計(jì)算機(jī)組成原理 第八章 硬盤的初始.ppt

1、第8章 硬盤的初始化及操作系統(tǒng)的安裝,本章內(nèi)容,8.1硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 8.2硬盤的初始化的過程 8.3操作系統(tǒng)的安裝與設(shè)置,8.1 硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點(diǎn)和作用大致可分為五部分：MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū) MBR區(qū)（main boot record）：主引導(dǎo)記錄區(qū)。位于整個(gè)硬盤的0磁道0柱面1扇區(qū)。在整個(gè)512字節(jié)的主引導(dǎo)扇區(qū)中，MBR只占用了其中446個(gè)字節(jié)，另外的64個(gè)字節(jié)交給了DPT（disk partition table 硬盤分區(qū)表），最后兩個(gè)字節(jié)“55 AA”是分區(qū)的結(jié)束標(biāo)志。這個(gè)整體構(gòu)成了硬盤的主引導(dǎo)區(qū)。,MBR中包含了硬盤的一系列參

2、數(shù)和一段引導(dǎo)程序。 MBR是由分區(qū)程序產(chǎn)生的，它不依靠任何操作系統(tǒng)，并且硬盤引導(dǎo)程序也是可以改變的，從而實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)共存。 引導(dǎo)程序：檢查分區(qū)表是否正確并且在系統(tǒng)硬件完成自檢后引導(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(dòng)程序。,DPT硬盤分區(qū)表,例如： 80 01 01 00 0B FE BF FC 3F 00 00 00 7E 86 BB 00 80 ： 是一個(gè)分區(qū)的激活標(biāo)志，表示系統(tǒng)可引導(dǎo) 01 01 ： 表示分區(qū)開始的磁頭號(hào)為01， 00 ：開始的柱面號(hào)為 00 0B：表示分區(qū)的系統(tǒng)類型是FAT32 FE BF FC：表示分區(qū)結(jié)束的磁頭號(hào)為254，分區(qū)結(jié)束的扇區(qū)號(hào)為63、分區(qū)結(jié)束

3、的柱面號(hào)為764 3F 00 00 00 ：表示首扇區(qū)的相對(duì)扇區(qū)號(hào)為63 7E 86 BB 00：表示總扇區(qū)數(shù)為12289622,DBR（Dos Boot Record）操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄區(qū) 它通常位于硬盤的0磁頭1柱面1扇區(qū)，是操作系統(tǒng)可以直接訪問的第一個(gè)扇區(qū)，它包括一個(gè)引導(dǎo)程序和一個(gè)被稱為BPB的本分區(qū)參數(shù)記錄區(qū)。 主要任務(wù):當(dāng)MBR將系統(tǒng)控制權(quán)交給它時(shí)，判斷本分區(qū)根目錄當(dāng)前兩個(gè)文件是不是操作系統(tǒng)的引導(dǎo)文件。如果確定存在，就把其讀入內(nèi)存，并把控制權(quán)交給該文件。 BPB參數(shù)記錄著本分區(qū)的起始扇區(qū)、結(jié)束扇區(qū)、文件存儲(chǔ)格式、硬盤介質(zhì)描述符、根目錄大小、FAT個(gè)數(shù)、分配單元的大小等重要參數(shù)。,簇 文

4、件占用磁盤空間時(shí)，基本單位不是字節(jié)而是簇。簇的大小與磁盤的規(guī)格有關(guān)，一般情況下，軟盤每簇是1個(gè)扇區(qū)，硬盤每簇的扇區(qū)數(shù)與硬盤的總?cè)萘看笮∮嘘P(guān)，可能是4、8、16、32、64 鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)：同一個(gè)文件的數(shù)據(jù)并不一定完整存放在磁盤的一個(gè)連續(xù)的區(qū)域內(nèi)，而往往會(huì)分成若干段，像一條鏈子一樣存放。 缺點(diǎn)：以簇為單位的存儲(chǔ)法也是有缺陷的，主要表現(xiàn)在對(duì)空間的利用上。每個(gè)文件的最后一簇都有可能有未被完全利用的空間。一般來說，當(dāng)文件個(gè)數(shù)比較多是，平均每個(gè)文件要浪費(fèi)半個(gè)簇空間。,FAT區(qū)(File Allocation Table)文件分配表 為了實(shí)現(xiàn)文件的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)，硬盤上必須準(zhǔn)確的記錄哪些簇只明存儲(chǔ)后繼內(nèi)容的下一個(gè)簇的

