硬盘数据组织结构

基于DRAM的固态硬盘：采用DRAM作为存储介质，它仿效传统 硬盘的设计，它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长， 美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。DRAM固态硬盘属 于比较非主流的设备，主要用于服务器中。
第五章 外存储器
5.1.5 固态硬盘（SSD）
优点： 读写速度快：采用闪存作为存储介质，读取速度相对机械硬 盘更快。固态硬盘不用磁头，寻道时间几乎为0。固态硬盘的快 绝不仅仅体现在持续读写上，随机读写速度快才是固态硬盘的 终极特色，这最直接体现在绝大部分的日常操作中。最常见的 7200转机械硬盘的寻道时间一般为12-14毫秒，而SSD可达到0.1 毫秒甚至更低。
第五章 外存储器
5.2.4
1．保持光驱、光盘清洁；
2．定期清洁保养激光头； 3．保持光驱水平放置；
光驱的维护
4．养成关机前及时取盘的习惯； 5．减少光驱的工作时间； 6．少用盗版光盘，多用正版光盘； 7．正确开关盘盒； 8．利用程序进行开关盘盒；
9．谨慎小心维修；
10．尽量少放影碟；
第五章 外存储器
固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存 （FLASH芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM 作为存储介质。
第五章 外存储器
5.1.5 固态硬盘（SSD）
基于闪存类 基于闪存的固态硬盘：采用FLASH芯片作为存储介质，这也是 通常所说的SSD。它的外观可以被制作成多种模样，例如：笔记 本硬盘、微硬盘、存储卡、U盘等样式。这种SSD固态硬盘最大 的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于 各种环境，但是使用年限不高，适合于个人用户使用。 基于DRAM类
第五章 外存储器
5.4.2 软盘驱动器
1976年世界上第一台5.25英寸软盘驱动器由Shugart Assaciates公司为IBM的大型机研发成功，1980年索尼公司推出 了3.5英寸软驱，1.44MB、125KB/s传输速度、300rpm转速、 容易损坏。

的。格式化操作可 以使用 Ｆ Ｏ Ｒ ＭＡＴ命令 ， 或其他 的分区 、 格式 除 ， 只 是在 其 它 地 方做 了标 记 ， 改 变 了状 态 。每 个 分 区 的 ０ 扇 区
化 工具 等 。也 可 以在 Ｗ ｉ ｎ ｄ ｏ ｗｓ 系统 的安 装 或 磁盘 管 理 中 完 成 。 记 录 了这 个 分 区 的 文 件 系 统 信 息 。 当数 据 丢 失确 定活动分 区号， 并读 出相应操作 可 以对 Ｚ Ｉ Ｐ文 件及 微 软 的 Ｏｆ ｉ ｆ ｃ ｅ系 列 文 档 进 行 修 复 ， 其 界 面如
系 统 的 引 导 记录 ： 第 四， 检 查操 作系 统 引 导记 录 的正 确 性 ， Ｄ ＯＳ
引导扇 区末尾存 在着 一爪‘ ‘ ５ ５ Ａ Ａ’ ， Ｈ标志 ， 供引导程序识别； 第 五， 把操作系统 的引导记录调入 内存加 以执行 ， 操作系统就此
致， 主要完成的任务 是： 第 一， 存放 硬盘分区表 ， 这 是 硬 盘 正确 据 ，被 破 坏 的硬 盘 中 像 丢 失 的 引 导记 录 、 Ｂ１ ０Ｓ参 数 数 据 块 、 分 读 写 的 关 键 数据 ； 第二 ， 检 查硬 盘 分 区 的 正确 性 ， 要求 只 能 且必 区表 、 Ｆ ＡＴ表 、 引 导 区都 可 以 由它 来 恢 复 。 另 外 ， 应 用 该 软 件还
开 始 启动 。 （ ２ ） 分 区表 。 传 统 的 分 区方 案 是 将 分 区信 息 保 存 到磁
盘 的第一个扇 区 中的 ６ ４个字节 中，每个分区项 占用 ｌ ６个字
节， 这 ｌ ６个 字 节 中 存 有 活 动 状 态 标 志 、 文件系统标识 、 起 止 柱 面号、 磁头 号、 扇区号、 隐含扇区数 目、 分 区总 扇 区 数 目等 内 容 。

