📄 硬盘的基本知识.htm
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<P align=center>硬盘的基本知识
<P><SPAN class=content>
硬盘是现在计算机上最常用的存储器。我们都知道，计算机之所以神奇，是因为它具有高速分析处理数据的能力。而这些数据都被以文件的形式存储在硬盘里。不过，计算机可不像人那么聪明。在读取相应的文件时，你必须要给出它相应的规则。这就是分区概念的形成。
分区从实质上说就是对硬盘的一种格式化。当我们创建分区时，就已经设置好了硬盘的各项物理参数，指定了硬盘主引导记录(即MasterBootRecord，一般简称为MBR)和引导记录备份的存放位置。而对于文件系统以及其他操作系统管理硬盘所需要的信息则是通过之后的高级格式化，即Format命令来实现。<BR><BR>
硬件分区后，将会被划分为面、磁道和扇区。需要注意的是，这些只是个虚拟的概念，并不是真正在硬盘上划道子^_^。先从面说起，硬盘一般是由一片或几片圆形薄膜叠加而成。我们所说，每个圆形薄膜都有两个"面"(Side)，这两个面都是用来存储数据的。按照面的多少，依次称为0面、1面、2面……由于每个面都专有一个读写磁头，也常用0头(head)、1头……称之。按照硬盘容量和规格的不同，硬盘面数（或头数）也不一定相同，少的只有2面，多的可达数十面。各面上磁道号相同的磁道合起来，称为一个柱面（cylinder）（见图1）。</SPAN>
<P align=center><SPAN class=content><IMG height=170 src="硬盘的基本知识.files/y01.gif"
width=205><BR><I><B>图1</B></I><BR></SPAN>
<P align=left><SPAN class=content><BR>
上面我们提到了磁道的概念。那么究竟何为磁道呢？大家都知道，读写硬盘时，磁头依靠磁盘的高速旋转引起的空气动力效应悬浮在盘面上，与盘面的距离不到1微米（约为头发直径的百分之一）。由于磁盘是旋转的，则连续写入的数据是排列在一个圆周上的。我们称这样的圆周为一个磁道（Track）。（见图2）如果读写磁头沿着圆形薄膜的半径方向移动一段距离，以后写入的数据又排列在另外一个磁道上。</SPAN>
<P align=center><SPAN class=content><IMG height=129 src="硬盘的基本知识.files/y02.gif"
width=228><BR><I><B>图2</B></I></SPAN>
<P align=left><SPAN class=content>
根据硬盘规格的不同，磁道数可以从几百到数千不等；一个磁道上可以容纳数KB的数据，而主机读写时往往并不需要一次读写那么多，于是，磁道又被划分成若干段，每段称为一个扇区（Sector）。一个扇区一般存放512字节的数据。扇区也需要编号，同一磁道中的扇区，分别称为1扇区，2扇区。。。。这里需要注意的是，硬盘在划分扇区时，和一般的软盘有一定的区别。软盘的一个磁道中，扇区号依次编排，即2号与1号相邻，3号与2号相邻，以此类推。而在硬盘的一个磁道中，扇区号是按照某个间隔跳跃着编排的。我们举一个例子来说明：在某个硬盘上，以实际存储位置而论，2号扇区并不是1号扇区后的第一个，而是第5个，3号扇区又是2号扇区后的第5个，以此类推。这个"5"就是我们说的交叉因子。（见图3）当然，这个交叉因子的设定并不是绝对的，每个种类的硬盘为根据自身的情况加以变化。选择适当的交叉因子，可使硬盘驱动器读写扇区的速度与硬盘的旋转速度相匹配，提高存储数据的速度。</SPAN>
<P align=center><IMG height=145 src="硬盘的基本知识.files/y03.gif" width=208><BR><I><B
class=content>图3</B></I>
<P align=left><SPAN class=content>
计算机对硬盘的读写，处于效率的考虑，是以扇区为基本单位的。即使计算机只需要硬盘上存储的某个字节，也必须一次把这个字节所在的扇区中的512字节全部读入内存，再使用所需的那个字节。不过，在上文中我们也提到，硬盘上面、磁道、扇区的划分表面上是看不到任何痕迹的，虽然磁头可以根据某个磁道的应有半径来对准这个磁道，但怎样才能在首尾相连的一圈扇区中找出所需要的某一扇区呢？原来，每个扇区并不仅仅是由512个字节组成的，在这些由计算机存取的数据的前、后两端，都另有一些特定的数据，这些数据构成了扇区的界限标志，标志中含有扇区的编号和其他信息。计算机就凭借着这些标志来识别扇区（见图4）。</SPAN>
<P align=center><IMG height=85 src="硬盘的基本知识.files/y04.gif" width=202><BR><SPAN
class=content><I><B>图4</B></I></SPAN> </FONT>