5、簇號(hào)，在相應(yīng)的項(xiàng)中標(biāo)為“壞簇”，以后存文件時(shí)就不會(huì)再使用這個(gè)簇了。 FAT的項(xiàng)數(shù)與硬盤上的總簇?cái)?shù)相適應(yīng)，因?yàn)槠渲行枰娣糯靥?hào)。 FAT的格式有多種，其中最為讀者所熟悉的是FAT16和FAT32 由于FAT對(duì)于文件管理的重要性，F(xiàn)AT有一個(gè)備份，即在原FAT的后面建一個(gè)同樣的FAT.,FAT16 文件分配表使用16位數(shù)字，由于16為文件分配表最多能管理65536個(gè)簇。 每個(gè)簇的存儲(chǔ)空間最大只有32KB，所以在使用FAT16管理硬盤時(shí)，每個(gè)分區(qū)的最大存儲(chǔ)容量只有（6553632KB）2G。 FAT32 使用32位的文件分配表來管理硬盤文件。 系統(tǒng)可為文件分配多大232個(gè)簇，所以在簇同樣為32KB時(shí)

6、每個(gè)分區(qū)容量最大可達(dá)65G以上。 可以支持的磁盤大小達(dá)到2TB（2048GB） 在使用FAT32管理硬盤時(shí)，每個(gè)邏輯盤中的簇長度也比使用FAT16標(biāo)準(zhǔn)管理的同等容量邏輯盤小得多。在一個(gè)不超過8GB的分區(qū)中，F(xiàn)AT32分區(qū)格式的每個(gè)簇容量都固定為4KB 。,DIR區(qū) DIR是根目錄區(qū)，緊接著第二FAT表之后，記錄著根目錄下每個(gè)目錄的起始單元，文件的屬性等。 定位文件位置時(shí)，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位置了。 數(shù)據(jù)（DATA）區(qū) 數(shù)據(jù)區(qū)是真正意義上的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)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。,8.2 硬盤的初始化的過程, 進(jìn)行低級(jí)格式化

7、 對(duì)硬盤進(jìn)行分區(qū) 進(jìn)行高級(jí)格式化,1、低級(jí)格式化 低級(jí)格式化是-項(xiàng)與操作系統(tǒng)無關(guān)的操作，DOS本身也提供低級(jí)格式化功能。低級(jí)格式化的作用是為硬盤劃分磁道(柱面)和扇區(qū)，并在每個(gè)扇區(qū)的地址域上標(biāo)注地址信息，設(shè)置硬盤的工作參數(shù)如交叉因子(Interleave)、壞磁道表(Bad Tracks Table)等，清除硬盤中原有的數(shù)據(jù)。一般情況下用戶不需對(duì)硬盤進(jìn)行低級(jí)格式化，因?yàn)橛脖P出廠時(shí)已經(jīng)做過此項(xiàng)工作。但當(dāng)硬盤發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，則需要對(duì)硬盤重新進(jìn)行低級(jí)格式化。,低級(jí)格式化的作用,在硬盤上建立管理硬盤的物理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括物理扇區(qū)數(shù)、扇區(qū)編號(hào)、柱面數(shù)等關(guān)鍵性標(biāo)志。換句話說，就是劃分了磁道、扇區(qū)。 把硬盤上

8、的物理扇區(qū)找出來，并在壞扇區(qū)的頭部做上特殊標(biāo)記，硬盤高級(jí)格式化能識(shí)別這些標(biāo)記，并在文件分配表FAT中對(duì)壞扇區(qū)所在的簇上做標(biāo)記，以便存儲(chǔ)文件時(shí)避開這些壞扇區(qū)。,低級(jí)格式化的危害,磨損盤片，減少硬盤的使用壽命。低級(jí)格式化按扇區(qū)對(duì)硬盤盤片表面進(jìn)行改寫，整個(gè)過程需要使用長時(shí)間，長時(shí)間地改寫硬盤盤片表面磁介質(zhì)對(duì)硬盤的損傷時(shí)巨大的。 對(duì)有壞道的硬盤，會(huì)加速壞道的擴(kuò)散。硬盤的壞道往往是因磁介質(zhì)松動(dòng)造成的，磁頭讀寫壞道數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)因不能讀寫該處數(shù)據(jù)而反復(fù)不停讀寫造成介質(zhì)松動(dòng)擴(kuò)大、壞道擴(kuò)散，低級(jí)格式化讀寫過程漫長，很可能加速壞道的擴(kuò)散。,什么情況下做低格： （1）硬盤可能要壞，看看硬盤真的是否有壞道； （2）硬盤里

