硬磁盘驱动器和控制器

硬盘的基础知识什么是硬盘问：什么是硬盘？答：英文“hard-disk”简称HD。

是一种储存量巨大的设备，作用是储存计算机运行时需要的数据。

计算机的硬盘主要由碟片、磁头、磁头臂、磁头臂服务定位系统和底层电路板、数据保护系统以及接口等组成。

计算机硬盘的技术指标主要围绕在盘片大小、盘片多少、单碟容量、磁盘转速、磁头技术、服务定位系统、接口、二级缓存、噪音和S.M.A.R.T. 等参数上。

什么是硬盘的平均潜伏期问：什么是硬盘的平均潜伏期？答：平均潜伏期（average latency），指当磁头移动到数据所在的磁道后，然后等待所要的数据块继续转动（半圈或多些、少些）到磁头下的时间，单位为毫秒（ms）。

平均潜伏期是越小越好，潜伏期小代表硬盘的读取数据的等待时间短，这就等于具有更高的硬盘数据传输率。

什么是DMA和PIO问：人们在谈论硬盘时经常提到DMA和PIO，那到底什么是DMA和PIO呢？答：这两种模式就是目前硬盘与主机进行数据交换的方式。

PIO模式是一种通过CPU执行I/O端口指令来进行数据的读写的数据交换模式；而DMA则是不经过CPU而直接从内存了存取数据的数据交换模式。

PIO的英文全称为“Programming Input/Output Model”，即“程序输入/输出”模式。

这种模式使用PC I/O端口指令来传送所有的命令、状态和数据。

由于驱动器中有多个缓冲区，对硬盘的读写一般采用I/O串操作指令，这种指令只需一次取指令就可以重复多次地完成I/O 操作，因此，达到高的数据传输率是可能的。

DMA的英文全称为“Direct Memory Access”，即“内存直接存取”模式。

它表示数据不经过CPU，而直接在硬盘和内存之间传送。

在多任务操作系统内，如OS/2、Linux、Windows NT等，当磁盘传输数据时，CPU可腾出时间来做其它事情，使服务器的数据性能大大提高。

而在DOS/Windows3.X环境里，CPU不得不等待数据传输完毕，所以在这种情况下，DMA 方式的意义并不大。

微机总线结构示意图下面将具体介绍计算机各组成部件。

三、中央处理器（CPU）中央处理器（CPU，Central Processing Unit）主要包括运算器(ALU)和控制器(CU)两大部件。

它是计算机的核心部件。

CPU是一体积不大而元件的集成度非常高、功能强大的芯片，又称微处理器（MPU，Micro Processing Unit）。

计算机的所有操作都受CPU控制，所以它的品质直接影响着整个计算机系统的性能。

CPU和内存储器构成了计算机的主机，是计算机系统的主体。

输入/输出（I/O）设备和辅助存储器（又称外存）统称为外部设备（简称外设），它们是沟通人与主机联系的桥梁。

CPU的性能指标直接决定了由它构成的微型计算机系统性能指标。

CPU的性能指标主要包括字长和时钟主频。

字长表示CPU每次处理数据的能力，如80286型号的CPU每次能处理16位二进制数据，而80386型号的CPU和80486型号的CPU每次能处理32位二进制数据，当前流行的PentiumⅢ型号每次能处理64位二进制数据；时钟主频以MHz（兆赫兹）为单位来度量。

通常，时钟主频越高，其处理数据的速度相对也就越快。

CPU 的时钟主频已由过去的33MHz、66MHz发展到现在的466MHz、800MHz、900MHz甚至到了1GHz以上。

随着CPU主频的不断提高，它对内存RAM的存取更快了，而RAM的响应速度达不到CPU的速度，这样就可能成为整个系统的“瓶颈”。

为了协调CPU与RAM 之间的速度差问题，在CPU芯片中又集成了高速缓冲存储器（Cache），一般在几十KB到几百KB之间。

所以，可以CPU主要包括运算器（ALU）和控制器（CU）两大部件，此外，还包括：若干寄存器和高速缓冲存储器（Pentium以后，都含有Cache了）。

四、存储器存储器分为两大类：一类是设在主机中的内存储器，也叫主存储器，用于存放当前运行的程序和程序所用的数据，属于临时存储器；另一类是属于计算机外部设备的存储器，叫外部存储器，简称外存，也叫辅助存储器（简称辅存）。

RAID控制器是什么？我的电脑有未知硬件RAID控制器，怎样使用？RAID全称为“Redundant Array of Inexpensive Disks”，中文意思是“独立冗余磁盘阵列”(简称磁盘阵列)。

简单地说，RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘)，从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术。

所谓数据冗余是指数据一旦发生损坏，利用冗余信息可以使受损数据得以恢复，从而保障了数据的安全性。

RAID最初用于高端服务器市场，不过随着计算机应用的快速发展，RAID技术已经渗透到很多领域。

如今，在家用电脑主板中，RAID控制芯片也随处可见。

就目前而言，PATA、SATA以及SCSI接口的硬盘都可以通过相应的RAID控制芯片来组建RAID系统。

在家用电脑上，我们一般只用到RAID 0、RAID 1这两种磁盘阵列方式。

一、什么是RAID 0RAID 0使用一种称为“条带”(Striping)的技术把数据分布到各个磁盘上。

在那里每个“条带”被分散到连续“块”(Block)上，数据被分成从512字节(Byte)到数兆字节的若干块后，再交替写到磁盘中。

第1块数据被写到磁盘1中，第2块数据被写到磁盘2中，依此类推。

当系统到达阵列中的最后一个磁盘时，就写到磁盘1的下一分段，如此进行下去直到数据写完为止。

RAID 0方式的优点是采用数据分块、并行传送方式，能够大幅度提高数据读写速度，理论上数据写入速度可以达到单块硬盘速度的双倍，而数据读取的时间则是单块硬盘所用的一半。

