第三章 数据的组织与存储
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利用FORMAT命令进行格式化 利用工具软件进行格式化 在WINDOWS系统下进行格式化
3.3 硬盘的高级格式化
1. FAT16
FAT16格式是MS-DOS和最早期的Windows 95操作系统中使用 的磁盘分区格式。FAT16采用16位的文件分配表。只支持2GB 容量的硬盘分区。
3.1 硬盘低级格式化
低级格式化(low level format)：
测试磁盘介质
划分磁wenku.baidu.com 制定交叉因子，间隔安排扇区
为每个扇区又划分出标识部分ID、间隔区GAP和数据 区DATA等
对损坏的扇区和磁道做“坏”标记
硬盘的低级格式化是高级格式化之前的必须工作 硬盘在出厂前，已经进行了低格处理
4. Ext2
Ext2是Linux中使用最多的一种文件系统，它是专门为Linux设 计的，拥有最快的速度和最小的CPU占用率。Ext2既可以用于 标准的块设备(如硬盘)，也可以用于软盘等移动存储设备。
3.4 硬盘的逻辑结构
磁盘片的数据结构分为5部分
MBR（Main Boot Record，主引导记录）
3.4 硬盘的逻辑结构
磁盘片的数据结构分为5部分
FAT（File Allocation Table，文件分配表）
FAT大小由分区大小来决定 FAT记录了本分区中每个分配单元（簇）的使用情况
DIR（Directory，文件目录表）
当在DOS模式下输入DIR后，屏幕上显示的内容就是该 区的内容 记录本分区下每个文件/目录的起始位置
第三章 数据的组织与存储
硬盘需要经过三个步骤建立一定的数据逻辑结构 才能使用，分别是：
低级格式化 分区 高级格式化
可以正常使用的硬盘可以分为5个区域，分别为：
主引导记录区（MBR） DOS引导记录区（DBR） 文件分配表区（FAT） 文件目录表（DIR） 数据区（DATA）
3.2 硬盘的分区
扇区的三维地址和线性地址
3.2 硬盘的分区
3.2 硬盘的分区
分区工具
通过FDISK命令分区
利用Windows 98软盘或光盘启动盘启动计算机，进 入DOS提示符下。然后在DOS提示符下输入FDISK 命令，按Enter键，按照提示进行操作。
3.2 硬盘的分区
通过FDISK命令分区
可以在 DOS 和操作系统 清除数据（写删 上进行，只能对分区操 高级 除标记）；检查 作。高级格式化只是存 格式 扇区；重新初始 储数据，但如果存在坏 化 化引导信息；初 扇区可能会导致长时间 始化分区表信息； 磁盘读写。
使用Format命令格式化不会自动修 复逻辑坏道，如果发现有坏道，最 好使用SCANDISK或WINDOWS系 统的磁盘检查功能进行修复或隐藏。
3.2 硬盘的分区
通过FDISK命令分区
3.2 硬盘的分区
通过FDISK命令分区
3.2 硬盘的分区
利用Partition Magic进行无损分区
PQ可以在无损数据的前提下调整分区的数量和大小。
利用Disk Genius进行分区和格式化
利用Windows XP安装光盘进行分区和格式化
分区粒度：以柱面为粒度
分区总是结束在某个柱面的最后一个扇区，也就是 说，同一个柱面不会被划分到两个分区中去。这就 解释了为什么实际分区大小往往比要求的分区大小 要略微大一些（大容量磁盘中，几乎可以忽略不 计）。
3.2 硬盘的分区
扇区的三维地址和线性地址
三维地址C/H/S（柱面/磁头/扇区）
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（一）
80 01 01 00 0B FE BF FC 3F 00 00 00 7E 86 BB 00 “80”是一个分区的激活标志，表示系统可引导； “01 01 00”表示分区开始的磁头号为01，开始的扇区号为 01，开始的柱面号为00； “0B”表示分区的系统类型是FAT32，比较常用的有04 （FAT16）、07（NTFS）、 0F（扩展分区）； “FE BF FC”表示分区结束的磁头号为254，分区结束的扇 区号为63、分区结束的柱面号为764； “3F 00 00 00”（高低位互换），首扇区的扇区号为63； “7E 86 BB 00” （高低位互换）分区总扇区数为12289662。 思考：请大家验证一下起始扇区、结束扇区以及总扇区数之 间的关系是否正确。该如何验证？
DATA，数据区，主要负责硬盘中数据的存放，当数 据写到硬盘时，数据就存储在这个区中
3.4 硬盘的逻辑结构
主引导扇区位于硬盘的0柱面0磁头1扇区（512字节）， 包括硬盘主引导记录MBR（Main Boot Record）和分区表 DPT（Disk Partition Table）以及结束标志55AA
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二）
