《計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)》課件第1章

第1章硬盤(pán)和分區(qū)

1.1硬盤(pán)基礎(chǔ)知識(shí)1.2格式化與分區(qū)1.3MBR和分區(qū)表思考題

1.1硬盤(pán)基礎(chǔ)知識(shí)

硬盤(pán)的英文全稱是HardDisk，它是計(jì)算機(jī)中最重要的外部存儲(chǔ)器。硬盤(pán)也被稱作計(jì)算機(jī)的倉(cāng)庫(kù)，其所存放信息資源的價(jià)值往往要遠(yuǎn)高于硬盤(pán)本身的價(jià)值。自1956年IBM推出第一臺(tái)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器IBM350DiskStorage(見(jiàn)圖1-1)至今已有幾十年了，其間雖沒(méi)有CPU那種令人眼花繚亂的高速發(fā)展與技術(shù)飛躍，但我們也確實(shí)看到在這幾十年里，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器從控制技術(shù)、接口標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面都進(jìn)行了一系列改進(jìn)。正是由于這一系列技術(shù)上的研究與突破，才使我們今天得以用上容量更大、體積更小、速度更快、性能更可靠、價(jià)格更便宜的硬盤(pán)。圖1-1IBM350硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器如今，雖然號(hào)稱新一代驅(qū)動(dòng)器的JAZ、DVD-ROM、DVD-RAM、CD-RW、MO、PD等紛紛登陸大容量驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)，但硬盤(pán)以其容量大、體積小、速度快、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，依然當(dāng)之無(wú)愧地成為臺(tái)式機(jī)最主要的外部存儲(chǔ)器，也是每一臺(tái)PC必不可少的配置之一。1.1.1硬盤(pán)的物理結(jié)構(gòu)

目前微機(jī)系統(tǒng)中使用的硬盤(pán)大多為溫徹斯特盤(pán)(Winchester)，其特點(diǎn)是硬盤(pán)采用封閉式結(jié)構(gòu)，讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)磁頭與磁盤(pán)片不接觸，而是懸浮在高速旋轉(zhuǎn)的盤(pán)片上。硬盤(pán)按盤(pán)徑大小分，主要有5.25英寸(135?mm)、3.5英寸(90?mm)、2.5英寸(64?mm)、1.8英寸(46?mm)和l.3英寸(33?mm)等幾種。其中5.25英寸的硬盤(pán)主要配置在早期286以下的PC中，目前的臺(tái)式電腦一般配置的都是3.5英寸硬盤(pán)，筆記本電腦中則主要配置的是2.5英寸以下的硬盤(pán)。

1．硬盤(pán)的外觀

從外觀上看，硬盤(pán)包括金屬外殼、電路板、數(shù)據(jù)接口、電源輸入接口和跳線。

由于硬盤(pán)產(chǎn)品在外形的設(shè)計(jì)上要遵守統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所以不同廠商的硬盤(pán)產(chǎn)品外形很相似，只有細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上的差異。硬盤(pán)外殼使用金屬制造，呈長(zhǎng)方形。硬盤(pán)外殼里面封裝著盤(pán)片、磁頭、電機(jī)等部件。一般環(huán)境下絕對(duì)不能打開(kāi)外殼，因?yàn)榭諝庵械膲m埃會(huì)對(duì)盤(pán)片造成嚴(yán)重的損壞。硬盤(pán)工廠都是在超純凈的車間(每立方米小于10顆塵埃)中生產(chǎn)和封裝盤(pán)片的。在硬盤(pán)外殼的正面貼著硬盤(pán)的標(biāo)簽，上面有硬盤(pán)的生產(chǎn)廠家、轉(zhuǎn)速、容量、工作電壓等信息，如圖1-2所示。硬盤(pán)外殼的背面裸露著控制芯片、電阻等電子元件。這些電子元件裸露在外面而不包裹在金屬匣子里面的原因在于這樣更有利于散熱，如圖1-3所示。圖1-2硬盤(pán)標(biāo)簽圖1-3硬盤(pán)的控制電路數(shù)據(jù)接口、電源接口和跳線位于硬盤(pán)的同一個(gè)側(cè)面(如圖1-4所示)，它們直接和硬盤(pán)電路板相連。數(shù)據(jù)接口通過(guò)數(shù)據(jù)線將硬盤(pán)和計(jì)算機(jī)主板連接起來(lái)，電源接口則為硬盤(pán)提供工作電源，用戶可以通過(guò)跳線將硬盤(pán)設(shè)置為主盤(pán)、從盤(pán)或安全模式等。目前最常見(jiàn)的數(shù)據(jù)傳輸接口有PATA(IDE)、SATA、SCSI三種，前兩種接口主要應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)，而SCSI接口則主要應(yīng)用在服務(wù)器中。此外，還有USB接口和IEEE1394接口，其中USB接口主要用于移動(dòng)硬盤(pán)。圖1-4硬盤(pán)IDE接口、電源輸入接口和跳線

PATA(ParallelATA)接口也叫IDE(IntegratedDriveElectronics)接口，即“電子集成驅(qū)動(dòng)器”，它的本意是指把“硬盤(pán)控制器”與“盤(pán)體”集成在一起的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。把盤(pán)體與控制器集成在一起的做法減少了硬盤(pán)接口的電纜數(shù)目和長(zhǎng)度，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫搅嗽鰪?qiáng)，硬盤(pán)制造起來(lái)也更容易。對(duì)硬盤(pán)廠商而言，無(wú)需擔(dān)心自己的硬盤(pán)與其他廠商生產(chǎn)的控制器是否兼容；對(duì)用戶而言，硬盤(pán)安裝起來(lái)更方便。

圖1-5所示為主板上的數(shù)據(jù)接口，通常稱為IDE接口，它通過(guò)數(shù)據(jù)線和硬盤(pán)相連。圖1-5主板上的IDE接口

IDE數(shù)據(jù)接口共有40個(gè)引腳，其中第20個(gè)引腳是空的，如圖1-4所示。接口上框有一個(gè)缺口，相應(yīng)的硬盤(pán)數(shù)據(jù)線上有一個(gè)凸起，它的作用是防止用戶在連接時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。IDE接口引腳的排列如表1-1所示。

各引腳定義如表1-2所示。與3～18引腳連接的電阻阻值均相同，與33、35、36引腳連接的電阻阻值均相同，檢修時(shí)可對(duì)比測(cè)量。表1-1IDE數(shù)據(jù)接口的引腳排列表1-2IDE數(shù)據(jù)接口各引腳定義注：①?CSEL：一條排線上有兩個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，通過(guò)該信號(hào)確定主、從設(shè)備。②?PDIAG-/CBLID-：一條排線上有兩個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，設(shè)備1通知設(shè)備0，設(shè)備1已檢測(cè)通過(guò)。該引腳也用于確定是否有80芯的排線連接到接口上。

IDE接口的數(shù)據(jù)線有兩種，分別是40芯數(shù)據(jù)線和80芯數(shù)據(jù)線，如圖1-6所示。其中，40芯數(shù)據(jù)線只適用于數(shù)據(jù)傳輸速率在33?MB/s以下的IDE驅(qū)動(dòng)器，現(xiàn)在大多用于光驅(qū)。80芯數(shù)據(jù)線適用于數(shù)據(jù)傳輸速率在66?MB/s以上的IDE驅(qū)動(dòng)器，并且向下兼容。80芯的數(shù)據(jù)線同樣適用于40個(gè)引腳的接口，80芯數(shù)據(jù)線中新增的都是地線。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率提高到66?MB/s以上時(shí)，信號(hào)線之間的電磁干擾就會(huì)增強(qiáng)，這樣的設(shè)計(jì)可以有效降低相鄰信號(hào)線之間的電磁干擾。圖1-6IDE數(shù)據(jù)線

