数据在硬盘中的存放技术
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+ （S - S1） 其中：符号C、 H、 S 表示硬盘的柱面、磁头和扇区； C1 =第一个逻辑扇区的柱面数 H1 =第一个逻辑扇区的磁头数 S1 =第一个逻辑扇区的扇区数 NS =每磁道的扇区数 NH =硬盘的磁头数
物理扇区与逻辑扇区的对应关系
我们以一个具有4 磁头、每道17 个扇区的硬盘为例，来说 明逻辑扇区的编号方式：
① 柱面0 、磁头0、 扇区1 为硬盘的主引导扇区（MBR）， 这部分区域是操作系统不可存取的。
② 逻辑扇区从DOS 分区空间的起始处（例如柱面0、 磁头1、 扇区1） 开始编号，该磁道上的1~17 扇区的逻辑扇区号 为0 ~16。
硬盘的物理扇区与逻辑扇区
老式硬盘是每个磁道扇区数相等，造成数据浪费。 等密度结构硬盘是指由于硬盘外圈磁道的扇区比内
圈磁道多。采用这种结构后硬盘不再具有实际的3D （柱面、磁头、扇区）参数，寻址方式也改为线性 寻址即以逻辑扇区为单位进行。 为了与使用3D 寻址的老软件兼容 ，在硬盘控制器 内部安装了一个地址翻译器由它负责将老式3D 参数 翻译成新的线性参数。这也是为什么现在硬盘的3D 参数可以有多种选择的原因（不同的工作模式，对 应不同的3D 参数。例如LBA、 LARGE、 和 NORMAL）。
在FAT 文件系统的管理下磁盘数据的存储方式有磁 盘数据的物理存储和磁盘数据的逻辑存储之分。
1. 磁盘数据的物理存储
通过格式化操作，系统将磁盘片划分成磁面、磁道和扇区。每 个磁面上含有相同的磁道数，每个磁道上亦含有相同数目的扇 区数，每个扇区都包含512 字节数据信息。
一个或若干个扇区被组织成一个“簇”（Cluster）。 扇区是存储信息的最小单位，簇是文件数据读写操作的最小单
硬盘数据的组织与存储方式
硬盘的磁盘片经格式化后被划分成物理扇区，知道 磁面、磁道、扇区3 个参数就能确定磁盘的物理位 置。但是在进行数据存取的时候操作系统不仅要确 定将数据存放在磁盘的物理位置，而且还要确定它 们的逻辑存放位置。文件管理系统把存储空间组织 成物理位置并提供一种机制对存放于这些位置上的 数据进行索引。同时，建立按层次安排的索引关系， 将磁盘的物理扇区转换成逻辑扇，再把数据分配到 逻辑扇区位置。
柱面 0 0 0 0 0 0 1
磁头 0 0 1 1 2 3 0
扇区 1 17 1 2 ~17 1 ~17 1 ~17 1
逻辑扇区编号 主引导记录（MBR） 扇区
空闲扇区 0 扇区（DBR） 第1~ 16 扇区 第17~ 33 扇区 第34~ 50 扇区 51 扇区
Βιβλιοθήκη Baidu
簇及簇大小的确定
如果逐个扇区地存储数据文件并保存文件位置信 息，则效率太低。在实际使用中FAT文件系统将 磁盘上一个或若干个扇区组织成一个“簇” （Cluster）， 簇是文件系统进行数据读写操作 的最小单位。
数据在硬盘中的存放技术
硬盘是用来存放数据信息的。为了使用和管理上的 方便，这些数据信息又是以文件的形式存放在磁盘 上。要对硬盘进行有效的管理和数据维护就要求用 户必须深入了解数据文件在硬盘上是如何存放的。
我们主要介绍在PC 机上使用最为广泛的操作系统 DOS/ Windows 所支持的FAT（FAT16、 FAT32 和NTFS） 文件管理系统对硬盘数据信息的组织方 式以及硬盘上的系统信息结构。
物理扇区与逻辑扇区的对应关系
使用逻辑扇区的原因有两个：
其一是逻辑扇区的概念可在硬盘读写操作时脱离柱 面、磁头和扇区的3D 硬件参数的概念。DOS /Windows 操作系统假设硬盘的全部存储区域都由 一系列的扇区组成，每个扇区固定地包含512 个字 节。
另一个原因是在硬盘中每4 、8、 16 个或更多的扇 区组成一个簇，在对一个具体的簇进行读写操作时， 操作系统划分一个一维数据的逻辑扇区号要比指出 “簇200” 在“柱面40 、磁头2、 扇区5- 12” 要简 单一些。如果一个簇的扇区跨越在两个盘面即两个磁 头之间用“柱面、磁头、扇区”的表示方法就更复杂 了。
