硬盘数据组织结构
硬盘主引导记录(MBR)及其结构详解

硬盘主引导记录(MBR)及其结构详解硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区,FDISK程序写到该扇区的内容称为主引导记录(MBR)。
该记录占用512个字节,它用语硬盘启动时将系统控制权交给用户指定的,并在分区表中登记了的某个操作系统区。
1.MBR的读取硬盘的引导记录(MBR)是不属于任何一个操作系统,也不能用操作系统提供的磁盘操作命令来读取它。
但我们可以用ROM-BIOS中提供的INT13H的2号功能来读出该扇区的内容,也可用软件工具Norton8.0中的DISKEDIT.EXE来读取。
用INT13H的读磁盘扇区功能的调用参数如下:入口参数:AH=2 (指定功能号)AL=要读取的扇区数DL=磁盘号(0、1-软盘;80、81-硬盘)DH=磁头号CL高2位+CH=柱面号CL低6位=扇区号CS:BX=存放读取数据的内存缓冲地址出口参数:CS:BX=读取数据存放地址错误信息:如果出错CF=1 AH=错误代码用DEBUG读取位于硬盘0柱面、0磁头、1扇区的操作如下:A>DEBUG-A 100XXXX:XXXX MOV AX,0201 (用功能号2读1个扇区)XXXX:XXXX MOV BX,1000 (把读出的数据放入缓冲区的地址为CS:1000)XXXX:XXXX MOV CX,0001 (读0柱面,1扇区)XXXX:XXXX MOV DX,0080 (指定第一物理盘的0磁头)XXXX:XXXX INT 13XXXX:XXXX INT 3XXXX:XXXX (按回车键)-G=100 (执行以上程序段)-D 1000 11FF (显示512字节的MBR 内容)2.MBR 的组成一个扇区的硬盘主引导记录MBR 由如图6-15所示的4个部分组成。
·主引导程序(偏移地址0000H--0088H ),它负责从活动分区中装载,并运行系统引导程序。
·出错信息数据区,偏移地址0089H--00E1H 为出错信息,00E2H--01BDH 全为0字节。
外存储器

基于DRAM的固态硬盘:采用DRAM作为存储介质,它仿效传统 硬盘的设计,它是一种高性能的存储器,而且使用寿命很长, 美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。DRAM固态硬盘属 于比较非主流的设备,主要用于服务器中。
第五章 外存储器
5.1.5 固态硬盘(SSD)
优点: 读写速度快:采用闪存作为存储介质,读取速度相对机械硬 盘更快。固态硬盘不用磁头,寻道时间几乎为0。固态硬盘的快 绝不仅仅体现在持续读写上,随机读写速度快才是固态硬盘的 终极特色,这最直接体现在绝大部分的日常操作中。最常见的 7200转机械硬盘的寻道时间一般为12-14毫秒,而SSD可达到0.1 毫秒甚至更低。
第五章 外存储器
5.2.4
1.保持光驱、光盘清洁;
2.定期清洁保养激光头; 3.保持光驱水平放置;
光驱的维护
4.养成关机前及时取盘的习惯; 5.减少光驱的工作时间; 6.少用盗版光盘,多用正版光盘; 7.正确开关盘盒; 8.利用程序进行开关盘盒;
9.谨慎小心维修;
10.尽量少放影碟;
第五章 外存储器
固态硬盘的存储介质分为两种,一种是采用闪存 (FLASH芯片)作为存储介质,另外一种是采用DRAM 作为存储介质。
第五章 外存储器
5.1.5 固态硬盘(SSD)
基于闪存类 基于闪存的固态硬盘:采用FLASH芯片作为存储介质,这也是 通常所说的SSD。它的外观可以被制作成多种模样,例如:笔记 本硬盘、微硬盘、存储卡、U盘等样式。这种SSD固态硬盘最大 的优点就是可以移动,而且数据保护不受电源控制,能适应于 各种环境,但是使用年限不高,适合于个人用户使用。 基于DRAM类
第五章 外存储器
5.4.2 软盘驱动器
1976年世界上第一台5.25英寸软盘驱动器由Shugart Assaciates公司为IBM的大型机研发成功,1980年索尼公司推出 了3.5英寸软驱,1.44MB、125KB/s传输速度、300rpm转速、 容易损坏。
FAT16磁盘数据结构分析

节,所以 FAT16 最大可以管理 2GB 字节的空间。FAT16 系统有从 10000H 时,该值为 0。
0002H 到 FFEFH 个可用簇号(FFF0H 到 FFFFH 另有定义,用来表示
每个 FAT 分区所占扇区数:FATSz16=242。对 FAT32 此值为0;
坏簇,文件结束簇等),允许每一逻辑盘的数据区最多不超过 FFEDH
Block),此扇区包含有磁盘的重要信息,是掌握 FAT 结构的关键。这
目录项所占的扇区数与有多少个目录项有关,它将占有(目录项
个扇区又叫做保留扇区、或 0 扇区。
*32/ 每扇区字节数 +1)个扇区。
保留扇区中引导记录占据 512byte ,其中 MBR (Mas ter Boot
0x0~ 0x7 字节记录文件的主文件名,0x8~ 0xA 记录文件的扩展
的,第二个 FAT 表是第一个
节),总共占据512 个字节的空间,另外还有一部分没有用的空间。根
FAT 表的备份。FAT 如此重
据主引导记录,某磁盘的具体数据如下:
要,保存两个以便第一个损坏
每扇区字节数(Bytes per s ector):Byts PerSec=0200H=512 字
时,还有第二个可用。文件系
信息技术
FAT16 磁盘数据结构分析
司新生 (鹤壁职业技术学院)
摘 要 :本文以某一 FAT 格式的电子盘数据为依据,对 FAT16 文件系统 放。FAT 表对应项中记录着它所代表的簇的信息:如本簇是否被占
的四个区的组织结构、偏移地址及各字段的含义进行了分析。根据根目录项 内容与 FAT 表项中的数据就可精确定位文件(或文件夹)在磁盘中的具体位 置,从而找到该文件的内容。
常见硬盘数据恢复的思想与方法

