一、FAT12文件系统结构
FAT12文件系统结构如上，具有如下性质：
- 磁盘大小为1.44MB = 1440KB = 2880 x 512B；
- 一共包括2880个扇区，每个扇区大小为512B；
- 共分为MBR，FAT表，根目录区，数据区四个部分；
1、MBR
位于第一个扇区，在软盘上是0柱面（磁道）0磁头1扇区。存储信息如表所示：
首扇区结构体如下：
struct BPB{
uchar BS_jmpBOOT[3]; //一个短跳转指令
uchar BS_OEMName[8]; //厂商名
ushort BPB_BytesPerSec; //每扇区字节数（Bytes/Sector） 0x200
uchar BPB_SecPerClus; //每簇扇区数（Sector/Cluster） 0x1
ushort BPB_ResvdSecCnt; //Boot记录占用多少扇区 ox1
uchar BPB_NumFATs; //共有多少FAT表 0x2
ushort BPB_RootEntCnt; //根目录区文件最大数 0xE0
ushort BPB_TotSec16; //扇区总数 0xB40
uchar BPB_Media; //介质描述符 0xF0
ushort BPB_FATSz16; //每个FAT表所占扇区数 0x9
ushort BPB_SecPerTrk; //每磁道扇区数（Sector/track） 0x12
ushort BPB_NumHeads; //磁头数（面数） 0x2
uint BPB_HiddSec; //隐藏扇区数 0
uint BPB_TotSec32; //如果BPB_TotSec16=0,则由这里给出扇区数 0
uchar BS_DrvNum; //INT 13H的驱动器号 0
uchar BS_Reserved1; //保留，未使用 0
uchar BS_BootSig; //扩展引导标记(29h) 0x29
uint BS_VolID; //卷序列号 0
uchar BS_VolLab[11]; //卷标 'QingFeng'
uchar BS_FileSysType[8]; //文件系统类型 'FAT12'
uchar MBR_code[448]; //引导代码及其他数据
ushort end_Sym; //结束标志
};
2、FAT表
FAT表分为FAT1、FAT2两个表，表示数据块/扇区/簇的链接关系；
每个表包括9个扇区，两个表数据内容相同；
FAT表中一个簇号大小为12bit，当前簇号位置存储的是下一数据块对应簇号；簇号与数据区扇区号一一对应，表中前两项用途特别：坏块标志0xFF0、文件结束标志0xFFF，实际簇号从2开始编号；
簇号与逻辑扇区号的换算：Clus + 31 = DirNum；
3、根目录区
文件系统的根目录区域，一共包含14个扇区，共可存储 14x16=224 个目录项；
一个目录项大小为32B，包含信息如下：
目录项的结构体如下：
struct RootEntry{
uchar DIR_Name[11] = {' ',' ',' ',' ',' ',' ',' ',' ',' ',' ',' '};
uchar DIR_Attr = 0;
uchar reserve[10];
ushort DIR_WrtTime = 0;
ushort DIR_WrtDate = 0;
ushort DIR_FstClus = 0xFFF;
uint DIR_FileSize = 0;
};
4、数据区
数据区由根目录区目录项的首簇号和FAT表索引，构建出一棵文件目录树；
我们可以使用绝对路径和相对路径，规定以/开头的路径为绝对路径，不以/开头的路径为相对路径，例如：
/USER/JOIN/A.TXT
JOIN/A.TXT
二、相关结构体
将文件系统的结构构建出来后，我们可以对文件进行操作。为了便于操作文件，除了上面的目录项和首扇区外，我们引入下面的结构体；
1、当前目录
进行文件操作时，位于某一目录中（根目录或者某一子目录），我们需要利用一个结构来存储当前所在的目录；同时，这一结构体可存储当前时间和日期，用于更新目录项信息：
struct CurrentIndex{ //当前目录位置
ushort firstClus = 0; //首簇号
string filePath = ""; //文件路径，从根目录开始，以/开头
short year, month, day; //
short hour, minu, sec;
};
2、路径索引
进行文件操作时，命令一定包括一串字符串用于路径索引，索引最终得到一目标文件，我们利用一结构体存储该目标文件的信息：
struct DstNode{ //目标文件
ushort inDir = ROOT_DIR_BEGIN; //文件目录项所在扇区号
short filePos = -1; //文件目录项所在扇区内位置，
string fileName, fileType;
};
同时，路径索引需要考虑绝对路径和相对路径，对相对路径的处理需结构体要利用CurrentIndex。
3、文件删除
文件删除后，目录项中文件名首字符ASCII码为0xE5；