③ 然后DOS 移到柱面0 、磁头2 、扇区1 开始编号，该磁道 上的1 ~17 扇区的逻辑扇区号为17 ~33。
④ 然后再移到柱面1、 磁头0 ，继续编号过程，直到硬盘最 后一个柱面（盘体的最内圈）的最后一个磁头（该例是磁 头3 ）的最后一个扇区。
4 磁头、17 扇区FAT16 结构的硬盘物 理扇区和逻辑扇区编号对照表
位。 在硬盘中每簇所含的扇区数与逻辑盘的容量有关。 常用软盘的每簇扇区数为 360KB 软盘： 2 扇区每簇 1.2MB 软盘： 1 扇区每簇 1.44MB 软盘： 1 扇区每簇
2. 逻辑扇区及物理扇区
我们可以用“磁面、磁道、扇区”3 个参数 来表示磁盘上的某一个区域，用这种表示方 法标示的磁盘扇区我们称之为物理扇区。
硬盘的物理扇区与逻辑扇区
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”的概念是指一个盘片的两个面，其编号方 式为：第一个盘片的第一面为0， 下一面为1； 第 二个盘片的第一面为2， 下一面为3； 其余依次类 推。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、 磁面2 而是称其为磁头0、磁头1、 磁头2。
为了文件操作上的方便，磁盘在进行数据读 写操作的时候，操作系统并不是直接使用物 理扇区进行分配的。它是用一个数字来表示 分配的扇区，这个数字称为逻辑扇区数。
逻辑扇区编号原则是尽量减少磁头移动次数。
硬盘的物理扇区与逻辑扇区
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 的同心园磁道，整个盘体中所有磁面的半径 相同的同心磁道就称为“柱面”。 逻辑盘容量划分时用柱面数而不用磁面数。
也就是说数据文件在磁盘上是以簇为单位，而不 是以扇区为单位存放的。
一个文件可占用一个或多个簇但至少占用一个簇。 例如若有一个长度为100 字节的文件存放在2 扇 区/簇的磁盘，上则此文件将占用1024 字节的磁 盘空间，而不是仅占用100字节的磁盘空间。
硬盘物理地址及逻辑地址之间的转换
从物理地址计算逻辑地址： 逻辑扇区=NH NS （C - C1）+ NS （H - H1）
物理扇区与逻辑扇区的对应关系
我们以一个具有4 磁头、每道17 个扇区的硬盘为例，来说 明逻辑扇区的编号方式：
① 柱面0 、磁头0、 扇区1 为硬盘的主引导扇区（MBR）， 这部分区域是操作系统不可存取的。
② 逻辑扇区从DOS 分区空间的起始处（例如柱面0、 磁头1、 扇区1） 开始编号，该磁道上的1~17 扇区的逻辑扇区号 为0 ~16。
硬盘的物理扇区与逻辑扇区
老式硬盘是每个磁道扇区数相等，造成数据浪费。 等密度结构硬盘是指由于硬盘外圈磁道的扇区比内
圈磁道多。采用这种结构后硬盘不再具有实际的3D （柱面、磁头、扇区）参数，寻址方式也改为线性 寻址即以逻辑扇区为单位进行。 为了与使用3D 寻址的老软件兼容 ，在硬盘控制器 内部安装了一个地址翻译器由它负责将老式3D 参数 翻译成新的线性参数。这也是为什么现在硬盘的3D 参数可以有多种选择的原因（不同的工作模式，对 应不同的3D 参数。例如LBA、 LARGE、 和 NORMAL）。
在FAT 文件系统的管理下磁盘数据的存储方式有磁 盘数据的物理存储和磁盘数据的逻辑存储之分。
1. 磁盘数据的物理存储
通过格式化操作，系统将磁盘片划分成磁面、磁道和扇区。每 个磁面上含有相同的磁道数，每个磁道上亦含有相同数目的扇 区数，每个扇区都包含512 字节数据信息。
一个或若干个扇区被组织成一个“簇”（Cluster）。 扇区是存储信息的最小单位，簇是文件数据读写操作的最小单
硬盘数据的组织与存储方式
硬盘的磁盘片经格式化后被划分成物理扇区，知道 磁面、磁道、扇区3 个参数就能确定磁盘的物理位 置。但是在进行数据存取的时候操作系统不仅要确 定将数据存放在磁盘的物理位置，而且还要确定它 们的逻辑存放位置。文件管理系统把存储空间组织 成物理位置并提供一种机制对存放于这些位置上的 数据进行索引。同时，建立按层次安排的索引关系， 将磁盘的物理扇区转换成逻辑扇，再把数据分配到 逻辑扇区位置。