<P>硬盘的DOS管理结构<BR>1.磁道，扇区，柱面和磁头数<BR> 硬盘最基本的组成部分是由坚硬金属材料制成的涂以磁性介质的盘片，不同容量硬盘的盘片数不等。每个盘片有两面，都可<BR>记录信息。盘片被分成许多扇形的区域，每个区域叫一个扇区，每个扇区可存储128×2的N次方（N＝0.1.2.3）字节信息。在DOS<BR>中每扇区是128×2的2次方＝512字节，盘片表面上以盘片中心为圆心，不同半径的同心圆称为磁道。硬盘中，不同盘片相同半径<BR>的磁道所组成的圆柱称为柱面。磁道与柱面都是表示不同半径的圆，在许多场合，磁道和柱面可以互换使用，我们知道，每个磁<BR>盘有两个面，每个面都有一个磁头，习惯用磁头号来区分。扇区，磁道（或柱面）和磁头数构成了硬盘结构的基本参数，帮这些<BR>参数可以得到硬盘的容量，基计算公式为：<BR>存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数<BR>要点：（1）硬盘有数个盘片，每盘片两个面，每个面一个磁头<BR> （2）盘片被划分为多个扇形区域即扇区<BR> （3）同一盘片不同半径的同心圆为磁道<BR> （4）不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面<BR> （5）公式： 存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数<BR> （6）信息记录可表示为：××磁道（柱面），××磁头，××扇区<BR>2.簇<BR> “簇”是DOS进行分配的最小单位。当创建一个很小的文件时，如是一个字节，则它在磁盘上并不是只占一个字节的空间，<BR>而是占有整个一簇。DOS视不同的存储介质（如软盘，硬盘），不同容量的硬盘，簇的大小也不一样。簇的大小可在称为磁盘<BR>参数块（BPB）中获取。簇的概念仅适用于数据区。<BR>本点：（1）“簇”是DOS进行分配的最小单位。<BR> （2）不同的存储介质，不同容量的硬盘，不同的DOS版本，簇的大小也不一样。<BR> （3）簇的概念仅适用于数据区。<BR>3.扇区编号定义：绝对扇区与DOS扇区<BR> 由前面介绍可知，我们可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域，或是说柱面/磁头/扇区与磁盘上每一个扇区有<BR>一一对应关系，通常DOS将“柱面/磁头/扇区”这样表示法称为“绝对扇区”表示法。但DOS不能直接使用绝对扇区进行磁盘上的<BR>信息管理，而是用所谓“相对扇区”或“DOS扇区”。“相对扇区”只是一个数字，如柱面140，磁头3，扇区4对应的相对扇区号<BR>为2757。该数字与绝对扇区“柱面/磁头/扇区”具有一一对应关系。当使用相对扇区编号时，DOS是从柱面0，磁头1，扇区1开始<BR>（注：柱面0，磁头0，扇区1没有DOS扇区编号，DOS下不能访问，只能调用BIOS访问），第一个DOS扇区编号为0，该磁道上剩余<BR>的扇区编号为1到16（设每磁道17个扇区），然后是磁头号为2，柱面为0的17个扇区，形成的DOS扇区号从17到33。直到该柱面的<BR>所有磁头。然后再移到柱面1，磁头1，扇区1继续进行DOS扇区的编号，即按扇区号，磁头号，柱面号（磁道号）增长的顺序连续<BR>地分配DOS扇区号。<BR>公式：记DH－－第一个DOS扇区的磁头号<BR> DC－－第一个DOS扇区的柱面号<BR> DS－－第一个DOS扇区的扇区号<BR> NS－－每磁道扇区数<BR> NH－－磁盘总的磁头数<BR> 则某扇区（柱面C，磁头H，扇区S）的相对扇区号RS为：<BR>RS＝NH×NS×（C－DC）＋NS×（H－DH）＋（S－DS）<BR> 若已知RS，DC，DH，DS，NS和NH则<BR>S＝（RS MOD NS）＋DS<BR>H＝（（RS DIV NS）MOD NH）＋DH<BR>C＝（（RS DIV NS）DIV NH）＋DC<BR>要点：（1）以柱面/磁头/扇区表示的为绝对扇区又称物理磁盘地址<BR> （2）单一数字表示的为相对扇区或DOS扇区，又称逻辑扇区号<BR> （3）相对扇区与绝对扇区的转换公式<BR>4.DOS磁盘区域的划分<BR> 格式化好的硬盘，整个磁盘按所记录数据的作用不同可分为主引导记录（MBR:Main
Boot Record），Dos引导记录（DBR:Dos <BR>Boot Record），文件分配表（FAT:File Assign
Table），根目录（BD:Boot
Directory）和数据区。前5个重要信息在磁盘的外<BR>磁道上，原因是外圈周长总大于内圈周长，也即外圈存储密度要小些，可靠性高些。<BR>要点：（1）整个硬盘可分为MBR，DBR，FAT，BD和数据区。<BR> （2）MBR，DBR，FAT，和BD位于磁盘外道。</P>
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