中 图分 类 号 ：Ｐ ０ ห้องสมุดไป่ตู้ ；Ｐ ３ ． ５ 文 献标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０ ９—３４ （０ ２ ０ ０ ５ — ６ Ｔ ３６ ３ Ｔ ３ ３ ３ Ｂ １０ ８ ２ ２ １ ）４— ０ １ ０
Ｄｉｃ ｓｏ ｏ ｓ ｕｓ ｉ ｎ ｎ ＨＤＤ ｉ ｅ Ｃｏ ｐ ｅ ｅ ｙ Ｐｒ ｃ ｓ ｉ Ｆａ ｌ ｍ ｌ ｔ ｌ ｏ ｅ ｓｎｇ ｕｒ
ｔ ｎ ，ｔ ｅ ｈ ｒ ｉ ｌ ａ ｐ ａ ａ ｅｙ ｏ ｕ ｔ ， ｕ ｈ ａ ｈ ｍｅ ｇ ｎ ｅｏ ａ ｅ ｔｒ ，ｔ ｅ ｍａ ｔｒｂ ｏ ｅ ｏ ｄ ｄ ｍａ ｅ ａ ｇ ｅ ｉ ｓ ｈ ａ ｄ ｄ ｓ ｗｉ ｐ ｅ ｒａ ｖ ｒ ｔ ｆ ａ ｌ ｓ ｃ ｓｔ ｅ ｅ ｒ ｅ ｃ ｆｂ ｄ ｓ ｃ ｏ ｓ ｈ ｓ ｏ ｔ ｃ ｒ ａ ｇ ，ｄ ｍａ ｅ ｔ ｔ ｏ ｋ ｌ ｉ ｆ ｓ ｅ ｒ ｏｈ ｐ ｒｉ ｏ ａ ｌ ．Ｔ ｅ ｈ ｒ ｉｋ ｆ ｉ ｒ ｌ ｙ ａ ｓ ｓｔ ｅ ｓ ｓｅ ｔ ｌ ｌｗｌ ，ｆｅ ｕ ｎ ｒ ｓ ｅ ｒｄ ｔ ｏ ｓ ｖ ｎ ｃ ｕ ｅ ｈ ｏ ｕ ｅ ａ ｔ ｎ ｔ ｂ ｅ ｈ ａ ｄ ｄ ｓ ａｌ ｅ ａｗａ ｓｃ ｕ ｅ ｈ ｙ ｔｍ １ ｎ ｓ ｔ ｉ ｕ ｏｘ ｏ ｙ ｒ ｑ ｅ ｔｃ ａ ｈ ｓ ｏ ａａ ｌ ｓ ，ｅ ｅ ａ ｓ ｓ ｔｅ ｃ ｍｐ ｔｒ ｄ ｅ ｏ ｔｒ． ｈ ｒｆ ｒ ，ｗｅ ｎ ｅ ｐ ｒ ｐ ａ ｅｐ ｏ ｅ ｓｎ ｔｏ ｏ ｓ ｌｅ ｔ ｅ ｖ ｒ ｕ ａ ｄ ｄ ｓ ａｌ ｒ ． ｏ ｓ ｎ ｔｓａｔ Ｔ ｅ ｅｏ ｅ ｅ ｄ ａ ｐ ｏ ｒ ｔ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ｍｅｈ ｄ ｔ ｏｖ ａ ｉ ｓｈ ｒ ｉｋ ｆｉ ｅ ｉ ｈ ｏ ｕ
引导扇 区 、 作 系 统 引 导 记 录 （ Ｂ 、 件 分 配表 操 Ｄ Ｒ） 文 （ Ａ ） 文 件 目录表 （ Ｄ ） ＦＴ 、 Ｆ Ｔ 和用 户数 据 区 （ Ａ Ａ） ＤＴ 。

