硬盘结构和存储结构.pptx

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1、1.1 认识硬盘 1.1.1 硬盘接口IDEIDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器”，常见的2.5英寸IDE硬盘接口,它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展，性能也不断的提高，其拥有的价格低廉、兼容性强的特点，为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。第1

2、页/共36页1.1 认识硬盘 1.1.1 硬盘接口SATA使用SATA（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘，SATA硬盘接口是未来PC机硬盘的趋势。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范，2002年，虽然串行ATA的相关设备还未正式上市，但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会

3、自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。第2页/共36页IDE硬盘接口SATA硬盘接口第3页/共36页1.1.2 拆解硬盘产品标签安装螺钉数据及电源接口控制电路板安装螺钉第4页/共36页1.1.2 拆解硬盘第5页/共36页1.1.2 拆解硬盘第6页/共36页1.1.3 盘片逻辑结构硬盘的盘片一般用铝合金作基片，高速旋转的硬盘也有用玻璃作基片的。玻璃基片更容易达到其要求的平面度和光洁度，并且有很高的硬度。磁头传动装置以很小的等距离使磁头部件做径向移动，用以变换磁道。硬盘的每一个盘片都有两个盘面（side)，即上、下盘面，一般每个盘面都利用上，即都

4、装上磁头可以存储数据，成为有效盘片，也有极个别的硬盘其盘面数为单数。每一个这样的有效盘面都有一个盘面号，按顺序从上而下自“0”开始依次编号。在硬盘系统中，盘面号又叫磁头号，就是因为每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头。硬盘的盘片组在 2 一 14 片不等，通常有 2 一 3 个盘片，故盘面号（磁头号）为 0-3 或 0-5。第7页/共36页1.1.3 盘片逻辑结构第8页/共36页1.1.3 盘片逻辑结构第9页/共36页1.1.3 盘片逻辑结构1.磁道磁盘在低级格式化时被划分成许多同心圆，这些同心圆轨迹叫做磁道（Track）。磁道从外向内自 0 开始顺序编号信息以脉冲串的形式记录在这些轨迹中，这

5、些同心圆不是连续记录数据，而是被划分成一段段的圆弧，由于径向长度不一样，这些圆弧的角速度一样，而线速度不一样，外圈的线速度较内圈的线速度大，即在同样的转速下，外圈在同样时间段里，经过的圆弧长度要比内圈的圆弧长度大。每段圆弧叫做一个扇区，扇区从“l”开始编号，每个扇区中的数据是作为一个单元同时读出或写入的。磁道是看不见的，它们只是盘面上以特殊形式磁化了的一些磁化区。这些磁道是在磁盘格式化时就规划好了的。第10页/共36页1.1.3 盘片逻辑结构2.扇区我们知道，操作系统是以扇区（Sector）形式将信息存储在硬盘上的。每个扇区包括 512 字节的数据和一些其他信息。一个扇区有两个主要部分：即存储

6、数据地点的标识符和存储数据的数据段。标识符就是扇区头标，包括有组成扇区三维地址的三个数字：扇区所在的磁头（或盘面）、磁道（或柱面号），以及扇区在磁道上的位置即扇区号。第11页/共36页1.1.3 盘片逻辑结构3.簇若干个扇区形成的一组。族的大小，既扇区数目，由硬盘分区大小决定。簇是 DOS为文件分配空间的最小单元。分区中，FAT表及根目录区之后的磁盘空间按簇为文件分配空间。每簇依物理次序编为2，3，4，簇，称为簇号。第12页/共36页1.1.3 盘片逻辑结构第13页/共36页1.2 硬盘数据组织 为了能更深入地了解硬盘，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

7、用大致可分为 5部分：MBR 区、DBR 区、FAT 区、DIR 区和 DATA区为了能更深入地了解硬盘，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：主引导扇区（MBR）操作系统引导扇区（OBR）文件分配表（FAT）目录区（DIR）数据区（DATA）第14页/共36页1.2 硬盘数据组织为了能更深入地了解硬盘，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区其他扇区OBRFATDIRDATA0磁道1柱面1扇区0磁道0柱面1扇区MBR第15

