微機(jī)組裝與維護(hù)技術(shù)講座.ppt

1、第一章 磁 盤(pán),磁盤(pán)是具有磁表面的圓盤(pán)形磁記錄媒體，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，具有容量大、保存期長(zhǎng)、便于寫(xiě)入和刪除的特點(diǎn)。,磁盤(pán)包括軟盤(pán)和硬盤(pán)，它是微機(jī)的永久性存儲(chǔ)介質(zhì)部件。,磁盤(pán)采用特定的格式來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每種操作系統(tǒng)都各有“特定”的方式來(lái)管理數(shù)據(jù)，因而我們都是從某種操作系統(tǒng)的角度來(lái)討論微機(jī)的磁盤(pán)，它采用什么樣的格式及怎樣管理、使用磁盤(pán)。,第一節(jié) DOS磁盤(pán)結(jié)構(gòu),一、磁道(Track),在磁記錄裝置上，磁頭寫(xiě)入磁場(chǎng)在磁記錄表面上形成的許多圓形的磁化軌跡，磁頭把圓盤(pán)表面分成一個(gè)個(gè)同心圓，即磁道。磁盤(pán)上各同心圓的磁化軌跡稱(chēng)為磁道。,在磁記錄媒質(zhì)的磁道上劃分成若干等分的扇形區(qū)域稱(chēng)之為扇區(qū)。扇區(qū)是計(jì)算機(jī)和磁盤(pán)之間

2、傳輸信息的基本單位。每個(gè)扇區(qū)中又分為兩個(gè)區(qū)域：識(shí)別區(qū)(ID field)和數(shù)據(jù)區(qū)(Data field)，組織結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-1。,二、扇區(qū)(Sector),一個(gè)柱面是指一組距安裝在驅(qū)動(dòng)器中的磁盤(pán)組中心一給定距離上的各磁道，也就是把與中心距離相同的磁道作為一個(gè)整體，這整體稱(chēng)為柱面。,三、柱面(Cylinder),磁盤(pán)的每面都對(duì)應(yīng)一個(gè)磁頭，故把面數(shù)又稱(chēng)磁頭數(shù)(Head)。,四、面(Side),第二節(jié) 磁盤(pán)的地址結(jié)構(gòu),磁盤(pán)的地址有三種形式：物理地址、邏輯地址和簇地址。,磁盤(pán)的物理地址由磁面(或磁頭)號(hào)、磁道號(hào)和扇區(qū)號(hào)組成。,一、物理地址,1.物理地址的組成,2. 物理地址結(jié)構(gòu)參數(shù)的編號(hào)規(guī)則,其物理地址

3、結(jié)構(gòu)及編號(hào)：,磁面的編號(hào)：由0開(kāi)始編號(hào)，若有兩個(gè)磁頭，則對(duì)應(yīng)為0面和1面。 磁道的編號(hào)：從磁盤(pán)外緣起始磁道向內(nèi)由0開(kāi)始編號(hào)，如079。 扇區(qū)的編號(hào)：從索引孔開(kāi)始，順時(shí)針從1開(kāi)始編號(hào)，如19扇區(qū)。,二、邏輯地址,1. 邏輯地址的形式,每個(gè)扇區(qū)由相鄰的扇區(qū)劃為一個(gè)連續(xù)空間，即邏輯劃分，對(duì)應(yīng)這種劃分的地址稱(chēng)邏輯地址。,把磁盤(pán)上物理編號(hào)的扇區(qū)轉(zhuǎn)換成邏輯編號(hào)的扇區(qū)的規(guī)則概括為：用先扇區(qū)，后磁頭，最后磁道。具體的編法是：從0扇區(qū)開(kāi)始，對(duì)某一磁道，先編最低磁頭下的連續(xù)扇區(qū)，然后再編下一個(gè)磁頭(同柱面)的連續(xù)扇區(qū)，直至同柱面下的扇區(qū)編完，然后編下一個(gè)磁道低磁面的連續(xù)扇區(qū)直至該磁道下所有本柱面的扇區(qū)編完，依此類(lèi)