数据恢复技术
二、对硬盘进行低级格式化 1、低级格式化的主要功能 硬盘低级格式化（low level format）简称低格，也称硬盘物理格式化 （ physical format）。 它的作用是检测硬盘磁介质，划分磁道，为每个磁道划分扇区，并根据用户 选定的交叉因子（Interleave）安排扇区在磁道中的排列顺序等。 概括地说，硬盘低级格式化主要完成以下几项功能： ① 测试硬盘介质； ② 为硬盘划分磁道； ③ 为硬盘的每个磁道按指定的交叉因子间隔安排扇区； ④ 将扇区 ID 放置到每个磁道上，完成对扇区的设置； ⑤ 对磁盘表面进行测试，对已损坏的磁道和扇区做“坏”标记； ⑥ 给硬盘中的每个扇区写入某一 ASCII码字符。
一块硬盘，就是所有容量都划分给一个分区，也要显式地进行这个操作来 指定。所以，对硬盘做完低级格式化后，必须进行分区操作，通过分区来完成 主引导记录的写入。 也正是这个原因，很多独立发行的低级格式化软件，也同时是一个分区软件， 可以完成硬盘分区功能，如DM软件等。
数据恢复技术
三、对硬盘进行分区
硬盘分区： 针对微软的操作系统（主要是DOS/WINDOWS）在进行硬盘分区 时，首要考虑的问题是分几个区，各分区的容量及扩展分区中的逻辑盘 的大小如何确定，以及各分区或逻辑盘采用什么格式等问题。 1）分区格式的选择 针对微软的操作系统（DOS或WINDOWS），常见的分区格式主 要包括：FAT 16、FAT 32、NTFS以及exFAT（Extended File Allocation Table, 扩展的FAT，又被称为FAT64）等等。 FAT 16采用16位的空间分配表，最大可以支持2GB的磁盘分区，而且 此时簇大小为32KB。该分区格式主要用于DOS操作系统，绝大多数的 操作系统能使用（兼容）这种分区。目前，容量小于2GB的Flash盘 （包括SD卡等）都在使用，但是，对于大容量的硬盘基本不再使用了。

ＦＡＴ文件系统的组织结构 １．　软盘数据的逻辑存储　软盘无须低级格式化和分区操作，只需用ＦＯＲＭＡＴ命令做高级格式化即可。

经过格式化操作之　后，系统将在软磁盘上建立以下的数据结构：　（１）　引导记录（ＤＢＲ）：位于０面０道１扇区，说明磁盘结构信息。

　（２）　文件分配表（ＦＡＴ）：用于记录磁盘空间的分配情况，指示硬盘数据信息存　放的柱面及扇区的信息指针。

其表项可以是以下四种表示方式之一：　Ａ．一个数字，代表指向另一个簇的指针。

　Ｂ．数字０，表示一个未使用的簇　Ｃ．一个坏扇区标记　Ｄ．文件结束标记符ＥＯＦ　（３）　文件根目录表ＦＤＴ：一个指示以存入数据信息的索引。

记录磁盘上存储文　件的大小，位置，日期和时间等数据。

　（４）　数据区：存放数据信息。

　２．　硬盘中的数据组织　刚刚从厂商处购来的新硬盘既无任何数据，也不能写入任何数据，必须先进行低级格　式化，ＦＤＩＳＫ分区，ＦＯＲＭＡＴ高级格式化后方可使用。

对硬盘的这一系列初始化工作，称之为　硬盘准备。

过程如下：　低级格式化－－－－－－－－－－－－－－－ＦＤＩＳＫ分区－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ＦＯＲＭＡＴ高级格式化　（１）低级格式化：对硬盘划分磁道和扇区，在扇区的地址域上标注地址信息，并剔出坏磁　道。