2．硬盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

硬盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由盤(pán)片、主軸、磁頭、傳動(dòng)臂、傳動(dòng)軸、反力矩彈簧裝置、音圈電機(jī)、磁頭驅(qū)動(dòng)小車、前置控制電路及其附件組成。硬盤(pán)中的盤(pán)頭組件(HDA，HardDiskAssembly)是構(gòu)成硬盤(pán)的核心，它封裝在硬盤(pán)的凈化腔內(nèi)，包括浮動(dòng)磁頭、磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、盤(pán)片及主軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、前置讀寫(xiě)控制電路等。所有的盤(pán)片都固定在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上，這個(gè)軸就是盤(pán)片主軸。所有的盤(pán)片都是平行的，每個(gè)盤(pán)片的存儲(chǔ)面上都有一個(gè)磁頭，磁頭與盤(pán)片之間的距離比頭發(fā)絲的直徑還小。所有的磁頭連在一個(gè)磁頭控制器上，由磁頭控制器來(lái)控制各個(gè)磁頭的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)磁頭沿盤(pán)片的半徑方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，盤(pán)片則以每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)到上萬(wàn)轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)，這樣磁頭就能對(duì)盤(pán)片上的指定位置進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作。將硬盤(pán)盒蓋打開(kāi)后，硬盤(pán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)即一目了然。把硬盤(pán)上表面的塑料紙徹底撕掉，擰下8顆螺釘(四周6顆，中間2顆)，再撕掉后側(cè)面的密封錫紙，看到的硬盤(pán)如圖1-7所示。這即硬盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，硬盤(pán)的盤(pán)片相當(dāng)光滑，比我們常用的鏡子還要平整。

SATA接口的硬盤(pán)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與IDE接口的硬盤(pán)一樣，只是外部接口不一樣，如圖1-8所示。圖1-7硬盤(pán)腔體圖1-8SATA硬盤(pán)的外部接口

(1)磁頭組件。這個(gè)組件是硬盤(pán)中最精密的部件，它由讀寫(xiě)磁頭、傳動(dòng)臂、傳動(dòng)軸三部分組成。磁頭是硬盤(pán)技術(shù)中最重要和關(guān)鍵的一環(huán)，實(shí)際上是集成工藝制成的多個(gè)磁頭的組合，采用非接觸式頭、盤(pán)結(jié)構(gòu)，加電后在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)表面移動(dòng)，與盤(pán)片之間的間隙只有0.1～0.3?μm，這樣可以獲得極佳的數(shù)據(jù)傳輸率，如圖1-9所示。圖1-9磁頭組件

(2)磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由電磁線圈電機(jī)、磁頭驅(qū)動(dòng)小車、防震動(dòng)裝置構(gòu)成。高精度的輕型磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠?qū)Υ蓬^進(jìn)行正確的驅(qū)動(dòng)與定位，并能在很短的時(shí)間內(nèi)精確定位系統(tǒng)指令指定的磁道。

(3)盤(pán)片。盤(pán)片是硬盤(pán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體，現(xiàn)在的硬盤(pán)盤(pán)片大多采用的是金屬薄膜材料，這種金屬薄膜與軟盤(pán)的不連續(xù)顆粒載體相比，具有更高的存儲(chǔ)密度、高剩磁及高矯頑力等優(yōu)點(diǎn)。

(4)主軸組件。主軸組件包括軸承和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等，如圖1-10所示。隨著硬盤(pán)容量的擴(kuò)大和速度的提高，主軸電機(jī)的速度也在不斷提升，有廠商開(kāi)始采用精密機(jī)械工業(yè)的液態(tài)軸承電機(jī)技術(shù)(FDB)。采用FDB電機(jī)不僅可以使硬盤(pán)的工作噪音降低許多，而且還可以增加硬盤(pán)的工作穩(wěn)定性。

(5)前置控制電路。前置電路控制磁頭感應(yīng)的信號(hào)、主軸電機(jī)調(diào)速、磁頭驅(qū)動(dòng)和伺服定位等(見(jiàn)圖1-9)。由于磁頭讀取的信號(hào)微弱，故將放大電路密封在腔體內(nèi)，以減少外來(lái)信號(hào)的干擾，提高操作指令的準(zhǔn)確性。圖1-10主軸組件目前，計(jì)算機(jī)上安裝的硬盤(pán)幾乎都是采用溫徹斯特(Winchester)技術(shù)制造的硬盤(pán)。這種硬盤(pán)也被稱為溫盤(pán)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

(1)磁頭、盤(pán)片、主軸等運(yùn)動(dòng)部件密封在一個(gè)殼體中，形成了一個(gè)盤(pán)頭組件(HDA)，與外界環(huán)境隔絕，避免了灰塵的污染。

(2)磁頭在啟動(dòng)、停止時(shí)與盤(pán)片接觸，而在工作時(shí)磁頭懸浮于盤(pán)片上約10?nm(人的頭發(fā)直徑是50000nm)處。早期硬盤(pán)的磁頭懸浮高度為3～4?

m。

(3)磁頭工作時(shí)與盤(pán)片不直接接觸，所以磁頭的加載較小。磁頭可以做得很精細(xì)，檢測(cè)磁道的能力很強(qiáng)，可大大提高位密度。

3．硬盤(pán)的工作原理

當(dāng)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器加電工作后，利用控制電路進(jìn)行初始化工作，初始化完成后主軸電機(jī)將啟動(dòng)并高速旋轉(zhuǎn)，裝載磁頭的小車機(jī)構(gòu)移動(dòng)，將浮動(dòng)磁頭置于盤(pán)片表面的0道，處于等待指令的啟動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)接口電路接收到微機(jī)系統(tǒng)傳來(lái)的指令信號(hào)時(shí)，對(duì)該指令信號(hào)通過(guò)前置放大控制電路，驅(qū)動(dòng)音圈電機(jī)發(fā)出磁信號(hào)，根據(jù)感應(yīng)阻值變化的磁頭對(duì)盤(pán)片數(shù)據(jù)進(jìn)行正確定位并將接收后的數(shù)據(jù)信息解碼，然后通過(guò)放大控制電路傳輸?shù)浇涌陔娐?，反饋給主機(jī)系統(tǒng)以完成指令操作。當(dāng)硬盤(pán)斷電停止工作時(shí)，在反力矩彈簧的作用下浮動(dòng)磁頭駐留到盤(pán)面中心。由于硬盤(pán)的工作原理非常復(fù)雜，這里僅作簡(jiǎn)要介紹，下面重點(diǎn)介紹磁頭讀寫(xiě)原理。