但是，RAID 0没有数据保护能力。

如果一个磁盘出现故障，那么数据就会全部丢失。

RAID 0非常适合于视频、图像的制作和编辑处理工作。

二、什么是RAID 1RAID 1也被称为镜像，它把磁盘阵列中的硬盘分成相同的两组，互为镜像。

也就是说，数据在写入一个磁盘上的同时，也被完全复制到另一个磁盘上。

因此，如果一个磁盘的数据发生错误，或者硬盘出现了坏道，那么另一个硬盘上的备份数据可以挽回损失。

硬盘电路板简介硬盘电路板（Hard Disk Drive Circuit Board）是硬盘的核心组成部分之一。

它负责控制硬盘的操作和数据传输，以及连接硬盘与计算机系统之间的通信。

功能硬盘电路板承担着多项重要功能，包括但不限于：1.硬盘控制：硬盘电路板内部集成了控制器芯片，负责管理硬盘的读写操作、寻道以及数据缓存等功能。

控制器芯片的主要任务是控制磁头的移动，使其能够准确地读写磁盘上的数据。

2.数据传输：硬盘电路板通过与计算机的接口连接，负责数据的传输。

它将计算机发送的数据转换成电信号，然后通过电缆传输到硬盘驱动器中。

3.电源管理：硬盘电路板上还集成了电源管理模块，负责监控硬盘的电源供应，确保硬盘正常运行。

它可以对电源进行稳压和过载保护等操作，以保证硬盘电路板和硬盘驱动器的安全工作。

4.错误修复：硬盘电路板内部还具有错误检测和修复的功能。

当硬盘出现故障或错误时，电路板可以检测问题并尝试修复，以提高硬盘的可靠性和数据完整性。

组成硬盘电路板由多个组件组成，包括：1.控制器芯片：负责控制硬盘的读写操作、寻道和数据缓存等功能。

它通常由一颗或多颗微处理器组成，具有运算能力和存储功能。

2.电源管理模块：负责对硬盘的电源供应进行管理和控制，确保硬盘能够正常运行。

3.接口芯片：负责将硬盘电路板连接到计算机系统的接口上，通常包括SATA、SCSI、IDE等各种接口。

4.存储器芯片：用于存储硬盘的固件程序以及缓存数据。

存储器芯片通常由Flash存储器或EEPROM组成。

5.电容：用于存储电荷，提供给硬盘电路板在瞬时的功率需求时使用。

维护与故障排除硬盘电路板可能会出现故障，导致硬盘无法正常工作。

以下是一些常见的故障和故障排除方法：1.电源问题：硬盘电路板上的电源管理模块可能会出现故障，导致硬盘无法正常启动。

可以检查电源连接和电源线是否正常，并使用电压表测试电源输出是否正常。

2.控制器问题：控制器芯片可能会出现故障，导致硬盘无法正确读写数据。

一．对于计算机的出生与发展1.一般以为，世界上第一台电子数字计算机出生于 __A____。

2.以下对于世界上第一台电子计算机ENIAC的表达中，错误的选项是__D____。

C.它主要用于军事目的和科学计算，比如弹道计算[分析] ENIAC是第一台电子计算机的英文缩写。

从第二代计算机才开始引入高级程序语言BASIC和ForTran等，所以D是错的。

3.目前，微型计算机中宽泛采纳的电子元器件是__D____。

[分析]略4.初期的计算机体积大、耗电多、速度慢，其主要原由是限制于__D____。

D.元器件 -----初期的计算机元器件是电子管，其体积大、耗电多。

[分析]略二．计算机的分类1.计算机可分为数字计算机、模拟计算机和数模混淆计算机，这类分类是依照__B____。

B.办理数据的方式（或办理数据的种类）[分析]目前学习、办公和生活中使用的计算机属于电子数字计算机，但也有一些场合使用模拟计算机。

电子数字计算机办理的是失散数据（用“1”或“0”表示，即所谓的二进制数），模拟计算机办理的数据是连续（比如声音、温度等物理量）。

假如电子计算机按使用的用途或范围来分类，则能够分为“通用计算机和专用计算机”，我们此刻个人电脑都属于通用计算机。

2.电子计算机按规模和办理能力区分，能够分为__C___。

C.巨型计算机、中小型计算机和微型计算机D.科学与过程计算计算机、工业控制计算机和数据计算机[分析]巨型计算机体积大，速度快、储存容量大，而微型计算机相对而言体积小、办理速度、容量均小，我们工作学习中使用的计算机均属于微型计算机，又称为个人计算机即PC(Personal Computer)机。

3.个人计算机简称PC机，这类计算机属于__A___。

[分析] PC机全称是：Personal Computer。

三．计算机的主要特色1.计算机的主要特色是___C___。

A.运算速度快、储存容量大、性能价钱比低B.运算速度快、性能价钱比低、程序控制C.运算速度快、自动控制、靠谱性高D.性能价钱比低、功能全、体积小[分析]计算机的性能价钱比（即性价比）一般来说是比较高的。

主板诊断卡代码大全2010-12-11 12:5600 co cf ff d1 都是DPU不工作,查相关电路及bios有无片选c1 c3 c6 a7 e1都是内存不过,查相关路线c1-05循环跳变时钟坏,bios坏,南桥或I/O坏c1 c3 c6 内存-bios-北桥bo 北桥坏25 BGP供电,北桥坏0d后不亮显卡部分2d 打BGP的BD线,初始化intr信号,查北桥供电显2b后不亮刷bios,时钟发生器坏,北桥供电不正常或已挂50 I/O供电或I/O坏,南桥供电或南桥坏,bios坏41 刷bios,B18跳线.PDB断线,I/O,南桥如果出现以上代码以外的代码,就是乱码,不用管他说明书写的是什么,先刷bios再说c0 2a cpu已发出寻址指令，bios未工作c1 d3 d4 bo cpu已工作，检测内存26 85 8e 7f 4e 42 32 检测显卡c1-05 20循环跳变I/O坏或接口有故障31 显卡故障主板诊断卡代码大全2E 使硬磁盘驱动器和控制器作初始准备。

从视频ROM控制之后的处理复原；如果没有发现EGB／VGB就要进行显示器存储器读／写测试。

检测视频ROM正在进行。

2F检测数学协处理器，并使之作初始准备。

没发现EGB／VGB；即将开始显示器存储器读／写测试。

.30 建立基本内存和扩展内存。

通过显示器存储器读／写测试；即将进行扫描检查。

认为屏幕是可以工作的。

31 检测从D800：0至EFFF：0的选用ROM，并使之作初始准备。

显示器存储器读／写测试或扫描检查失败，即将进行另一种显示器存储器读／写测试。

单色监视器是可以工作的。

32 对主板上DOM／LTP／FDD／声音设备等I／O芯片编程使之适合设置值。

通过另一种显示器存储器读／写测试；却将进行另一种显示器扫描检查。

彩色监视器（40列）是可以工作的。

33 . 视频显示器检查结束；将开始利用调节开关和实际插卡检验显示器的关型。

彩色监视器（80列）是可以工作的。

硬盘显示可弹出的解决方法
当硬盘显示可弹出时，这通常意味着系统将硬盘识别为可热插拔的存储器。

这可能是由于BIOS中的设置或硬盘驱动器的控制器类型导致的。

以下是一些可能的解决方法：
1. 修改BIOS设置：如果您的BIOS支持关闭HotSwap或HotPlug功能，您可以尝试关闭它们。

具体操作方法因主板品牌和型号而异，您可以在主板手册或制造商的官方网站上查找详细信息。

2. 更改磁盘模式：如果您的BIOS不支持关闭HotSwap或HotPlug功能，您可以在BIOS中将磁盘模式改为IDE模式。

这将使系统将硬盘视为本地磁盘而不是可热插拔的存储器。

请注意，这将限制您的硬盘性能，因为IDE模式不如AHCI模式高效。

3. 手动指定磁盘位置：在Windows操作系统中，您可以尝试手动指定磁盘位置。

打开注册表编辑器（按下Win键+R键，输入"regedit"并按Enter 键），然后定位到以下路径：
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\storahc i\Parameters\Device。

在这里，您可以创建一个多字符串值（类型为REG_MULTI_SZ）的TreatAsInternalPort参数，并指定磁盘的位置（由小到大，靠左成为一列）。

完成后重启计算机即可。

请注意，以上方法可能因不同的硬件配置和系统环境而有所不同。

在进行任何更改之前，请确保备份重要数据并谨慎操作。

如果问题仍然存在，请联系计算机制造商或专业技术人员以获得进一步的帮助。

微型计算机常见的微型计算机由哪五部分组成，并简述各部分的功能2011-02-20要具体的微型计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。

其中存储器又分内存储器、外存储器;通常我们把输入设备及输出设备统称为外围设备;而运算器和控制器又称为中央处理器――cpu(centralprocessingunit)。

1.微处理器微型计算机的中央处理器(cpu)习惯上称为微处理器,是微型计算机的核心,由运算器和控制器两部分组成:运算器是微机的运算部件;控制器是微机的指挥控制中心。

随着大规模集成电路的出现,使得微处理器的所有组成部分都集成在一块半导体芯片上,目前广泛使用的微处理器有:intel公司的80486、pentium(奔腾)、pentiumpro(高能奔腾)、pentiummmx(多能奔腾)、pentiumii(奔腾二代)、pentiumiii(奔腾三代)、pentiumiv(奔腾四代);amd公司的amdk5、amdk6、amdk7等。

[我们熟知的286、386、486,指的是80286、80386、80486处理器。

因为在美国数字不能申请为商标,所以从80486以后,intel开始用pentium作为处理器的名称。

]表征微机运算速度的指标是微机cpu的主频,主频是cpu的时钟频率,主频的单位是mhz(兆赫兹)。

主频越高,微机的运算速度越快。

2.内存储器(主存)目前,微型计算机的内存由半导体器件构成。

内存按功能可分为两种:只读存储器(readonlymory,简称rom)和随机(存取)存储器(randomaccessmory,简称ram)。

rom的特点是:存储的信息只能读出(取出),不能改写(存入),断电后信息不会丢失。

一般用来存放专用的或固定的程序和数据。

ram的特点是:可以读出,也可以改写,又称读写存储器;读取时不损坏原有存储的内容,只有写入时才修改原来所存储的内容。

断电后,存储的内容立即消失。

硬盘修复的超级方法。

硬盘修复（1）在研究硬盘故障的具体处理方法之前，我们有必要先了解一些硬盘相关的基础知识。

主引导记录区MBR硬盘是一种磁介质的外部存储设备，在其盘片的每一面上，以转动轴为轴心、以一定的磁密度为间隔的若干同心圆就被划分成磁道（Track），每个磁道又被划分为若干个扇区（Sector），数据就按扇区存放在硬盘上。