4、推，最后到最高磁道，最大磁面(磁頭)的最后一個(gè)扇區(qū)為止，這樣連續(xù)的編號(hào)就把磁盤(pán)三維的物理地址變?yōu)橐粋€(gè)一維的邏輯地址。扇區(qū)的物理劃分并沒(méi)有改變，這樣磁盤(pán)上的某個(gè)扇區(qū)有兩種不同的編號(hào)方法。,2. 邏輯扇區(qū)的編號(hào)規(guī)則,磁盤(pán)的物理地址是經(jīng)低級(jí)格式化(物理格式化)來(lái)定義的，而邏輯地址是由高級(jí)格式化。,三、簇地址(Cluster),簇由一定數(shù)目的扇區(qū)組成，每個(gè)簇都有簇號(hào)即簇地址，簇號(hào)從0開(kāi)始并按邏輯順序排列形成其一維的簇地址系統(tǒng)。,它是用來(lái)記錄文件的數(shù)據(jù)排列。其簇編號(hào)由2開(kāi)始，其0簇和1簇由DOS保留。,簇是指磁盤(pán)一次讀寫(xiě)功能操作的“ 單位”空間。通常是幾個(gè)連續(xù)的扇區(qū)。,DOS組織磁盤(pán)的線性序列方法(一維

5、地址)的作用：,扇區(qū)是磁盤(pán)操作的基本單元，即磁盤(pán)上的所有讀寫(xiě)操作是以完整的扇區(qū)為基本單元。,但DOS系統(tǒng)出于系統(tǒng)本身的考慮，將磁盤(pán)看成為一個(gè)線性的媒體，也就是把磁盤(pán)的所有扇區(qū)用一維的唯一對(duì)應(yīng)的順序編號(hào)來(lái)記錄，而這順序碼與整個(gè)磁盤(pán)的所有扇區(qū)有著唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。DOS所有的讀寫(xiě)盤(pán)操作，均是以此順序的扇區(qū)為依據(jù)，即磁盤(pán)看成一個(gè)一維的整體而忽略定義磁盤(pán)物理地址的三個(gè)參數(shù)。最后再按這個(gè)內(nèi)部標(biāo)識(shí)(順序參數(shù))與磁盤(pán)自身的三維物理參數(shù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。,第三節(jié) 磁盤(pán)的組織形式,DOS操作系統(tǒng)的格式化命令格式化的磁盤(pán)都是以同一種磁盤(pán)組織格式建立在每一個(gè)磁盤(pán)上，它都保留了一些區(qū)域，這些區(qū)域總是以同樣的次序出現(xiàn)在磁盤(pán)上

6、，其格式相同，區(qū)別僅僅是區(qū)域內(nèi)所包括扇區(qū)的數(shù)量不同而己。,一、系統(tǒng)區(qū),DOS的系統(tǒng)區(qū)包括三部分：引導(dǎo)記錄、文件分配表(FAT)及根目錄表(FDT)，也可按功能將前者稱(chēng)之為保留區(qū)，后兩者稱(chēng)為控制區(qū)。,DOS引導(dǎo)記錄又稱(chēng)DOS引導(dǎo)區(qū)，其長(zhǎng)度為1個(gè)扇區(qū)，其物理位置為：,(1)DOS引導(dǎo)記錄區(qū),對(duì)于軟盤(pán)：在0面、0道、1扇區(qū),對(duì)于硬盤(pán)：在1面、0道、1扇區(qū),緊接在引導(dǎo)記錄后是文件分配表(FAT)。此表有兩個(gè)，兩個(gè)表的內(nèi)容完全相同。,(2)文件分配表(FAT),文件目錄表簡(jiǎn)稱(chēng)根目錄表，位于第二個(gè)FAT表之后。每個(gè)磁盤(pán)都有一個(gè)根目錄。,(3)文件目錄表(FDT),2. 數(shù)據(jù)區(qū)及其結(jié)構(gòu),FAT表、FDT表區(qū)

