第4章_硬盘的分区和格式化

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DPT用来记录磁盘到底分了几个分区以及分区的一
些信息，磁盘分区有许多好处，比如不同的分区放不同
的数据，又或者可以安装多操作系统等等。DPT只有64
个字节，分成了四项，分别为第一~四分区表项，图中
红色虚线箭头指向的。每个分区表项占16个字节，因此
一个磁盘只能分为四个分区，即四个主分区。当然如果
想增加更多的分区，其中一个主分区可以当成扩展分区
4.1.2 硬盘的寻址方式
磁盘经过低级格式化后，就有了扇区，我们就可以往里面写 数据了，但是如何来确定我们的数据写到哪个扇区呢?如果我 们不告诉计算机，它是不知道的。因此我们应该找到我们需 要写入或读出数据的扇区，也就用到了磁盘寻址”。 （1）找到一个具体的扇区，可以通过提供柱面号( Cylinder) ，磁头号( Header)、扇区号( sector)，就能唯一确定那个扇 区了，这种寻址方式称为CHS寻址方式。例如CHS为0/0/1表 示0号柱面、0号磁头、1号扇区，也就是整块磁盘的第一个扇 区；60800/254/63，表示60800号柱面，255号磁头，63号扇 区，表示我的磁盘的最后一个扇区；
，在扩展分区里面新建逻辑分区。
4.2.1 Start Sections
• 磁盘分区表的四个分区表项内容格式一致，我们拿出一 个分区表项（16字节）看看都包含了什么。
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第1个字节：如果为0x80，表示是激活分区，那么
前面的MBR引导程序就把控制权给这个分区。四个分区
只能有一个是激活的。0x00表示非激活的分区。
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第2-4个字节：主分区的第一个扇区的CHS地址，
里面有程序代码的。
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第5个字节：主分区的类型。例如01表示
FAT32,05表示extended（如果一个分区的主分区id号
为05，那么它就是一个扩展分区了，我的硬盘扩展分区
的标志是0F，表示Win95Extended）等，具体可参看
分区类型标志。
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第6-8个字节：主分区的最后一个扇区的CHS地址
4.2.1 Start Sections
• MBR中包含了整个硬盘的一些参数和一段引导程序，引 导程序就会去DPT磁盘分区表里面去找到底从硬盘的哪 个分区去启动（具有激活标志的分区），找到后就把控 制权交出去，不过这之前会先检查DPT磁盘分区表是否 正确。
• （2）DPT（64字节）：Disk Partition Table，磁盘 分区表
拟分区表，虚拟MBR，类似于整个磁盘的第一个扇区，
但是它没有引导程序，只有一个扩展分区表和0x55AA
结束标志，其中扩展分区表由四部分组成。里面的第二
项可以找到下一个逻辑分区的位置。
• （2）引导扇区：同前。
• （3）数据区：同前。
4.2.4 思考硬盘数据结构
• 主引导扇区（MBR.DPT）和扩展引导扇区（EBR）是 通过分区建立的；
4.2 硬盘里的数据结构
4.2.1 Start Sections
• 一、Start Sections：
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这个开始扇区部分有1MB大小，其中第一个扇区，
也是整个磁盘的第一个扇区，位于0柱面0磁头1扇区，
也叫做主引导扇区，一共512个字节，分为了三部分：
• （1）MBR（446字节）：Main Boot Record，主引
4.1.2 硬盘的高级格式化
（1）硬盘的高级格式化，就是给分区确定一种文件系统格式 ，让用户能够通过文件系统进行文件的各种增删查改的操作 （2）常见的文件系统格式有FAT32、NTFS、EXT2、EXT3 、SWAP等。
4.2 硬盘里的数据结构
思考：要理解硬盘分区、高级格式化的意义，要通过LBA的 硬盘数据结构图解弄懂硬盘寻址的工作原理，这样才能弄懂 硬盘分区和高级格式化的意义；也能学会怎么样去进行硬盘 的分区和格式化操作。
（3）现在的硬盘采用的寻址方式都是LBA方式。
4.1.2 硬盘分区的意义
一个物理参数已经确定的硬盘，想提供给用户使用，首先要 进行分区，联系到文件系统，可以理解为C盘使用那一段范围 的扇区，D盘使用那一段范围的扇区等。
4.1.2 硬盘的高级格式化
（1）硬盘的高级格式化，就是给分区确定一种文件系统格式 ，让用户能够通过文件系统进行文件的各种增删查改的操作 （2）常见的文件系统格式有FAT32、NTΒιβλιοθήκη S、EXT2、EXT3 、SWAP等。
• （2）DATA数据区：存储数据，不同的文件系统，如 fat、ntfs还会细分。
4.2.3 扩展分区
• 我的最后一个主分区当做扩展分区，里面有两个逻辑分 区E盘和F盘，每一个逻辑分区由几部分组成。
• （1）扩展分区表
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扩展分区的第一个逻辑分区的第一个扇区，叫做
