊表的形式存放數據區所有簇的使用情況和各文件存放的位置，FDT表存放各文件的文件名、創建時間、文件屬性、所佔用的第一個簇的簇號諸信息；特別是本發明針對攝錄設備硬碟的特點，採用了大容量的簇結構，有效地減小了FAT表的長度，提高了系統工作效率，滿足了系統實時性的要求。根據所採用硬碟大小的不同和統資源的狀況，本發明特有的方法步驟包括
D.本發明硬碟的每個簇包含128個～8196個扇區，也就是包含64K～4M字節；以2M字節簇容量為例，一個大小為40G的硬碟分區，根據以下公式FAT表長度＝(分區長度/簇容量)×簇項長度其採用FAT32文件系統的FAT表長度達40M字節，攝錄設備難以處理，而採用本發明的FAT表長度則僅為8K字節，攝錄設備就可以簡單地將FAT表一次讀入內存進行操作，並且由於每簇容量大，在錄放過程中，系統單位時間內需要處理簇切換的次數少了很多，使得系統的錄放工作可以更流暢地進行，保證了系統運轉的實時性。
E.本發明硬碟的FAT表採用雙向FAT鍊表結構，鍊表每一簇項都包含一個前向指針以及一個後向指針，每一個指針包含兩個字節(16bit)；這樣，FAT表的一個簇項包含四個字節(32bit)，雙向FAT鍊表結構中鍊表每一簇項(除了開始、結尾和保留)的前向指針都指向下一個簇的地址，後向指針都指向上一個簇的地址。在採用了雙向鍊表結構後，不但在對音視頻文件進行正向播放、快進等操作時，可以從FAT表的簇項中讀出下一簇的簇項號，而且在進行回退、快退操作時，也可以直接從FAT表簇項中讀出上一項的簇項號，使得正、反向播放音視頻文件功能的實現變得極其簡單。雙向FAT鍊表結構的鍊表每一簇項的簇項值所包含的意義如下00000000H表示該簇為空閒簇；0000XXXXH表示該簇為文件起始簇，XXXX為後向指針值；XXXXFFFEH表示該簇為文件結束簇，XXXX為前向指針值；其餘值 表示該簇已被使用並指向前後簇項。
F.本發明硬碟對於空閒的簇採用FAT-HR空閒簇管理方式；所述的FAT-HR空閒簇管理方式是將所有空閒簇連結為一個完整的鍊表，作為一個特殊的空閒文件，保存在FAT表中，簇項0和簇項1為保留簇項，簇項1用於保存空閒文件的起始簇項號；對於剛格式化的硬碟，從簇項2開始，其後的簇項全部順序連結，組成一個由所有空閒簇組成的空閒文件；對於已使用過的硬碟，在建立新文件時，從空閒文件鍊表指明的第一個簇開始，將該簇作為新文件的起始簇，其後按照鍊表指示的地址進行硬碟寫入操作，在文件結束時，將當前簇項值設為結束標誌，並將下一簇項作為空閒文件的新的起始簇項，將其簇項號保存到簇項1中；在刪除文件時，將所要刪除文件的首簇項鍊接到空閒文件的尾簇項，所要刪除文件的尾簇項就作為空閒文件新的尾簇項；G.本發明硬碟的FDT文件目錄表從硬碟數據區第0簇開始，包含32個扇區(16384個字節)，能夠包含512個文件目錄項，每個目錄項包含32位元組。
其定義如下表
考慮到與PC系統交換數據的需要，本發明硬碟採用FAT16文件系統的引導區和分區表格式。
與現有技術相比，本發明大大減少了空閒簇的查找和讀寫等FAT表操作所花費的時間，能夠滿足攝錄設備對硬碟FAT表操作嚴苟的時間要求。
圖1是本發明硬碟每一簇項結構示意圖；圖2是本發明硬碟雙向FAT鍊表結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳述圖1是本發明硬碟每一簇項結構示意圖；FAT表的每一表項對應硬碟數據區的一個簇，我們稱之為簇項，現有技術當前簇項的內容僅保存著下一個簇項的簇項號，是單向指針。而本發明的簇項同時保存著下一個和上一個簇項的簇項號，是雙向指針，每一個指針包含兩個字節(16bit)，這樣FAT表的一個簇項包含四個字節(32bit)。