这类目录项索引了一系列的簇号，这类簇号称为空闲簇，需要分配新的空间时，优先选择空闲簇分配给文件使用；
我们使用一个链表结构存储删除文件得到的空闲簇：
struct idleNode{ //临时链表
ushort clus = 0;
idleNode *next = NULL;
};
4、文件打开关闭
文件系统常用系统活动文件表和进程打开文件表，仿真使用了这一设计：
进程打开文件表：每个进程都有自己的一个表，每个表项记录文件打开方式、当前读写位置、活动文件表项指针等；
系统活动文件表：系统只有一个表，一个文件只有一个表项，无论多少个进程打开此文件；每个表项记录文件控制块目录项内容、当前共享计数、缓存块队列头指针等；
缓冲块：缓冲块用于文件读写，读写到对应扇区，将该扇区加载至缓冲块中，读写操作都针对缓冲块进行；当文件完全关闭时，再将缓冲块的数据写回对应扇区；
struct FileBuffer{ //缓冲块
short inDir = -1;
char dir[512] = {0};
FileBuffer *next = NULL;
};
struct ACTIVE_FILE //系统活动文件表
{
short share_counter = 0; //共享计数
RootEntry* Node = NULL; //目录项
string filePath = ""; //文件路径，从根目录开始，以/开头，可用Find_Dst_Node找到所在扇区和对应位置
FileBuffer *buffer = NULL;
};
struct P_FILE //进程打开文件表
{
int posi = 0;
short readOrWrite = 0; //读写，0为读，1为写，2为读写
ACTIVE_FILE *activeFile=NULL;
};
三、全局变量、宏定义
仿真使用的宏定义如下：
#define FDD144_SIZE 1474560
#define FAT1_BEGIN 1
#define FAT2_BEGIN 10
#define ROOT_DIR_BEGIN 19
#define MAX_OPEN_FILEs 10
#define MAX_ACTIVE_FILEs 20
部分数据我们会频繁使用，将其设置为全局变量，减少函数调用时参数的传递：
ACTIVE_FILE FileActiveList[MAX_ACTIVE_FILEs];
P_FILE pFileOpen[MAX_OPEN_FILEs];
//活动文件表、打开文件表
BPB header[1]; //首扇区
char ramFDD144[FDD144_SIZE]; //软盘文件
CurrentIndex indexPoint[1]; //当前目录
char* const FAT1 = ramFDD144 + FAT1_BEGIN*512;
char* const FAT2 = ramFDD144 + FAT2_BEGIN*512;
idleNode head; //空闲簇链
四、支持命令
仿真程序所支持命令如下，所有输入均为大写字母；
绝对路径格式为 /USER/JOIN/MUSIC/HOULAI.TXT
相对路径格式为 JOIN/MUSIC/HOULAI.TXT （不含第一个斜杠）
载入程序时，输入当前时间和当前日期，在重命名、新建文件、复制文件操作时会将目标文件的最后修改时间、最后修改日期更新为此时输入的时间信息。
BPB : 查看首扇区信息；
DIR : 查看当前目录下的文件信息；
INDEX : 查看从当前目录开始的目录树；
CD 绝对路径/相对路径: 进入目录，支持绝对路径、相对路径；
INFO 绝对路径/相对路径: 查看单个文件的信息，支持绝对路径、相对路径；
TYPE 绝对路径/相对路径: 查看TXT文件的内容，支持绝对路径、相对路径；
RM 绝对路径/相对路径: 删除指定路径下的文件，如果是文件夹，将此文件夹内的内容均删除，要求文件未被打开；
MF 文件名: 在当前目录下创建文件，若所输入的文件名无后缀，则创建目录文件，并为其分配一个数据块；要求不存在同名文件；
COPY 源文件名 目标文件名: 复制源文件，复制结果命名为目标文件；要求不存在同名目标文件，源文件未被打开；
REN 源文件名 目标文件名: 重命名源文件为目标文件名；要求不存在同名目标文件，源文件未被打开；
FILE: 查看系统活动文件表、进程打开文件表；
OPEN 绝对路径/相对路径: 打开文件，需要输入文件打开方式：写/读；
CLOSE 绝对路径/相对路径: 关闭文件；
READ 绝对路径/相对路径: 读文件，要求文件已打开，从当前文件内指针的位置开始读，需要输入所读字节数；
WRITE 绝对路径/相对路径: 写文件，要求文件已打开，从当前文件内指针的位置开始写，需要输入写入的信息，以空行结束输入；
SEEK 绝对路径/相对路径: 修改文件内指针位置，要求文件已打开，需要输入偏移量（可正可负），和相对参照位置：文件开头/当前文件内指针的位置；
LINK 源文件名 目标文件名: 将源文件合并至目标文件的末尾，要求两个文件均已打开
Q : 退出。