　（２）ＦＤＩＳＫ：允许整个物理硬盘在逻辑上划分成多个分区（最多４个），以实现多个操作系　统共享硬盘空间。

如果将整个物理盘全部划归ＤＯＳ／ＷＩＮＤＯＷＳ管理，则ＦＤＩＳＫ分区的作用是将一　个物理盘划分一个主分区和一个扩展分区，然后再将扩展分区划分成一个或多个逻辑盘。

在　硬盘上建立分区表的同时，ＦＤＩＳＫ把主引导记录ＭＢＲ写到硬盘的主引导记录（柱面０，磁头０，　扇区１），并激活一个用户指定的分区。

　（３）ＦＯＲＭＡＴ：在ＤＯＳ分区空间划分逻辑扇区，生成ＤＯＳ引导扇区（即逻辑０扇区）ＤＢＲ，文件　分配表ＦＡＴ和根文件目录表ＦＤＴ。

　硬盘在ＤＯＳ／ＷＩＮＤＯＷＳ的管理下，数据信息由ＭＢＲ，ＤＢＲ，ＦＡＴ，ＦＤＴ和数据区５　个部分组成。

数据的物理存储结构和逻辑存储结构数据的存储结构是指数据在计算机内部存储的方式，通常包括物理存储结构和逻辑存储结构。

其中，物理存储结构指的是数据在物理介质上的存储方式，而逻辑存储结构则指的是数据在逻辑层面上的存储方式。

一、物理存储结构1. 磁盘存储结构磁盘作为计算机存储数据最常用的介质，其物理存储结构包括派生区、分区和磁道。

分区可以被进一步分为多个扇区，每个扇区包含了特定大小的数据块。

数据在磁盘上的存储方式取决于操作系统如何管理磁盘的分区和扇区。

2. 光盘存储结构光盘存储结构通常被分为引导区、文件区和根目录区。

引导区包含操作系统程序的启动代码。

文件区可包含多个不同类型的数据文件，每个文件都被分配了一个特定的文件头和文件尾，文件头包含文件的元数据，如文件名、大小和创建时间等，文件尾部包含空数据块。

3. 固态硬盘存储结构固态硬盘存储结构与传统机械硬盘有所不同，它采用了一种称为闪存的非易失性存储技术。

固态硬盘没有物理的磁盘或了磁头，取而代之的是闪存芯片和控制器芯片。

数据存储在闪存中，其存储方式更加简单，容易实现高速访问。

二、逻辑存储结构逻辑存储结构是计算机中按照逻辑结构划分的数据存储方式。

常见的逻辑存储结构包括：1. 文件类型结构文件是计算机系统中最基本的数据单位，文件类型结构把文件存储组织成一种层次结构。

在这种结构中，每个文件都是一个独立的单元，它们之间使用树形结构进行组织。

每个文件都包含了文件头、数据和文件尾。

文件头包含文件名、文件长度、文件创建时间和修改时间等元数据，文件尾记录着文件的结束符。

2. 关系型数据库结构关系型数据库是一种经典的逻辑存储结构，它把数据存储组织成一个或多个表格。

每个表格都包含若干行数据，每一行数据称为一条记录。

表格中的每一列都包含了特定的数据元素，称为字段。

表格之间可以通过外键进行关联。

3. 对象型数据库结构对象型数据库是一种基于面向对象编程思想的逻辑存储结构。

它把数据存储组织成一种对象，并通过对象之间的继承、组合和关联等方式相互关联。

一、硬盘的物理结构：硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。

硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成(图1)，其中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。

硬盘工作时，盘片以设计转速高速旋转，设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。

当系统向硬盘写入数据时，磁头中“写数据”电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变，并在写电流磁场消失后仍能保持，这样数据就存储下来了；当系统从硬盘中读数据时，磁头经过盘片指定区域，盘片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化，经相关电路处理后还原成数据。

因此只要能将盘片表面处理得更平滑、磁头设计得更精密以及尽量提高盘片旋转速度，就能造出容量更大、读写数据速度更快的硬盘。

这是因为盘片表面处理越平、转速越快就能越使磁头离盘片表面越近，提高读、写灵敏度和速度；磁头设计越小越精密就能使磁头在盘片上占用空间越小，使磁头在一张盘片上建立更多的磁道以存储更多的数据。

二、硬盘的逻辑结构。

硬盘由很多盘片(platter)组成，每个盘片的每个面都有一个读写磁头。

如果有N个盘片。

就有2N个面，对应2N个磁头(Heads)，从0、1、2开始编号。

每个盘片被划分成若干个同心圆磁道(逻辑上的，是不可见的。

)每个盘片的划分规则通常是一样的。

这样每个盘片的半径均为固定值R的同心圆再逻辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面(Cylinders)，从外至里编号为0、1、2……每个盘片上的每个磁道又被划分为几十个扇区(Sector)，通常的容量是512byte，并按照一定规则编号为1、2、3……形成Cylinde rs×Heads×Sector个扇区。

这三个参数即是硬盘的物理参数。

我们下面的很多实践需要深刻理解这三个参数的意义。

三、磁盘引导原理。

3.1 MBR(master boot record)扇区：计算机在按下power键以后，开始执行主板bios程序。

计算机中存储单元的硬件结构
计算机中存储单元的硬件结构通常由存储器模块、存储器控制器和存储器总线组成。

1. 存储器模块：存储器模块是存储数据的物理部分，包括主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、SSD等）。

