第1章-硬盤結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)課件

1.1認識硬盤

1.1.1硬盤接口硬盤接口是硬盤與主機系統(tǒng)間的連接部件，作用是在硬盤緩存和主機內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)。不同的硬盤接口決定著硬盤接口硬盤與計算機之間的連接速度，在整個系統(tǒng)中，硬盤接口的優(yōu)劣直接影響著程序運行快慢和系統(tǒng)性能好壞。從整體的角度上，硬盤接口分為IDE、SATA、SCSI、光纖通道和SAS五種，IDE接口硬盤多用于家用產(chǎn)品中，也部分應(yīng)用于服務(wù)器，SCSI接口的硬盤則主要應(yīng)用于服務(wù)器市場，而光纖通道只在高端服務(wù)器上，價格昂貴。SATA是種新生的硬盤接口類型，還正處于市場普及階段，在家用市場中有著廣泛的前景。1.1認識硬盤1.1.1硬盤接口1.1認識硬盤

1.1.1硬盤接口IDEIDE的英文全稱為“IntegratedDriveElectronics”，即“電子集成驅(qū)動器”，常見的2.5英寸IDE硬盤接口,它的本意是指把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅(qū)動器。把盤體與控制器集成在一起的做法減少了硬盤接口的電纜數(shù)目與長度，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫搅嗽鰪?，硬盤制造起來變得更容易，因為硬盤生產(chǎn)廠商不需要再擔(dān)心自己的硬盤是否與其它廠商生產(chǎn)的控制器兼容。對用戶而言，硬盤安裝起來也更為方便。IDE這一接口技術(shù)從誕生至今就一直在不斷發(fā)展，性能也不斷的提高，其擁有的價格低廉、兼容性強的特點，為其造就了其它類型硬盤無法替代的地位。1.1認識硬盤1.1.1硬盤接口1.1認識硬盤

1.1.1硬盤接口SATA使用SATA（SerialATA）口的硬盤又叫串口硬盤，SATA硬盤接口是未來PC機硬盤的趨勢。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的SerialATA委員會正式確立了SerialATA1.0規(guī)范，2002年，雖然串行ATA的相關(guān)設(shè)備還未正式上市，但SerialATA委員會已搶先確立了SerialATA2.0規(guī)范。SerialATA采用串行連接方式，串行ATA總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區(qū)別在于能對傳輸指令（不僅僅是數(shù)據(jù)）進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。串行接口還具有結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔的優(yōu)點。1.1認識硬盤1.1.1硬盤接口IDE硬盤接口SATA硬盤接口IDE硬盤接口SATA硬盤接口1.1.2拆解硬盤產(chǎn)品標(biāo)簽安裝螺釘數(shù)據(jù)及電源接口控制電路板安裝螺釘1.1.2拆解硬盤產(chǎn)品標(biāo)簽安裝螺釘數(shù)據(jù)及電源接口控制電路板1.1.2拆解硬盤1.1.2拆解硬盤1.1.2拆解硬盤1.1.2拆解硬盤1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)硬盤的盤片一般用鋁合金作基片，高速旋轉(zhuǎn)的硬盤也有用玻璃作基片的。玻璃基片更容易達到其要求的平面度和光潔度，并且有很高的硬度。磁頭傳動裝置以很小的等距離使磁頭部件做徑向移動，用以變換磁道。硬盤的每一個盤片都有兩個盤面（side)，即上、下盤面，一般每個盤面都利用上，即都裝上磁頭可以存儲數(shù)據(jù)，成為有效盤片，也有極個別的硬盤其盤面數(shù)為單數(shù)。每一個這樣的有效盤面都有一個盤面號，按順序從上而下自“0”開始依次編號。在硬盤系統(tǒng)中，盤面號又叫磁頭號，就是因為每一個有效盤面都有一個對應(yīng)的讀寫磁頭。硬盤的盤片組在2一14片不等，通常有2一3個盤片，故盤面號（磁頭號）為0-3或0-5。1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)硬盤的盤片一般用鋁合金作基片，高速旋1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)1.磁道磁盤在低級格式化時被劃分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道（Track）。磁道從外向內(nèi)自0開始順序編號信息以脈沖串的形式記錄在這些軌跡中，這些同心圓不是連續(xù)記錄數(shù)據(jù)，而是被劃分成一段段的圓弧，由于徑向長度不一樣，這些圓弧的角速度一樣，而線速度不一樣，外圈的線速度較內(nèi)圈的線速度大，即在同樣的轉(zhuǎn)速下，外圈在同樣時間段里，經(jīng)過的圓弧長度要比內(nèi)圈的圓弧長度大。每段圓弧叫做一個扇區(qū)，扇區(qū)從“l(fā)”開始編號，每個扇區(qū)中的數(shù)據(jù)是作為一個單元同時讀出或?qū)懭氲摹４诺朗强床灰姷?，它們只是盤面上以特殊形式磁化了的一些磁化區(qū)。這些磁道是在磁盤格式化時就規(guī)劃好了的。1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)1.磁道1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)2.扇區(qū)我們知道，操作系統(tǒng)是以扇區(qū)（Sector）形式將信息存儲在硬盤上的。每個扇區(qū)包括512字節(jié)的數(shù)據(jù)和一些其他信息。一個扇區(qū)有兩個主要部分：即存儲數(shù)據(jù)地點的標(biāo)識符和存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段。標(biāo)識符就是扇區(qū)頭標(biāo)，包括有組成扇區(qū)三維地址的三個數(shù)字：扇區(qū)所在的磁頭（或盤面）、磁道（或柱面號），以及扇區(qū)在磁道上的位置即扇區(qū)號。