硬盘的第一个扇区（0道0头1扇区）被保留为主引导扇区。

主引导扇区内主要有两项内容：主引导记录（对操作系统进行引导）和硬盘分区表。

计算机启动时将读取该扇区的数据，并对其合法性进行判断（扇区最后两个字节是否为55AA或AA55），如合法则跳转执行该扇区的第一条指令。

所以硬盘的主引导区常常成为病毒攻击的对象，从而被篡改甚至被破坏。

硬盘控制器硬盘控制器是硬盘及其他具有相同接口规范的外部设备（如CD-ROM驱动器）的管理者，由它来完成驱动器与内存之间的命令及数据传输。

硬盘控制器发生故障或连接不正确将会导致硬盘无法正常工作。

CMOS中的硬盘信息在计算机的CMOS中也存储了硬盘的信息，主要有硬盘类型、容量、柱面数、磁头数、每道扇区数、寻址方式等内容，对硬盘参数加以说明，以便计算机正确访问硬盘。

当CMOS因故掉电或发生错误时（启动时一般会提示“CMOS Checksum Error”或类似信息），硬盘设置可能会丢失或错误，硬盘访问也就无法正确进行。

这种情况我们就必须重新设置硬盘参数，如果事先已记下硬盘参数或者有某些防病毒软件事先备份的CMOS信息，只需手工恢复即可；否则也可使用BIOS设置（Setup）中的“自动检测硬盘类型”（HD Type Auto Detection）的功能，一般也能得到正确的结果。

不是问题的问题很多时候我们的电脑会出现一些看似不得了的毛病，其实只是自己吓自己，也就是拨拨线头、动动跳线的举手之劳。

常见的让你空出一身冷汗的硬盘不自举问题主要有以下两种：系统不承认硬盘：此类故障最为常见，开机自检完成时提示以下出错信息：HDD controller failure Press F1to Resume上述E文意指“硬盘无法启动”，甚至有时用CMOS中的自动监测功能也无法发现硬盘的存在。

主板诊断卡代码00 co cf ff d1 都是CPU不工作,查相关电路及bios有无片选c1 c3 c6 a7 e1都是内存不过,查相关路线c1-05循环跳变时钟坏,bios坏,南桥或I/O坏c1 c3 c6 内存-bios-北桥bo 北桥坏25 AGP供电,北桥坏0d后不亮显卡部分2d 打AGP的AD线,初始化intr信号,查北桥供电显2b后不亮刷bios,时钟发生器坏,北桥供电不正常或已挂50 I/O供电或I/O坏,南桥供电或南桥坏,bios坏41 刷bios,A18跳线.PCB断线,I/O,南桥如果出现以上代码以外的代码,就是乱码,不用管他说明书写的是什么,先刷bios再说c0 2a cpu已发出寻址指令，bios未工作c1 d3 d4 bo cpu已工作，检测内存26 85 8e 7f 4e 42 32 检测显卡c1-05 20循环跳变 I/O坏或接口有故障31 显卡故障主板诊断卡代码大全2E 使硬磁盘驱动器和控制器作初始准备。