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二） MBR中的分区表
这四个分区在分区表中如何表现呢？我们从图 中可以看出分区表中只有两项内容，分别是
80 01 01 00 07 FE FF FB 3F 00 00 00 BD 08 FA 00 00 00 C1 FC 0F FE FF FF FC 08 FA 00 2C CD 05 01 这意味着MBR的分区表中只定义了两个分区
快速 删除文件分配表； 可在 DOS 和操作系统上 部分 Linux 系统没有快速格式化命 格式 不检查扇区损坏 进行，只能对分区操作。令。 化 情况；
3.2 硬盘的分区
硬盘分区就是把一个硬 盘分为数个不同的分区， 硬盘分区的目的是为了 方便用户更合理、更有 效地使用硬盘和管理数 据。
3.2 硬盘的分区
位于硬盘的0柱面、0磁头、1扇区的位置，它由分区工 具产生的，MBR结束标志为55AA。 其中最重要的部分是DPT，也就是分区表，DPT记录了 整个硬盘的分区情况。
DBR（DOS Boot Record，Dos引导记录）/OBR(OS Boot Record，操作系统引导记录)
位于每一个分区的第一个扇区，它是由格式化工具产生 的。DBR结束标志也是55AA 其中最重要的部分是BPB（BIOS Parameter Block），也 就是本分区参数记录表，记录了关于本分区的一系列重 要参数。
扩展分区之前的扇区数是FC 08 FA 00，高低位互换后是00 FA 08 FC，也就是扩展分区的起始是16386300扇区
扩展分区的大小是2C CD 05 01，高低位互换后01 05 CD 2C再转 为10进制是17157420扇区，分区结束在16386300＋171574201=33543719扇区。扩展分区的起点和终点都知道了，通过Winhex 查询C/H/S参数，可知分区的起始是1020/0/1，结束在2087/254/63。
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二）
MBR中的分区表
80 01 01 00 07 FE FF FB 3F 00 00 00 BD 08 FA 00 80表示是引导分区 第2、3、4字节表示分区从0/1/1扇区开始 第5字节表示分区类型，07表示NTFS分区 第6、7、8字节表示分区结束在1019/254/63扇区 第9、10、11、12字节，表示分区从63扇区开始 第13、14、15、16字节，表示分区的扇区数为00 FA 08 BD，换算为10进制为16386237 知道了分区起始在63，大小为16386237，结束位置也 就知道了 63+ 16386237－1＝16386299。用winhex转到 16386299看看，正是1019/254/63扇区。
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二）
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二）
MBR中的分区表
00 00 C1 FC 0F FE FF FF FC 08 FA 00 2C CD 05 01 前八个字节中我们只要看第一个字节和第五个字节，知道第二个 分区是扩展分区，不能引导，这就够了。其余6个字节用C/H/S表 示分区的起始和结束就不用再看了，因为8G以后C/H/S已经失去 作用了，第二个扩展分区结束的位置超过了8G，C/H/S肯定无法 表示了，主要看看后八个字节的LBA参数就可以了
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二）
链式分区表
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二）
第一扩展分区的分区表
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二） 第一扩展分区的分区表
从扩展分区的分区表中可以看出定义了两项分区 第一项：00 01 C1 FC 07 FE FF FF 3F 00 00 00 00 82 3E 00
对硬盘进行分区的优点
便于硬盘的规划，文件的管理 有利于病毒的防治和数据的安全 可有效利用磁盘空间 提高系统运行效率 便于为不同用户分配不同的权限 便于安装多个操作系统 便于镜像磁盘 查杀病毒的速度也会快很多
3.2 硬盘的分区
分区应考虑的因素
根据实际需要设定分区的个数 根据每个分区的应用划定分区的大小
通常情况下，需要对硬盘进行分区、格式化后才能安 装操作系统，但对于Windows 2000/XP/2003操作系统来 说，可以借助其安装光盘，在安装过程中进行分区和 格式化，而且分区、格式化界面更为直观方便。