的。格式化操作可 以使用 F O R MAT命令 , 或其他 的分区 、 格式 除 , 只 是在 其 它 地 方做 了标 记 , 改 变 了状 态 。每 个 分 区 的 0 扇 区
化 工具 等 。也 可 以在 W i n d o ws 系统 的安 装 或 磁盘 管 理 中 完 成 。 记 录 了这 个 分 区 的 文 件 系 统 信 息 。 当数 据 丢 失确 定活动分 区号, 并读 出相应操作 可 以对 Z I P文 件及 微 软 的 Of i f c e系 列 文 档 进 行 修 复 , 其 界 面如
系 统 的 引 导 记录 : 第 四, 检 查操 作系 统 引 导记 录 的正 确 性 , D OS
引导扇 区末尾存 在着 一爪‘ ‘ 5 5 A A’ , H标志 , 供引导程序识别; 第 五, 把操作系统 的引导记录调入 内存加 以执行 , 操作系统就此
致, 主要完成的任务 是: 第 一, 存放 硬盘分区表 , 这 是 硬 盘 正确 据 ,被 破 坏 的硬 盘 中 像 丢 失 的 引 导记 录 、 B1 0S参 数 数 据 块 、 分 读 写 的 关 键 数据 ; 第二 , 检 查硬 盘 分 区 的 正确 性 , 要求 只 能 且必 区表 、 F AT表 、 引 导 区都 可 以 由它 来 恢 复 。 另 外 , 应 用 该 软 件还
开 始 启动 。 ( 2 ) 分 区表 。 传 统 的 分 区方 案 是 将 分 区信 息 保 存 到磁
盘 的第一个扇 区 中的 6 4个字节 中,每个分区项 占用 l 6个字
节, 这 l 6个 字 节 中 存 有 活 动 状 态 标 志 、 文件系统标识 、 起 止 柱 面号、 磁头 号、 扇区号、 隐含扇区数 目、 分 区总 扇 区 数 目等 内 容 。
浅析硬盘故障完全处理

Dic so o s us i n n HDD i e Co p e e y Pr c s i Fa l m l t l o e sng ur
t n ,t e h r i l a p a a ey o u t , u h a h me g n eo a e tr ,t e ma trb o e o d d ma e a g e i s h a d d s wi p e ra v r t f a l s c st e e r e c fb d s c o s h s o t c r a g ,d ma e t t o k l i f s e r oh p ri o a l .T e h r ik f i r l y a s st e s se t l lwl ,fe u n r s e rd t o s v n c u e h o u e a t n t b e h a d d s al e awa sc u e h y tm 1 n s t i u ox o y r q e tc a h s o aa l s ,e e a s s te c mp tr d e o tr. h rf r ,we n e p r p a ep o e sn to o s le t e v r u a d d s al r . o s n tsat T e eo e e d a p o r t r c si g meh d t ov a i sh r ik fi e i h o u
引导扇 区 、 作 系 统 引 导 记 录 ( B 、 件 分 配表 操 D R) 文 ( A ) 文 件 目录表 ( D ) FT 、 F T 和用 户数 据 区 ( A A) DT 。
低级格式化..

数据恢复技术
二、对硬盘进行低级格式化 1、低级格式化的主要功能 硬盘低级格式化(low level format)简称低格,也称硬盘物理格式化 ( physical format)。 它的作用是检测硬盘磁介质,划分磁道,为每个磁道划分扇区,并根据用户 选定的交叉因子(Interleave)安排扇区在磁道中的排列顺序等。 概括地说,硬盘低级格式化主要完成以下几项功能: ① 测试硬盘介质; ② 为硬盘划分磁道; ③ 为硬盘的每个磁道按指定的交叉因子间隔安排扇区; ④ 将扇区 ID 放置到每个磁道上,完成对扇区的设置; ⑤ 对磁盘表面进行测试,对已损坏的磁道和扇区做“坏”标记; ⑥ 给硬盘中的每个扇区写入某一 ASCII码字符。
一块硬盘,就是所有容量都划分给一个分区,也要显式地进行这个操作来 指定。所以,对硬盘做完低级格式化后,必须进行分区操作,通过分区来完成 主引导记录的写入。 也正是这个原因,很多独立发行的低级格式化软件,也同时是一个分区软件, 可以完成硬盘分区功能,如DM软件等。
数据恢复技术
三、对硬盘进行分区
硬盘分区: 针对微软的操作系统(主要是DOS/WINDOWS)在进行硬盘分区 时,首要考虑的问题是分几个区,各分区的容量及扩展分区中的逻辑盘 的大小如何确定,以及各分区或逻辑盘采用什么格式等问题。 1)分区格式的选择 针对微软的操作系统(DOS或WINDOWS),常见的分区格式主 要包括:FAT 16、FAT 32、NTFS以及exFAT(Extended File Allocation Table, 扩展的FAT,又被称为FAT64)等等。 FAT 16采用16位的空间分配表,最大可以支持2GB的磁盘分区,而且 此时簇大小为32KB。该分区格式主要用于DOS操作系统,绝大多数的 操作系统能使用(兼容)这种分区。目前,容量小于2GB的Flash盘 (包括SD卡等)都在使用,但是,对于大容量的硬盘基本不再使用了。
FAT文件系统的组织结构