1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)2.扇區(qū)1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)3.簇若干個扇區(qū)形成的一組。族的大小，既扇區(qū)數(shù)目，由硬盤分區(qū)大小決定。簇是DOS為文件分配空間的最小單元。分區(qū)中，F(xiàn)AT表及根目錄區(qū)之后的磁盤空間按簇為文件分配空間。每簇依物理次序編為2，3，4，…簇，稱為簇號。1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)3.簇1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)1.1.3盤片邏輯結(jié)構(gòu)1.2硬盤數(shù)據(jù)組織

為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：主引導(dǎo)扇區(qū)（MBR）操作系統(tǒng)引導(dǎo)扇區(qū)（OBR）文件分配表（FAT）目錄區(qū)（DIR）數(shù)據(jù)區(qū)（DATA）1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)其他扇區(qū)OBRFATDIRDATA0磁道1柱面1扇區(qū)0磁道0柱面1扇區(qū)MBR1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬1.2硬盤數(shù)據(jù)組織

1.2.1主引導(dǎo)扇區(qū)MBR（MainBootRecord主引導(dǎo)記錄區(qū)）位于整個硬盤的0磁道0柱面1扇區(qū)。不過，在總共512字節(jié)的主引導(dǎo)扇區(qū)中，MBR只占用了其中的446個字節(jié)，另外的64個字節(jié)交給了DPT（DiskPartitionTable硬盤分區(qū)表），最后兩個字節(jié)“55，AA”是分區(qū)的結(jié)束標(biāo)志。這個整體構(gòu)成了硬盤的主引導(dǎo)扇區(qū)。主引導(dǎo)記錄中包含了硬盤的一系列參數(shù)和一段引導(dǎo)程序。其中的硬盤引導(dǎo)程序的主要作用是檢查分區(qū)表是否正確并且在系統(tǒng)硬件完成自檢以后引導(dǎo)具有激活標(biāo)志的分區(qū)上的操作系統(tǒng)，并將控制權(quán)交給啟動程序。MBR是由分區(qū)程序（如Fdisk．exe）所產(chǎn)生的，它不依賴任何操作系統(tǒng)，而且硬盤引導(dǎo)程序也是可以改變的，從而實現(xiàn)多系統(tǒng)共存。

為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)1.2硬盤數(shù)據(jù)組織1.2.1主引導(dǎo)扇區(qū)為了能更深1.2硬盤數(shù)據(jù)組織