硬盤(pán)的數(shù)據(jù)都保存在盤(pán)片上，盤(pán)片上布滿了磁性物質(zhì)。我們都知道磁性有S、N兩極，正好可以表示二進(jìn)制的0和1，而計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和運(yùn)算都是以二進(jìn)制的形式進(jìn)行的。寫(xiě)入數(shù)據(jù)的過(guò)程實(shí)際上是通過(guò)磁頭對(duì)硬盤(pán)盤(pán)片表面上磁性物質(zhì)的磁極進(jìn)行改變的過(guò)程；讀取數(shù)據(jù)則是通過(guò)磁頭去感應(yīng)磁阻的變化過(guò)程。在這里磁頭扮演著極為重要的角色，它也是硬盤(pán)里最昂貴的部件。早期的磁頭是讀寫(xiě)合一的電磁感應(yīng)式磁頭，但是硬盤(pán)數(shù)據(jù)的讀和寫(xiě)是兩種截然不同的操作，因此，這種二合一磁頭在設(shè)計(jì)上必須兼顧讀和寫(xiě)兩種特性，從而造成設(shè)計(jì)上的局限。而MR磁頭(磁阻磁頭)和GMR磁頭(巨磁阻磁頭)采用分離式的磁頭結(jié)構(gòu)，寫(xiě)入磁頭仍采用傳統(tǒng)的磁感應(yīng)磁頭(MR磁頭不能進(jìn)行寫(xiě)操作)，而讀取磁頭則采用新型的MR磁頭或GMR磁頭，因此寫(xiě)操作由感應(yīng)磁頭完成，讀操作由MR磁頭(或GMR磁頭)完成。這樣，在設(shè)計(jì)時(shí)就可以針對(duì)兩者的不同特性分別進(jìn)行優(yōu)化，以取得更好的讀寫(xiě)性能。另外，MR磁頭是通過(guò)阻值的變化來(lái)感應(yīng)信號(hào)的，因而對(duì)信號(hào)的變化相當(dāng)敏感，讀取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率很高。而且由于讀取信號(hào)幅度與磁道寬度無(wú)關(guān)，所以磁道可以做得很窄，從而有利于提高盤(pán)片的容量。硬盤(pán)的有效數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在盤(pán)片上，磁頭用于讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)。主軸電機(jī)帶動(dòng)盤(pán)片旋轉(zhuǎn)，磁頭通過(guò)音圈電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，以音圈電機(jī)為軸心，沿盤(pán)片直徑方向作內(nèi)外圓弧運(yùn)動(dòng)，這樣通過(guò)盤(pán)片的旋轉(zhuǎn)和磁頭的內(nèi)外移動(dòng)，磁頭就可以讀寫(xiě)到盤(pán)片每個(gè)位置的數(shù)據(jù)。磁頭上有一個(gè)磁頭芯片，用于磁頭的邏輯分配和電磁信號(hào)的放大。前置信號(hào)處理器處理磁頭芯片傳過(guò)來(lái)的信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)一步處理前置信號(hào)處理器傳過(guò)來(lái)的信號(hào)，然后傳遞給接口。接口芯片對(duì)數(shù)據(jù)再作進(jìn)一步處理，然后傳遞給計(jì)算機(jī)，沒(méi)能及時(shí)處理的數(shù)據(jù)暫存在高速緩存中。硬盤(pán)微處理器控制著電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、前置信號(hào)處理器、數(shù)字信號(hào)處理器和接口，它們?cè)谖⑻幚砥鹘y(tǒng)一管理下協(xié)調(diào)地工作。微處理器是整個(gè)硬盤(pán)電路的控制中樞，現(xiàn)在大多數(shù)硬盤(pán)的微處理器、接口、數(shù)字信號(hào)處理器都已經(jīng)集成到了一個(gè)芯片中。1.1.2硬盤(pán)的邏輯結(jié)構(gòu)

1．盤(pán)片

硬盤(pán)的盤(pán)片一般用鋁合金作基片，高速旋轉(zhuǎn)的硬盤(pán)也有用玻璃作基片的。玻璃基片更容易達(dá)到其要求的平面度和光潔度，并且有很高的硬度。磁頭傳動(dòng)裝置是使磁頭部件作徑向移動(dòng)的部件，通常有兩種類型的傳動(dòng)裝置：一種是齒條傳動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)裝置；另一種是音圈電機(jī)傳動(dòng)裝置。前者是固定推算的傳動(dòng)定位器，而后者則采用伺服反饋返回到正確的位置上。磁頭傳動(dòng)裝置以很小的等距離使磁頭部件作徑向移動(dòng)，用以變換磁道。硬盤(pán)的每一個(gè)盤(pán)片都有兩個(gè)盤(pán)面(Side)，即上、下盤(pán)面，也有極個(gè)別的硬盤(pán)其盤(pán)面數(shù)為單數(shù)。一般每個(gè)盤(pán)面都會(huì)利用上，即都可以裝上磁頭存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，成為有效盤(pán)片。按照面的多少，依次稱為0面、1面、2面……由于每個(gè)面都專有一個(gè)讀寫(xiě)磁頭，故也常稱為0頭(head)、1頭等。按照硬盤(pán)容量和規(guī)格的不同，硬盤(pán)面數(shù)(或頭數(shù))也不一定相同，少的只有兩面，多的可達(dá)數(shù)十面。

2．磁道

磁盤(pán)上存放數(shù)據(jù)的同心圓軌道就是磁道(Track)，如圖1-11所示。這些磁道是盤(pán)面上以特殊方式磁化了的一些區(qū)域，磁盤(pán)上的信息便是沿著這樣的軌道存放的。相鄰磁道之間并不是緊挨著的，這是因?yàn)榇呕瘑卧喔籼鼤r(shí)磁性會(huì)相互產(chǎn)生影響，同時(shí)也會(huì)給磁頭的讀寫(xiě)帶來(lái)困難。磁道從外向內(nèi)自0開(kāi)始順序編號(hào)。隨著存儲(chǔ)密度的提高，磁道寬度已降至200?nm以內(nèi)。磁道寬度決定了硬盤(pán)的道密度(TPI，TracksPerInch)，道密度的提高得益于磁道寬度的不斷縮小。目前，容量在200?GB以上的盤(pán)片，道密度為145?kTPI(注意，是kTPI而不是TPI)。早期，5.25英寸的20?MB硬盤(pán)SeagateST225，道密度才588TPI，而同樣尺寸的1.44?MB軟盤(pán)上也只有寥寥80個(gè)磁道，道密度為135TPI。圖1-11磁道

3．柱面

硬盤(pán)通常由重疊的一組盤(pán)片構(gòu)成，每個(gè)盤(pán)面都被劃分為數(shù)目相等的磁道，并從外緣的“0”開(kāi)始編號(hào)，具有相同編號(hào)的磁道形成一個(gè)假想的圓柱，稱之為磁盤(pán)的柱面(Cylinder)，如圖1-12所示。磁盤(pán)的柱面數(shù)與一個(gè)盤(pán)面上的磁道數(shù)相等。由于每個(gè)盤(pán)面都有自己的磁頭，因此，盤(pán)面數(shù)等于總的磁頭數(shù)。數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)是按柱面進(jìn)行的，即磁頭在讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)首先在同一柱面內(nèi)從“0”磁頭開(kāi)始，依次向下，在同一柱面的不同盤(pán)面即磁頭上進(jìn)行操作，只有在同一柱面所有的磁頭全部讀寫(xiě)完畢后才移動(dòng)磁頭到下一柱面，這是因?yàn)檫x取磁頭只需通過(guò)電子切換即可，而選取柱面則必須通過(guò)機(jī)械切換。電子切換相當(dāng)快，比機(jī)械切換快得多，所以數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)是按柱面來(lái)進(jìn)行，而不是按盤(pán)面來(lái)進(jìn)行的。圖1-12柱面

4．扇區(qū)