8、页/共36页1.2 硬盘数据组织 1.2.1 主引导扇区 MBR（Main Boot Record 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，另外的64个字节交给了DPT（Disk Partition Table硬盘分区表），最后两个字节“55，AA”是分区的结束标志。这个整体构成了硬盘的主引导扇区。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Fdiskex

9、e）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。为了能更深入地了解硬盘，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区第16页/共36页1.2 硬盘数据组织 为了能更深入地了解硬盘，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1.2.2 操作系统引导扇区 OBR（Os Boot Record）是操作系统引导记录区的意思。它通常位于硬盘的

10、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Iosys和Msdossys）。如果确定存在，就把它读入内存，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。DBR是由高级格式化程序（即Formatcom等程序）所产生的。第17页/共36页1.2 硬盘数据组织 为了能更深

11、入地了解硬盘，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1.2.3 文件分配表文件分配表FAT（File Allocation Table）用来记录文件所在位置的表格。它对于硬盘的使用是非常重要的，假若丢失文件分配表，那么硬盘上的数据就无法定位而不能使用了。我们接触最多的是FAT16、FAT32文件系统。FAT16在DOS时代得到广泛的应用，一般不常见了。FAT32是FAT16的升级版本，这种格式采用32位的文件分配表，对磁盘的管理能力大大增强，突破了FAT16对每一个分区的容量只

12、有2gb的限制，虽然在安全性和稳定性上比不上NTFS格式，但它有个最大的优点，那就是兼容性好，几乎所有的操作系统都识别该格式，包括DOS6.0、Win9X、WinNT、Win2000和 WinXP。第18页/共36页1.2 硬盘数据组织 为了能更深入地了解硬盘，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1.2.4 目录区 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

13、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。第19页/共36页1.2 硬盘数据组织 为了能更深入地了解硬盘，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1.2.5 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。数据区和前面介绍的各部分是相互依托的关系，缺少任何一部分都无法完成数据的读取和存放。第20页/共36页1.2 硬盘数据组织 为了能更深入地了解硬盘，我们还必须对硬盘的数据结构有个简单的了

14、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1.2.6 硬盘分区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Master Boot Record，一般简称为MBR)和引导记录备份的存放位置。硬盘分区之后，会形成3种形式的分区状态，即主分区、扩展分区和逻辑分区。主分区则是一个比较单纯的分区，通常位于硬盘的最前面一块区域中，构成逻辑C磁盘。其中的主引导程序是它的一部分，此段程序主要用于检测硬盘分区的正确性，并确定活动分区，负责把引导权移交给活动分区的DOS

15、或其他操作系统。第21页/共36页1.2 硬盘数据组织 为了能更深入地了解硬盘，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区第22页/共36页1.2 硬盘数据组织 为了能更深入地了解硬盘，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1.2.7 文件格式文件是具有一定格式的一组相关信息的有序集合，计算机中的任何信息都是以文件的形式存放在计算机的磁盘上。从程序的角度来看，文件是

16、数据流，文件系统为每一种文件格式规定了访问的方法。例如：元数据。不同的操作系统都习惯性的采用各自的方式解决这个问题，每种方式都有各自的优缺点。文件名是由文件的名称和扩展名组成的，扩展名指出文件的类型。文件名和扩展名之间用一个“.”字符隔开。第23页/共36页1.2 硬盘数据组织 为了能更深入地了解硬盘，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区文件类型扩展名说明可执行程序EXE、COM可执行程序文件源程序文件C、CPP、BAS、ASM、JAVA程序设计语言的源程序文件Office文

17、档DOC、XLS、PPTWord、Excel、PowerPoint建立的文档图像文件JPG、BMP、GIF 不同类型的图像文件流媒体文件RM、RMVB、WMV可在互联网上在线观看的流媒体文件视频文件MPG、DAT、AVI 各种视频文件压缩文件RAR、ZIP、CAB不同类型的压缩格式音频文件WAV、MP3、MID不同类型的音频文件网页文件HTM、ASP、JSP、CGI静态和动态网页文件目标文件OBJ源程序编译后产生的目标文件批处理文件BAT多个命令可在一起连续执行的文件第24页/共36页1.2 硬盘数据组织 为了能更深入地了解硬盘，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