9、感染了不可清除的病毒； （3）在一個(gè)硬盤有多個(gè)操作系統(tǒng)的分區(qū)，無法刪除其它分區(qū)。,常用的低級(jí)格式化方法有： (1)使用低級(jí)格式化軟件LFORMAT.EXE； (2)使用隨機(jī)診斷軟件或BIOS里自帶的低 格程序； (3)使用Disk Manager(DM)軟件； (4)使用其他第三方硬盤維護(hù)工具軟件,2、分區(qū)及分區(qū)格式,“物理磁盤(Physical Disk)”和“邏輯磁盤(Logical Disk)” 物理磁盤就是你購買的磁盤實(shí)體，邏輯磁盤則是經(jīng)過分割所建立的磁盤區(qū)。 分區(qū)的目的 分區(qū)的目的是指硬盤的各項(xiàng)物理參數(shù)，指定硬盤的主引導(dǎo)記錄和引導(dǎo)記錄備份的存放物理位置。,分區(qū)格式,FAT16：采用1

10、6位文件分配表，在早期的DOS和windows95操作系統(tǒng)中最常見的一種磁盤分區(qū)格式。目前幾乎所有的操作系統(tǒng)都支持這一格式，包括Windows系列、Linux甚至OS/2也不例外。 缺點(diǎn)： 磁盤利用率低。因?yàn)樵贒OS和windows操作系統(tǒng)中，磁盤文件的分配多以簇為單位，一個(gè)簇只分配給一個(gè)文件使用，不管這個(gè)文件占用整個(gè)簇容量的多少。這樣，即使一個(gè)文件很小，它也要占用一個(gè)簇，剩余的空間便全部閑置在那里，形成了磁盤空間的浪費(fèi)。,FAT 32：采用32位的文件分配表對(duì)磁盤的管理性能大大增強(qiáng)，與FAT16相比它的一個(gè)簇的大小。要小得多。從Windows 95 OSR2率先引入的分區(qū)格式，采用32位文件

11、分配表，最高支持分區(qū)容量達(dá)到2000GB，即使是超大容量的硬盤也可以只有一個(gè)分區(qū)。而且在不超過8GB的FAT 32分區(qū)里，單簇容量限定為4KB，可以大大減少硬盤空間的浪費(fèi) 缺點(diǎn)是：文件分配表擴(kuò)大，分區(qū)運(yùn)行速度較FAT 16稍慢。而且DOS的不支持，無法運(yùn)行DOS相關(guān)的應(yīng)用軟件。,3）NTFS： 它的優(yōu)點(diǎn)是安全性和穩(wěn)定性及其出色，在使用過程中不易產(chǎn)生文件碎片。對(duì)用戶權(quán)限進(jìn)行非常嚴(yán)格的限制，使得每個(gè)那個(gè)用戶只能按照系統(tǒng)賦予的權(quán)限進(jìn)行操作，充分保護(hù)了系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的安全。但是，支持這種分區(qū)格式的操作系統(tǒng)較少。 Windows NT，windows 2000及windows XP支持這種分區(qū)格式，但是Wi

12、ndows 9x/Me，windows 98及DOS 將會(huì)無法識(shí)別該分區(qū)。 4）Linux： 只有Linux系統(tǒng)獨(dú)享的分區(qū)格式。Linux專用的磁盤分區(qū)格式有兩種，EXT2和Linux Swap交換分區(qū)格式。,（3）“主分區(qū)”(Primary Partition)和“擴(kuò)展分區(qū)” (Extended Partition) 主分區(qū) 是邏輯磁盤的一種，在硬盤的數(shù)據(jù)面中起引導(dǎo)作用，主分區(qū)建立了，擴(kuò)展分區(qū)才能建立。它包含操作系統(tǒng)啟動(dòng)所必須的文件和數(shù)據(jù)的硬盤分區(qū)。 一個(gè)硬盤中有一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)，則最多有3個(gè)主分區(qū)一個(gè)操作系統(tǒng)必須有一個(gè)主分區(qū)，所以一個(gè)機(jī)器上要安裝4個(gè)操作系統(tǒng)需要利用多系統(tǒng)引導(dǎo)軟件來實(shí)現(xiàn)。,3）