磁盤(pán)上的每個(gè)磁道被等分成若干個(gè)弧段，這些弧段便是磁盤(pán)的扇區(qū)(Sector)。一個(gè)扇區(qū)一般存放512字節(jié)的數(shù)據(jù)。扇區(qū)也需要編號(hào)，同一磁道中的扇區(qū)，分別稱為1扇區(qū)，2扇區(qū)，…計(jì)算機(jī)對(duì)硬盤(pán)的讀寫(xiě)，出于效率的考慮，是以扇區(qū)為基本單位的。即使計(jì)算機(jī)只需要硬盤(pán)上存儲(chǔ)的某個(gè)字節(jié)，也必須一次把這個(gè)字節(jié)所在的扇區(qū)中的512字節(jié)全部讀入內(nèi)存，再使用所需的那個(gè)字節(jié)。不過(guò)，在上文中我們也提到，盤(pán)面、磁道、扇區(qū)的劃分表面上是看不到任何痕跡的，雖然磁頭可以根據(jù)某個(gè)磁道的應(yīng)有半徑來(lái)對(duì)準(zhǔn)這個(gè)磁道，但怎樣才能在首尾相連的一圈扇區(qū)中找出所需要的某一扇區(qū)呢？原來(lái)，每個(gè)扇區(qū)并不僅僅是由512個(gè)字節(jié)組成的，在這些由計(jì)算機(jī)存取的數(shù)據(jù)的前、后兩端，都另有一些特定的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)構(gòu)成了扇區(qū)的界限標(biāo)志，標(biāo)志中含有扇區(qū)的編號(hào)和其他信息，計(jì)算機(jī)就憑借著這些標(biāo)志來(lái)識(shí)別扇區(qū)，如圖1-13所示。圖1-13扇區(qū)柱面數(shù)、磁頭數(shù)和扇區(qū)數(shù)稱為CHS(Cylinder/Head/Sector)參數(shù)。柱面數(shù)表示硬盤(pán)每一個(gè)盤(pán)片上的磁道數(shù)量，最大值為1023(用10個(gè)二進(jìn)制位來(lái)表示)。磁頭數(shù)表示硬盤(pán)總共的磁頭數(shù)量，最大值為255(用8個(gè)二進(jìn)制位來(lái)表示)。扇區(qū)數(shù)表示每一條磁道上的扇區(qū)數(shù)量，最大值為63(用6個(gè)二進(jìn)制位來(lái)表示)。在CHS尋址方式中，柱面取值范圍是0～(柱面數(shù)-1)，磁頭的取值范圍是0～(磁頭數(shù)－1)，扇區(qū)的取值范圍是1～扇區(qū)數(shù)，所以CHS尋址方式的硬盤(pán)容量最大只能是7.8?GB。早期的硬盤(pán)中，由于每個(gè)磁道的扇區(qū)數(shù)相等，所以外道的記錄密度要遠(yuǎn)低于內(nèi)道，因此浪費(fèi)了很多磁盤(pán)空間。為了解決這一問(wèn)題，進(jìn)一步提高硬盤(pán)容量，廠家改用等密度結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤(pán)，這樣外圈磁道的扇區(qū)就比內(nèi)圈磁道多。采用這種結(jié)構(gòu)后，硬盤(pán)不再具有實(shí)際的CHS尋址方式，改為線性尋址方式，即以扇區(qū)為單位進(jìn)行尋址。

5．交叉因子

給扇區(qū)編號(hào)的最簡(jiǎn)單方法是按1、2、3、4、…的順序編號(hào)。如果扇區(qū)按順序繞著磁道依次編號(hào)，那么由于硬盤(pán)控制的處理速度較慢，當(dāng)硬盤(pán)控制器處理完一個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)，磁頭準(zhǔn)備要讀出或?qū)懭胂乱簧葏^(qū)的數(shù)據(jù)時(shí)，該扇區(qū)已經(jīng)通過(guò)了磁頭。這種情況下，硬盤(pán)控制器就只能等待磁盤(pán)再次轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，才能使得需要的扇區(qū)到達(dá)磁頭下面。

IBM公司的一位工程師想出了一個(gè)巧妙的辦法解決這個(gè)問(wèn)題，即對(duì)扇區(qū)不使用順序編號(hào)，而是使用一個(gè)交叉因子(Interleave)進(jìn)行編號(hào)。交叉因子用比值的方法來(lái)表示，如3∶1表示磁道上的第1個(gè)物理扇區(qū)為1號(hào)扇區(qū)，然后往下數(shù)3個(gè)物理扇區(qū)為2號(hào)扇區(qū)(也就是第4個(gè)物理扇區(qū))，這個(gè)過(guò)程持續(xù)下去直到給每個(gè)扇區(qū)編上邏輯號(hào)為止。

在早期的硬盤(pán)管理工作中，設(shè)置交叉因子需要用戶自己完成?，F(xiàn)在的硬盤(pán)BIOS已經(jīng)能夠自己解決這個(gè)問(wèn)題了，所以一般低級(jí)格式化程序不再提供交叉因子這一選項(xiàng)設(shè)置。1.1.3硬盤(pán)的基本參數(shù)

1．容量

硬盤(pán)是個(gè)人計(jì)算機(jī)中重要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件，其容量決定著個(gè)人計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，容量是硬盤(pán)最主要的參數(shù)。

硬盤(pán)的容量是由硬盤(pán)的磁頭數(shù)、柱面數(shù)和每磁道扇區(qū)數(shù)決定的，因PC機(jī)中每扇區(qū)容量為512字節(jié)，所以硬盤(pán)容量的具體計(jì)算公式為：

總?cè)萘?字節(jié)數(shù))=磁頭數(shù)×柱面數(shù)×每磁道扇區(qū)數(shù)×512

2．轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)速是指硬盤(pán)盤(pán)片每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，單位為r/m

(revolutionsperminute，轉(zhuǎn)/分鐘，通常寫(xiě)為rpm)。轉(zhuǎn)速越大，內(nèi)部傳輸速率就越快，訪問(wèn)時(shí)間就越短。轉(zhuǎn)速在很大程度上決定了硬盤(pán)的讀寫(xiě)速度。

3．平均尋道時(shí)間

平均尋道時(shí)間一般是指讀取數(shù)據(jù)時(shí)的尋道時(shí)間，單位為ms(毫秒)。它是指硬盤(pán)接到讀取指令后，磁頭移到指定的磁道上方所需時(shí)間的平均值。除了平均尋道時(shí)間外，還有道間尋道時(shí)間與全程尋道時(shí)間。

道間尋道時(shí)間(TracktoTrack或CylinderSwitchTime)指磁頭從當(dāng)前磁道上方移至相鄰磁道上方所需的時(shí)間。全程尋道時(shí)間(FullTrack或FullStroke)指磁頭從最外圈磁道上方移至最內(nèi)圈磁道上方，或從最內(nèi)圈磁道上方移至最外圈磁道上方所需的時(shí)間，基本上比平均尋道時(shí)間多一倍。

平均尋道時(shí)間是其中最重要的參數(shù)，它與磁頭的移動(dòng)速度有關(guān)，與硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。目前硬盤(pán)的平均尋道時(shí)間通常為8～12?ms，而SCSI硬盤(pán)(采用SCSI接口的硬盤(pán))的平均尋道時(shí)間都低于8?ms。平均尋道時(shí)間越短，硬盤(pán)性能越好。

4．?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率

數(shù)據(jù)傳輸速率是指硬盤(pán)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的速度，單位為兆字節(jié)每秒(MB/s)。硬盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸速率包括外部數(shù)據(jù)傳輸速率和內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率。

外部數(shù)據(jù)傳輸速率也稱接口傳輸速率，它是指系統(tǒng)總線與硬盤(pán)緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸速度。外部數(shù)據(jù)傳輸速率與硬盤(pán)的接口類型和硬盤(pán)緩存的大小有關(guān)。UltraATA/133接口的硬盤(pán)，其理論的外部數(shù)據(jù)傳輸速率為133?MB/s。內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率是指磁頭與硬盤(pán)的高速緩存之間的數(shù)據(jù)傳輸速度。內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率是影響硬盤(pán)整體性能的關(guān)鍵參數(shù)，一般取決于硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速和盤(pán)片數(shù)據(jù)磁區(qū)密度。這個(gè)參數(shù)通常使用MB/s或Mb/s為單位，這兩種單位之間的換算如下：

1?MB/s=8Mb/s

目前，硬盤(pán)的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率只能達(dá)到30?MB/s左右，由此可以看出，即使硬盤(pán)的外部數(shù)據(jù)傳輸速率很快，但難以提高的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率始終是制約硬盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸速率的瓶頸。

5．緩沖區(qū)容量

緩沖區(qū)容量也稱緩存容量，單位是MB。與主板上的高速緩存一樣，增加緩存的目的是為了解決系統(tǒng)前后級(jí)讀寫(xiě)速度不匹配的問(wèn)題，以提高硬盤(pán)的讀寫(xiě)速度。目前，緩存為2?MB和8?MB的硬盤(pán)比較常見(jiàn)，個(gè)別產(chǎn)品的緩存高達(dá)16?MB。

緩沖區(qū)的作用主要體現(xiàn)在預(yù)先讀取、預(yù)寫(xiě)緩存、存放臨時(shí)數(shù)據(jù)三個(gè)方面。

6．平均潛伏期

潛伏期是指磁頭已處于要訪問(wèn)的磁道時(shí)，等待所要訪問(wèn)的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)至磁頭下方的時(shí)間。平均潛伏期一般為盤(pán)片旋轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間的一半。盤(pán)片轉(zhuǎn)速越快，潛伏期越短。相同轉(zhuǎn)速的硬盤(pán)，它們的平均潛伏期是相同的。如7200?r/m的硬盤(pán)，它的平均潛伏期為4.17?ms。