如圖2所示本發明的硬碟的FAT表採用雙向FAT鍊表結構，鍊表每一簇項都包含一個前向指針以及一個後向指針，雙向FAT鍊表結構中鍊表每一簇項(除了開始、結尾和保留)的前向指針都指向下一個簇的地址，後向指針都指向上一個簇的地址。雙向FAT鍊表結構的鍊表每一簇項的簇項值所包含的意義如下00000000H表示該簇為空閒簇；0000XXXXH表示該簇為文件起始簇，XXXX為後向指針值；XXXXFFFEH表示該簇為文件結束簇，XXXX為前向指針值；其餘值 表示該簇已被使用並指向前後簇項。
在實施本發明時，包括如下方法步驟A.格式化硬碟，硬碟在被格式化後劃分為引導區(BOOT)、文件分配表區(FAT)、文件目錄表區(FDT)和數據區；B.硬碟格式化後的最小分配單位為簇，每個簇包含若干個扇區，每個扇區為512位元組(BYTE)；C.硬碟的FAT表以鍊表的形式存放數據區所有簇的使用情況和各文件存放的位置，FDT表存放各文件的文件名、創建時間、文件屬性、所佔用的第一個簇的簇號諸信息；特別與現有技術不同的步驟包括D.本發明硬碟的簇包含128個～8196個扇區，也就是包含64K～4M字節；E.本發明硬碟的FAT表採用雙向FAT鍊表結構，鍊表每一簇項都包含一個前向指針以及一個後向指針，每一個指針包含兩個字節(16bit)；F.本發明硬碟對於空閒的簇採用FAT-HR空閒簇管理方式；所述的FAT-HR空閒簇管理方式是將所有空閒簇連結為一個完整的鍊表，作為一個特殊的空閒文件，保存在FAT表中，簇項0和簇項1為保留簇項，簇項1用於保存空閒文件的起始簇項號；對於剛格式化的硬碟，從簇項2開始，其後的簇項全部順序連結，組成一個由所有空閒簇組成的空閒文件；對於已使用過的硬碟，在建立新文件時，從空閒文件鍊表指明的第一個簇開始，將該簇作為新文件的起始簇，其後按照鍊表指示的地址進行硬碟寫入操作，在文件結束時，將當前簇項值設為結束標誌，並將下一簇項作為空閒文件的新的起始簇項，將其簇項號保存到簇項1中；在刪除文件時，將所要刪除文件的首簇項鍊接到空閒文件的尾簇項，所要刪除文件的尾簇項就作為空閒文件新的尾簇項；G.本發明硬碟的FDT文件目錄表從硬碟數據區第0簇開始，包含32
個扇區(16384個字節)，能夠包含512個文件目錄項，每個目錄項包含32位元組，定義如下0～7位元組0位元組如果是00H，表示這一項尚未使用過；E5H，表示這一項曾經被某個文件佔用過，但現在已經刪除；2EH，表示這一項是一個子目錄項，如果字節1的值也為2EH，那麼首簇號部分的內容是上級目錄的首簇號，如果首簇號部分內容為零，表示其上級目錄為根目錄；0位元組如果不是上述特殊值，那麼0～7位元組就是文件名的字符代碼，組成文件名；8～10位元組 這三個字節保存文件擴展名的ASCII碼；11、12位元組保留；13～15位元組24位二進位的文件建立時間，高5位為小時，次6位為分鐘；16、17位元組16位二進位文件建立日期；高7位為相對於1980年的年值。次4位為月，後5位為日；18、19位元組16位二進位文件最新訪問日期，格式同上；20～25位元組保留(在FAT16中用於保存文件最新修改日期和時間，而在攝錄設備硬碟中不需使用此信息)；26、27位元組文件起始簇號；28～31位元組文件大小，以字節為單位。
實踐證明，本發明採取了一系列有效措施，以效率高、實時性強、易於管理的優點，滿足了攝錄設備硬碟的特殊要求。
權利要求