FAT文件系统的组织结构 1. 软盘数据的逻辑存储 软盘无须低级格式化和分区操作,只需用FORMAT命令做高级格式化即可。
经过格式化操作之 后,系统将在软磁盘上建立以下的数据结构: (1) 引导记录(DBR):位于0面0道1扇区,说明磁盘结构信息。
(2) 文件分配表(FAT):用于记录磁盘空间的分配情况,指示硬盘数据信息存 放的柱面及扇区的信息指针。
其表项可以是以下四种表示方式之一: A.一个数字,代表指向另一个簇的指针。
B.数字0,表示一个未使用的簇 C.一个坏扇区标记 D.文件结束标记符EOF (3) 文件根目录表FDT:一个指示以存入数据信息的索引。
记录磁盘上存储文 件的大小,位置,日期和时间等数据。
(4) 数据区:存放数据信息。
2. 硬盘中的数据组织 刚刚从厂商处购来的新硬盘既无任何数据,也不能写入任何数据,必须先进行低级格 式化,FDISK分区,FORMAT高级格式化后方可使用。
对硬盘的这一系列初始化工作,称之为 硬盘准备。
过程如下: 低级格式化---------------FDISK分区-------------------FORMAT高级格式化 (1)低级格式化:对硬盘划分磁道和扇区,在扇区的地址域上标注地址信息,并剔出坏磁 道。
(2)FDISK:允许整个物理硬盘在逻辑上划分成多个分区(最多4个),以实现多个操作系 统共享硬盘空间。
如果将整个物理盘全部划归DOS/WINDOWS管理,则FDISK分区的作用是将一 个物理盘划分一个主分区和一个扩展分区,然后再将扩展分区划分成一个或多个逻辑盘。
在 硬盘上建立分区表的同时,FDISK把主引导记录MBR写到硬盘的主引导记录(柱面0,磁头0, 扇区1),并激活一个用户指定的分区。
(3)FORMAT:在DOS分区空间划分逻辑扇区,生成DOS引导扇区(即逻辑0扇区)DBR,文件 分配表FAT和根文件目录表FDT。
硬盘在DOS/WINDOWS的管理下,数据信息由MBR,DBR,FAT,FDT和数据区5 个部分组成。
数据的物理存储结构和逻辑存储结构

数据的物理存储结构和逻辑存储结构数据的存储结构是指数据在计算机内部存储的方式,通常包括物理存储结构和逻辑存储结构。
其中,物理存储结构指的是数据在物理介质上的存储方式,而逻辑存储结构则指的是数据在逻辑层面上的存储方式。
一、物理存储结构1. 磁盘存储结构磁盘作为计算机存储数据最常用的介质,其物理存储结构包括派生区、分区和磁道。
分区可以被进一步分为多个扇区,每个扇区包含了特定大小的数据块。
数据在磁盘上的存储方式取决于操作系统如何管理磁盘的分区和扇区。
2. 光盘存储结构光盘存储结构通常被分为引导区、文件区和根目录区。
引导区包含操作系统程序的启动代码。
文件区可包含多个不同类型的数据文件,每个文件都被分配了一个特定的文件头和文件尾,文件头包含文件的元数据,如文件名、大小和创建时间等,文件尾部包含空数据块。
3. 固态硬盘存储结构固态硬盘存储结构与传统机械硬盘有所不同,它采用了一种称为闪存的非易失性存储技术。
固态硬盘没有物理的磁盘或了磁头,取而代之的是闪存芯片和控制器芯片。
数据存储在闪存中,其存储方式更加简单,容易实现高速访问。
二、逻辑存储结构逻辑存储结构是计算机中按照逻辑结构划分的数据存储方式。
常见的逻辑存储结构包括:1. 文件类型结构文件是计算机系统中最基本的数据单位,文件类型结构把文件存储组织成一种层次结构。
在这种结构中,每个文件都是一个独立的单元,它们之间使用树形结构进行组织。
每个文件都包含了文件头、数据和文件尾。
文件头包含文件名、文件长度、文件创建时间和修改时间等元数据,文件尾记录着文件的结束符。
2. 关系型数据库结构关系型数据库是一种经典的逻辑存储结构,它把数据存储组织成一个或多个表格。
每个表格都包含若干行数据,每一行数据称为一条记录。
表格中的每一列都包含了特定的数据元素,称为字段。
表格之间可以通过外键进行关联。
3. 对象型数据库结构对象型数据库是一种基于面向对象编程思想的逻辑存储结构。
它把数据存储组织成一种对象,并通过对象之间的继承、组合和关联等方式相互关联。
机械硬盘内部硬件结构和工作原理详解

一般硬盘正面贴有产品标签,主要包括厂家信息和产品信息,如商标、型号、序列号、生产日期、容量、参数和主从设置方法等。
这些信息是正确使用硬盘的基本依据,下面将逐步介绍它们的含义。
硬盘主要由盘体、控制电路板和接口部件等组成,如图1-1所示。
盘体是一个密封的腔体。
硬盘的内部结构通常是指盘体的内部结构;控制电路板上主要有硬盘BIOS、硬盘缓存(即CACHE)和主控制芯片等单元,如图1-2所示;硬盘接口包括电源插座、数据接口和主、从跳线,如图1-3所示。
图1-1 硬盘的外观图1-2 控制电路板图1-3 硬盘接口电源插座连接电源,为硬盘工作提供电力保证。
数据接口是硬盘与主板、内存之间进行数据交换的通道,使用一根40针40线(早期)或40针80线(当前)的IDE接口电缆进行连接。
新增加的40线是信号屏蔽线,用于屏蔽高速高频数据传输过程中的串扰。
中间的主、从盘跳线插座,用以设置主、从硬盘,即设置硬盘驱动器的访问顺序。
其设置方法一般标注在盘体外的标签上,也有一些标注在接口处,早期的硬盘还可能印在电路板上。
此外,在硬盘表面有一个透气孔(见图1-1),它的作用是使硬盘内部气压与外部大气压保持一致。
由于盘体是密封的,所以,这个透气孔不直接和内部相通,而是经由一个高效过滤器和盘体相通,用以保证盘体内部的洁净无尘,使用中注意不要将它盖住。
1.2 硬盘的内部结构硬盘的内部结构通常专指盘体的内部结构。
盘体是一个密封的腔体,里面密封着磁头、盘片(磁片、碟片)等部件,如图1-4所示。
图1-4 硬盘内部结构硬盘的盘片是硬质磁性合金盘片,片厚一般在0.5mm左右,直径主要有1.8in(1in=25.4mm)、2.5in、3.5in和5.25in 4种,其中2.5in和3.5in盘片应用最广。
盘片的转速与盘片大小有关,考虑到惯性及盘片的稳定性,盘片越大转速越低。
一般来讲,2.5in硬盘的转速在5 400r/min~7 200 r/ min之间;3.5in硬盘的转速在4 500 r/min~5 400 r/min之间;而5.25in硬盘转速则在3 600 r/min~4 500 r/min之间。
FAT文件结构

