【深入了解】硬盘结构与数据组织技术.ppt

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1、硬盘数据组织硬盘基础知识硬盘，是指采用金属或玻璃等硬物质为盘体，上面均匀涂满磁性介质用以记录信息的存储媒介。硬盘具有高速随机读写的特点，容量大，成本低，关机后仍能保持数据，且稳定性好。因此成为计算机必备的主要存储器。1、硬盘的发展计算机的作用就是存储和计算。数据是信息的表达方式，数据的安全非常重要。存储方式经由早期的打孔机、磁带机，现在普遍使用硬盘机，今后还向光和半导体，甚至生物方面发展。温彻斯特硬盘技术具有部件全部密封、内部磁片固定并高速旋转、磁片表面光滑、磁头运动悬浮等特点。2、硬盘的物理结构磁盘的内部由磁片、磁头及定位系统、

2、电动机和电子线路组成。磁盘数据组织图示软盘划分了18个扇面，而硬盘通常有63个扇面。现代硬盘的扇区已不再等角度划分了。最外圈的磁道记为0磁道。3、硬盘的逻辑结构要组织磁盘上存储的数据，使得可以方便的存储和访问，就要实现数据的定位。数据的定位主要有两种方式：CHS地址LBA线性地址由于硬盘技术和操作系统及存储结构等因素，硬盘容量在不同的发展时期有着不同的硬盘容量限制。CHS地址早期硬盘存储空间采用3维地址结构描述：C＝Cylinder（柱面。若干盘体重叠，相同的磁道（track上）构成的一个立面体）H＝Head（磁头。一张盘有两面（

3、side），每面一个磁头）S＝Sector（扇区。盘体上的圆形轨迹为磁道，把磁道等分为若干存储区域）磁盘的容量＝柱面总数×磁头总数×每道扇区总数×每扇区容量（512byte）LBA地址LBA是逻辑块地址的简称，它是一种线性地址结构，它其实是由CHS计算的扇区编号顺序编址，即0柱0面1扇区为LBA0扇区。现在的硬盘厂家为了保持兼容性，仍然提供了虚拟的CHS参数，可在BIOS设置中看到。对硬盘的数据访问是靠系统调用INT13H中断程序实现的，它将欲访问的数据地址传递给硬盘接口电路（ATA接口）完成读写操作。4、硬盘容量限制528MB的

4、限制：早期的硬盘的CHS参数被限制为：磁头数最大16，柱面数最大1024，扇区最大63，每扇区字节数为512字节。因此1024×16×63×512B≈528MB8GB容量限制：将柱面数增加到16384，其他不变，共计24bit，则硬盘容量最大为：16384×16×63×512B≈8.4GB硬盘容量限制32GB容量限制：硬盘采用了虚拟CHS值，使得柱面数为65535，其他不变，共计26bit，这样，磁盘的总容量最大为：65535×16×63×512B≈32GB137G容量限制：由于普遍使用了LBA寻址模式和虚拟CHS参数，将扇区数进

5、一步增加为255，共计28位，将其乘积作为LBA值。这样系统使用28位的LBA参数，约计137GB。二、硬盘存储结构操作系统中数据通常以文件形式存放，所以文件是进行逻辑管理的基本单位。那么文件是如何在磁盘上被组织管理的呢？管理组织文件存取的系统称为文件系统。我们把磁盘划分为多个分区，每个分区可以使用不同的文件系统。我们将学习分区管理方式。1、常用编辑软件硬盘存取数据的最小单位是扇区，硬盘以扇区为单位来分区，组织数据，在操作系统中不能直接对扇区进行访问。要对硬盘的底层单位（扇区）进行查看和编辑，就需要专用的工具软件，可完成这项任务的

6、工具有很多，推荐使用的是：Diskedit（DOS）WinHex（Windows）磁盘编辑工具介绍Diskedit是Norton公司的DOS工具包中的一个最有用的磁盘编辑工具，由于开发较早，它只能运行在DOS下，支持FAT16、FAT12文件系统，但不能对大于8GB的空间进行操作。Diskedit是DOS下功能最强大的磁盘编辑器，能够编辑物理/逻辑盘，能按照不同的界面来显示扇区内容，另带有计算器、ASCII码表等实用工具。WinHex是目前使用最多的一款工具软件，它的功能非常强大，有完善的分区管理和文件管理功能，甚至可以克隆磁盘，

7、支持大硬盘和巨型文件。WinHex是Win32下最强的十六进制编辑工具，它可以编辑磁盘和内存，可自动分析分区信息，支持对FAT、NTFS、EXT等常见文件系统的分析计算，支持对文件的分割、合并和比较，也能够安全擦除文件。2、硬盘总体存储结构我们在新购置一块硬盘后所做的第一件事情就是分区，将硬盘分割为多个独立的空间。这些空间是如何被标记并且被管理的呢？主引导扇区位于整个硬盘的最前端，0柱面（道）0磁头（面）1扇区，也就是LBA0扇区。它占用一个扇区，里面包含MBR（主引导记录）和磁盘分区表（DPT）两大部分。3、硬盘总体存储结构在主

8、引导扇区的后面是62个保留扇区，是未用的空白区域。从第63个扇区开始（0柱1面1扇）后面的所有空间开始用于分区使用。整个硬盘的总体结构由主引导扇区、各个分区和未划分空间（如果存在）组成。硬盘总体存储结构概览操作系统对各分区分配盘符分区1分区2未划分