1.一種攝錄設備硬碟的數據存儲方法，包括步驟A.所述硬碟在被格式化後劃分為引導區(BOOT)、文件分配表區(FAT)、文件目錄表區(FDT)和數據區；B.所述硬碟格式化後的最小分配單位為簇，每個簇包含若干個扇區，每個扇區為512位元組(BYTE)；C.所述硬碟的FAT表以鍊表的形式存放數據區所有簇的使用情況和各文件存放的位置，FDT表存放各文件的文件名、創建時間、文件屬性、所佔用的第一個簇的簇號諸信息；其特徵在於還包括步驟D.所述的簇包含128個～8196個扇區，也就是包含64K～4M字節；E.所述的FAT表採用雙向FAT鍊表結構，鍊表每一簇項都包含一個前向指針以及一個後向指針，每一個指針包含兩個字節(16bit)；F.所述硬碟對於空閒的簇採用FAT-HR空閒簇管理方式；所述的FAT-HR空閒簇管理方式是將所有空閒簇連結為一個完整的鍊表，作為一個特殊的空閒文件，保存在FAT表中，簇項0和簇項1為保留簇項，簇項1用於保存空閒文件的起始簇項號；對於剛格式化的硬碟，從簇項2開始，其後的簇項全部順序連結，組成一個由所有空閒簇組成的空閒文件；對於已使用過的硬碟，在建立新文件時，從空閒文件鍊表指明的第一個簇開始，將該簇作為新文件的起始簇，其後按照鍊表指示的地址進行硬碟寫入操作，在文件結束時，將當前簇項值設為結束標誌，並將下一簇項作為空閒文件的新的起始簇項，將其簇項號保存到簇項1中；在刪除文件時，將所要刪除文件的首簇項鍊接到空閒文件的尾簇項，所要刪除文件的尾簇項就作為空閒文件新的尾簇項；G.所述的FDT文件目錄表從硬碟數據區第0簇開始，包含32個扇區(16384個字節)，能夠包含512個文件目錄項，每個目錄項包含32位元組。
2.根據權利要求1所述的一種攝錄設備硬碟的數據存儲方法，其特徵在於所述的雙向FAT鍊表結構中鍊表每一簇項(除了開始、結尾和保留)的前向指針都指向下一個簇的地址，後向指針都指向上一個簇的地址。
3.根據權利要求1所述的一種攝錄設備硬碟的數據存儲方法，其特徵在於所述的雙向FAT鍊表結構，鍊表每一簇項的簇項值所包含的意義如下00000000H表示該簇為空閒簇；0000XXXXH表示該簇為文件起始簇，XXXX為後向指針值；XXXXFFFEH表示該簇為文件結束簇，XXXX為前向指針值；其餘值 表示該簇已被使用並指向前後簇項。
4.根據權利要求1所述的一種攝錄設備硬碟的數據存儲方法，其特徵在於所述FDT文件目錄表的目錄項所包含的32個字節的定義如下0～7位元組0位元組如果是00H，表示這一項尚未使用過；E5H，表示這一項曾經被某個文件佔用過，但現在已經刪除；2EH，表示這一項是一個子目錄項，如果字節1的值也為2EH，那麼首簇號部分的內容是上級目錄的首簇號，如果首簇號部分內容為零，表示其上級目錄為根目錄；0位元組如果不是上述特殊值，那麼0～7位元組就是文件名的字符代碼，組成文件名；8～10位元組 這三個字節保存文件擴展名的ASCII碼；11、12位元組保留；13～15位元組24位二進位的文件建立時間，高5位為小時，次6位為分鐘；16、17位元組16位二進位文件建立日期；高7位為相對於1980年的年值。次4位為月，後5位為日；18、19位元組16位二進位文件最新訪問日期，格式同上；20～25位元組保留(在FAT16中用於保存文件最新修改日期和時間，而在攝錄設備硬碟中不需使用此信息)；26、27位元組文件起始簇號；28～31位元組文件大小，以字節為單位。
全文摘要
本發明涉及攝錄設備硬碟的數據存儲方法，本發明將每個簇的容量加大，使其FAT表變小，從而可以把FAT表一次讀入內存進行管理；本發明將現有技術FAT表的單向鍊表結構變為雙向FAT鍊表結構，使得設備在回溯時也同樣順暢；本發明將空閒簇的管理設定為FAT－HR空閒簇管理方式且與微機系統兼容，從而加快了運行速度並可以與微機交換資料；本發明使得攝錄設備的錄放工作更加流暢地進行，保證了系統運轉的實時性。
文檔編號G11B20/12GK1508795SQ0214966
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月13日 優先權日2002年12月13日
發明者夏舸, 趙慧民, 何國文, 夏 舸 申請人:康佳集團股份有限公司