EBR，extended boot record，扩展分区记录或者虚
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本章学习要点:
• 硬盘的低级格式化、分区和高级格式化的作用 • 硬盘的寻址方式 • 硬盘的数据结构以及每一部分的含义 • 分区和高级格式化各对硬盘数据结构的作用 • 分区和高级格式化的大致步骤
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4.1 概述
我们知道硬盘里面重要的几个概念：磁头（Head）、柱面 （Cylinder）、扇区（Sector），下图是我电脑的这几项的 数据，用DiskGenius查看的，通过此图学习几个概念：
，所以我们改改分区表，也可以修改磁盘分区的大小。
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第9-12个字节：该主分区的第一个扇区的逻辑地
址LBA。
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第13-16个字节：主分区的扇区总数。
4.2.2 主分区
• 我的磁盘分了三个主分区，分别为系统保留、C盘、D盘 ，我们以C盘为例，看看主分区所占用的扇区，可以分 为几部分。
• （1）引导扇区：OS Boot Record，主分区的引导记录 ，有时也叫卷引导记录（Volume boot record）含有 一段操作系统的引导程序，如果该分区是激活的，可以 通过它来启动本主分区的操作系统。
先来整体上看一下，上面图是我电脑的磁盘，按照LBA寻址 ，把所有的扇区按照从左到右，依次排开，最左边为第一块 扇区，最右边是最后一块扇区，所有数据信息就存储在里面 。从左到右分为了几部分：Start Sections-->Partition1（ 系统保留分区）-->Partition2（C盘）--->Partition3（D 盘）-->Partition4（E盘）-->Partition5（F盘），其中Pa rtition1~3是主分区，Partion4~5是扩展分区上的两个逻辑 分区，里面绿色的部分是分区与分区之间的Partition gap， 大小为1MB，最后黄色的表示Unpartitional space，没有 利用的，也是1MB。下面开始分开逐个来解释一下。
第四章 硬盘分区与格式化
一块全新的硬盘必须经过分区之后才能正常使用，分区从 实质上说就是对硬盘的一种格式化，即经过低级格式化、分区 和高级格式化这3个处理步骤后，才能被计算机用来存储数据。 一般情况下，硬件在出厂时只进行了低级格式化处理，因此在 安装操作系统之前，还需要对硬盘进行“分区”和“格式化” 处理。
导记录
4.2.1 Start Sections
• 如果直接说MBR可能不知道它从何而来，我们从开机来 看看，它到底在什么时候起作用的。我们按下电脑的开 机按键，就给主板通上了电，上面的bios程序开始运行 ，对电脑硬件进行检测，然后就需要我们去选择First boot device，我们可以从U盘启动、从光盘启动，当然 也可以从硬盘启动，而且很多时候默认的是从硬盘启动 。如果我们选择了从硬盘启动，那么bios程序就会读取 该设备的第一个扇区的数据，也就是前面512个字节， 如果最后两个字节不是以0x55AA结束，那么表示这个 设备不可以用来启动；如果是0x55AA，那么表示该设 备可以用来启动，bios程序就会有一个jump的操作， 跳转到硬盘这一个扇区的代码，把操作交给硬盘，那么 跳转的是哪儿呢？就是我们要说的MBR，主引导记录。
4.1.2 硬盘的寻址方式
（2）找到一个具体的扇区，还可以使用另外一种方式，那就 是仅仅提供扇区号来确定，叫做LBA，逻辑寻址，或者线性 寻址。
例如0号柱面0号磁头扇区数为100个（这里不是68个了， 因为外圏比内圏扇区数多），其对应的物理编号为1~100， 但是对应的LBA逻辑号为0~99(逻辑编号从0开始)；0号柱面1 号磁头对应扇区物理编号为1~100，但是对应的LBA逻辑标号 为100~199，以此类推，因此所有的扇区编号为：0~976773 167，相当于把一个一个的柱面展开，然后连接起来了。
• 分区之后还不能立即通过文件系统使用硬盘，必须接着 进行下一步，高级格式化；
• 文件分配表以及目录区是通过高级格式化建立的； • 经过高级格式化后每个分区有自己的文件系统格式，每
种格式有支持它的操作系统； • 删除分区只是删除了MBR、EBR，并没有删除数据区，
那么，在经常进行磁盘整理，文件存储较连续的前提下 ，通过磁盘恢复工具可以恢复大部分数据。
1、硬盘的低级格式化
2、硬盘的寻址方式
3、分区的意义
4、高级格式化
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4.1.1 硬盘的低级格式化
上面我们列举了我的磁盘里面柱面、扇区数目，这些数目是 怎么来的呢？一个空白的硬盘可以想象成个“铁砖头”，并 没有这些所谓的磁道、柱面、扇区等参数，出厂前，硬盘厂 家往往会进行格式化，确定硬盘的柱面、扇区等等物理参数 ，这就是所谓的“低级格式化”，这种格式化和操作系統是 没有关系的。