一、硬盘的物理结构:硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。
硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成(图1),其中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。
硬盘工作时,盘片以设计转速高速旋转,设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。
当系统向硬盘写入数据时,磁头中“写数据”电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变,并在写电流磁场消失后仍能保持,这样数据就存储下来了;当系统从硬盘中读数据时,磁头经过盘片指定区域,盘片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化,经相关电路处理后还原成数据。
因此只要能将盘片表面处理得更平滑、磁头设计得更精密以及尽量提高盘片旋转速度,就能造出容量更大、读写数据速度更快的硬盘。
这是因为盘片表面处理越平、转速越快就能越使磁头离盘片表面越近,提高读、写灵敏度和速度;磁头设计越小越精密就能使磁头在盘片上占用空间越小,使磁头在一张盘片上建立更多的磁道以存储更多的数据。
二、硬盘的逻辑结构。
硬盘由很多盘片(platter)组成,每个盘片的每个面都有一个读写磁头。
如果有N个盘片。
就有2N个面,对应2N个磁头(Heads),从0、1、2开始编号。
每个盘片被划分成若干个同心圆磁道(逻辑上的,是不可见的。
)每个盘片的划分规则通常是一样的。
这样每个盘片的半径均为固定值R的同心圆再逻辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面(Cylinders),从外至里编号为0、1、2……每个盘片上的每个磁道又被划分为几十个扇区(Sector),通常的容量是512byte,并按照一定规则编号为1、2、3……形成Cylinde rs×Heads×Sector个扇区。
这三个参数即是硬盘的物理参数。
我们下面的很多实践需要深刻理解这三个参数的意义。
三、磁盘引导原理。
3.1 MBR(master boot record)扇区:计算机在按下power键以后,开始执行主板bios程序。
硬盘CHS详解

硬盘的DOS管理结构1.磁道,扇区,柱面和磁头数硬盘最基本的组成部分是由坚硬金属材料制成的涂以磁性介质的盘片,不同容量硬盘的盘片数不等。
每个盘片有两面,都可记录信息。
盘片被分成许多扇形的区域,每个区域叫一个扇区,每个扇区可存储128×2的N次方(N=0.1.2.3)字节信息。
在DOS中每扇区是128×2的2次方=512字节,盘片表面上以盘片中心为圆心,不同半径的同心圆称为磁道。
硬盘中,不同盘片相同半径的磁道所组成的圆柱称为柱面。
磁道与柱面都是表示不同半径的圆,在许多场合,磁道和柱面可以互换使用,我们知道,每个磁盘有两个面,每个面都有一个磁头,习惯用磁头号来区分。
扇区,磁道(或柱面)和磁头数构成了硬盘结构的基本参数,帮这些参数可以得到硬盘的容量,基计算公式为:存储容量=磁头数×磁道(柱面)数×每道扇区数×每扇区字节数要点:(1)硬盘有数个盘片,每盘片两个面,每个面一个磁头(2)盘片被划分为多个扇形区域即扇区(3)同一盘片不同半径的同心圆为磁道(4)不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面(5)公式:存储容量=磁头数×磁道(柱面)数×每道扇区数×每扇区字节数(6)信息记录可表示为:××磁道(柱面),××磁头,××扇区磁道:当磁盘旋转时,磁头若保持在一个位置上,则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹,这些圆形轨迹就叫做磁道。
这些磁道用肉眼是根本看不到的,因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区,磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。
相邻磁道之间并不是紧挨着的,这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响,同时也为磁头的读写带来困难。
一张1.44MB的3.5英寸软盘,一面有80个磁道,而硬盘上的磁道密度则远远大于此值,通常一面有成千上万个磁道。
扇区:磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段,这些弧段便是磁盘的扇区,每个扇区可以存放512个字节的信息,磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时,要以扇区为单位。
数据存储架构与技术