7．平均訪問(wèn)時(shí)間

平均訪問(wèn)時(shí)間是指磁頭從起始位置到達(dá)目標(biāo)磁道位置，并且從目標(biāo)磁道上找到要讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)扇區(qū)所需時(shí)間的平均值。即：

平均訪問(wèn)時(shí)間?=?平均尋道時(shí)間?+?平均潛伏期

平均訪問(wèn)時(shí)間體現(xiàn)了硬盤(pán)的讀寫(xiě)速度，它包括硬盤(pán)的尋道時(shí)間與等待時(shí)間。

1.2格式化與分區(qū)

1.2.1低級(jí)格式化

對(duì)CMOSSetup中的硬盤(pán)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置后，硬盤(pán)可能仍然不能使用。為什么呢？回頭想想前面介紹的硬盤(pán)的柱面、磁頭和扇區(qū)，就不難理解這個(gè)問(wèn)題了。從工廠下線的硬盤(pán)通常還是“生盤(pán)”，只有對(duì)其劃分磁道和扇區(qū)后將其變成“熟盤(pán)”，用戶才能在上面記錄數(shù)據(jù)(現(xiàn)在大多數(shù)的硬盤(pán)在出廠前就已進(jìn)行了低級(jí)格式化，所以對(duì)于新盤(pán)這部分工作可以不做，但在以后的使用過(guò)程中可能需要再做)。

1．低級(jí)格式化的主要功能

硬盤(pán)低級(jí)格式化(LowLevelFormat)簡(jiǎn)稱低格，也稱硬盤(pán)物理格式化。它主要完成以下幾項(xiàng)功能：

(1)測(cè)試硬盤(pán)介質(zhì)；

(2)為硬盤(pán)劃分磁道；

(3)為硬盤(pán)的每個(gè)磁道按指定的交叉因子間隔安排扇區(qū)；

(4)將扇區(qū)ID放置到每個(gè)磁道上，完成對(duì)扇區(qū)的設(shè)置；

(5)對(duì)磁盤(pán)表面進(jìn)行測(cè)試，對(duì)已損壞的磁道和扇區(qū)作“壞”標(biāo)記；

(6)給硬盤(pán)中的每個(gè)扇區(qū)寫(xiě)入某一ASCII碼字符。

2．低級(jí)格式化的時(shí)機(jī)

硬盤(pán)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要存儲(chǔ)資源，使用時(shí)要重點(diǎn)保護(hù)，不到萬(wàn)不得已不要輕易對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行低級(jí)格式化。因?yàn)閷?duì)于使用中的硬盤(pán)，低級(jí)格式化前需要備份重要數(shù)據(jù)，即使不需要備份數(shù)據(jù)，在完成低級(jí)格式化后，進(jìn)行分區(qū)、高級(jí)格式化、安裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等操作也需要耗費(fèi)大量的時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于以下四種情況，可以考慮低級(jí)格式化：

(1)新購(gòu)置的硬盤(pán)或硬盤(pán)適配器，最好對(duì)硬盤(pán)重新進(jìn)行低級(jí)格式化。該過(guò)程可使硬盤(pán)和硬盤(pán)適配器相互良好匹配。

(2)因長(zhǎng)期使用出現(xiàn)壞扇區(qū)，致使在操作時(shí)常常出現(xiàn)“扇區(qū)未找到”的出錯(cuò)提示。這是由扇區(qū)ID丟失而引起的。扇區(qū)ID用于區(qū)分扇區(qū)，它們作為磁化的映像標(biāo)記到磁盤(pán)上，但它們也會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的存放或使用而逐漸消失。低級(jí)格式化是微機(jī)用戶刷新磁盤(pán)扇區(qū)ID的唯一辦法，它無(wú)法通過(guò)DOS的高級(jí)格式化Format來(lái)完成。

(3)合理地設(shè)置交叉因子，可改善硬盤(pán)的數(shù)據(jù)傳輸速率。用戶要改變一個(gè)硬盤(pán)的交叉因子，在大多數(shù)情況下，也只能通過(guò)低級(jí)格式化來(lái)完成。

(4)在硬盤(pán)經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣莫名其妙的問(wèn)題時(shí)，可以考慮做低級(jí)格式化。

3．硬盤(pán)低級(jí)格式化的方法

對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行低級(jí)格式化有多種方法，早期可在CMOS中完成，或用專門(mén)的磁盤(pán)工具軟件完成，也可在DEBUG中編寫(xiě)短小的程序來(lái)完成，現(xiàn)在主要用各硬盤(pán)廠商免費(fèi)提供的專用工具來(lái)完成，如DM，這里就不詳細(xì)闡述了。1.2.2分區(qū)

1．分區(qū)的概念

硬盤(pán)的容量通常都比較大，現(xiàn)在PC的標(biāo)準(zhǔn)配置中，硬盤(pán)的容量都在120GB以上。硬盤(pán)分區(qū)就是將一個(gè)硬盤(pán)分成多個(gè)獨(dú)立的區(qū)域，相互之間保持一定的獨(dú)立和聯(lián)系。新硬盤(pán)只有分區(qū)和格式化后才能使用。硬盤(pán)好比一個(gè)柜子，分區(qū)就是其中的一個(gè)抽屜，安裝操作系統(tǒng)和軟件就相當(dāng)于在抽屜里放置物品。分區(qū)規(guī)定了硬盤(pán)的使用范圍，不同用戶對(duì)分區(qū)有不同的要求，不同容量的硬盤(pán)分區(qū)也可能會(huì)有很大的差別。硬盤(pán)的分區(qū)，正如大柜子的使用，其中的隔板即組成邏輯分區(qū)(表現(xiàn)為一個(gè)個(gè)的邏輯盤(pán)符)，它有著不分區(qū)絕對(duì)無(wú)法比擬的好處。硬盤(pán)分區(qū)歸納起來(lái)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)便于硬盤(pán)的規(guī)劃、文件的管理?？梢詫⒉煌愋?、不同用途的文件，分別存放在硬盤(pán)分區(qū)后形成的邏輯盤(pán)中。對(duì)于多部門(mén)、多人員共用一臺(tái)計(jì)算機(jī)的情況，也可以將不同部門(mén)、不同人員的文件，存放在不同的邏輯盤(pán)中，以利于分類管理，互不干擾，避免用戶誤操作(誤執(zhí)行格式化命令、刪除命令等)，造成整個(gè)硬盤(pán)數(shù)據(jù)全部丟失。

(2)有利于病毒的防治和數(shù)據(jù)的安全。硬盤(pán)的多分區(qū)結(jié)構(gòu)更有利于對(duì)病毒的預(yù)防和清除。對(duì)裝有重要文件的邏輯盤(pán)，可以用工具軟件設(shè)為只讀，減少文件型病毒感染的幾率。即使病毒造成系統(tǒng)癱瘓，由于某些病毒只攻擊C盤(pán)，也可以保護(hù)其他邏輯盤(pán)的文件，從而把損失降到最低。

在計(jì)算機(jī)使用中，系統(tǒng)盤(pán)(通常是C盤(pán))因各種故障而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的現(xiàn)象是常有的，這時(shí)往往要對(duì)C盤(pán)做格式化操作。如果C盤(pán)上只裝有系統(tǒng)文件，而所有的用戶數(shù)據(jù)文件都放在其他分區(qū)和邏輯盤(pán)上，這樣即使格式化C盤(pán)也不會(huì)造成太大損失，最多是重新安裝系統(tǒng)，數(shù)據(jù)文件卻得到了保護(hù)。