13、“主分區(qū)”(Primary Partition)和“擴(kuò)展分區(qū)” (Extended Partition),擴(kuò)展分區(qū) 主分區(qū)以外的所有空間建立的硬盤分區(qū)稱為擴(kuò)展分區(qū)。由于主分區(qū)表中只能分4個(gè)分區(qū)，無法滿足要求，因此設(shè)計(jì)了一種擴(kuò)展分區(qū)格式。擴(kuò)展分區(qū)不能被直接利用，需要在它上面建立操作系統(tǒng)能識(shí)別的邏輯硬盤，即邏輯分區(qū)。擴(kuò)展分區(qū)作為一個(gè)主分區(qū)占用了主分區(qū)表的一個(gè)表項(xiàng)。擴(kuò)展分區(qū)可以根據(jù)需要再分割成一個(gè)或多個(gè)邏輯磁盤并分配相應(yīng)的盤符，即邏輯分區(qū) 以上分區(qū)均可由FDISK分區(qū)程序建立,4）邏輯分區(qū),擴(kuò)展分區(qū)不能直接使用，要將它劃分為若干個(gè)驅(qū)動(dòng)器區(qū)域才可以使用，這樣的區(qū)域稱為邏輯分區(qū)。系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)，操作系統(tǒng)將

14、給主分區(qū)和邏輯分區(qū)分配驅(qū)動(dòng)器名。所以主分區(qū)首先被映像，而邏輯分區(qū)由后續(xù)的字母指定。系統(tǒng)最多支持24個(gè)邏輯分區(qū)。,5）活動(dòng)分區(qū),活動(dòng)分區(qū)指明計(jì)算機(jī)啟動(dòng)時(shí)引導(dǎo)的那個(gè)分區(qū)，否則計(jì)算機(jī)無法引導(dǎo)。一塊硬盤最多可以有4個(gè)主分區(qū)，但在同一時(shí)刻只能有一個(gè)活動(dòng)分區(qū)。,（6）硬盤簇的概念,“簇”是磁盤文件存儲(chǔ)的單位，一個(gè)簇可以由一個(gè)或多個(gè)扇區(qū)構(gòu)成，如果一個(gè)簇只有一個(gè)字節(jié)被一個(gè)文件占用，則該簇的其他部分即使是空閑的，也不能被別的文件使用。所以硬盤分區(qū)大小是否合理直接關(guān)系到硬盤空間的利用率。,在系統(tǒng)默認(rèn)的情況下，使用FAT32的分區(qū)容量和簇大小的關(guān)系表 ：,對(duì)大硬盤我們可以使用FAT 32 ，該文件分配表將每簇的大小

15、減為4KB，可以有效減少硬盤空間的浪費(fèi)，另一種方法就是使用分區(qū)工具軟件調(diào)整“簇”的大小，如：PartitionMagic。,3、高級(jí)格式化 當(dāng)硬盤分區(qū)都已創(chuàng)建好了，系統(tǒng)就在硬盤的0磁道、0柱面、1扇區(qū)寫入硬盤分區(qū)表信息，此時(shí)必須重新啟動(dòng)電腦，讓系統(tǒng)識(shí)別分區(qū)表信息后才能進(jìn)行格式化。高級(jí)格式化將全部扇區(qū)分成引導(dǎo)區(qū)、文件分配表(FAT)、文件根目錄表和數(shù)據(jù)區(qū)五個(gè)區(qū)域。 FORMAT C:S S參數(shù)的含義是格式化完畢后將操作系統(tǒng)傳到引導(dǎo)盤上(一般為C：)。,格式化提示信息,常見分區(qū)程序： 1、FDISK 2、DM(Disk manager)。 3、PartitionMagic 4、各硬盤廠商的專用工具

16、，比如： MaxBlast Plus II Maxtor（邁托） Seagate Disk Manager 9.56a Seagate（希捷）,使用要求： 1.有一張可以啟動(dòng)電腦的軟盤，里面要求包含F(xiàn)disk.exe程序，最好使用WinME里面帶的高版本的，Win98里面的不能識(shí)別大容量硬盤，如果你的硬盤為40G大小，使用Win98自帶的也沒有問題。 2.知道如何在BIOS里面設(shè)置從A盤優(yōu)先引導(dǎo)，并且知道如何關(guān)閉防病毒開關(guān)。 3.會(huì)使用鍵盤輸入基本命令或數(shù)字 4.確認(rèn)硬盤里面沒有你要的東西，一旦重新分區(qū)，硬盤里面的數(shù)據(jù)將不復(fù)存在。,FDISK分區(qū)程序,FDISK分區(qū)步驟：,1、建立主DOS分區(qū)