数据存储架构与技术随着信息时代的到来,数据的存储和管理变得愈发重要。
在大数据时代,如何高效地存储和处理海量数据成为了一个亟待解决的问题。
为了满足不同应用场景的需求,数据存储架构和技术也日益多样化和灵活。
本文将从存储架构的层次和各种常用的数据存储技术两个方面进行介绍。
一、存储架构的层次数据存储架构可以分为物理存储层、逻辑存储层和应用存储层三个层次。
1. 物理存储层物理存储层是指数据存储的硬件部分,包括磁盘、固态硬盘、存储区域网络(SAN)等。
其中,磁盘是最常见的物理存储介质,具有容量大、价格低廉的特点,适用于大规模数据存储。
固态硬盘则具有读写速度快、耐用性好等优势,适用于对性能要求较高的场景。
而SAN则是一种高速数据存储网络,可以连接多个服务器和存储设备,提供高可用性和高扩展性。
2. 逻辑存储层逻辑存储层是在物理存储层之上构建的,用于管理和组织存储的数据。
最常见的逻辑存储层是文件系统和数据库。
文件系统通过层次化的目录结构来管理文件和文件夹,提供了对文件的读写和访问的功能。
数据库则是一种结构化的数据存储方式,通过表、字段和索引等组织数据,提供了高效的数据检索和管理功能。
3. 应用存储层应用存储层是指根据具体的应用需求,对逻辑存储层进行进一步的封装和抽象,提供更高层次的数据访问接口。
例如,云存储服务提供商可以将底层的物理存储和逻辑存储层进行封装,为用户提供简单易用的云存储接口。
而大数据平台则可以通过分布式文件系统和分布式数据库等技术,对底层的存储进行水平扩展和高可用性的支持。
二、常用的数据存储技术除了存储架构的层次,数据存储技术也是数据存储的重要组成部分。
下面将介绍几种常用的数据存储技术。
1. 关系型数据库关系型数据库是一种基于表格的数据存储方式,采用结构化的数据模型和SQL语言进行数据管理。
它具有数据一致性、事务支持和高度可靠性等特点,适用于对数据完整性有严格要求的场景。
常见的关系型数据库有MySQL、Oracle等。
【深入了解】硬盘结构与数据组织技术PPT共33页

2、要冒一次险!整个生命就是一场”之船,从未能从岸边走远。-戴尔.卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡,喝起来是苦涩的,回味起来却有 久久不会退去的余香。
【深入了解】硬盘结构与数据组织技术 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美,我宁愿选择无悔,不管来生多么美丽,我不愿失 去今生对你的记忆,我不求天长地久的美景,我只要生生世世的轮 回里有你。
谢谢!
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ,而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸,生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业,需 要决心 ,能力 ,组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
硬盘的原理

硬盘的原理
硬盘是一种用于存储数据的存储设备。
它由多个盘片叠加在一起组成,并通过电机驱动转动。
每个盘片上都有许多数据磁道,这些磁道被划分成相等大小的扇区。
扇区是硬盘中最小的数据单元,通常为512字节或4KB。
硬盘的数据存储原理基于磁性材料的特性。
盘片表面覆盖着一个薄膜状的磁性层,这个层可以被磁化。
硬盘的读写头是用于读取和写入数据的装置,它位于盘片上方或下方的移动臂上。
读写头可以根据电磁信号来改变磁化方向,从而在磁性层上存储数据。
当需要写入数据时,硬盘的控制器会发送指令,让移动臂定位到正确的磁道上。
然后,读写头会被放置在正确的位置,以读取或写入数据。
要写入数据,控制器会发送电流来改变磁性层的磁化方向,以表示二进制位的0或1。
要读取数据,读写头
会检测磁性层上的磁场变化,并将其转换为电信号,然后传输给控制器。
硬盘还包括一个固定的启动区,它存储了引导记录和分区表等引导信息。
引导记录是一小段程序,用于引导操作系统的加载。
分区表则记录了硬盘上的逻辑分区信息,操作系统可以通过分区表来访问和管理硬盘上的数据。
总的来说,硬盘通过磁性材料的磁化来存储数据,通过读写头的移动来读取和写入数据。
控制器负责管理整个硬盘的读写操
作。
硬盘的存储原理使其成为计算机中重要的数据存储设备之一。
列举常见的数据存储结构

列举常见的数据存储结构
常见的数据存储结构有:
1.顺序存储结构:数据元素在存储器中按顺序依次存放,每个数据元素占用一段连续的存储单元。
顺序存储结构的特点是逻辑上相邻的数据元素在物理位置上也相邻。
2.链式存储结构:数据元素在存储器中不是依次存放,而是由每个结点中的指针来相互连接。
链式存储结构的特点是逻辑上相邻的数据元素在物理位置上不一定相邻。
3.索引存储结构:除建立存储结点信息外,还建立附加的索引表来标识结点的地址。
索引存储结构的特点是数据元素的存储位置与关键码之间建立确定对应关系。
4.散列存储结构:根据数据元素的键值直接计算出该数据元素的存储地址。
散列存储结构的特点是数据的查找速度快,但可能会存在冲突,即不同的键值可能映射到同一地址。
以上是常见的数据存储结构,每种存储结构有各自的特点和适用场景,可以根据实际需求选择合适的存储结构。
硬盘数据结构

硬盘数据结构一、主引导扇区主引导扇区位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区,包括硬盘主引导记录MBR(Main Boot Record)和分区表DPT(Disk Partition Table)。
其中主引导记录的作用就是检查分区表是否正确以及确定哪个分区为引导分区,并在程序结束时把该分区的启动程序(也就是操作系统引导扇区)调入内存加以执行。
主引导记录占用446字节,分区表占用64字节,扇区结束标志55AA占用2字节,一共512字节。
硬盘的主引导扇区所在的硬盘磁道上的其它扇区一般均空出,主引导扇区所在的硬盘磁道是不属于分区范围内的。
表一:主引导扇区数据结构表二、分区引导扇区1、隐藏扇区(hidden sector)在分区之前的部分。
通常所说的MBR,它是隐藏扇区的第一个扇区,也是整个存储介质的第一个扇区。
使用C/H/S寻址方式为0 Cylinder / 0 Head / 1 Sector,换成LBA寻址方式,就是所谓的第0扇区。
需要注意的是,隐藏扇区不是必须的,它是系统启动有关,如果你仅仅是作为存储,那么隐藏扇区可以没有,比如128M CF Card。
还需要区分物理扇区和逻辑扇区。
物理扇区是从整个存储介质的角度出发,而逻辑扇区仅仅是从该分区的角度出发。
2、保留扇区(reserved sector)分区之内FAT表之前的所有扇区。
通常所说的BPB,就是保留扇区的第一个扇区。
如果隐藏扇区为0个,那么BPB所在的扇区就成为了实际的第0扇区。
上面是FAT16的组织形式。
默认上,LBA=0时,读取第一个扇区,得到的应该是MBR信息。
在偏移位置为0x1be处,如果为0x80,则表示该分区是活动的。
在偏移位置为0x1c6及其后的三个字节构成一个32位的长字(注意是按照小端存放方式),这是DBR的入口地址,也就是保留扇区的第一个扇区。
如果在0x1be处不是0x80,则表明这不是MBR,也就是隐藏扇区为0,从保留扇区开始。
磁盘的逻辑结构