利用Windows磁盘管理工具进行分区和格式化s
3.3 硬盘的高级格式化
分区后，需要构建文件系统，才能面向用户正常 使用，这个过程就是逻辑磁盘的高级格式化。
C: 0~1024 H: 0~254 S: 1~63
线性地址LBA (logic block address，逻辑块地址)，从 0开始线性编号 C/H/S转换为LBA
LBA=C*255*63+H*63+(S-1)
LBA转换为C/H/S
C=LBA DIV (255*63) H=(LBA DIV 63) MOD 255 S=LBA MOD 63 +1
可以选用低格工具对硬盘进行处理
3.1 硬盘低级格式化
何时需要进行低级格式化：
新购置的硬盘或硬盘适配器
因长期使用硬盘出现坏扇区 合理设置交叉因子，改善硬盘数据传输速率
当硬盘经常出现各种问题时
3.1 硬盘低级格式化
低格，高格及快格的区别
类型 主要工作 特点 在 DOS 环境或自写的汇 编指令下进行，低级格 式化只能整盘进行，现 在硬盘出厂都是经过低 格的，实际使用不到万 不得已不要使用低格。 备注 低级格式化对硬盘有损伤，如果硬 盘已有物理坏道，则低级格式化会 更加损伤硬盘，加快报废。低格的 时间漫长，比如320G硬盘低格可能 需要20小时，或更多。 介质检查；磁盘 介质测试；划分 低级 磁道和扇区；对 格式 每个扇区进行编 化 号（ C/ H / S ） ； 设置交叉因子。
MBR（446字节）包含了硬盘的一系列参数和一段引导程序。 DPT（64字节，最多包含4个分区表项）记录了硬盘中的分区数 量，每个分区的起始及终止扇区、大小以及是否为活动分区等。 每个分区表项均为16个字节分配如下: 第1字节: 引导标志 第2字节: 起始磁头 第3字节: 低6位为起始扇区， 高2位与第4字节为起始柱面 第4字节: 起始柱面的低8位 第5字节: 文件系统标志 第6字节: 终止磁头 第7字节: 低6位为该分区首扇区的相对扇区号，高2位与第8字 节为终止柱面 第8字节: 终止柱面的低8位 第9-12字节: 第13-16字节: 该分区占用的扇区数目
2. FAT32
其采用32位的文件分配表，对磁盘的管理能力大大增强，突破 了分区容量2GB的限制，提高了磁盘的利用率。Windows 98以 后的操作系统都支持这种分区格式。
3. NTFS
NTFS(New Technology File System)是微软Windows NT的标准 文件系统，主要应用在Windows 2000/XP/2003以及最新版的 Windows Vista中。
3.3 硬盘的高级格式化
1. FAT16
FAT16格式是MS-DOS和最早期的Windows 95操作系统中使用 的磁盘分区格式。FAT16采用16位的文件分配表。只支持2GB 容量的硬盘分区。
3.1 硬盘低级格式化
低级格式化(low level format)：
测试磁盘介质
划分磁wenku.baidu.com 制定交叉因子，间隔安排扇区
为每个扇区又划分出标识部分ID、间隔区GAP和数据 区DATA等
对损坏的扇区和磁道做“坏”标记
硬盘的低级格式化是高级格式化之前的必须工作 硬盘在出厂前，已经进行了低格处理
4. Ext2
Ext2是Linux中使用最多的一种文件系统，它是专门为Linux设 计的，拥有最快的速度和最小的CPU占用率。Ext2既可以用于 标准的块设备(如硬盘)，也可以用于软盘等移动存储设备。
3.4 硬盘的逻辑结构
磁盘片的数据结构分为5部分
MBR（Main Boot Record，主引导记录）
3.4 硬盘的逻辑结构
磁盘片的数据结构分为5部分
FAT（File Allocation Table，文件分配表）
FAT大小由分区大小来决定 FAT记录了本分区中每个分配单元（簇）的使用情况
DIR（Directory，文件目录表）
当在DOS模式下输入DIR后，屏幕上显示的内容就是该 区的内容 记录本分区下每个文件/目录的起始位置
第三章 数据的组织与存储
硬盘需要经过三个步骤建立一定的数据逻辑结构 才能使用，分别是：
低级格式化 分区 高级格式化
可以正常使用的硬盘可以分为5个区域，分别为：
主引导记录区（MBR） DOS引导记录区（DBR） 文件分配表区（FAT） 文件目录表（DIR） 数据区（DATA）
3.2 硬盘的分区
扇区的三维地址和线性地址
3.2 硬盘的分区
3.2 硬盘的分区
分区工具
通过FDISK命令分区
利用Windows 98软盘或光盘启动盘启动计算机，进 入DOS提示符下。然后在DOS提示符下输入FDISK 命令，按Enter键，按照提示进行操作。
3.2 硬盘的分区
通过FDISK命令分区
可以在 DOS 和操作系统 清除数据（写删 上进行，只能对分区操 高级 除标记）；检查 作。高级格式化只是存 格式 扇区；重新初始 储数据，但如果存在坏 化 化引导信息；初 扇区可能会导致长时间 始化分区表信息； 磁盘读写。