17、 2、建立擴(kuò)展DOS分區(qū) 3、建立邏輯分區(qū) 4、激活分區(qū),在創(chuàng)建分區(qū)界面中選擇“1”后回車確認(rèn)，F(xiàn)disk開始檢測(cè)硬盤,檢測(cè)無誤之后，出現(xiàn)選擇：你是否希望將整個(gè)硬盤空間作為主分區(qū)并激活？，所以這里選“N”并按回車。,繼續(xù)檢測(cè)硬盤此時(shí)會(huì)顯示硬盤總空間.,檢測(cè)完畢后，設(shè)置主分區(qū)的容量，可直接輸入分區(qū)大?。ㄒ訫B為單位）或分區(qū)所占硬盤容量的百分比（%），回車確認(rèn)。,主分區(qū)C盤即被創(chuàng)建，按ESC鍵繼續(xù)操作。,創(chuàng)建擴(kuò)展分區(qū) 在Fdisk主菜單，選擇“1”，之后再選2進(jìn)入創(chuàng)建擴(kuò)展分區(qū)(create Extended Dos Partition)界面。同樣，首先是硬盤檢驗(yàn)中，稍候,一般我們會(huì)將除主分區(qū)之外的

18、所有空間劃為擴(kuò)展分區(qū)，直接按回車即可。當(dāng)然，如果你想安裝微軟之外的操作系統(tǒng)，則可根據(jù)需要輸入擴(kuò)展分區(qū)的空間大小或百分比。,擴(kuò)展分區(qū)即被創(chuàng)建 ,此時(shí)，按下ESC鍵后會(huì)直接進(jìn)入創(chuàng)建邏輯分區(qū)界面。,創(chuàng)建邏輯分區(qū)由于已經(jīng)進(jìn)入創(chuàng)建邏輯分區(qū)過程，硬盤繼續(xù)被檢測(cè) .,檢測(cè)完畢后，會(huì)顯示擴(kuò)展分區(qū)所占空間大小，并要設(shè)置邏輯分區(qū)大小。此時(shí)，可以根據(jù)你自己的情況（想在除C盤之外在分幾個(gè)盤？）,如這里我們想創(chuàng)建DE兩個(gè)分區(qū)，在此時(shí)輸入d盤的分區(qū)大?。ㄟ@里是10%），D盤就會(huì)被創(chuàng)建，硬盤會(huì)再次被檢測(cè)，以待創(chuàng)建其它的盤。,硬盤檢測(cè)完畢，會(huì)顯示剩余空間大小，再次輸入E盤的分區(qū)大?。ㄟ@里是90%），E盤即被創(chuàng)建,設(shè)置活動(dòng)分區(qū)

19、 回到fdisk主界面菜單，選擇2(Set active partition)，進(jìn)入設(shè)置活動(dòng)分區(qū)界面。只有主分區(qū)才可以被設(shè)置為活動(dòng)分區(qū)！選擇數(shù)字“1”，即設(shè)C盤為活動(dòng)分區(qū)。,C盤就會(huì)被激活，此時(shí)會(huì)看到C標(biāo)志后會(huì)多一個(gè)“A”的標(biāo)志。,重啟系統(tǒng) 在主界面再按ESC，會(huì)有提示。分區(qū)后必須重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，這樣分區(qū)才能夠生效；重啟后必須格式化硬盤的每個(gè)分區(qū)，這樣分區(qū)才能夠使用。,8.3操作系統(tǒng)的安裝與設(shè)置,Windows的安裝 Linux的安裝,Linux的主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),真正的多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng) Linux是真正的多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，Linux支持多個(gè)用戶從相同或不同的終端上同 時(shí)使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)

20、，每個(gè)用戶可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，而沒有商業(yè)軟件所謂許可證（License）的限制。在同一時(shí)間段中，Linux系統(tǒng)能響應(yīng)多個(gè)用戶的不同請(qǐng)求。Linux系統(tǒng)中的每個(gè)用戶對(duì)自己的資源（如文件、設(shè)備）有特定的使用權(quán)限，不會(huì)相互影響。 良好的兼容性 Linux完全符合IEEE的POSIX（Portable Operating System for UNIX，面向UNIX的可移植操作系統(tǒng)）標(biāo)準(zhǔn)，可兼容當(dāng)前主流的UNIX系統(tǒng)（System V和BSD）。在UNIX系統(tǒng)下可以運(yùn)行的程序，也幾乎完全可以在Linux上運(yùn)行。這為應(yīng)用系統(tǒng)從UNIX系統(tǒng)向Linux系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移提供了可能。,強(qiáng)大的可移植性 Linux是一種可移植性很強(qiáng)的操作系統(tǒng)，在掌上電腦、個(gè)人計(jì)算機(jī)、小型機(jī)、中型機(jī)、大型機(jī)上都可以運(yùn)行Linux，是迄今支持最多硬件平臺(tái)的操作系統(tǒng)。 高度的穩(wěn)定性、可靠性與安