磁盘的逻辑结构 ⽼式磁盘,它是由⼀个个盘⽚组成的,我们先从个盘⽚结构讲起。
如图1所⽰,图中的⼀圈圈灰⾊同⼼圆为⼀条条磁道,从圆⼼向外画直线,可以将磁道划分为若⼲个弧段,每个磁道上⼀个弧段被称之为⼀个扇区(图中绿⾊部分)。
扇区是磁盘的最⼩组成单元,通常是512字节。
图1 ⽼式磁盘⼀个盘⽚的结构图2展⽰了由⼀个个盘⽚组成的磁盘⽴体结构,⼀个盘⽚上下两⾯都是可读写的,图中蓝⾊部分叫柱⾯(cylinder)。
图2 ⽼式磁盘的整体结构下⾯给出磁盘的⼏个概念:1、磁头(Head):硬盘的盘体是由多个盘⽚重叠在⼀起构成的。
硬盘“磁⾯”的概念与软盘类似,它是指⼀个盘⽚的两个⾯,每个盘⽚有上下两个磁⾯。
在硬盘中,⼀个磁⾯对应⼀个读写磁头,所以,⼀般来说在对硬盘进⾏读写操作时,不再称磁⾯0、磁⾯1、磁⾯2,⽽是称磁头0、磁头1、磁头2。
2、磁道(Track):磁盘在格式化时会划分成许多同⼼圆,其同⼼圆轨迹称为磁道。
3、柱⾯(Cylinder):由于硬盘的盘体是由多个盘⽚重叠在⼀起构成,每个盘⽚的每个⾯都被划分成不同半径的同⼼圆磁道,整个盘体中所有磁⾯的半径相同的同⼼磁道就称为“柱⾯”。
4、扇区(Sector):如果将每⼀个磁道视为⼀个圆环,再把该圆环等分成若⼲个扇形⼩区,该等分的⼩区就是磁盘存取数据的最基本的单位“扇区”。
硬盘在存储数据之前,⼀般需经过低级格式化、分区、⾼级格式化这三个步骤之后才能使⽤。
其作⽤是在物理硬盘上建⽴⼀定的数据逻辑结构。
下⾯给出三个步骤的作⽤及相关的概念。
并在最后以创建虚拟磁盘的过程具体地显⽰⼀下这三个步骤。
1.低级格式化(物理格式化):它的作⽤是检测硬盘磁介质,划分磁道,为每个磁道划分扇区,并根据⽤户选定的交叉因⼦安排扇区在磁道中的排列顺序等。
2.分区:⼀块硬盘,就是所有容量都划分给⼀个分区,也要显式的进⾏这个操作来指定。
所以,对硬盘做完低级格式化后,必须进⾏分区操作,通过分区来完成主引导记录的写⼊。
FAT16 FAT32结构

一:FAT16/FAT32数据组织结构FAT32 与FAT16 文件系统变化不大,文件系统仍然将逻辑盘的空间划分为DBR引导(BOOT 区)/文件分配表(FAT)根目录表(FDT)和数据区(DATA 区)但有以下的区别:1:FAT16 只有一个DBR 且只占用逻辑0 扇区,FAT32中的DBR 多了一个副本分别起始于逻辑0 扇区xx 柱0 头1 扇区和逻辑6 扇区xx 柱0 头7 扇区2:FAT32 在DBR 副本和FAT1 之间有保留扇区FAT16 没有保留扇区;3:FAT16 文件系统中的FAT1 从逻辑0 扇区yy 柱1头1扇区开始FAT32文件系统中的FAT1 从逻辑32 扇区yy 柱1 头33 扇区开始如下图分别所示:FAT16文件系统的数据组织结构数据区注释:DBR:从逻辑0扇区开始FAT1:从逻辑1扇区开始FAT32文件系统的数据组织结构数据区注释: DBR从逻辑0扇区开始DBR副本从逻辑6扇区开始FAT1从逻辑32扇区开始(win2000建立分区在36个扇区)20482938+36=20482974二:DBR在FAT中的结构DBR区(DOS BOOT RECORD):操作系统引导记录区的意思,通常占用分区的第0扇区共512个字节(特殊情况也要占用其它保留扇区,我们先说第0扇)。
在这512个字节中,其实又是由跳转指令,厂商标志和操作系统版本号,BPB(BIOS Parameter Block),扩展BPB,OS引导程序,结束标志几部分组成。
以用的最多的FAT32为例说明分区DBR各字节的含义。
FAT32分区DBR中各部分位置表0x00 3个字节 跳转指令0x03 8个字节 厂商标志/OS版本号0x0B 53个字节 BPB0X40 26个字节 扩展BPB0X5A 420个字节 引导程序代码0X01FE 2个字节 有效结束标志FAT32 中的DBR有多个副本(根据分区多少而变化)而且从偏移量0BH 开始的BPB 参数及一些相关地址的表示方法也有区别下表所示:FAT16 和FAT32 文件系统中的DBR中相关地址参数分配表如下:0B~0CH2每个扇区的字节数每个扇区的字节数0DH1每簇的扇区数每簇的扇区数0E~0FH2保留扇区数保留扇区数10H1FAT个数FAT 个数11~12H2根目录登记项个数13~14H2磁盘总扇区数15H1磁介质类型说明符磁介质类型说明符16 17H2每个FAT 表的扇区数18 19H2每个磁道的扇区数每个磁道的扇区数1A 1BH2磁头的个数磁头的个数1C 1FH4当前分区前隐含扇区数当前分区前隐含扇区数20 23H4逻辑盘总扇区数24 25H2每个FAT 表的扇区数27 2AH 4FAT16 格式磁盘系列号2B 35H11FAT16 卷标名36 3AH5FAT16磁盘格式标志43 46H4FAT32格式磁盘系列号47 51H11FAT32 卷标名52 56H5FAT32磁盘格式标志三:保留扇区在上述FAT文件系统DBR的偏移0x0E处,用2个字节存储保留扇区的数目。
【精品】硬盘基本知识磁道、扇区、柱面、磁头数、簇、MBR、DBR