主存储器用
于临时存储正在执行的程序和数据，而辅助存储器则用于永久存储数据和程序，以便在断电后不丢失。

2. 存储器控制器：存储器控制器是负责管理存储器模块的硬件组件，将CPU发送的读写指令转化为存储器操作。

它负责选
择特定的存储单元，并控制存储器进行数据的读取和写入操作。

3. 存储器总线：存储器总线是连接存储器模块和存储器控制器的物理通道，用于传输控制信号和数据。

存储器总线的宽度决定了一次能读写的位数，通常以字节为单位。

总之，存储单元的硬件结构包括存储器模块、存储器控制器和存储器总线，它们协同工作来实现计算机对数据的存储和读写操作。

硬盘的DOS管理结构1.磁道，扇区，柱面和磁头数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，帮这些参数可以得到硬盘的容量，基计算公式为：存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数要点：（1）硬盘有数个盘片，每盘片两个面，每个面一个磁头（2）盘片被划分为多个扇形区域即扇区（3）同一盘片不同半径的同心圆为磁道（4）不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面（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（6）信息记录可表示为：××磁道（柱面），××磁头，××扇区磁道:当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。

这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。

相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响，同时也为磁头的读写带来困难。

一张1.44MB的3.5英寸软盘，一面有80个磁道，而硬盘上的磁道密度则远远大于此值，通常一面有成千上万个磁道。

扇区：磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。

硬盘的原理
硬盘是一种用于存储数据的存储设备。

它由多个盘片叠加在一起组成，并通过电机驱动转动。

每个盘片上都有许多数据磁道，这些磁道被划分成相等大小的扇区。

扇区是硬盘中最小的数据单元，通常为512字节或4KB。

硬盘的数据存储原理基于磁性材料的特性。

盘片表面覆盖着一个薄膜状的磁性层，这个层可以被磁化。

硬盘的读写头是用于读取和写入数据的装置，它位于盘片上方或下方的移动臂上。

读写头可以根据电磁信号来改变磁化方向，从而在磁性层上存储数据。

当需要写入数据时，硬盘的控制器会发送指令，让移动臂定位到正确的磁道上。

然后，读写头会被放置在正确的位置，以读取或写入数据。

要写入数据，控制器会发送电流来改变磁性层的磁化方向，以表示二进制位的0或1。

要读取数据，读写头
会检测磁性层上的磁场变化，并将其转换为电信号，然后传输给控制器。

硬盘还包括一个固定的启动区，它存储了引导记录和分区表等引导信息。

引导记录是一小段程序，用于引导操作系统的加载。

分区表则记录了硬盘上的逻辑分区信息，操作系统可以通过分区表来访问和管理硬盘上的数据。

总的来说，硬盘通过磁性材料的磁化来存储数据，通过读写头的移动来读取和写入数据。

控制器负责管理整个硬盘的读写操
作。

硬盘的存储原理使其成为计算机中重要的数据存储设备之一。

硬盘是如何进行读取和存储数据的硬盘是计算机中用于存储和读取数据的重要组成部分。

现代硬盘采用了磁道和扇区的组织结构，使用磁性材料来存储数据。

硬盘的读取和存储过程可以分为几个主要步骤。

1.转动硬盘：当电脑启动并且硬盘被打开时，硬盘的马达开始转动硬盘盘片。

硬盘盘片通常是由铝制成的，有一到多个盘片叠在一起。

每个盘片上有两个磁性涂层，用于存储数据。

2.定位和选择磁道：硬盘盘片上被划分成数以千计的同心圆，称为磁道。

读写头被用于定位和选择指定的磁道。

读写头是一根细小的电磁线圈，可以移动以便对盘面进行读写操作。

当读写头接近目标磁道时，它会收到一些信号，指示它已经位于正确的位置。

3.探测扇区：每个磁道又被划分成数个扇区，每个扇区通常包含512个字节的数据。