从视频ROM控制之后的处理复原；如果没有发现EGA ／VGA就要进行显示器存储器读／写测试。

检测视频ROM正在进行。

2F 检测数学协处理器，并使之作初始准备。

没发现EGA／VGA；即将开始显示器存储器读／写测试。

.30 建立基本内存和扩展内存。

通过显示器存储器读／写测试；即将进行扫描检查。

认为屏幕是可以工作的。

31 检测从C800：0至EFFF：0的选用ROM，并使之作初始准备。

显示器存储器读／写测试或扫描检查失败，即将进行另一种显示器存储器读／写测试。

单色监视器是可以工作的。

32 对主板上COM／LTP／FDD／声音设备等I／O芯片编程使之适合设置值。

通过另一种显示器存储器读／写测试；却将进行另一种显示器扫描检查。

彩色监视器（40列）是可以工作的。

33 . 视频显示器检查结束；将开始利用调节开关和实际插卡检验显示器的关型。

彩色监视器（80列）是可以工作的。

34 . 已检验显示器适配器；接着将调定显示方式。

磁盘阵列技术白皮书目录磁盘阵列基本知识1.1 磁盘阵列技术1.1.1 什么是磁盘阵列磁盘阵列是一种把若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体,整个磁盘阵列由阵列控制器管理的系统.冗余磁盘阵列RAID(Redundant Array of Independent Disks)技术1987年由加州大学伯克利分校提出,最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘,以降低大批量数据存储的费用(当时RAID称为Redundant Array of Inexpensive Disks 廉价的磁盘阵列),同时也希望采用冗余信息的方式,使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失,从而开发出一定水平的数据保护技术.1.1.2 磁盘阵列的工作原理与特征RAID的基本结构特征就是组合(Striping),捆绑2个或多个物理磁盘成组,形成一个单独的逻辑盘.组合套(Striping Set)是指将物理磁盘组捆绑在一块儿.在利用多个磁盘驱动器时,组合能够提供比单个物理磁盘驱动器更好的性能提升.数据是以块(Chunks)的形式写入组合套中的,块的尺寸是一个固定的值,在捆绑过程实施前就已选定.块尺寸和平均I/O需求的尺寸之间的关系决定了组合套的特性.总的来说,选择块尺寸的目的是为了最大程度地提高性能,以适应不同特点的计算环境应用.实际的计算环境依据其不同的特点,可被划分为转换速率密集(Transfer Rate Intensive)环境或需求速率密集(Request Rate Intensive),一个计算环境若通常服务于小的用户数量和大的I/O需求,可以被认为是转换速率密集环境,工程学和科学应用属于转换速率密集,例如CAM/CAD,图象处理和数据集合等.一个计算环境,如果它是自然存在的多用户或在线交易系统(OLTP),可以被认为是一个标准的需求速率密集, 交互式的数据库应用能产生大量的小的I/O需求,由这些应用产生的I/O负荷可被称为需求速率密集.具备独立驱动器操作功能的组合套可提供对于需求速率密集环境来说高的性能.对于转换速率密集,I/O需求的尺寸比块尺寸大得多,这样可导致每一个I/O需求分布于所有驱动器,数据由组合套转换的速率可以增加,因为所有的驱动器可并行地传输数据,这样,组合套就象一个单磁盘一样有非常高的容许速度.需求速率密集中I/O需求尺寸比块尺寸小很多,这将导致每一个I/O需求落于一个单个的驱动器中, 在这种情况下,由于有数个驱动器,阵列可同时处理数个需求,或者说比单磁盘快数倍. 一个单磁盘某一时刻只能满足一个处理业务,一个转换速率密集应用的阵列某一时刻虽也满足一个处理业务,但能比单磁盘转换数据速度快X倍(X是磁盘数),一个需求速率密集应用的阵列可满足的需求为单一磁盘的X倍,而其转换数据的速率与单磁盘相同.RAID 的另一特征是具备数据校验(Parity)功能,校验可被描述为用于RAID级别2,3,4,5的额外的信息,当磁盘失效的情况发生时,校验功能结合完好磁盘中的数据,可以重建失效磁盘上的数据.对于RAID系统来说,在任何有害条件下绝对保持数据的完整性(Data Integrity)是最基本的要求.数据完整性指的是阵列面对磁盘失效时保持数据不丢失的能力,由于数据的破坏通常会带来灾难性的后果,所以选择RAID阵列的基础条件是它能提供什么级别的数据完整性. 此外,数据可用性(Data Availability)也是RAID系统的指标之一,数据可用性指的是阵列内部容错能力的水平,数据可用性程度越高,可被理解为当发生越多的部件失效时而数据访问仍不丢失.一个RAID阵列能提供的高可用性级别范围可从简单的磁盘冗余到所有部件的冗余性.当选择一个阵列时,重要的是了解所选的设备是否能够满足期望的可时间目标.RAID阵列能够适应不同环境,在不同类型的主机之间以及操作系统之间移动一个RAID阵列的能力越高,一般说来,可带来更好的投资保护.1.1.3 磁盘阵列优点磁盘阵列有许多优点:首先,提高了存储容量;其次,多台磁盘驱动器可并行工作,提高了数据传输率;第三,由于有校验技术,提高了可靠性:如果阵列中有一台硬磁盘损坏,利用其它盘可以重新恢复出损坏盘上原来的数据,而不影响系统的正常工作,并可以在带电状态下更换已损坏的硬盘(即热插拔功能),阵列控制器会自动把重组数据写入新盘,或写入热备份盘而将新盘用做新的热备份盘;另外磁盘阵列通常配有冗余设备,如电源和风扇,以保证磁盘阵列的散热和系统的可靠性.因其独特的特征和可靠的性能被广泛地应用于多个行业,如:ISP,医学影像,银行等在线处理业务部门,影像服务器,石油工业,关键部门的数据中心,多媒体和数据库应用等.对于磁盘失效的保护通过RAID技术已经成功地实现,但RAID阵列降低数据存储费用的目的没有达到,实际上,RAID阵列的价格通常比标准的磁盘驱动器更高一些.尽管如此,RAID技术确实提供了比通常的磁盘存储更高的性能指标,数据完整性和数据可用性,尤其是在当今面临的I/O总是滞后于CPU性能的瓶颈问题越来越突出的情况下,RAID解决方案能够有效地弥补这个缺口.1.2 SCSI技术1.2.1 概述SCSI直译为小型计算机系统专用接口(Small Computer System Interface)是一种连结主机和外围设备的接口,支持包括磁盘驱动器,磁带机,光驱,扫描仪在内的多种设备.它由SCSI控制器进行数据操作,SCSI控制器相当于一块小型CPU,有自己的命令集和缓存.要了解SCSI,必须先了解它的类型,以下是STA(SCSI Trade Association,SCSI同业公会)的标准分类.1.2.2 SCSI接口类型SCSI 连接器分为内置和外置两种,内置数据线的外型和IDE数据线一样,只是针数和规格稍有差别,主要用于连接光驱和硬盘.40针IDE线有40根导线,40针ATA66有80根导线,SCSI 内置则分为50针,68针和80针.至于SCSI外置数据线,就有以多种规格,它们的密度均不相同,千万别弄错了.1.2.3 SCSI ID相信许多SCSI用户都有这种经历,插上设备之后,操作系统怎样也不认,后来检查总线,才发现是终结和ID没有设置好.ID(identify)作为SCSI设备在SCSI总线的唯一识别符,绝对不允许重复,可选范围从0到15,SCSI主控制器通常占用id 7,即是说我们可以用在设备上的ID号共有15个.在SCSI总线中,控制器也算一个设备, 即实际最大可连接设备数目= 理论最大支持设备数目-1.1.2.4 总线终结器总线终结器能告诉SCSI主控制器整条总线在何处终结,并发出一个反射信号给控制器,必须在两个物理终端作一个终结信号才能SCSI总线.常见的错误是把终结设置在ID号最高或最低的地方,而不是设置在物理终端的SCSI设备上.其实,SCSI设备总是以链形来连接的,按顺序就能分辨出哪一个是终结设备.终结的方式有三种:自终结设备,物理总线终结器和自终结电缆.大多数新型SCSI设备都有自终结跳线,只要把非终结设备的自终结跳线设置成OFF即可避免冲突问题;物理总线终结器是一种硬件接头,又分为主动型和被动型两种,主动型电压调整器来进行操作,被动型利用总线上的能源信号来操作,被动型比主动型更为精确;自终结电缆可以代替物理总线终结器,也是一种硬件,它的价格非常昂贵,常用于两个主机连接同一个物理设备,如:两个服务器存取同一个物理SCSI硬盘.通过检查SCSI ID和总线终结器,我们可以找出大多数冲突现象的解决方法,这是SCSI设备用户必须重视的一点.1.2.5 SCSI规格公用的几个标准术语解释:SCSI-1:它是最早SCSI,特点是:支持同步和异步SCSI外围设备,支持7台8位的外围设备, 8位的通道宽度,传输速率为4MB/s,这现在通常是扫描仪在用的SCSI-2:类似SCSI-1,但是可以支持同时连接7个装置,传输速率为10-20MB/s,目前有CD-R,CD-ROM在.Fast SCSI:8位的通道宽度,双倍的频率,传输速率为10MB/s.Wide SCSI:16位的通道宽度,传输速率为20MB/s.ULTRA SCSI:8位的通道宽度,传输速率为20MB/s,其允许接口电缆的最大长度为1.5米. Ultra Wide SCSI:16位的通道宽度,传输速率为40MB/s,其允许接口电缆的最大长度为1.5米. ULTRA 2 SCSI:8位的通道宽度,其采用了LVD(Low V oltage Differential,低电平微分)传输模式,传输速率为40MB/s,允许接口电缆的最长为12米,大大增加了设备的灵活性,支持同时挂接15个装置.WIDE ULTRA 2 SCSI:它跟Ultra 2 SCSI差不多,也是采用LVD传输模式,允许最长接口电缆为12米,可同时挂接15个装置,不同于Ultra 2 SCSI,它有16位的通道宽度,因此传输速度为80MB/s.Ultra 160 SCSI:支持最高数据传输率为160MB/s.Ultra320 SCSI:支持最高数据传输达到了320MB/s,是目前最新的SCSI接口类型.Single Ended(单终结):许多旧式设备都是单终结设备,它们限制于SCSI-1协议的6米长度.注意:此距离包括设备内部电缆的距离.Differential(分差动):SCSI总线和设备可借助它来延长传输的距离,附加线的最大长度为25米.缺点是与单终结设备不兼容.STA术语最大总线速度MB/秒总线宽度单位:bit最大总线长度单位(米)最大支持设备设备数目单终结LVDHVDSCSI–1586-258Fast SCSI103-258Fast Wide SCSI 20163-2516Ultra SCSI2081.5-258Ultra SCSI2083--4Wide Ultra SCSI 4016--2516Wide Ultra SCSI 40161.5--8Wide Ultra SCSI 40163-4Ultra2 SCSI408-12258Wide Ultra2 SCSI8016-122516Ultra3 SCSI16016-12-161.2.6 SCSI的优点与缺点SCSI接口优点:适应面广,在一块SCSI控制卡上就可以同时挂接15个设备高性能(具有很多任务,宽带宽及少CPU占用率等特点)具有外置和内置两种SCSI接口缺点:价格较IDE产品昂贵安装复杂1.3 Fibre 技术1.3.1 概述光纤通道是一种跟SCSI或IDE有很大不同的接口,它很像以太网的转换开头.