7、域也是以扇區(qū)為分配單位；文件區(qū)的文件則是以簇(Cluster)為單元分配其空間。,DOS引導(dǎo)記錄其英文名為DOS Boot Record，簡(jiǎn)寫(xiě)為DBR。,二、DOS引導(dǎo)記錄(DBR),在邏輯格式化后都有其引導(dǎo)記錄，引導(dǎo)記錄的主要功能是完成DOS系統(tǒng)的自舉。,(一)DOS引導(dǎo)記錄包括跳轉(zhuǎn)指令、廠商標(biāo)識(shí)區(qū)、BPB表、描述區(qū)、引導(dǎo)程序和結(jié)束標(biāo)志等六部分：,1. 跳轉(zhuǎn)指令,2. 廠商標(biāo)識(shí)區(qū),3. 基本輸入輸出參數(shù)表,表2-2 BPB的內(nèi)容及所占字節(jié)數(shù)表,凡是DOS與磁盤(pán)操作發(fā)生關(guān)聯(lián)的命令都是根據(jù)BPB表所提供的參數(shù)進(jìn)行磁盤(pán)操作。首先將FDT和FAT提供的文件簇鏈號(hào)中的簇號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)邏輯地址扇區(qū)的請(qǐng)求，然

8、后將邏輯扇區(qū)轉(zhuǎn)換到實(shí)際的物理地址，即磁頭、磁道和扇區(qū)；,BPB表由BIOS模塊根據(jù)磁盤(pán)標(biāo)志字節(jié)的值生成，并在格式化空白磁盤(pán)時(shí)(高級(jí)格式化)將其記錄在引導(dǎo)扇區(qū)位移0BH開(kāi)始處的25個(gè)字節(jié)中，這樣DOS和其它應(yīng)用程序就利用該表提供的參數(shù)訪問(wèn)磁盤(pán)。,BPB參數(shù)格式及含義：,4. 描述區(qū),5. DOS引導(dǎo)代碼,DOS引導(dǎo)代碼是引導(dǎo)記錄中的一段程序，它用來(lái)處理DOS的啟動(dòng)過(guò)程。,6.結(jié)束標(biāo)志字,結(jié)束標(biāo)志占兩個(gè)字節(jié)，其值必須為AA55H。,1檢查磁盤(pán)參數(shù)表中所描述的數(shù)值與實(shí)際情況是否相符；,2檢查該磁盤(pán)是否為系統(tǒng)引導(dǎo)盤(pán),(二)DOS引導(dǎo)記錄中引導(dǎo)程序的主要功能,3. 加載DOS,第四節(jié) FAT表和FDT表

9、,文件分配表（Files Associate Table） 簡(jiǎn)稱(chēng)FAT。顧名思義文件分配表是為文件分配存儲(chǔ)空間的表格，它記錄了磁盤(pán)各扇區(qū)狀態(tài)的有關(guān)信息。,一、文件分配表,（一）FAT結(jié)構(gòu),FAT是以簇為單位的文件鏈表映象圖。,FAT以所占扇區(qū)數(shù)來(lái)標(biāo)明FAT表的大小。,1FAT的大小,2FAT表登錄項(xiàng)長(zhǎng)度,3FAT表項(xiàng)值及含義,磁盤(pán)文件采用簇鏈(Chain)來(lái)表示該文件在磁盤(pán)上的位置分布。簇鏈由鏈?zhǔn)?、鏈?jié)和鏈尾構(gòu)成。,4FAT的鏈表結(jié)構(gòu),一個(gè)文件占用FAT中的一個(gè)鏈。鏈?zhǔn)孜淮娣旁贔DT(文件目錄表)中，一個(gè)文件的首簇號(hào)即是FAT中該文件的鏈?zhǔn)祝虚g鏈節(jié)均記錄為下一個(gè)鏈節(jié)的項(xiàng)值。,(二)FAT功能