读写头通过定位扫描来探测每个扇区的位置和状态。

4.读取数据：一旦读写头定位到目标扇区，它会使用电磁感应来读取磁性涂层上存储的数据。

读写头产生一个弱的磁场，当它靠近磁性涂层时，涂层上的磁性颗粒会被激活并发生变化。

这些变化会在读写头中引起感应电流，电流的变化可以被转换为数字数据。

5.存储数据：当需要存储数据时，硬盘会使用类似的过程。

读写头会定位到目标扇区，并在磁性涂层上创建一个磁场，以改变涂层上的磁性颗粒并存储数据。

需要注意的是，硬盘上的数据是非易失性的，这意味着即使在断电的情况下，数据仍然可以保留在硬盘上。

这是因为涂层上的磁性颗粒会长时间保持其磁性状态。

为了提高读取和存储数据的速度，硬盘通常采用缓存（缓冲区）技术。

硬盘会先将需要读取或写入的数据存储在内部缓存中，然后再将数据传输给计算机的内存。

这种缓存技术可以大大提高数据传输的效率。

总的来说，硬盘通过旋转盘片、定位磁道和扇区、读取和存储数据的方式来进行数据的读取和写入。

这一过程使得计算机能够快速、可靠地从硬盘中读取和存储大量的数据。

硬盘数据结构一、主引导扇区主引导扇区位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区，包括硬盘主引导记录MBR（Main Boot Record）和分区表DPT（Disk Partition Table）。

其中主引导记录的作用就是检查分区表是否正确以及确定哪个分区为引导分区，并在程序结束时把该分区的启动程序（也就是操作系统引导扇区）调入内存加以执行。

主引导记录占用446字节，分区表占用64字节，扇区结束标志55AA占用2字节，一共512字节。

硬盘的主引导扇区所在的硬盘磁道上的其它扇区一般均空出，主引导扇区所在的硬盘磁道是不属于分区范围内的。

表一：主引导扇区数据结构表二、分区引导扇区1、隐藏扇区（hidden sector）在分区之前的部分。

通常所说的MBR，它是隐藏扇区的第一个扇区，也是整个存储介质的第一个扇区。

使用C/H/S寻址方式为0 Cylinder / 0 Head / 1 Sector，换成LBA寻址方式，就是所谓的第0扇区。

需要注意的是，隐藏扇区不是必须的，它是系统启动有关，如果你仅仅是作为存储，那么隐藏扇区可以没有，比如128M CF Card。

还需要区分物理扇区和逻辑扇区。

物理扇区是从整个存储介质的角度出发，而逻辑扇区仅仅是从该分区的角度出发。

2、保留扇区（reserved sector）分区之内FAT表之前的所有扇区。

通常所说的BPB，就是保留扇区的第一个扇区。

如果隐藏扇区为0个，那么BPB所在的扇区就成为了实际的第0扇区。

上面是FAT16的组织形式。

默认上，LBA=0时，读取第一个扇区，得到的应该是MBR信息。

在偏移位置为0x1be处，如果为0x80，则表示该分区是活动的。

在偏移位置为0x1c6及其后的三个字节构成一个32位的长字（注意是按照小端存放方式），这是DBR的入口地址，也就是保留扇区的第一个扇区。

如果在0x1be处不是0x80，则表明这不是MBR，也就是隐藏扇区为0，从保留扇区开始。

磁盘的逻辑结构 ⽼式磁盘，它是由⼀个个盘⽚组成的，我们先从个盘⽚结构讲起。

如图1所⽰，图中的⼀圈圈灰⾊同⼼圆为⼀条条磁道，从圆⼼向外画直线，可以将磁道划分为若⼲个弧段，每个磁道上⼀个弧段被称之为⼀个扇区（图中绿⾊部分）。

扇区是磁盘的最⼩组成单元，通常是512字节。

图1 ⽼式磁盘⼀个盘⽚的结构图2展⽰了由⼀个个盘⽚组成的磁盘⽴体结构，⼀个盘⽚上下两⾯都是可读写的，图中蓝⾊部分叫柱⾯（cylinder）。

图2 ⽼式磁盘的整体结构下⾯给出磁盘的⼏个概念：1、磁头（Head）：硬盘的盘体是由多个盘⽚重叠在⼀起构成的。

硬盘“磁⾯”的概念与软盘类似，它是指⼀个盘⽚的两个⾯，每个盘⽚有上下两个磁⾯。

在硬盘中，⼀个磁⾯对应⼀个读写磁头，所以，⼀般来说在对硬盘进⾏读写操作时，不再称磁⾯0、磁⾯1、磁⾯2，⽽是称磁头0、磁头1、磁头2。

2、磁道（Track）：磁盘在格式化时会划分成许多同⼼圆，其同⼼圆轨迹称为磁道。

3、柱⾯(Cylinder)：由于硬盘的盘体是由多个盘⽚重叠在⼀起构成，每个盘⽚的每个⾯都被划分成不同半径的同⼼圆磁道，整个盘体中所有磁⾯的半径相同的同⼼磁道就称为“柱⾯”。