使用Format命令格式化不会自动修 复逻辑坏道，如果发现有坏道，最 好使用SCANDISK或WINDOWS系 统的磁盘检查功能进行修复或隐藏。
3.2 硬盘的分区
通过FDISK命令分区
3.2 硬盘的分区
通过FDISK命令分区
3.2 硬盘的分区
利用Partition Magic进行无损分区
PQ可以在无损数据的前提下调整分区的数量和大小。
利用Disk Genius进行分区和格式化
利用Windows XP安装光盘进行分区和格式化
分区粒度：以柱面为粒度
分区总是结束在某个柱面的最后一个扇区，也就是 说，同一个柱面不会被划分到两个分区中去。这就 解释了为什么实际分区大小往往比要求的分区大小 要略微大一些（大容量磁盘中，几乎可以忽略不 计）。
3.2 硬盘的分区
扇区的三维地址和线性地址
三维地址C/H/S（柱面/磁头/扇区）
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（一）
80 01 01 00 0B FE BF FC 3F 00 00 00 7E 86 BB 00 “80”是一个分区的激活标志，表示系统可引导； “01 01 00”表示分区开始的磁头号为01，开始的扇区号为 01，开始的柱面号为00； “0B”表示分区的系统类型是FAT32，比较常用的有04 （FAT16）、07（NTFS）、 0F（扩展分区）； “FE BF FC”表示分区结束的磁头号为254，分区结束的扇 区号为63、分区结束的柱面号为764； “3F 00 00 00”（高低位互换），首扇区的扇区号为63； “7E 86 BB 00” （高低位互换）分区总扇区数为12289662。 思考：请大家验证一下起始扇区、结束扇区以及总扇区数之 间的关系是否正确。该如何验证？
DATA，数据区，主要负责硬盘中数据的存放，当数 据写到硬盘时，数据就存储在这个区中
3.4 硬盘的逻辑结构
主引导扇区位于硬盘的0柱面0磁头1扇区（512字节）， 包括硬盘主引导记录MBR（Main Boot Record）和分区表 DPT（Disk Partition Table）以及结束标志55AA
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二）
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二） MBR中的分区表
这四个分区在分区表中如何表现呢？我们从图 中可以看出分区表中只有两项内容，分别是
80 01 01 00 07 FE FF FB 3F 00 00 00 BD 08 FA 00 00 00 C1 FC 0F FE FF FF FC 08 FA 00 2C CD 05 01 这意味着MBR的分区表中只定义了两个分区
快速 删除文件分配表； 可在 DOS 和操作系统上 部分 Linux 系统没有快速格式化命 格式 不检查扇区损坏 进行，只能对分区操作。令。 化 情况；
3.2 硬盘的分区
硬盘分区就是把一个硬 盘分为数个不同的分区， 硬盘分区的目的是为了 方便用户更合理、更有 效地使用硬盘和管理数 据。
3.2 硬盘的分区
位于硬盘的0柱面、0磁头、1扇区的位置，它由分区工 具产生的，MBR结束标志为55AA。 其中最重要的部分是DPT，也就是分区表，DPT记录了 整个硬盘的分区情况。
DBR（DOS Boot Record，Dos引导记录）/OBR(OS Boot Record，操作系统引导记录)
位于每一个分区的第一个扇区，它是由格式化工具产生 的。DBR结束标志也是55AA 其中最重要的部分是BPB（BIOS Parameter Block），也 就是本分区参数记录表，记录了关于本分区的一系列重 要参数。
扩展分区之前的扇区数是FC 08 FA 00，高低位互换后是00 FA 08 FC，也就是扩展分区的起始是16386300扇区
扩展分区的大小是2C CD 05 01，高低位互换后01 05 CD 2C再转 为10进制是17157420扇区，分区结束在16386300＋171574201=33543719扇区。扩展分区的起点和终点都知道了，通过Winhex 查询C/H/S参数，可知分区的起始是1020/0/1，结束在2087/254/63。
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二）
MBR中的分区表
