磁盘快速格式化的理论和实践

    磁盘的格式化可以分为低级格式化和高级格式化。低级格式化是针对硬盘而言的，它能将硬盘中的数据全部清除，包括硬盘的主引导记录、DOS引导记录和分区表信息，当然也能扫除将磁盘作为藏身之处的一切病毒。较老版本的CMOS设置中包括了硬盘低级格式化的程序，可以在CMOS中对硬盘低格，也可以使用一些低格软件如DM等完成低格操作。磁盘的高级格式化有几种形式，快速格式化就是其中的一种，与DOS一起发表的基本FORMAT程序允许用户对磁盘快速格式化（可选参数/Q）。在介绍快速格式化之前，先对磁盘的结构作一个简单的介绍，再将快速格式化和一般的高级格式化作一个比较。
    一个被成功高级格式化的硬盘可以分成以下几个部分：主引导记录和分区表信息、DOS引导记录、文件分配表（FAT）信息、根目录（ROOT）信息和数据区。主引导记录和分区表信息存放在硬盘的第一个扇区中，主引导记录可以根据操作系统的不同而任意编写，基于这一特点，实现多操作系统并存就不是一件困难的事情。分区表是硬盘第一个扇区中最后64个字节，对应地分别以“80H”和“55AAH”为起始和结束标志。它记录着硬盘逻辑区的个数、起始和结束的扇区号等信息，其中的“80H”和“55AAH”被称为是硬盘的两个关键代码，丢失后硬盘将不会自举。DOS引导记录保存了对于引导系统的三个文件的描述，它也包括一个分区表信息。文件分配表和根目录信息记录着文件的名字、属性等以及存放的地址，在文件定位时，结合分配表信息和根目录信息，就可以很方便地找到文件。数据区是硬盘中占用扇区最多的一个部分，用于保存文件数据。
    再来看看文件删除的过程：修改文件分配表对应信息、将文件名的第一个字符改掉以及释放磁盘空间。必须注意，存放在数据区的文件内容并没有被删除，因此删除的文件可以被恢复。对比地看,磁盘的高级格式化主要做了以下工作：对磁盘划分磁道和扇区、向主引导区和DOS引导区写入引导信息、清空文件分配表和根目录区并扫描磁道。然而快速格式化却不同，它没有进行磁道扫描，因此，快速格式化和完全删除磁盘文件在效果上是相同的。
    与硬盘的结构相比，软盘中没有主引导区。高级格式化对软盘同样要做四件事情，不过就FORMAT 命令而言，在执行操作之前，会将文件分配表、根目录区的内容以映象形式保存到磁盘最后几个扇区中，这样一来，软盘数据又能被“反格式化”操作恢复回来（只要数据区内容没有被覆盖掉）。
    鉴于1.44MB 3.5英寸软盘FAT区和根目录区所占扇区数是不变的（FAT1: Sector 1-9; FAT2: Sector 10-18; ROOT: Sector 19-32），我们可以上机实践一下，编写一个快速格式化程序，实现对1.44MB 3.5英寸软盘的快速格式化。由于程序较简单，没有保存UNFORMAT信息，所以格式化完成后数据无法恢复，因此实验时应特别小心。我们可以利用C语言库函数abswrite来实现快速格式化，因为它是被定义在dos.h头文件中的，因此程序开始时应写上：
                         #include <dos.h>
以下是此函数的原形，在此写出便于参考学习：
         int abswrite (int drive, int nsects, int lsect, void *buffer);
与之对应的absread函数原形：
         int absread (int drive, int nsects, int lsect, void *buffer);
    程序设计思路：因为快速格式化是将FAT区和ROOT区清空，那么我们可以利用abswrite函数向这两个区域写零，达到数据清空的目的。程序代码如下：
#include <dos.h>
#include <stdio.h>

unsigned char buff[512];

main()
{
int i;char c;
 printf (“Quick Format 1.44MB”);
printf (“Program by ChenQingyang.”);
printf (“ALL DATA IN THE FLOPPY DISK WILL BE LOST!!”);
printf (“Insert a diskette for drive A:”);
printf (“and press ENTER when ready. . .”);c=getchar();
printf (“Cleaning FAT area. . .”);
buff[0]=0xf0;buff[1]=buff[2]=0xff;
for (i=3;i<512;i++) buff[i]=0;
abswrite(0,1,1,buff);
abswrite(0,1,10,buff);
for (i=0;i<512;i++) buff[i]=0;
for (i=2;i<10;i++) abswrite (0,1,i,buff);
for (i=11;i<19;i++) abswrite (0,1,i,buff);
printf (“Cleaning ROOT area. . .”);
for (i=19;i<33;i++) abswrite (0,1,i,buff);
printf (“QuickFormat Completed!”);
}