4、扇区(Sector)：如果将每⼀个磁道视为⼀个圆环，再把该圆环等分成若⼲个扇形⼩区，该等分的⼩区就是磁盘存取数据的最基本的单位“扇区”。

硬盘在存储数据之前，⼀般需经过低级格式化、分区、⾼级格式化这三个步骤之后才能使⽤。

其作⽤是在物理硬盘上建⽴⼀定的数据逻辑结构。

下⾯给出三个步骤的作⽤及相关的概念。

并在最后以创建虚拟磁盘的过程具体地显⽰⼀下这三个步骤。

1.低级格式化（物理格式化）：它的作⽤是检测硬盘磁介质，划分磁道，为每个磁道划分扇区，并根据⽤户选定的交叉因⼦安排扇区在磁道中的排列顺序等。

2.分区：⼀块硬盘，就是所有容量都划分给⼀个分区，也要显式的进⾏这个操作来指定。

所以，对硬盘做完低级格式化后，必须进⾏分区操作，通过分区来完成主引导记录的写⼊。

电机：硬盘内的电机都为无刷电机，在高 速轴承支撑下机械磨损很小，可以长时间 连续工作。高速旋转的盘体产生了 明显的 陀螺效应，所以工作中的硬盘不宜运动， 否则将加重轴承的工作负荷。硬盘磁头的 寻道饲服电机多采用音圈式旋转或者直线 运动步进电机，在饲服跟踪的调节 下精确 地跟踪盘片的磁道，所以在硬盘工作时不 要有冲击碰撞，搬动时要小心轻放所示：
1-2 硬盘内部结构图



磁头组件—读写磁头、传动手臂、传动轴组成 磁头发展—亚铁盐类磁头、MIG磁头、薄膜磁头、 MR磁头(磁阻磁头，感应写、磁阻读)、GMR磁头 磁头驱动电路—直接控制寻道电机，使磁头定位； 盘片—硬盘存储数据的载体，金属薄膜材料，逻 辑上是由磁道tracks、扇区sectors、柱面cylinders、 磁头head组成。 主轴组件—主要由轴承和马达组成 主轴调速电路—控制主轴电机带动盘体以恒定速 率转动的电路；
1.1.2 硬盘的性能参数
1、容量： 单位：MB或GB 影响硬盘容量因素：单碟容量和碟片数量，目前 单碟容量可500GB，碟片数<=5张 2、转速： 概念：指硬盘内电机主轴的转动速度 单位：RPM（Round Per Minutes） 大小：主流是7200 RPM
3、数据传输率： （1）内部数据传输率： 概念：是磁头到硬盘的高速缓存之间的数据传输速度； 重要性和影响因素：是硬盘整体性能的关键，与硬盘的盘 片转速和盘 片数据线密度有关； 单位：mpbs。 （2）外部数据传输率： 概念：是指从硬盘缓存读取数据的速度；


盘片：硬盘盘片是将磁粉附着在铝合金（新材料 也有用玻璃）圆盘片的表面上.这些磁粉被划分成 称为磁道的若干个同心圆，在每个同心圆的磁道 上就好像有无数的任 意排列的小磁铁，它们分别 代表着0和1的状态。当这些小磁铁受到来自磁头 的磁力影响时，其排列的方向会随之改变。利用 磁头的磁力控制指定的一些小磁铁方 向，使每个 小磁铁都可以用来储存信息。 盘体：硬盘的盘体由多个盘片组成，这些盘片重 叠在一起放在一个密封的盒中，它们在主轴电机 的带动下以很高的速度旋转，其每分钟转速达 3600，4500，5400，7200甚至以上。

硬盘的DOS管理结构1.磁道，扇区，柱面和磁头数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，帮这些参数可以得到硬盘的容量，基计算公式为：存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数要点：（1）硬盘有数个盘片，每盘片两个面，每个面一个磁头（2）盘片被划分为多个扇形区域即扇区（3）同一盘片不同半径的同心圆为磁道（4）不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面（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（6）信息记录可表示为：××磁道（柱面），××磁头，××扇区2.簇“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，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参数块（BPB）中获取。