(3)硬盤(pán)分區(qū)可有效地利用磁盤(pán)空間。DOS以簇為單位為文件分配空間，而簇的大小與分區(qū)大小密切相關(guān)。劃分不同大小的分區(qū)和邏輯盤(pán)，可減少磁盤(pán)空間的浪費(fèi)。

(4)提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。系統(tǒng)管理硬盤(pán)時(shí)，如果對(duì)應(yīng)的是一個(gè)單一的大容量硬盤(pán)，無(wú)論是查找數(shù)據(jù)還是運(yùn)行程序，其運(yùn)行效率都沒(méi)有分區(qū)后的效率高。

(5)便于為不同的用戶分配不同的權(quán)限。在多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)下，可以為不同的用戶指定不同的權(quán)限。文件放置在不同的邏輯盤(pán)上，比放置在同一邏輯盤(pán)的不同文件夾內(nèi)效果更好。

(6)安裝多個(gè)操作系統(tǒng)時(shí)，可能需要使用不同類型的文件系統(tǒng)，這也只能在不同的分區(qū)上實(shí)現(xiàn)。

(7)分區(qū)后邏輯盤(pán)容量比較小，有利于提高文件系統(tǒng)性能。

2．分區(qū)的規(guī)劃

硬盤(pán)分區(qū)對(duì)于電腦的正常運(yùn)行以及系統(tǒng)的維護(hù)有著極其重要的作用。合理的分區(qū)，可以使整理系統(tǒng)時(shí)變得更加輕松。如果分區(qū)不合理，在以后的使用中計(jì)算機(jī)將會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，如速度下降、系統(tǒng)不穩(wěn)定等。因此，對(duì)硬盤(pán)合理分區(qū)非常重要。當(dāng)然，硬盤(pán)的分區(qū)并不是一成不變的，隨著硬盤(pán)的實(shí)際容量的不同和客戶具體需求的不同，分區(qū)都會(huì)有差異。但是無(wú)論具體需求如何，硬盤(pán)分區(qū)一般都堅(jiān)持以下幾個(gè)劃分原則：

(1)系統(tǒng)分區(qū)(即操作系統(tǒng)安裝區(qū)域)不要過(guò)大，一般不能超過(guò)硬盤(pán)容量的2/5，否則會(huì)降低機(jī)器的運(yùn)行速度。

(2)安裝多個(gè)系統(tǒng)時(shí)，一定要把不同的系統(tǒng)安裝在不同的分區(qū)。

(3)系統(tǒng)和軟件安裝在不同分區(qū)，對(duì)于想用虛擬光驅(qū)的用戶，一定要?jiǎng)澐忠粋€(gè)足夠大的分區(qū)，以便在使用時(shí)能有足夠的硬盤(pán)空間。

(4)不同類型的文件一定要按照分區(qū)存放，否則一旦想要整理就會(huì)發(fā)覺(jué)無(wú)從下手。

(5)一定要?jiǎng)澇鰧ｉT(mén)或特定的分區(qū)，做好文件與系統(tǒng)的備份。1.2.3高級(jí)格式化

硬盤(pán)分區(qū)完成后，就建立起了一個(gè)個(gè)相互“獨(dú)立”的邏輯驅(qū)動(dòng)器。這時(shí)如果從光驅(qū)啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入DOS命令行環(huán)境，就可以看到DOS分區(qū)的邏輯盤(pán)符。這些邏輯盤(pán)符代表邏輯驅(qū)動(dòng)器，比如“C：”、“D：”等。系統(tǒng)一般按26個(gè)英文字母的順序排列，“A：”、“B：”是屬于軟驅(qū)的，試試鍵入“C：”或“D：”，回車后會(huì)看到系統(tǒng)提示“DISKMEDIAERROR”(磁盤(pán)介質(zhì)錯(cuò)誤)。為什么呢？因?yàn)檫@些邏輯磁盤(pán)只是一座座空城，要使用這些城堡，還需要在上面搭建文件系統(tǒng)。這個(gè)過(guò)程就是邏輯驅(qū)動(dòng)器的高級(jí)格式化。高級(jí)格式化一定是針對(duì)邏輯磁盤(pán)的，而不是針對(duì)物理磁盤(pán)或某個(gè)目錄的。由于文件系統(tǒng)和邏輯磁盤(pán)相對(duì)應(yīng)，因此也可以說(shuō)高級(jí)格式化針對(duì)文件系統(tǒng)。高級(jí)格式化的作用是對(duì)分區(qū)內(nèi)的扇區(qū)進(jìn)行邏輯編號(hào)、建立文件分配表(FAT)、建立根目錄及其文件目錄表(FDT)和數(shù)據(jù)區(qū)。

1．Format格式化硬盤(pán)分區(qū)

格式：

Format〈盤(pán)符〉[/S][/Q][/U]

命令參數(shù)說(shuō)明：

盤(pán)符——邏輯分區(qū)，不可缺省。

[/S]——將把DOS系統(tǒng)文件IO.SYS、MSDOS.SYS及COMMAND.COM復(fù)制到分區(qū)或軟盤(pán)上，使該分區(qū)或軟盤(pán)可以啟動(dòng)(若不選用該參數(shù)，則格式化后的硬盤(pán)只能讀寫(xiě)信息，而不能作為啟動(dòng)盤(pán))。

[/Q]——快速格式化。該參數(shù)并不會(huì)重新劃分磁盤(pán)的磁道和扇區(qū)，只能將磁盤(pán)根目錄、文件分配表以及引導(dǎo)扇區(qū)清成空白，因此格式化的速度較快。

[/U]——無(wú)條件格式化，即破壞原來(lái)磁盤(pán)上所有數(shù)據(jù)。不選該參數(shù)，則為安全格式化，這時(shí)先建立一個(gè)鏡像文件保存原來(lái)的FAT表和根目錄，必要時(shí)可用UNFORMAT恢復(fù)原來(lái)的數(shù)據(jù)。格式化開(kāi)始后，F(xiàn)ormat會(huì)提示：

WARNING:ALLDATAONNON——REMOVABLEDISKDRIVEC:WILLBELOST！

Proceedwithformat(Y/N)？

(警告：所有數(shù)據(jù)在C盤(pán)上，將會(huì)丟失，確實(shí)要繼續(xù)格式化嗎？)

輸入“Y”后格式化開(kāi)始，屏幕上會(huì)顯示格式化進(jìn)程。格式化結(jié)束時(shí)，F(xiàn)ormat提示用戶輸入邏輯盤(pán)卷標(biāo)名稱，并顯示格式化后的分區(qū)容量。

2．Windows格式化硬盤(pán)分區(qū)

進(jìn)入Windows2000/XP的控制面板→管理工具→計(jì)算機(jī)管理→磁盤(pán)管理中，選取相應(yīng)的分區(qū)，單擊右鍵，選擇“格式化”即可完成，還可以選擇快速格式化、完全格式化等操作，如圖1-14所示。圖1-14Windows格式化分區(qū)

3．PartitionMagic格式化硬盤(pán)分區(qū)

PartitionMagic對(duì)硬盤(pán)分區(qū)進(jìn)行圖形化的顯示，并用不同的顏色表示不同的文件(分區(qū))格式。方法為，在相應(yīng)的分區(qū)上單擊右鍵，選擇“Format”即可完成。在格式化對(duì)話框中會(huì)提示操作會(huì)破壞數(shù)據(jù)，可選擇不同的文件格式，如圖1-15所示。

4．其他格式化工具

各硬盤(pán)廠家提供的低級(jí)格式化工具，既可以幫助突破硬盤(pán)容量限制，也可以完成低級(jí)格式化、分區(qū)和高級(jí)格式化，如DM等。圖1-15PartitionMagic格式化分區(qū)1.2.4常用分區(qū)軟件的使用

1．PartitionMagic

PowerQuestPartitionMagic8.0(更高版本的使用方法與此類似)是一款硬盤(pán)分區(qū)工具軟件，它能夠處理容量超過(guò)20?G的大硬盤(pán)，支持的分區(qū)格式眾多，對(duì)FAT16/FAT32、NTFS、HPFS、Ext2和SWAP等分區(qū)都能很好地支持。其主要功能如下。