18、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1.2.8 数据存储原理1.文件的写入当要保存文件时，操作系统首先在DIR区存储文件的相关信息，然后再到DATA区写入文件的具体内容。2.文件的删除 Windows的文件删除操作其实并没有对DATA区做任何操作，只是将文件头也就是DIR目录区做了删除标记而已。第25页/共36页1.2 硬盘数据组织 为了能更深入地了解硬盘，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1.2.9 硬盘格式化从技术

19、上讲，格式化就是将硬盘中的分区还原成最初始的状态。硬盘格式化操作仅仅对于磁盘片的系统引导区和文件分配表进行重建，不会对磁盘片的数据存储区进行操作。基于此原理，如果误删除文件或对分区格式化后，只要没有对分区进行覆盖，可以利用FinalData、EasyRecovery等软件对分区进行扫描，恢复文件。第26页/共36页1.3 数据恢复的原则 1.不轻举妄动 只有在掌握了原理、操作方法，明确知道某项操作可能造成的后果之后才能实施具体的数据恢复工作，这就是我们所特别要提出的数据恢复中“不轻举妄动”的原则。2.三思而后行 在思路明确后，具体实施时要仔细考虑，然后再进行操作，要始终明确执行一项操作可能带来

20、的后果。3.耐性+细心=70%的成功率 扫描所需要等待的时间是极其漫长的，因此要做好充分的心理准备。4.日常使用习惯 一定要注意电脑的插线板；移动电脑时要小心；在系统运行过程中非正常重启；注意病毒和恶意设置5.合理存放恢复出的数据 不能把数据的备份都放到同一个分区内，尤其是C盘6.正确对待数据恢复服务第27页/共36页1.4 硬盘相关指标1.4.1 硬盘存储量 硬盘的容量一般要比内存的容量大得多，它是计算机中最重要的外存储器之一。容量：一般硬盘厂商定义的单位1 GB=1000 MB，而系统定义的1 GB=1024 MB，1TB=1024GB。尽量购买单碟容量大的硬盘，单碟容量大的硬盘与单碟容量

21、小的硬盘相比性能要高一些。第28页/共36页1.4 硬盘相关指标1.4.2 硬盘转速 指硬盘内电机主轴的转动速度，转速是决定硬盘内部传输率的决定因素之一，也是区别硬盘档次的重要指标,单位为r/min。硬盘的速度方面，目前7200 r/min的硬盘为市场主流。第29页/共36页1.4 硬盘相关指标1.4.3 硬盘缓存 缓存是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘整体性能。特别是光存储类，硬盘通过将数据暂存在一个比磁盘速度快得多的缓冲区来提高速度，这个缓冲区就是硬盘的高速缓冲

22、（Cache）。第30页/共36页1.4 硬盘相关指标1.4.1 传输速率 硬盘的数据传输速率是指硬盘读/写数据的速度，单位为兆字节每秒(MB/S)。硬盘数据传输速率又包括了内部数据传输速率和外部数据传输速率。内部传输速率也称为持续传输速率，反映了硬盘缓冲区未用时的性能。外部传输速率也称为突发数据传输速率或接口传输速率，反映系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输速率。第31页/共36页1.4 硬盘相关指标1.4.1 传输速率 硬盘传输速率主要受以下几个因素影响。u硬盘的接口的传输速度 SATA接口比IDE接口的快。u寻道时间 指硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间，时间越短，硬盘的读取数据能力就越高。u旋转 磁头移动到指定磁道后，盘片按指令要求旋转盘片将指定扇区移动到磁头下方，这个时间越短越好。u数据传输时间 指定的扇区到达磁头下方后，数据传输所花费的时间。第32页/共36页精品课件精品课件！第33页/共36页精品课件精品课件！第34页/共36页本章完，谢谢大家！第35页/共36页感谢您的观看！第36页/共36页