80 01 01 00 07 FE FF FB 3F 00 00 00 BD 08 FA 00 80表示是引导分区 第2、3、4字节表示分区从0/1/1扇区开始 第5字节表示分区类型，07表示NTFS分区 第6、7、8字节表示分区结束在1019/254/63扇区 第9、10、11、12字节，表示分区从63扇区开始 第13、14、15、16字节，表示分区的扇区数为00 FA 08 BD，换算为10进制为16386237 知道了分区起始在63，大小为16386237，结束位置也 就知道了 63+ 16386237－1＝16386299。用winhex转到 16386299看看，正是1019/254/63扇区。
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二）
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二）
MBR中的分区表
00 00 C1 FC 0F FE FF FF FC 08 FA 00 2C CD 05 01 前八个字节中我们只要看第一个字节和第五个字节，知道第二个 分区是扩展分区，不能引导，这就够了。其余6个字节用C/H/S表 示分区的起始和结束就不用再看了，因为8G以后C/H/S已经失去 作用了，第二个扩展分区结束的位置超过了8G，C/H/S肯定无法 表示了，主要看看后八个字节的LBA参数就可以了
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二）
链式分区表
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二）
第一扩展分区的分区表
3.4 硬盘的逻辑结构
分区表实例（二） 第一扩展分区的分区表
从扩展分区的分区表中可以看出定义了两项分区 第一项：00 01 C1 FC 07 FE FF FF 3F 00 00 00 00 82 3E 00
对硬盘进行分区的优点
便于硬盘的规划，文件的管理 有利于病毒的防治和数据的安全 可有效利用磁盘空间 提高系统运行效率 便于为不同用户分配不同的权限 便于安装多个操作系统 便于镜像磁盘 查杀病毒的速度也会快很多
3.2 硬盘的分区
分区应考虑的因素
根据实际需要设定分区的个数 根据每个分区的应用划定分区的大小
通常情况下，需要对硬盘进行分区、格式化后才能安 装操作系统，但对于Windows 2000/XP/2003操作系统来 说，可以借助其安装光盘，在安装过程中进行分区和 格式化，而且分区、格式化界面更为直观方便。
利用Windows磁盘管理工具进行分区和格式化s
3.3 硬盘的高级格式化
分区后，需要构建文件系统，才能面向用户正常 使用，这个过程就是逻辑磁盘的高级格式化。
C: 0~1024 H: 0~254 S: 1~63
线性地址LBA (logic block address，逻辑块地址)，从 0开始线性编号 C/H/S转换为LBA
LBA=C*255*63+H*63+(S-1)
LBA转换为C/H/S
C=LBA DIV (255*63) H=(LBA DIV 63) MOD 255 S=LBA MOD 63 +1
可以选用低格工具对硬盘进行处理
3.1 硬盘低级格式化
何时需要进行低级格式化：
新购置的硬盘或硬盘适配器
因长期使用硬盘出现坏扇区 合理设置交叉因子，改善硬盘数据传输速率
当硬盘经常出现各种问题时
3.1 硬盘低级格式化
低格，高格及快格的区别
类型 主要工作 特点 在 DOS 环境或自写的汇 编指令下进行，低级格 式化只能整盘进行，现 在硬盘出厂都是经过低 格的，实际使用不到万 不得已不要使用低格。 备注 低级格式化对硬盘有损伤，如果硬 盘已有物理坏道，则低级格式化会 更加损伤硬盘，加快报废。低格的 时间漫长，比如320G硬盘低格可能 需要20小时，或更多。 介质检查；磁盘 介质测试；划分 低级 磁道和扇区；对 格式 每个扇区进行编 化 号（ C/ H / S ） ； 设置交叉因子。
MBR（446字节）包含了硬盘的一系列参数和一段引导程序。 DPT（64字节，最多包含4个分区表项）记录了硬盘中的分区数 量，每个分区的起始及终止扇区、大小以及是否为活动分区等。 每个分区表项均为16个字节分配如下: 第1字节: 引导标志 第2字节: 起始磁头 第3字节: 低6位为起始扇区， 高2位与第4字节为起始柱面 第4字节: 起始柱面的低8位 第5字节: 文件系统标志 第6字节: 终止磁头 第7字节: 低6位为该分区首扇区的相对扇区号，高2位与第8字 节为终止柱面 第8字节: 终止柱面的低8位 第9-12字节: 第13-16字节: 该分区占用的扇区数目
2. FAT32
其采用32位的文件分配表，对磁盘的管理能力大大增强，突破 了分区容量2GB的限制，提高了磁盘的利用率。Windows 98以 后的操作系统都支持这种分区格式。
3. NTFS
NTFS(New Technology File System)是微软Windows NT的标准 文件系统，主要应用在Windows 2000/XP/2003以及最新版的 Windows Vista中。