1)刪除已有分區(qū)

啟動(dòng)PowerQuestPartitionMagic8.0，進(jìn)入主界面，如圖1-16所示。圖1-16PowerQuestPartitionMagic8.0主界面選擇要?jiǎng)h除的分區(qū)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“Delete”項(xiàng)，顯示刪除分區(qū)對(duì)話框，如圖1-17所示。在其確認(rèn)框里輸入“OK”，再點(diǎn)擊“OK”按鈕，分區(qū)即被刪除。圖1-17刪除分區(qū)對(duì)話框

2)建立分區(qū)

用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)選未分配的硬盤(pán)空間(Unallocated部分)，在彈出的菜單中選擇“CreatePartition”，打開(kāi)創(chuàng)建分區(qū)對(duì)話框，如圖1-18所示。

在該對(duì)話框中，設(shè)定新建分區(qū)為主分區(qū)(PrimaryPartition)或邏輯分區(qū)(LogicalPartition)，以及分區(qū)類型(PartitionType)、卷標(biāo)(Label)、分區(qū)容量(Size)等參數(shù)后，點(diǎn)擊“OK”按鈕確定。一般情況下，第一個(gè)分區(qū)設(shè)為主分區(qū)，其余分區(qū)均設(shè)為邏輯分區(qū)。圖1-18創(chuàng)建分區(qū)對(duì)話框

3)激活和隱藏分區(qū)

激活分區(qū)的作用是告訴引導(dǎo)程序從被激活的分區(qū)啟動(dòng)操作系統(tǒng)。有時(shí)候用戶不希望某些分區(qū)的數(shù)據(jù)被訪問(wèn)，一個(gè)簡(jiǎn)單的方法就是隱藏該分區(qū)。用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)選分區(qū)，在彈出的菜單中選擇“Advanced”項(xiàng)，或者單擊菜單欄中的“Operations”→“Advanced”項(xiàng)，如圖1-19所示。

在“Advanced”子菜單中選擇“SetActive...”項(xiàng)，表示激活該分區(qū)；選擇“HidePartition...”項(xiàng)，表示隱藏該分區(qū)。注意，只能保持一個(gè)分區(qū)作為激活分區(qū)。圖1-19激活/隱藏分區(qū)4)分區(qū)合并

用戶可以根據(jù)需要將兩個(gè)分區(qū)合并，被合并的分區(qū)作為一個(gè)子目錄嵌入另外一個(gè)分區(qū)。其方法為：點(diǎn)擊選擇一個(gè)分區(qū)，選擇“Operations”→“Merge”菜單項(xiàng)，彈出分區(qū)合并對(duì)話框，如圖1-20所示，在FolderName框中填入目錄名，然后單擊“OK”按鈕確認(rèn)。本例將D分區(qū)作為一個(gè)子目錄合并到C分區(qū)之中。圖1-20分區(qū)合并對(duì)話框

5)調(diào)整分區(qū)容量

調(diào)整分區(qū)容量是PQMagic(PowerQuestPartitionMagic)工具軟件的一個(gè)很有特色的功能。用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)選分區(qū)，在彈出的菜單中選擇“Resize/Move”項(xiàng)，彈出調(diào)整分區(qū)容量對(duì)話框，如圖1-21所示。

在該對(duì)話框中，用鼠標(biāo)拖動(dòng)分區(qū)邊界上的滑塊，或者重新輸入分區(qū)的起始(FreeSpaceBefore)、結(jié)束(FreeSpaceBefore/After)位置，以調(diào)整分區(qū)大小。

利用PQMagic對(duì)分區(qū)做出修改后，在退出前必須點(diǎn)擊“Apply”按鈕執(zhí)行操作，否則分區(qū)還將保持原來(lái)的狀態(tài)。圖1-21調(diào)整分區(qū)容量對(duì)話框

2．SFDisk

SFDisk也是一個(gè)常用的分區(qū)維護(hù)軟件，其功能與PQMagic類似，在此就不再贅述。SFDisk主界面及其主要功能菜單分別如圖1-22、圖1-23所示。

在分區(qū)操作結(jié)束后，要選擇“Partition”→“SaveChanges”菜單項(xiàng)保存對(duì)硬盤(pán)的修改。圖1-22SFDisk主界面圖1-23SFDisk主要功能菜單1.3MBR和分區(qū)表

1.3.1MBR和X86微機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程

1．微機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程

在討論MBR(主引導(dǎo)記錄)之前，我們首先以X86計(jì)算機(jī)和WindowsXP操作系統(tǒng)為例了解一下微機(jī)系統(tǒng)的啟動(dòng)。安裝了WindowsXP系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程大致分為三個(gè)階段：自檢、引導(dǎo)和內(nèi)核加載。

1)自檢階段

X86計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后，計(jì)算機(jī)首先運(yùn)行BIOS啟動(dòng)代碼，運(yùn)行自檢程序(POST)，依次檢測(cè)CPU、ROM、BIOS、系統(tǒng)時(shí)鐘、DMA、64?KBRAM、中斷、顯卡、內(nèi)存、I/O接口、硬軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、鍵盤(pán)、即插即用設(shè)備、CMOS設(shè)備等，以檢測(cè)硬件設(shè)備工作是否正常。當(dāng)檢測(cè)到錯(cuò)誤后會(huì)發(fā)出蜂鳴報(bào)警聲，屏幕上則顯示報(bào)錯(cuò)信息。如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，BIOS加載硬盤(pán)主引導(dǎo)記錄(MBR)并運(yùn)行引導(dǎo)程序。MBR引導(dǎo)程序檢測(cè)分區(qū)并加載活動(dòng)分區(qū)的操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄(DBR)。最后DBR引導(dǎo)程序從硬盤(pán)上加載并執(zhí)行NTLDR文件。

2)引導(dǎo)階段

這個(gè)階段，WindowsXP引導(dǎo)程序NTLDR將CPU工作方式轉(zhuǎn)換為32位平面內(nèi)存模式(識(shí)別全部系統(tǒng)內(nèi)存)，加載小型文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序(識(shí)別NTFS、FAT分區(qū))。然后NTLDR開(kāi)始解析boot.ini文件，確定操作系統(tǒng)所在分區(qū)。接著NTLDR加載NTDETECT.COM程序，收集計(jì)算機(jī)硬件信息，并寫(xiě)入到注冊(cè)表“HKEY_LOCAL_MACHINE\HARDWARE”子項(xiàng)中。

3)內(nèi)核加載階段

本階段，NTLDR先加載內(nèi)核程序(NTOKRNL.EXE)和硬件抽象層(HAL.DLL)，然后選擇并加載適當(dāng)?shù)脑O(shè)備驅(qū)動(dòng)和服務(wù)，最后NTLDR將控制權(quán)交給內(nèi)核程序，系統(tǒng)引導(dǎo)結(jié)束。

2．MBR

MBR是MasterBootRecord的縮寫(xiě)，意思是主引導(dǎo)記錄。MBR位于硬盤(pán)的0柱面、0磁頭、1扇區(qū)，內(nèi)容如圖1-24所示。

MBR大小為1個(gè)扇區(qū)，512字節(jié)，結(jié)構(gòu)如表1-3所示。表1-3MBR結(jié)構(gòu)圖1-24MBR數(shù)據(jù)表1-3中列出的MBR各組成部分大小并不是一成不變的，由于MBR是由分區(qū)軟件建立的，所以不同分區(qū)軟件生成的MBR不盡相同，但前三部分占用446字節(jié)是固定的，后面接64字節(jié)的分區(qū)信息表和2字節(jié)的結(jié)束標(biāo)志。MBR的主要功能有兩個(gè)：檢測(cè)分區(qū)和存放分區(qū)信息。如前面所述，啟動(dòng)過(guò)程的自檢階段，MBR引導(dǎo)程序?qū)⒈惠d入內(nèi)存并執(zhí)行。引導(dǎo)程序根據(jù)分區(qū)信息表識(shí)別出硬盤(pán)的所有分區(qū)，通過(guò)檢測(cè)80標(biāo)志找到活動(dòng)分區(qū)，再將引導(dǎo)控制權(quán)交給活動(dòng)分區(qū)的操作系統(tǒng)的引導(dǎo)扇區(qū)，引導(dǎo)程序啟動(dòng)操作系統(tǒng)。分區(qū)信息表結(jié)構(gòu)將在1.3.3節(jié)介紹。