以前它是专为网络设计得,后来随着存储器对高带宽的需求,慢慢移植到现在的存储系统上来了.光纤通道通常用于连接一个SCSI RAID(或其它一些比较常用的RAID类型),以满足高端工作或服务器对高数据传输率的要求.1.3.2 光纤的特点光纤现在能提供100MBps的实际带宽,而它的理论极限值为1.06GBps.不过现在有一些公司开始推出2.12Gbps 的产品,它支持下一代的光纤通道(即Fibre Channel II).不过为了能得到更高的数据传输率,市面的光纤产品有时是多光纤通道来达到更高的带宽.不像SCSI,光纤通道的配线非常柔韧.如果带有光纤光学电缆(Fiber Optic Cabling),它支持最长的长度超过了10公里,所以可以说SCSI在接口电缆长度的限制上跟光纤是没法比得,因为SCSI最长接口电缆不得超过12米.FeaturesFibre ChannelSCSINode to Node100m20mMax. Optical Distance10,000m12mCurrent Speed200MB/s160MB/sFuture Speed400MB/s320MB/sMax.Connections126(loop) 16million(sw)15Peripherals SupportedAllLimited typesCost Compared to SCSIHigher but decreasingSerial ConnectivityYesNoProtocol SupportedUniversalSCSIANSI StandardYesYesDual Ported OperationYesNo1.3.3 光纤的优点与缺点光纤通道优点:具有很好的升级性可以用非常长的光纤电缆(带有Fiber Optic Cabling时,光纤长度可以超过10公里)具有非常宽的带宽(现在一般的光纤都具有 1.06GBps,而如果采用多光纤通道可以达到更宽的带宽)具有很强的通用性光纤通道缺点:价格非常昂贵组建复杂1.4 RAID技术1.4.1 概述RAID, 为Redundant Arrays of Independent Disks的简称,中文为廉价冗余磁盘阵列.作为高性能的存储系统,已经得到了越来越广泛的应用.RAID的级别从RAID概念的提出到现在,已经发展了多个级别,有明确标准级别分别是0,1,2,3,4,5等.但是最常用的是0,1,3,5四个级别.其他还有6,7,10,30,50等RAID 技术采用若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体,整个磁盘阵列由阵列控制器管理.磁盘阵列有许多特点:首先,提高了存储容量;其次,多台磁盘驱动器可并行工作,提高了数据传输率;第三,由于有校验技术,提高了可靠性:如果阵列中有一台硬磁盘损坏,利用其它盘可以重新恢复出损坏盘上原来的数据,而不影响系统的正常工作,并可以在带电状态下更换已损坏的硬盘(即热插拔功能),阵列控制器会自动把重组数据写入新盘,或写入热备份盘而将新盘用做新的热备份盘; 另外磁盘阵列通常配有冗余设备,如电源和风扇,以保证磁盘阵列的散热和系统的可靠性.1.4.2 RAID类型1.4.2.1 逻辑驱动器(logical drives):逻辑驱动器:是一个简单的由独立的物理硬盘组成的队列1.4.2.2 逻辑容量(logical volume):逻辑容量是由一个或多个逻辑驱动器组成,其成员逻辑驱动器可以是相同RAID集也可以是不同的RAID集1.4.2.3 RAID的级别RAID LevelDescriptionMinimumData AvailabilityPerformance SequentialPerformance RandomNRAIDNon- RAID1DriveDriveRAID 0Disk StripingN== NRAIDR:HighestW:HighestR:HighW:HighestRAID 1(0+1)Mirroring PlusStriping(if N>1)N+1>> NRAID== RAID5R:HighW:MediumR:MediumW:LowRAID 3Striping with Parity on dedicated diskN+1>> NRAID== RAID5R:HighW:MediumR:MediumW:LowRAID 5Striping with interspersed parityN+1>> NRAID== RAID5R:HighW:MediumR:HighW:LowNRAID硬盘连续NRAID 意思是不RAID功能.它硬盘的总容量组成逻辑碟(不条块读写).换句话说,它生成的逻辑盘容量就是物理盘容量的总和.此外,NRAID 不提供资料的备余.JBODJBOD最小需要的硬盘数1容量1备余NoJBOD 的含意是控制器将机器上每颗硬盘都当作单独的硬盘处理,因此每颗硬盘都被当作单颗独立的逻辑盘.此外,JBOD并不提供资料冗余的功能.RAID 0亦称为带区集.可以把多块硬盘(至少2块)连接在一起而组成一个容量更大的存储设备.处理数据时把数据分块并且同时读写入组成RAID的磁盘,从而大大提高I/O速率.RAID0设计简单且实现成本较低,但RAID0没有冗余或错误修复能力,并且只要组成RAID的磁盘中有一块出现故障,整个RAID系统的数据将丢失,无法进行任何补救.RAID 0可以提供更多的可用空间和更好的性能,但是整个系统是非常不可靠的,所以,在所有的级别中,RAID 0的速度是最快的.但是RAID 0没有冗余功能的,如果一个磁盘(物理)损坏,则所有的数据都无法.RAID 1也称为磁盘镜像,至少需要2块硬盘.每一个磁盘都具有一个对应的镜像盘.对任何一个磁盘的数据写入都会被复制到镜像盘中,并且系统可以从一组镜像盘中的任何一个磁盘读取数据.RAID 1下,任何一块硬盘的故障都不会影响到系统的正常运行,而且只要在任何一对镜像盘中有一块磁盘可以,系统便可以正常运行;当一块硬盘失效时,系统会忽略该硬盘,转而相应的镜像盘读写数据,RAID 1甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时不间断地工作.在RAID 1下,我们所能的空间只是所有磁盘容量总和的一半,增加了系统的成本,是所有RAID上磁盘利用率最低的一个级别.RAID 1最少需要的硬盘数目2容量N/2备余YesRAID 3RAID 3一个专门的独立磁盘存放所有的校验数据,而在剩余的磁盘中以与RAID0相似的方式分割并读写数据,即可视为"RAID3=RAID0+校验盘".虽然RAID 3具有容错能力,但整个系统会因校验而受到影响,当一块磁盘失效时,该磁盘上的所有数据块必须校验信息重新建立;当我们更换了损坏的磁盘之后,系统必须一个数据块一个数据块地重建坏盘中的数据:整个过程包括读取带区,计算丢失的数据块和向新盘写入新的数据块等;所以,重建活动最好是在RAID系统空闲的时候进行,否则整个系统的性能就会受到严重的影响;鉴于这种原因,RAID 3更加适用于那些写入操作较少,读取操作较多的应用环境,例如数据库和WEB服务器等.利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高,但是硬盘利用率得到了很大的提高,为n-1.不过,如果校验盘(物理)损坏的话,则全部数据都无法,故为了解决这一缺陷,产生了RAID5技术.RAID 3最小需要的硬盘数3容量N-1备余YesRAID 5在运行机制上,RAID 5和RAID 3完全相同,也是由几个数据块共享一个校验块.RAID 5和RAID 3的最大区别在于RAID 5不是把所有的校验块集中保存在一个专门的校验盘中,而是分散到所有的数据盘中.RAID 5了一种特殊的算法,可以计算出任何一个校验块的存放位置.这样就可以确保任何对校验块进行的读写操作都会在所有的RAID磁盘中进行均衡,从而消除了产生瓶颈的可能,并避免了像RAID3那样因校验盘损坏而导致系统失去容错能力的严重故障.硬盘的利用率为n-1.RAID 5Minimum Disks required3CapacityN-1RedundancyYesRAID (0+1)结合了RAID 0 和RAID 1 –条块化读写的同时镜像操作. RAID (0+1) 允许多个硬盘损坏,因为它完全硬盘来实现资料备余.如果有超过两个硬盘做RAID 1,系统会自动实现RAID (0+1).RAID (0+1)最少需要的硬盘数目4容量N/2备余YesRAID 30实施情况同Level 0数据条阵列,其中,每一段都是一个RAID 3阵列.它的冗余与容错能力同RAID 3.这对需要具有高数据传输率的RAID 3配置的IT系统有益,但是它价格较贵.RAID 0RAID 3 RAID 3RAID 50是建立在RAID0与RAID5基础上形成的,先用3块或更多的硬盘做成RAID5,然后将形成的低级阵列做RAID0RAID 0RAID 5 RAID 5其他RAID类型RAID 2是为大型机和超级计算机开发的.它可在工作不中断的情况下纠正数据,但是,RAID 2倾向于较高的数据校验和纠错率.RAID 4包括较大的数据条,这样,就可以从任何驱动器读取记录.由于这种类型缺乏对多种同时写操作的支持,因而,几乎不.RAID 6几乎没有进行商用.它一种分配在不同的驱动器上的第二种奇偶方案,它能承受多个驱动器同时出现故障,但是,性能——尤其是写操作却很差,而且,系统需要一个极为复杂的控制器.RAID 7有一个实时嵌入操作系统用作控制器,一个高速总线用于缓存.它提供快速的I/O,但是价格昂贵.1.4.3 RAID技术的应用1.4.3.1 DAS –direct access storage device 直接访问存储设备DAS是磁盘存储设备的术语,以前被用在大,中型机上.在PC机上还包括硬盘设备DAS 的最新形式是RAID."直接访问"指访问所有数据的时间是相同的.1.4.3.2 NAS --Network Attached Storage 网络附加存储设备一种特殊目的的服务器,它具有嵌入式的软件系统,可以通过网络对个种的系统平台提供文件共享服务1.4.4.3 SAN --Storage Area Networks 存储区域网一种高速的专用网络,用于建立服务器,磁盘阵列和磁带库之间的一种直接联接.它如同扩展的存储器总线,将专用的集线器,交换器以及网关或桥路互相连接在一起. SAN 常光纤通道.一个SAN 可以是本地的或者是远程的,也可以是共享的或者是专用的.SAN 打破了存储器与服务器之间的束缚,允许你独立地选择最佳的存储器或者是最佳的服务器,从而提高可扩性和灵活性.- - 打印日期:2003/6/27制表日期:2000/11/14NRAID最少需要的硬盘数目1容量N备余NoRAID 0最少需要的硬盘数目2容量N备余No。