10、,1. 表明磁盤(pán)類(lèi)型,2. 標(biāo)明壞簇和可用簇,3. 表明一個(gè)文件所有簇的分配及鏈節(jié),文件的目錄項(xiàng)中，包含所有文件的第一個(gè)簇號(hào)信息，即進(jìn)入到FAT的初始指針。,(三)FAT與文件的關(guān)系,二、文件目錄表 FDT,目錄區(qū)又稱(chēng)根目錄或主目錄區(qū)。,根目錄用于記錄存貯在磁盤(pán)上的文件，即文件名、文件大小及建立日期等外，還有有關(guān)文件的其它信息，如文件的起始簇號(hào)和文件的屬性。,根目錄采用目錄項(xiàng)來(lái)記載有關(guān)每個(gè)文件的信息，每個(gè)目錄項(xiàng)規(guī)定為占32個(gè)字節(jié)。,(二)目錄項(xiàng)的結(jié)構(gòu),表2-6 目錄項(xiàng)結(jié)構(gòu)表,第五節(jié) 磁盤(pán)格式化與分區(qū),格式化過(guò)程分為兩種：低級(jí)格式化(又稱(chēng)物理格式化)及高級(jí)格式化(又稱(chēng)邏輯格式化)。,一、磁盤(pán)的格

11、式化的分類(lèi),1. 低級(jí)格式化,簡(jiǎn)單地說(shuō)，定義磁盤(pán)的扇區(qū)稱(chēng)之為低級(jí)格式化。,高級(jí)格式化是建立操作系統(tǒng)管理磁盤(pán)的文件及數(shù)據(jù)所需的結(jié)構(gòu)。,2. 高級(jí)格式化,二、磁盤(pán)格式化,其物理格式化和邏輯格式化一起由DOS的Format命令來(lái)完成。,(一)軟盤(pán)的格式化,(二)硬盤(pán)的格式化,硬盤(pán)的低級(jí)格式化將扇區(qū)地址、同步字節(jié)、交錯(cuò)因子、壞塊表和其它數(shù)據(jù)寫(xiě)入扇區(qū)的起始?jí)K。,必須分清低級(jí)格式化和高級(jí)格式化的含義和目。,三、 硬盤(pán)的分區(qū),Fdisk命令進(jìn)行分區(qū)，主要是將一個(gè)物理盤(pán)劃分給不同的操作系統(tǒng)所擁有的區(qū)域（最多四個(gè)），并激活其中的一個(gè)使硬盤(pán)加電后能由此激活區(qū)的操作系統(tǒng)來(lái)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。,Fdisk的主要功能是：,(1

12、)寫(xiě)入標(biāo)準(zhǔn)的硬盤(pán)主引導(dǎo)程序。,(2)登錄分區(qū)表項(xiàng)值,(3)寫(xiě)入扇區(qū)正常結(jié)束“ 55AA”,硬盤(pán)在做完低級(jí)格式化和分區(qū)之后，才能作高級(jí)格式化(必須順序進(jìn)行)，對(duì)于硬盤(pán)要將低級(jí)和高級(jí)格式分開(kāi)的原因之一是分區(qū)，另一個(gè)原因就是硬盤(pán)的設(shè)計(jì)不是標(biāo)準(zhǔn)化的，DOS的Format命令不可能完成對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行低級(jí)格式化。,用Fdisk命令對(duì)硬盤(pán)分區(qū)后，在硬盤(pán)的0柱面0頭1扇區(qū)寫(xiě)入了MBR，該記錄的長(zhǎng)度為一 個(gè)扇區(qū)。MBR不同于DBR，MBR不在DOS分區(qū)之內(nèi)，不由DOS所“管轄”。再者，MBR和DBR的功能也不相同，不能把這兩者混為一談。軟盤(pán)沒(méi)有MBR，硬盤(pán)分區(qū)后，就會(huì)有MBR和系統(tǒng)引導(dǎo)記錄。,第六節(jié) 硬盤(pán)的主引導(dǎo)記