簇的概念仅适用于数据区。

本点：（1）“簇”是DOS进行分配的最小单位。

（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。

（3）簇的概念仅适用于数据区。

3.扇区编号定义：绝对扇区与DOS扇区由前面介绍可知，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。

置 ， 而 找 到 该 文 件 的 内容 。 从 关 键 词 ：ＡＴ ６ 文 件 系统 Ｆ １
扇 区
数 据 在 磁 盘 上 的 存 储 是 按 一 定 格 式 安 排 的 ， 中 Ｆ Ｔ格 式 是 一 其 Ａ
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摘 要 ： 文 以 某 一 Ｆ Ｔ格 式 的 电子 盘 数 据 为 依 据 ， Ｆ １ 文 件 系 统 放 。 Ｆ Ｔ表 对 应 项 中 记，∞ ∞∞ 曲ｌ代 表 的 簇 的 信 息 ：如 本 簇 是 否被 占 本 Ａ 对 ＡＴ ６ Ａ 录 着 它 所 ＝ 的 四个 区 的组 织 结 构 、 移 地 址 及 各字 段 的含 义 进 行 了 分 析 。 根 据 根 目录 项 用 ， 占用 的簇 的后 续 内容∞∞ 如 号 以及 是 否是 文件 的最 后 簇 ， 否是 偏 被 对 的簇 是 内容 与 Ｆ Ｔ表 项 中 的 数据 就 可 精 确 定 位 文 件 （ 文 件 夹 ） 磁 盘 中 的 具 体 位 空 簇 ， 否是 坏 簇 等 信 息 。聃叭 ∞ 每 个 簇 有 占用 一 个 表 项 ， 以磁 盘 空 Ａ 或 在 ∞ 是 由于 所
间 越 大 ， 对 来 说 簇 也 就 越 多 ， 用 的 表 项 也 就越 多 。 相 所 ∞∞ 钉 Ｆ Ｔ ６的表 项 中 的含 义 如表 １所 示 。 Ａ １

描述硬盘的圆柱体-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硬盘作为计算机存储设备中的重要组成部分，扮演着至关重要的角色。

它不仅可以永久存储大量的数据，还可以提供快速的数据访问速度。

硬盘的物理结构由许多部件组成，其中之一便是圆柱体。

圆柱体是硬盘中用于存储数据的重要部分，因为它可以容纳大量的数据，并且通过旋转和读写头的移动来实现数据的读写。

本文将详细描述硬盘的圆柱体的结构和作用，以帮助读者更好地了解硬盘的工作原理和重要性。

文章结构部分的内容如下：文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织和组成部分，让读者对文章的框架有一个整体的把握。

本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

下面将对每个部分的内容进行详细描述。

1. 引言部分：在引言部分中，我们将对全文进行概述，简要介绍硬盘的作用和重要性，并阐述本文的目的。

1.1 概述：在概述中，将对硬盘的基本概念进行说明，以及硬盘在计算机中的作用和重要性。

这部分内容将为读者提供一个整体认识硬盘的角度。

1.2 文章结构：在文章结构部分，我们将详细介绍本文的组成部分和章节内容，帮助读者了解文章的框架和内容安排。

1.3 目的：在目的部分中，将明确阐述本文的写作目的和意义。

我们将阐述为什么选择描述硬盘的圆柱体作为文章主题，并对读者所能获得的收益进行说明。

2. 正文部分：正文部分将是本文的核心内容，主要介绍硬盘的定义和功能、物理结构以及读写原理。

我们将详细解释硬盘的各个方面，帮助读者全面了解硬盘的运作原理和相关知识。

2.1 硬盘的定义和功能：在这一部分，我们将介绍硬盘的定义、基本功能以及在计算机系统中的作用。

读者将会了解到硬盘是什么、它的主要功能是什么以及它与计算机系统的关系。

2.2 硬盘的物理结构：这一部分将详细阐述硬盘的物理结构，包括硬盘的外部构造和内部组成。

我们将介绍硬盘的外壳结构、盘片、磁头、主轴等组成部分的作用和相互关系。

2.3 硬盘的读写原理：在这一部分，我们将讲解硬盘的读写过程和原理。