硬盘全面通硬盘使用管理与维护第一章硬盘管理与维护常识1.1 硬盘数据存储原理对计算机用户来说硬盘故障简直就是一场灾难很多时候硬盘里的数据比硬盘本身甚至整台电脑更值钱如果你没有按我上期备份数据有备无患一文中所讲经常备份你宝贵的数据一旦遇到数据丢失的灾难要恢复起来就很难了但通过一些软件和方法你还是有可能恢复一些重要数据的数据丢失后你首先应该保护好灾难现场即在确定恢复计划前不要再对硬盘进行任何写操作在介绍一些数据恢复的软件及方法前我们有必要先来了解一下硬盘数据存储及其相关系统的原理1.1.1硬盘驱动器是一种采用磁介质的数据存储设备数据存储在密封于洁净的硬盘驱动器内的若干个磁盘片上这些盘片一般是在以铝为主要成分的片基表面涂上磁性介质所形成在磁盘片的每一面上以转动轴为轴心以一定的磁密度为间隔的若干个同心圆就被划分成磁道track每个磁道又被划分为若干个扇区sector数据就按扇区存放在硬盘上在每一面上都相应地有一个读写磁头head所以不同磁头的所有相同位置的磁道就构成了所谓的柱面cylinder传统的硬盘读写都是以柱面磁头扇区为寻址方式的CHS寻址硬盘在上电后保持高速旋转5400转/min以上位于磁头臂上的磁头悬浮在磁盘表面可以通过步进电机在不同柱面之间移动对不同的柱面进行读写所以在上电期间如果硬盘受到剧烈振荡磁盘表面就容易被划伤磁头也容易损坏这都将给盘上存储的数据带来灾难性的后果硬盘的第一个扇区0道0头1扇区被保留为主引导扇区在主引导区内主要有两项内容主引导记录和硬盘分区表主引导记录是一段程序代码其作用主要是对硬盘上安装的操作系统进行引导硬盘分区表则存储了硬盘的分区信息计算机启动时将读取该扇区的数据并对其合法性进行判断扇区最后两个字节是否为0x55AA或0xAA55 如合法则跳转执行该扇区的第一条指令所以硬盘的主引导区常常成为病毒攻击的对象从而被篡改甚至被破坏可引导标志0x80为可引导分区类型标志0表示未知1为FAT124为FAT165为扩展分区等等1.1.2 CMOS中的硬盘信息在计算机的CMOS中也存储了硬盘的信息主要有硬盘类型容量柱面数磁头数每道扇区数寻址方式等内容对硬盘参数加以说明以便计算机正确访问硬盘当CMOS 因故掉电或发生错误时硬盘设置可能会丢失或错误硬盘访问也就无法正确进行这种情况我们就必须重新设置硬盘参数如果事先已记下硬盘参数或者有某些防病毒软件事先备份的CMOS信息只需手工恢复即可否则也可使用BIOS设置setup中的自动检测硬盘类型HD type auto detection的功能一般也能得到正确的结果硬盘故障大体上可以分为软故障和硬故障两大类具体有硬盘操作系统被损坏硬盘主引导区被破坏 FAT表表被破坏CMOS硬盘参数不正确硬盘控制器与硬盘驱动器未能正常连接硬盘驱动器或硬盘控制器硬件故障主板故障等情况比如开机自检过程中屏幕提示Hard disk drive failure或类似信息则可以判断为硬盘驱动器或硬盘控制器提示Hard drive controller failure硬件故障开机自检过程中屏幕提示Hard disk not present或类似信息则可能是CMOS硬盘参数设置错误或硬盘控制器与硬盘驱动器连接不正确开机自检过程中屏幕提示Missing operating system Non OS Non systemdisk or disk error replace disk and press a key to reboot等类似信息则可能是硬盘主引导区分区表被破坏操作系统未正确安装或者CMOS硬盘参数设置错误等开机用软盘启动后无法进入C盘可能是分区表被破坏1.2 硬盘数据的存储方式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1-01图1-01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1-2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图1-02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1-3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图1-03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1-4图 1-041.3 硬盘的数据结构在上文中我们谈了数据在硬盘中的存储的一般原理为了能更深入的了解硬盘我们还必须对硬盘的数据结构有个简单的了解硬盘上的数据按照其不同的特点和作用大致可分为5部分MBR区DBR区FAT区DIR区和DATA区我们来分别介绍一下MBR区MBR Main Boot Record,按其字面上的理解即为主引导记录区位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区不过在总共512字节的主引导扇区中MBR只占用了其中的446个字节偏移0--偏移1BDH另外的64个字节偏移1BEH--偏移1FDH交给了DPT(DiskPartition Table硬盘分区表)见下表,最后两个字节"55AA"偏移1FEH- 偏移1FFH是分区的结束标志这个整体构成了硬盘的主引导扇区大致的结构如图1-5图1-05主引导记录中包含了硬盘的一系列参数和一段引导程序其中的硬盘引导程序的主要作用是检查分区表是否正确并且在系统硬件完成自检以后引导具有激活标志的分区上的操作系统并将控制权交给启动程序MBR是由分区程序如所产生的它不依赖任何操作系统而且硬盘引导程序也是可以改变的从而实现多系统共存偏移长度所表达的意义0 字节分区状态如0-->非活动分区80--> 活动分区1 字节该分区起始头HEAD2 字该分区起始扇区和起始柱面4 字节如82--> Linux Native分区83--> Linux Swap 分区5 字节该分区终止头HEAD6 字该分区终止扇区和终止柱面8 双字该分区起始绝对分区C 双字该分区扇区数下面我们以一个实例让大家更直观地来了解主引导记录例80 01 01 00 0B FE BF FC 3F 00 00 00 7E 86 BB 00在这里我们可以看到最前面的"80"是一个分区的激活标志表示系统可引导"01 01 00"表示分区开始的磁头号为01开始的扇区号为01开始的柱面号为00"0B"表示分区的系统类型是FAT32其他比较常用的有04FAT1607NTFS"FE BF FC"表示分区结束的磁头号为254分区结束的扇区号为63分区结束的柱面号为764"3F 00 00 00"表示首扇区的相对扇区号为63"7E 86 BB 00"表示总扇区数为12289622DBR区DBR Dos Boot Record是操作系统引导记录区的意思它通常位于硬盘的0磁道1柱面1扇区是操作系统可以直接访问的第一个扇区它包括一个引导程序和一个被称为BPB Bios Parameter Block的本分区参数记录表引导程序的主要任务是当MBR将系统控制权交给它时判断本分区跟目录前两个文件是不是操作系统的引导文件以DOS为例即是Io.sys和Msdos.sys如果确定存在就把其读入内存并把控制权交给该文件BPB参数块记录着本分区的起始扇区结束扇区文件存储格式硬盘介质描述符根目录大小FAT个数分配单元的大小等重要参数FAT区在DBR之后的是我们比较熟悉的FAT File Allocation Table文件分配表区在解释文件分配表的概念之前我们先来谈谈簇cluster的概念文件占用磁盘空间时基本单位不是字节而是簇簇的大小与磁盘的规格有关一般情况下软盘每簇是1个扇区硬盘每簇的扇区数与硬盘的总容量大小有关可能是48163264通过上文我们已经知道同一个文件的数据并不一定完整地存放在磁盘的一个连续的区域内而往往会分成若干段像一条链子一样存放这种存储方式称为文件的链式存储见图6硬盘上的文件常常要进行创建删除增长缩短等操作这样操作做的越多盘上的文件就可能被分得越零碎每段至少是1簇但是由于硬盘上保存着段与段之间的连接信息即FAT操作系统在读取文件时总是能够准确地找到各段的位置并正确读出不过这种以簇为单位的存储法也是有其缺陷的这主要表现在对空间的利用上每个文件的最后一簇都有可能有未被完全利用的空间称为尾簇空间一般来说当文件个数比较多时平均每个文件要浪费半个簇的空间图1-06好了我们言归正传为了实现文件的链式存储硬盘上必须准确地记录哪些簇已经被文件占用还必须为每个已经占用的簇指明存储后继内容的下一个簇的簇号对一个文件的最后一簇则要指明本簇无后继簇这些都是由FAT表来保存的表中有很多表项每项记录一个簇的信息由于FAT对于文件管理的重要性所以FAT有一个备份即在原FAT的后面再建一个同样的FAT初形成的FAT中所有项都标明为"未占用"但如果磁盘有局部损坏那么格式化程序会检测出损坏的簇在相应的项中标为"坏簇"以后存文件时就不会再使用这个簇了FAT的项数与硬盘上的总簇数相当每一项占用的字节数也要与总簇数相适应因为其中需要存放簇号FAT的格式有多种最为常见和为读者所熟悉的是FAT16和FAT32其中FAT16是指文件分配表使用16位数字由于16位分配表最多能管理65536即2的16次方个簇也就是所规定的一个硬盘分区由于每个簇的存储空间最大只有32KB所以在使用FAT16管理硬盘时每个分区的最大存储容量只有6553632 KB即2048MB也就是我们常说的2G现在的硬盘容量是越来越大由于FAT16对硬盘分区的容量限制所以当硬盘容量超过2G之后用户只能将硬盘划分成多个2G的分区后才能正常使用为此微软公司从Windows 95 OSR2版本开始使用FAT32标准即使用32位的文件分配表来管理硬盘文件这样系统就能为文件分配多达4294967296即2的32次方个簇所以在簇同样为32KB时每个分区容量最大可达65G以上此外使用FAT32管理硬盘时每个逻辑盘中的簇长度也比使用FAT16标准管理的同等容量逻辑盘小很多由于文件存储在硬盘上占用的磁盘空间以簇为最小单位所以某一文件即使只有几十个字节也必须占用整个簇因此逻辑盘的簇单位容量越小越能合理利用存储空间所以FAT32更适于大硬盘DIR区DIR Directory是根目录区紧接着第二FAT表即备份的FAT表之后记录着根目录下每个文件目录的起始单元文件的属性等定位文件位置时操作系统根据DIR 中的起始单元结合FAT表就可以知道文件在硬盘中的具体位置和大小了 数据DATA区数据区是真正意义上的数据存储的地方位于DIR区之后占据硬盘上的大部分数据空间1.4 