13、錄,主引導(dǎo)記錄(Main Boot Record)簡(jiǎn)稱(chēng)MBR。,MBR由主引導(dǎo)程序和分區(qū)信息表二部分組成，參見(jiàn)圖2-7。,主引導(dǎo)代碼是一段小程序，用于微機(jī)啟動(dòng)時(shí)檢查和測(cè)試分區(qū)表的完整性，尋找并定位到硬盤(pán)上的活動(dòng)分區(qū)位置，引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)入活動(dòng)分區(qū)，加載操作系統(tǒng)。,一、主引導(dǎo)程序代碼,主引導(dǎo)程序代碼位于MBR前面的446個(gè)字節(jié)，實(shí)際上DOS主引導(dǎo)記錄的程序代碼只有218字節(jié)，其后有228個(gè)0。該程序代碼的功能如下：,從偏移1BEH開(kāi)始的64個(gè)字節(jié)為分區(qū)表，共四個(gè)分區(qū)項(xiàng)，每個(gè)分區(qū)項(xiàng)占16個(gè)字節(jié)。分區(qū)表后的兩個(gè)字節(jié)，也即MBR的最后兩個(gè)字節(jié)是主引導(dǎo)扇區(qū)正常結(jié)束標(biāo)志55AA。,二、分區(qū)信息表(分區(qū)表),1.

14、 分區(qū)表的數(shù)據(jù)格式及含義,以16個(gè)字節(jié)的第一個(gè)分區(qū)項(xiàng)為例，說(shuō)明其分區(qū)表的數(shù)據(jù)格式及含義。,三、擴(kuò)展分區(qū)中邏輯驅(qū)動(dòng)器的組織結(jié)構(gòu),硬盤(pán)的DOS擴(kuò)展分區(qū)也可再分為幾個(gè)邏輯區(qū)。,用Fdisk創(chuàng)建的多個(gè)邏輯盤(pán)的起、止地址采用遞歸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，通過(guò)類(lèi)似于主分區(qū)項(xiàng)結(jié)構(gòu)的“ 擴(kuò)展”分區(qū)信息的方法來(lái)表示。,四、擴(kuò)展分區(qū)中的邏輯驅(qū)動(dòng)盤(pán)的鏈接結(jié)構(gòu),五、各邏輯盤(pán)子分區(qū)的讀取方法,只要將這個(gè)分區(qū)信息的偏移量1D0H、1D1H的數(shù)值送入CX，就可以一直讀出所有的邏輯盤(pán)的位置。,第八節(jié) 硬盤(pán)容量的限制及其讀寫(xiě)工作模式,一、硬盤(pán)容量的限制,以上BIOS和IDE接口限制的結(jié)合，就限制這些參數(shù)的最大值為每個(gè)磁道不超過(guò)63個(gè)扇區(qū)，磁盤(pán)最多16個(gè)磁頭和1024個(gè)磁道，其結(jié)果是大多數(shù)IDE硬盤(pán)的容量被限制在63161024 512 528MB。,實(shí)際上模式轉(zhuǎn)換是將硬盤(pán)幾何結(jié)構(gòu)從一種排列方式轉(zhuǎn)換成另一種排列方式。,二、轉(zhuǎn)換模式(Translation mode),硬盤(pán)分區(qū)大小受三個(gè)因素的限制：硬盤(pán)的容量、BIOS和操作系統(tǒng)。,三、硬盤(pán)分區(qū)大小的限制,1. 分區(qū)大小的限制,理論上講，EIDE最大支持8GB的硬盤(pán)，LBA硬盤(pán)讀寫(xiě)