柱面 0 0 0 0 0 0 1
磁头 0 0 1 1 2 3 0
扇区 1 17 1 2 ~17 1 ~17 1 ~17 1
逻辑扇区编号 主引导记录（MBR） 扇区
空闲扇区 0 扇区（DBR） 第1~ 16 扇区 第17~ 33 扇区 第34~ 50 扇区 51 扇区
Βιβλιοθήκη Baidu
簇及簇大小的确定
如果逐个扇区地存储数据文件并保存文件位置信 息，则效率太低。在实际使用中FAT文件系统将 磁盘上一个或若干个扇区组织成一个“簇” （Cluster）， 簇是文件系统进行数据读写操作 的最小单位。
数据在硬盘中的存放技术
硬盘是用来存放数据信息的。为了使用和管理上的 方便，这些数据信息又是以文件的形式存放在磁盘 上。要对硬盘进行有效的管理和数据维护就要求用 户必须深入了解数据文件在硬盘上是如何存放的。
我们主要介绍在PC 机上使用最为广泛的操作系统 DOS/ Windows 所支持的FAT（FAT16、 FAT32 和NTFS） 文件管理系统对硬盘数据信息的组织方 式以及硬盘上的系统信息结构。
物理扇区与逻辑扇区的对应关系
使用逻辑扇区的原因有两个：
其一是逻辑扇区的概念可在硬盘读写操作时脱离柱 面、磁头和扇区的3D 硬件参数的概念。DOS /Windows 操作系统假设硬盘的全部存储区域都由 一系列的扇区组成，每个扇区固定地包含512 个字 节。
另一个原因是在硬盘中每4 、8、 16 个或更多的扇 区组成一个簇，在对一个具体的簇进行读写操作时， 操作系统划分一个一维数据的逻辑扇区号要比指出 “簇200” 在“柱面40 、磁头2、 扇区5- 12” 要简 单一些。如果一个簇的扇区跨越在两个盘面即两个磁 头之间用“柱面、磁头、扇区”的表示方法就更复杂 了。
③ 然后DOS 移到柱面0 、磁头2 、扇区1 开始编号，该磁道 上的1 ~17 扇区的逻辑扇区号为17 ~33。
④ 然后再移到柱面1、 磁头0 ，继续编号过程，直到硬盘最 后一个柱面（盘体的最内圈）的最后一个磁头（该例是磁 头3 ）的最后一个扇区。
4 磁头、17 扇区FAT16 结构的硬盘物 理扇区和逻辑扇区编号对照表
位。 在硬盘中每簇所含的扇区数与逻辑盘的容量有关。 常用软盘的每簇扇区数为 360KB 软盘： 2 扇区每簇 1.2MB 软盘： 1 扇区每簇 1.44MB 软盘： 1 扇区每簇
2. 逻辑扇区及物理扇区
我们可以用“磁面、磁道、扇区”3 个参数 来表示磁盘上的某一个区域，用这种表示方 法标示的磁盘扇区我们称之为物理扇区。
硬盘的物理扇区与逻辑扇区
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”的概念是指一个盘片的两个面，其编号方 式为：第一个盘片的第一面为0， 下一面为1； 第 二个盘片的第一面为2， 下一面为3； 其余依次类 推。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、 磁面2 而是称其为磁头0、磁头1、 磁头2。
为了文件操作上的方便，磁盘在进行数据读 写操作的时候，操作系统并不是直接使用物 理扇区进行分配的。它是用一个数字来表示 分配的扇区，这个数字称为逻辑扇区数。
逻辑扇区编号原则是尽量减少磁头移动次数。
硬盘的物理扇区与逻辑扇区
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 的同心园磁道，整个盘体中所有磁面的半径 相同的同心磁道就称为“柱面”。 逻辑盘容量划分时用柱面数而不用磁面数。
也就是说数据文件在磁盘上是以簇为单位，而不 是以扇区为单位存放的。
一个文件可占用一个或多个簇但至少占用一个簇。 例如若有一个长度为100 字节的文件存放在2 扇 区/簇的磁盘，上则此文件将占用1024 字节的磁 盘空间，而不是仅占用100字节的磁盘空间。
硬盘物理地址及逻辑地址之间的转换
从物理地址计算逻辑地址： 逻辑扇区=NH NS （C - C1）+ NS （H - H1）