為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)1.2.2操作系統(tǒng)引導(dǎo)扇區(qū)OBR（OsBootRecord）是操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄區(qū)的意思。它通常位于硬盤的0磁道1柱面1扇區(qū)，是操作系統(tǒng)可以直接訪問的第一個扇區(qū)，它包括一個引導(dǎo)程序和一個被稱為BPB（BiosParameterBlock）的本分區(qū)參數(shù)記錄表。引導(dǎo)程序的主要任務(wù)是當(dāng)MBR將系統(tǒng)控制權(quán)交給它時，判斷本分區(qū)跟目錄前兩個文件是不是操作系統(tǒng)的引導(dǎo)文件（以DOS為例，即是Io．sys和Msdos．sys）。如果確定存在，就把它讀入內(nèi)存，并把控制權(quán)交給該文件。BPB參數(shù)塊記錄著本分區(qū)的起始扇區(qū)、結(jié)束扇區(qū)、文件存儲格式、硬盤介質(zhì)描述符、根目錄大小、FAT個數(shù)，分配單元的大小等重要參數(shù)。DBR是由高級格式化程序（即Format．com等程序）所產(chǎn)生的。1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們1.2硬盤數(shù)據(jù)組織

為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)1.2.3文件分配表文件分配表FAT（FileAllocationTable）用來記錄文件所在位置的表格。它對于硬盤的使用是非常重要的，假若丟失文件分配表，那么硬盤上的數(shù)據(jù)就無法定位而不能使用了。我們接觸最多的是FAT16、FAT32文件系統(tǒng)。FAT16在DOS時代得到廣泛的應(yīng)用，一般不常見了。FAT32是FAT16的升級版本，這種格式采用32位的文件分配表，對磁盤的管理能力大大增強，突破了FAT16對每一個分區(qū)的容量只有2gb的限制，雖然在安全性和穩(wěn)定性上比不上NTFS格式，但它有個最大的優(yōu)點，那就是兼容性好，幾乎所有的操作系統(tǒng)都識別該格式，包括DOS6.0、Win9X、WinNT、Win2000和WinXP。1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們1.2硬盤數(shù)據(jù)組織

為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)1.2.4目錄區(qū)

DIR（Directory）是根目錄區(qū)，緊接著第二FAT表（即備份的FAT表）之后，記錄著根目錄下每個文件(目錄)的起始單元，文件的屬性等。定位文件位置時，操作系統(tǒng)根據(jù)DIR中的起始單元，結(jié)合FAT表就可以知道文件在硬盤中的具體位置和大小了。1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們1.2硬盤數(shù)據(jù)組織

為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)1.2.5數(shù)據(jù)(DATA)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)是真正意義上的數(shù)據(jù)存儲的地方，位于DIR區(qū)之后，占據(jù)硬盤上的大部分?jǐn)?shù)據(jù)空間。數(shù)據(jù)區(qū)和前面介紹的各部分是相互依托的關(guān)系，缺少任何一部分都無法完成數(shù)據(jù)的讀取和存放。

1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們1.2硬盤數(shù)據(jù)組織

為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)1.2.6硬盤分區(qū)分區(qū)從實質(zhì)上說就是對硬盤的一種格式化。當(dāng)我們創(chuàng)建分區(qū)時，就已經(jīng)設(shè)置好了硬盤的各項物理參數(shù)，指定了硬盤主引導(dǎo)記錄(即MasterBootRecord，一般簡稱為MBR)和引導(dǎo)記錄備份的存放位置。硬盤分區(qū)之后，會形成3種形式的分區(qū)狀態(tài)，即主分區(qū)、擴展分區(qū)和邏輯分區(qū)。

主分區(qū)則是一個比較單純的分區(qū)，通常位于硬盤的最前面一塊區(qū)域中，構(gòu)成邏輯C磁盤。其中的主引導(dǎo)程序是它的一部分，此段程序主要用于檢測硬盤分區(qū)的正確性，并確定活動分區(qū)，負責(zé)把引導(dǎo)權(quán)移交給活動分區(qū)的DOS或其他操作系統(tǒng)。1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們1.2硬盤數(shù)據(jù)組織