硬盘的DOS管理结构1.磁道,扇区,柱面和磁头数硬盘最基本的组成部分是由坚硬金属材料制成的涂以磁性介质的盘片,不同容量硬盘的盘片数不等。
每个盘片有两面,都可记录信息。
盘片被分成许多扇形的区域,每个区域叫一个扇区,每个扇区可存储128×2的N次方(N=0.1.2.3)字节信息。
在DOS中每扇区是128×2的2次方=512字节,盘片表面上以盘片中心为圆心,不同半径的同心圆称为磁道。
硬盘中,不同盘片相同半径的磁道所组成的圆柱称为柱面。
磁道与柱面都是表示不同半径的圆,在许多场合,磁道和柱面可以互换使用,我们知道,每个磁盘有两个面,每个面都有一个磁头,习惯用磁头号来区分。
扇区,磁道(或柱面)和磁头数构成了硬盘结构的基本参数,帮这些参数可以得到硬盘的容量,基计算公式为:存储容量=磁头数×磁道(柱面)数×每道扇区数×每扇区字节数要点:(1)硬盘有数个盘片,每盘片两个面,每个面一个磁头(2)盘片被划分为多个扇形区域即扇区(3)同一盘片不同半径的同心圆为磁道(4)不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面(5)公式:存储容量=磁头数×磁道(柱面)数×每道扇区数×每扇区字节数(6)信息记录可表示为:××磁道(柱面),××磁头,××扇区2.簇“簇”是DOS进行分配的最小单位。
当创建一个很小的文件时,如是一个字节,则它在磁盘上并不是只占一个字节的空间,而是占有整个一簇。
DOS视不同的存储介质(如软盘,硬盘),不同容量的硬盘,簇的大小也不一样。
簇的大小可在称为磁盘参数块(BPB)中获取。
簇的概念仅适用于数据区。
本点:(1)“簇”是DOS进行分配的最小单位。
(2)不同的存储介质,不同容量的硬盘,不同的DOS版本,簇的大小也不一样。
(3)簇的概念仅适用于数据区。
3.扇区编号定义:绝对扇区与DOS扇区由前面介绍可知,我们可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域,或是说柱面/磁头/扇区与磁盘上每一个扇区有一一对应关系,通常DOS将“柱面/磁头/扇区”这样表示法称为“绝对扇区”表示法。
描述硬盘的圆柱体-概述说明以及解释