硬盘维护常识现在的主流大硬盘基本上都在40G以上了这意味着您储存的数据比以前的多了很多如果受到病毒入侵或是用户的误操作用户的损失也比以前大很多病毒和黑客的注意事项有很多文章介绍了在这里我们就日常维护技巧方面谈谈一些新手容易忽略的问题1.4.1 分区从一开始我们应该设置好分区的大小这似乎与维护磁盘的关系不是很大但分区的合理与否其实是对日后的维护升级操作系统和优化等等步骤密切相关的不可忽视举个最简单的例子在很多电子杂志的问答和论坛上经常看到有人提问关于用PQ分区大师重新调整分区大小误操作导致分区和数据丢失询问如何恢复的贴子这就说明一开始设置好适当的分区大小会免去很多不必要的麻烦当然其中有很多人是想尝试新鲜而误分区的在后面会我谈到预防和补救的办法现在先来说说如何分区比较合适能为日后的操作省功夫首先也是最重要就是系统盘C的设置了鉴于现在的主流操作系统Windows系列的多种多样建议C盘不要分的太小2-3G是比较好的选择太小的话装不下日后的WindowsXP和更高级的版本或者是装了也运转不灵太大的话一是系统初始化的时间会加长二是整理磁盘的时间也会加长三就是C除了Windows之外一般不提倡放重要数据留空的空间在500M-1G比较适合太大的C分区浪费磁盘空间也是很多人经常挖空心思想改变其大小的原因那样倒不如一开始就分个适当的数值再下来就是其他的分区了数值大小由各位根据自己的情况决定一般数据分成一个区游戏分成一个区视频和音乐分成一个区比较好原则是同类数据同一分区也可把游戏和视频合作一个分区具体的分法可参考其他已经有的技巧文章关键是建议把虚拟内存放到一个独立的分区里让系统随时能用连续的空白簇来处理数据这样不仅能提高效率还能使得系统由于虚拟内存产生的碎片消失于无形之中这点很重要后面我会较详细地分析一下分区做得好管理查找文件也方便些1.4.2 系统维护这里我不打算谈论一些大家已经非常熟悉的技巧我主要从大的方向和一些习惯性思维的误区来提醒一下各位1有关磁盘碎片整理在很多人的印象里似乎磁盘碎片整理是天经地义每天必做的事上面已经提到如果是按上述的分区技巧系统的虚拟内存是在一个独立的分区里的话产生的WIN386.SWP 是会在连续的空白簇内产生的而且每次生成都是这样所以由虚拟内存产生的磁盘碎片并不存在这就消除了磁盘碎片的一大产生源泉而且因为碎片对音频视频的文件播放影响几乎可以忽略播放速度和质量取决于内存缓冲区的设置和CPU的能力如果你不是大量写入和删除文件的话一般只有C盘因为浏览器而产生的磁盘碎片系统默认的所在你如果更改了应该整理你缓冲临时文件所在的分区整理好C盘足可其余的装歌曲MP3 WMA和视频游戏的分区一个月甚至两个月整理一次就行了实在不整理也不是什么大不了的事因为系统的速度是取决于装操作系统的分区的只要C盘的windows保持了连续整齐其他分区的数据结构对系统速度和稳定性影响很小当然如果您是以编辑音频和视频文件为职业的人士或者在其他分区也存放了要经常编辑删改的文件经常整理这些分区是应该的但如果只是存放了固定的音频如MP3和视频如VCD上拷贝的电影播放来欣赏的用户对这些大数据分区频繁的磁盘整理实在是多此一举对播放的速度和质量没有什么提高反而是增加了硬盘的读写损耗是与你整理磁盘的初衷相违背的再说那些数据往往达到数G甚至是10多个G无论你用的工具软件多么新CPU无论多快整理一次恐怕也得34个小时即使获得那么一点的所谓性能提高太不值得了吧所以不要以为频繁整理磁盘碎片就一定是好事任何事情过了应有的界限都可能会走向反面2有关备份和恢复问题经常看到有指导如何备份注册表和Windows其他重要文件的文章我要特别提醒大家的是注意备份更新你的硬盘分区表和检查备份的完好性比Windows下的任何文件都重要因为Windows坏了大不了重装而没有分区表系统连硬盘都认不出来才叫严重并且要独立地存放就是说不要放在同一个硬盘里无论你的防火墙多么好总有可能会被攻破而且你自己本身还可能会误操作损坏系统此时有一个完好匹配的分区表对你是何等的重要特别是那些中了CIH被干掉了分区表的和练习使用PQ分区大师误操作的新手们没有分区表备份就是你请来高手他也只能重新格式化你的硬盘你的数据是救不回来的其实windows经过23个月的折腾包括上网试用新软件和卸载无论你如何优化想保持原来的速度和精炼几乎是不可能的事问问你周围的老鸟不用Ghost的话哪个不是经常重装Windows的与其熬费心思去麻烦地备份一个一个注册表*.DAT的文件和出事的时候挖空心思地查找原因再一个个导入文件倒不如用Ghost把整个Windows的系统分区备份成一个文件定期地冲回C盘就万事大吉当然Windows2000等没有了DOS 的系统难以直接使用这种方法但我们可以用多系统并存的办法解决或是利用其他的方式和工具软件比如恢复精灵等等来备份和恢复总之备份一个分区和整体Windows状态比单独地备份几个核心文件能解决的问题多操作也比较简单因为电脑疑难杂症很多即使是高手也往往为莫明其妙的蓝屏而苦恼也找不出具体的原因所以强烈建议用整体备份的思路来解决问题当然前提是C盘不能放重要的数据比如你的文档和邮件还要求是你个人使用的机器公司共用的机器要另外想办法不然你把人家的设置冲掉就麻烦了3关于格式化与重新分区不要一出问题就低级格式化或是急着重新对硬盘进行分区一般地硬盘的故障都是软件的故障能通过磁盘扫描纠正错误和导入备份恢复即使是丢失了分区表一般用KV 系列或Diskman等工具重建后也能进行重装系统和恢复部分数据如果硬盘真到了要低级格式化的才能解决问题的程度多是硬件的问题了此时要做的是备份你原有的数据比胡乱格式和恢复重要的多胡乱重新分区往往导致原有数据的丢失低级格式化硬盘对磁盘的硬损伤度较大也多是舍近求远的解决方法而且低级格式失败的话硬盘基本就没救了您宝贵的数据也完蛋了你的操作不熟练又没做好备份的话最好一开始就请别人来帮忙不要到了你做了低级格式这种摧毁性步骤失败之后再叫人他来了也只能建议你买新的硬盘了1.4.3 整理碎片的技巧1我们在使用磁盘碎片整理程序之前一定要先把所有已经打开的应用程序都关闭因为一些程序在运行的过程中可能需要反复地读取硬盘中的数据这样有可能就会影响碎片整理程序的正常工作在系统不稳定的情况下甚至还会导致死机现象发生因此我们为了加快碎片的整理速度最好把各个正在运行的程序关闭掉2如果硬盘的容量或者分区的容量比较小的话我们对它们进行碎片整理工作需要的时间不会过长但对于一些塞满数据的大硬盘和分区来说要完全整理一遍恐怕需要一个漫长的等待过程所以我们在整理这些大容量的硬盘或者分区时可以采取下面两种措施首先我们可以将Windows9x系统自身附带的整理程序中的优化参数关闭来加快碎片整理的速度但这种方法的效果可能不会很明显另外一种方法是我们可以使用专用的碎片整理工具来对硬盘或者分区进行整理工作例如笔者目前使用的Vopt整理碎片的速度就非常快如果我们每天都使用Vop99整理碎片我们的磁盘将在几分钟内得到优化我们的系统也能一直保持最佳的状态笔者建议大家使用Windows的计划任务程序至少每周自动运行一次Vopt如果大家对这个软件感兴趣可以到htt://下载Vopt的试用版程序3在前面我们已经开始说过在进行磁盘碎片整理工作之前必须要关闭屏幕保护程序否则碎片整理程序会反复地启动但是每次都需要我们通过人工的方式来关闭应用程序可能比较烦琐在这里笔者就诉大家一个小窍门那就是通过修改注册表来实现自动关闭屏幕保护的方法具体操作步骤如下首先在命令行中使用regedit命令来打开win9x系统的注册表窗口接着在该窗口中用鼠标依次单击如下键值HKEY_CURRENT_USER＼Software＼Microsoft＼Windows＼CurrentVersion＼Applets然后在此路径下寻找一下是否有Defrag键值如果没有 Defrag键就新建一个系统默认状况下都有此键值在Defrag键值下再新建一个名为 Settings 的主键然后再在此新建的主键下建立一个名为 DisableScreenSaver 的主键最后将它的默认字符串值改为YES即可以后每次运行磁盘碎片整理时都会自动屏蔽掉屏幕保护运行完又会恢复这样就显得省力多了也不需要我们来回不停地移动鼠标了4我们知道如果大量碎片存在盘之中可能会影响系统的启动速度为了能加快系统的启动速度我们应该尽量减少盘中的碎片在Win9598系统中当应用程序所需的物理内存不足时默认情况下系统会在硬盘C＼WINDOWS系统目录中产生一个文件名为WIN386.SWP的临时交换文件用该文件所占用的硬盘空间虚拟成内存即使我们什么也不做只是打开电脑该文件也一样存在很显然虚拟内存管理程序会对硬盘频繁读写产生大量的碎片这是产生硬盘碎片的主要原因由于我们用户习惯将Win9598系统和应用程序分别安装在C:＼WINDOWS和C:＼ Program Files目录下为避免临时交换文件在C区频繁读写产生的大量的碎片我们可以将临时交换文件指定在其它分区生成具体操作步骤如下首先打开控制面板窗口在该窗口中再用鼠标双击系统图标在弹出的对话框中单击性能＼虚拟内存选择用户自己指定虚拟内存设置选项再从硬盘选项中选择D＼注意D区可用空间不可小于100MB最后单击确定按钮重新启动系统我们就会发现WIN386.SWP临时交换文件已经生成在D区的根目录了也就是说临时交换文件以后只会在D区产生大量的碎片从而加快系统的启动速度图 1-075在使用IE浏览器来上网冲浪时为了能花很少的钱来访问更多的信息我们用户常常会采取离线浏览技巧来访问信息而且每次上网后IE浏览器将会在C＼WINDOWS＼Temporary Internet Files目录中留下许多临时文件如果我们频繁地上网冲浪的话IE浏览器可能会在该目录下生成大量的临时文件同样会对硬盘频繁读写产生大量的碎片从而影响信息访问的速度为了避免浏览器在读写这些临时文件时产生大量的碎片我们可以将临时目录指定到其它分区具体操作过程如下首先在D分区中建立一个临时文件的存放目录接着用鼠标打开控制面板窗口在该窗口中再用鼠标双击Internet 选项在弹出的对话框中单击设置＼移动文件夹最后选择D分区中指定的目录即可经过这样设置后IE浏览器生成的大量临时文件只会在D区上产生碎片6我们在实际使用的过程中会发现如果硬盘的剩余空间太小的话运行应用程序的速度将会变慢磁盘碎片整理也很难进行所以对于比较小的磁盘分区最好保持15以上的可用空间对于比较大的磁盘分区最好保持5以上的可用空间对于引导分区至少要有40MB以上的可用空间另外在使用电脑的过程中我们应该及时释放浪费的磁盘空间例如包括清空回收站删除上网后的历史记录以及删除临时文件夹和文件。