為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們1.2硬盤數(shù)據(jù)組織

為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)1.2.7文件格式文件是具有一定格式的一組相關(guān)信息的有序集合，計算機中的任何信息都是以文件的形式存放在計算機的磁盤上。從程序的角度來看，文件是數(shù)據(jù)流，文件系統(tǒng)為每一種文件格式規(guī)定了訪問的方法。例如：元數(shù)據(jù)。不同的操作系統(tǒng)都習(xí)慣性的采用各自的方式解決這個問題，每種方式都有各自的優(yōu)缺點。文件名是由文件的名稱和擴展名組成的，擴展名指出文件的類型。文件名和擴展名之間用一個“.”字符隔開。1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們1.2硬盤數(shù)據(jù)組織

為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們1.2硬盤數(shù)據(jù)組織

為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)1.2.8數(shù)據(jù)存儲原理1.文件的寫入當(dāng)要保存文件時，操作系統(tǒng)首先在DIR區(qū)存儲文件的相關(guān)信息，然后再到DATA區(qū)寫入文件的具體內(nèi)容。2.文件的刪除Windows的文件刪除操作其實并沒有對DATA區(qū)做任何操作，只是將文件頭也就是DIR目錄區(qū)做了刪除標(biāo)記而已。1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們1.2硬盤數(shù)據(jù)組織

為了能更深入地了解硬盤，我們還必須對硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有個簡單的了解。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)1.2.9硬盤格式化從技術(shù)上講，格式化就是將硬盤中的分區(qū)還原成最初始的狀態(tài)。硬盤格式化操作僅僅對于磁盤片的系統(tǒng)引導(dǎo)區(qū)和文件分配表進行重建，不會對磁盤片的數(shù)據(jù)存儲區(qū)進行操作?；诖嗽?，如果誤刪除文件或?qū)Ψ謪^(qū)格式化后，只要沒有對分區(qū)進行覆蓋，可以利用FinalData、EasyRecovery等軟件對分區(qū)進行掃描，恢復(fù)文件。1.2硬盤數(shù)據(jù)組織為了能更深入地了解硬盤，我們1.3數(shù)據(jù)恢復(fù)的原則

1.不輕舉妄動

只有在掌握了原理、操作方法，明確知道某項操作可能造成的后果之后才能實施具體的數(shù)據(jù)恢復(fù)工作，這就是我們所特別要提出的數(shù)據(jù)恢復(fù)中“不輕舉妄動”的原則。2.三思而后行

在思路明確后，具體實施時要仔細考慮，然后再進行操作，要始終明確執(zhí)行一項操作可能帶來的后果。3.耐性+細心=70%的成功率

掃描所需要等待的時間是極其漫長的，因此要做好充分的心理準(zhǔn)備。4.日常使用習(xí)慣

一定要注意電腦的插線板；移動電腦時要小心；在系統(tǒng)運行過程中非正常重啟；注意病毒和惡意設(shè)置5.合理存放恢復(fù)出的數(shù)據(jù)

不能把數(shù)據(jù)的備份都放到同一個分區(qū)內(nèi)，尤其是C盤6.正確對待數(shù)據(jù)恢復(fù)服務(wù)1.3數(shù)據(jù)恢復(fù)的原則1.不輕舉妄動1.4硬盤相關(guān)指標(biāo)1.4.1硬盤存儲量硬盤的容量一般要比內(nèi)存的容量大得多，它是計算機中最重要的外存儲器之一。容量：一般硬盤廠商定義的單位1GB=1000MB，而系統(tǒng)定義的1GB=1024MB，1TB=1024GB。盡量購買單碟容量大的硬盤，單碟容量大的硬盤與單碟容量小的硬盤相比性能要高一些。1.4硬盤相關(guān)指標(biāo)1.4.1硬盤存儲量1.4硬盤相關(guān)指標(biāo)1.4.2硬盤轉(zhuǎn)速

指硬盤內(nèi)電機主軸的轉(zhuǎn)動速度，轉(zhuǎn)速是決定硬盤內(nèi)部傳輸率的決定因素之一，也是區(qū)別硬盤檔次的重要指標(biāo)