3．虛擬MBR

細(xì)心的讀者可能已經(jīng)注意到分區(qū)信息表只有64字節(jié)，共能存放4個(gè)分區(qū)的信息。然而，現(xiàn)在的硬盤(pán)容量通常都很大，分區(qū)數(shù)超過(guò)4個(gè)的情況很普遍，那么如何處理硬盤(pán)分區(qū)數(shù)多于4個(gè)的情況呢？現(xiàn)在的分區(qū)軟件使用虛擬MBR技術(shù)解決了這個(gè)問(wèn)題。所謂虛擬MBR，指MBR將硬盤(pán)定義為兩個(gè)分區(qū)，即主分區(qū)和擴(kuò)展分區(qū)(通常是除主分區(qū)外剩余的所有硬盤(pán)空間)，然后在擴(kuò)展分區(qū)上再定義主分區(qū)和擴(kuò)展分區(qū)，直到所有分區(qū)定義完畢。利用虛擬MBR可以定義任意多個(gè)分區(qū)，這些分區(qū)形成一個(gè)分區(qū)鏈，MBR引導(dǎo)程序每次啟動(dòng)時(shí)就沿著這個(gè)分區(qū)鏈完成所有分區(qū)的檢測(cè)。由于虛擬MBR的主要作用是定義分區(qū)，所以它只包含分區(qū)信息表，不包含引導(dǎo)程序和提示信息，如圖1-25所示。圖1-25虛擬MBR1.3.2DiskEdit軟件

DiskEdit原本是諾頓(Norton)工具包中的一個(gè)磁盤(pán)編輯器軟件，它可以脫離諾頓集成環(huán)境單獨(dú)使用。DiskEdit軟件的優(yōu)點(diǎn)首先是功能強(qiáng)大，用于編輯磁盤(pán)扇區(qū)，可以直接修改硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)；其次是軟件本身比較小，無(wú)需安裝，使用方便。但是DiskEdit軟件由于開(kāi)發(fā)較早，不能識(shí)別之后的FAT32文件系統(tǒng)，只能以物理盤(pán)方式訪問(wèn)硬盤(pán)，故給使用帶來(lái)了稍許不便?？偟膩?lái)說(shuō)，DiskEdit是一款十分好用的磁盤(pán)編輯軟件，是數(shù)據(jù)恢復(fù)的必備工具之一。

DiskEdit(以下簡(jiǎn)稱DE)在DOS環(huán)境下運(yùn)行。運(yùn)行DE后要做的第一步是選擇驅(qū)動(dòng)器，點(diǎn)擊“Object”→“Drive”菜單項(xiàng)，彈出驅(qū)動(dòng)器選擇對(duì)話框，如圖1-26所示。

在該對(duì)話框右邊的欄目中選擇“physicaldisks”項(xiàng)，在左側(cè)設(shè)備列表中選中硬盤(pán)，點(diǎn)擊“OK”按鈕進(jìn)入，其主界面如圖1-27所示。

如果畫(huà)面不是如圖1-27所示，可選擇“View”→“AsHex”菜單項(xiàng)，將顯示模式置為十六進(jìn)制。圖1-26選擇驅(qū)動(dòng)器對(duì)話框圖1-27DiskEdit主界面

DE的主要功能如下：

(1)選擇物理扇區(qū)。DE允許編輯部分物理扇區(qū)，而不是整個(gè)硬盤(pán)的所有扇區(qū)。點(diǎn)擊“Object”→“PhysicalSector”菜單項(xiàng)，彈出如圖1-28所示的對(duì)話框。在該對(duì)話框中的第一欄“StartingSector”處填入起始扇區(qū)，在“NumberofSectors”欄內(nèi)填寫(xiě)要編輯的扇區(qū)數(shù)目，點(diǎn)擊“OK”按鈕確認(rèn)，DE將只能訪問(wèn)指定范圍的扇區(qū)。圖1-28物理扇區(qū)編輯范圍選擇對(duì)話框(2)查找數(shù)據(jù)。選擇“Tools”→“Find”菜單項(xiàng)，彈出如圖1-29所示的對(duì)話框。用戶可分別以ASCII碼或十六進(jìn)制方式輸入需查詢的數(shù)據(jù)。有些查詢需要從每扇區(qū)特定位置開(kāi)始搜索，這時(shí)可在特定偏移欄(Searchatspecifiedsectoroffset)填入偏移量值。如果忽略搜索文本大小寫(xiě)，應(yīng)勾選“IgnoreCase”選項(xiàng)。最后點(diǎn)擊“Find”按鈕，DE開(kāi)始搜索并停在第一個(gè)搜索到的文本串處，按Ctrl+G組合鍵則繼續(xù)查找。圖1-29文本查找對(duì)話框(3)修改數(shù)據(jù)。DE啟動(dòng)后默認(rèn)為只讀模式，用戶只能查看數(shù)據(jù)而不能修改數(shù)據(jù)，所以要先點(diǎn)擊“Tools”→“Configuration”菜單項(xiàng)，彈出如圖1-30所示的配置對(duì)話框。在其中勾掉“ReadOnly”選項(xiàng)，點(diǎn)擊“OK”按鈕確定，這時(shí)用戶就可以直接修改扇區(qū)數(shù)據(jù)了。修改好后，點(diǎn)擊“Edit”→“WriteChanges”菜單項(xiàng)確認(rèn)修改。圖1-30配置對(duì)話框

(4)復(fù)制數(shù)據(jù)。DE中復(fù)制數(shù)據(jù)有兩種方式，即剪貼板方式和直接對(duì)拷方式?？截悢?shù)據(jù)量較少的情況下，可用剪貼板方式。首先將光標(biāo)放在數(shù)據(jù)塊起始處，選擇“Edit”→“Mark”菜單(或按Ctrl+B組合鍵)，再用數(shù)字方向鍵選擇要拷貝的數(shù)據(jù)塊，然后選擇“Edit”→“Copy”菜單項(xiàng)(或按Ctrl+C組合鍵)；將光標(biāo)置于拷貝目的開(kāi)始處，選擇“Edit”→“PasteOver”菜單項(xiàng)(或按Ctrl+V組合鍵)，最后點(diǎn)擊“Edit”→“WriteChanges”菜單項(xiàng)確認(rèn)保存。復(fù)制大量數(shù)據(jù)時(shí)，可先用物理扇區(qū)選擇的方法選定要復(fù)制的全部扇區(qū)，然后點(diǎn)擊“Tools”→“WriteObjectTo”菜單項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中選中“tophysicalsectors”項(xiàng)，接著輸入復(fù)制的目標(biāo)位置(柱面、磁頭或扇區(qū))，如圖1-31所示，確認(rèn)后數(shù)據(jù)即開(kāi)始復(fù)制。圖1-31扇區(qū)復(fù)制對(duì)話框1.3.3分區(qū)表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

分區(qū)表位于MBR內(nèi)，占64個(gè)字節(jié)，可以描述4個(gè)分區(qū)的信息，數(shù)據(jù)實(shí)例如圖1-32所示，結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1-4。圖1-32分區(qū)信息表表1-4分?區(qū)?表?結(jié)?構(gòu)早先的小容量硬盤(pán)，其柱面號(hào)的識(shí)別有些復(fù)雜。起始和結(jié)束扇區(qū)字節(jié)的高2位存放柱面號(hào)數(shù)據(jù)。例如表1-4