AT硬盘控制器编程由Hi_Cracker整理自赵炯老师的《Linux内核完全注释》 @whu1,AT 硬盘接口寄存器下面对各端口寄存器进行详细说明。

◆数据寄存器（HD_DATA，0x1f0）这是一对16 位高速PIO 数据传输器，用于扇区读、写和磁道格式化操作。

CPU 通过该数据寄存器向硬盘写入或从硬盘读出1个扇区的数据，也即要使用命令'rep outsw'或'rep insw'重复读/写cx=256 字。

◆错误寄存器（读）/写前预补偿寄存器（写）（HD_ERROR，0x1f1）在读时，该寄存器存放有8位的错误状态。

但只有当主状态寄存器(HD_STATUS，0x1f7)的位0=1时该寄存器中的数据才有效。

执行控制器诊断命令时的含义与其它命令时的不同。

见下表所示。

在写操作时，该寄存器即作为写前预补偿寄存器。

它记录写预补偿起始柱面号。

对应于与硬盘基本参数表位移0x05 处的一个字，需除4 后输出。

◆扇区数寄存器（HD_NSECTOR，0x1f2）该寄存器存放读、写、检验和格式化命令指定的扇区数。

当用于多扇区操作时，每完成1 扇区的操作该寄存器就自动减1，直到为0。

若初值为0，则表示传输最大扇区数256。

◆扇区号寄存器（HD_SECTOR，0x1f3）该寄存器存放读、写、检验操作命令指定的扇区号。

在多扇区操作时，保存的是起始扇区号，而每完成1 扇区的操作就自动增1。

◆柱面号寄存器（HD_LCYL，HD_HCYL，0x1f4，0x1f5）该两个柱面号寄存器分别存放有柱面号的低8 位和高2 位。

◆驱动器/磁头寄存器(HD_CURRENT，0x1f6)该寄存器存放有读、写、检验、寻道和格式化命令指定的驱动器和磁头号。

其位格式为101dhhhh。

其中101 表示采用ECC 校验码和每扇区为512 字节；d 表示选择的驱动器（0 或1）；hhhh 表示选择的磁头。

◆主状态寄存器（读）/命令寄存器（写）（HD_STATUS/HD_COMMAND，0x1f7)在读时，对应一个8 位主状态寄存器。