描述硬盘的圆柱体-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硬盘作为计算机存储设备中的重要组成部分,扮演着至关重要的角色。
它不仅可以永久存储大量的数据,还可以提供快速的数据访问速度。
硬盘的物理结构由许多部件组成,其中之一便是圆柱体。
圆柱体是硬盘中用于存储数据的重要部分,因为它可以容纳大量的数据,并且通过旋转和读写头的移动来实现数据的读写。
本文将详细描述硬盘的圆柱体的结构和作用,以帮助读者更好地了解硬盘的工作原理和重要性。
文章结构部分的内容如下:文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织和组成部分,让读者对文章的框架有一个整体的把握。
本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
下面将对每个部分的内容进行详细描述。
1. 引言部分:在引言部分中,我们将对全文进行概述,简要介绍硬盘的作用和重要性,并阐述本文的目的。
1.1 概述:在概述中,将对硬盘的基本概念进行说明,以及硬盘在计算机中的作用和重要性。
这部分内容将为读者提供一个整体认识硬盘的角度。
1.2 文章结构:在文章结构部分,我们将详细介绍本文的组成部分和章节内容,帮助读者了解文章的框架和内容安排。
1.3 目的:在目的部分中,将明确阐述本文的写作目的和意义。
我们将阐述为什么选择描述硬盘的圆柱体作为文章主题,并对读者所能获得的收益进行说明。
2. 正文部分:正文部分将是本文的核心内容,主要介绍硬盘的定义和功能、物理结构以及读写原理。
我们将详细解释硬盘的各个方面,帮助读者全面了解硬盘的运作原理和相关知识。
2.1 硬盘的定义和功能:在这一部分,我们将介绍硬盘的定义、基本功能以及在计算机系统中的作用。
读者将会了解到硬盘是什么、它的主要功能是什么以及它与计算机系统的关系。
2.2 硬盘的物理结构:这一部分将详细阐述硬盘的物理结构,包括硬盘的外部构造和内部组成。
我们将介绍硬盘的外壳结构、盘片、磁头、主轴等组成部分的作用和相互关系。
2.3 硬盘的读写原理:在这一部分,我们将讲解硬盘的读写过程和原理。
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MBR,即主引导纪录,位于整个硬盘的0柱面0磁道1扇区,
EBR,叫做扩展MBR(Extended MBR),位于硬盘的某柱面0磁道1扇区
1.簇(cluster)
是DOS给文件系统分配磁盘空间的最小单位。
由若干连续的逻辑扇区组成,不同的盘,簇的大小不同,簇是从2开始编号,见表6-1。
逻辑扇区号=(簇号-2)×扇区数/簇+数据区首扇区号
2.BOOT记录:
第一部分:0~2字节为跳转指令,转向启动码区。
第二部分:3~10字节为厂商标识字段,如MSDOS5.0。
第三部分:11~61字节为磁盘参数表(51字节)。
第四部分:62~509字节为启动程序(438字节)。
最后:55,AA字节。
51字节BPB表(BIOS Parameter Block)
OB-OC:每扇区字节数(512)
OD:扇区数/簇
0E-0F:保留扇区(指Boot区)
10:FAT个数
11-12:根目录最大登记项数
13-14:本分区扇区总数(小于32M的分区,大于32MB时,为0)15:介质描述符
16-17:每个FAT扇区数
18-19:每道扇区数
1A-1B:磁头数
1C-1F:本分区前的扇区数(隐含扇区,即从0(X)柱0头1
扇到0(X)柱1头1扇之间的扇区,由于不能为DOS访问,故称为隐含扇区)。
20-23:大容量盘总扇区数。
24:BIOS设备号(hex:HD=8x)
25:未使用
26:扩展引导标记(29H)
27-2A:卷序列号(随机)
2B-35:卷标,分区标识,如:WIN98
36-3D:文件系统格式(FAT16)
3.FAT(文件配置表)
FAT有两个,当第一个损坏时,为人工修复提供方便,DOS不会自动用第二个去修复第一个FAT,而DOS实际上没有用尽2个FAT占用的扇区,因为可作为他用。
FAT登记盘上簇的使用情况,登记项有12位、16位和32位之分,下面以16位为例说明FAT的格式。
16位FAT格式:
簇号(表项) 0000H 0001H 0002H … NNNNH
类型保留簇使用簇
含义介质标志记录文件簇号链
保留簇的第一字节为磁盘介质标志,后为填充位,全为FFH。
使
用簇可以是;
0000:自由
FFF6:备用
FFF7:坏簇
FFF8-FFFF:文件结束
其它:文件的下一簇
4.文件目录表(根目录表FDT)
记录文件名、属性、建立时间、日期、首簇及长度的一个表。
每个文件占用表32字节,
O0-O7:文件主名(文件被删除后,00字节为E5H)
O8-0A:文件扩展名
0B:文件属性
27H:
↑↑
X:未用,填0 档案子目录卷标系统隐含只读0C-15:保留(全0)
16-17:建立文件的时间
18-19:建立文件的日期
1A-1B:文件首簇
1C-1F:文件长度
LFN entry :长文件名项,属性字节为0F表示LFN entry
Cr.time refinement in 10ms units :以10ms为计时精度
5.主引导记录(MBR)
见P247图6-7和图6-8。
0柱0头1扇区(DOS系统):
000H~0EFH:主引导程序(446字节)
0F0H~1BDH:全0 DOS系统有206个0字节,NTFS系统有58个0字节。
到此共计446字节)
1BEH~1CDH:第一个分区表(16字节)
1CEH~1DDH:第二个分区表(16字节)
1DEH~1EDH:第三个分区表(16字节)
1EEH~1FDH:第四个分区表(16字节)
1FEH~1FFH:55H,AAH(2个字节,有效标志)
分区表:
CYL-CYLinder Rel-Relative sector
关于SYS ind,(01:fat12;05:extended;06:fat16;07:hpfs/ntfs;0b,0d:win95 fat32;0e:win95 fat16;82:linux swap;83:linux;85:linux extended)
例子,1BEH:
80 01 01 00 04 07 21 F7 21 00 00 00 9F FF 00 00
①②③④⑤⑥
①可自举分区
②分区从0柱1头1扇区开始
③DOS分区
④分区终止于7头33扇区F7(247)柱
⑤分区相对扇区号为33
⑥分区实用扇区数65339个
10MB硬盘(305柱,4头,17扇/道,8扇/簇)数据组织结构:绝对扇区相对扇区簇描述
柱面C,磁头H,扇区S
0 0 1 无无 MBR
0 0 2~17 无无未用
0 1 1 0 无 DBR
0 1 2~9 1~8 无 FAT1(8扇区)
0 1 10~17 9~16 无 FAT2
0 2 1~17 17~33 无 FDT
0 3 1~15 34~48 无 FDT(共32扇区)
0 3 16 49 2 数据区首扇区
0 3 17 50 2 数据区
1 0 1~6 51~56
2 数据区
1 0 7~14 57~64 3 数据区
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. . . .
. . . .
EBR:结构和MBR类似,但没有代码部分,即两个表和 55、AA。
FAT16的文件系统
0号扇区 2簇
6.FAT32的文件系统
在FAT32卷上,一般存在两个Boot扇区,即工作Boot(0号逻扇)和备份Boot(一般在6号逻扇)。
⑴数据结构的变化:
隐藏扇区↑保留扇区↑0号扇区(每个逻辑盘从此处开始编号) 2簇
注:在LBA(全称是Logic Block Address,即扇区的逻辑块地址) 寻址方式下,系统把所有的物理扇区都统一编号,按照从零到某个最大值排列,这样只用一个序数就确定了一个唯一的物理扇区。
用WinHex 读物理硬盘时看到的扇区编号就是这种。
即物理盘从0柱0头1扇开始逻辑编号,逻辑盘从Boot区开始逻辑编号,编号均从0起。
读FAT表的(若FAT为1DBAH)前两扇:
-l 0 2 20 2 (回车)
-D 0
F8 FF FF 0F FF FF FF 0F…
读目录表:
-l 0 2 3B94 20 (回车)
⑵磁盘参数表(03H-59H字节):
03H(占8字节):系统版本号
0BH (2字节):每扇字节数
0D(1字节):每簇扇区数
0EH(2字节):保留(32字节)
10H(1字节):FAT个数
11H(2字节):表示是否为FAT32文件系统,为0000H表示是。
13H(2字节):位为00H
15H(1字节):介质标志
16H(2字节):未用值为00H
18H(2):每道扇区数
1AH(2):磁头数。