硬盘技术：磁道,扇区,柱面和磁头数.doc

1、硬盘技术：磁道,扇区,柱面和磁头数.txt 你妈生你的时候是不是把人给扔了把胎盘养大？别把虾米不当海鲜。别把虾米不当海鲜。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 1282 的 N 次方（N0.1.2.3）字节信息。在 DOS 中每扇区是1282 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

2、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，

3、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

4、法称为“绝对扇区”表示法。但 DOS 不能直接使用绝对扇区进行磁盘上的信息管理，而是用所谓“相对扇区”或“DOS 扇区” 。 “ 相对扇区”只是一个数字，如柱面 140，磁头 3，扇区 4 对应的相对扇区号为 2757。该数字与绝对扇区“柱面/磁头/扇区”具有一一对应关系。当使用相对扇区编号时，DOS 是从柱面 0，磁头 1，扇区 1 开始（注：柱面 0，磁头 0，扇区 1 没有 DOS 扇区编号，DOS 下不能访问，只能调用 BIOS 访问） ，第一个 DOS 扇区编号为0，该磁道上剩余的扇区编号为 1 到 16（设每磁道 17 个扇区） ，然后是磁头号为 2，柱面为0 的 17 个扇区，形

5、成的 DOS 扇区号从 17 到 33。直到该柱面的所有磁头。然后再移到柱面1，磁头 1，扇区 1 继续进行 DOS 扇区的编号，即按扇区号，磁头号，柱面号（磁道号）增长的顺序连续地分配 DOS 扇区号。 公式：记 DH第一个 DOS 扇区的磁头号 DC第一个 DOS 扇区的柱面号 DS第一个 DOS 扇区的扇区号 NS每磁道扇区数 NH磁盘总的磁头数 则某扇区（柱面 C，磁头 H，扇区 S）的相对扇区号 RS 为： RSNHNS（CDC）NS（HDH）（SDS） 若已知 RS，DC，DH，DS，NS 和 NH 则 S（RS MOD NS）DS H（RS DIV NS）MOD NH）DH C（

6、RS DIV NS）DIV NH）DC 要点：（1）以柱面/磁头/扇区表示的为绝对扇区又称物理磁盘地址 （2）单一数字表示的为相对扇区或 DOS 扇区，又称逻辑扇区号 （3）相对扇区与绝对扇区的转换公式 4.DOS 磁盘区域的划分 格式化好的硬盘，整个磁盘按所记录数据的作用不同可分为主引导记录（MBR:Main Boot Record） ，Dos 引导记录（DBR:Dos Boot Record） ，文件分配表（FAT:File Assign Table） ，根目录（BD:Boot Directory）和数据区。前 5 个重要信息在磁盘的外磁道上，原因是外圈周长总大于内圈周长，也即外圈存储密度

7、要小些，可靠性高些。要点：（1）整个硬盘可分为 MBR，DBR，FAT，BD 和数据区。 （2）MBR，DBR，FAT，和 BD 位于磁盘外道。 5.MBR MBR 位于硬盘第一个物理扇区（绝对扇区）柱面 0，磁头 0，扇区 1 处。由于 DOS 是由柱面 0，磁头 1，扇区 1 开始，故 MBR 不属于 DOS 扇区，DOS 不能直接访问。MBR 中包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表。分区表有 4 个分区记录区。记录区就是记录有关分区信息的一张表。它从主引导记录偏移地址 01BEH 处连续存放，每个分区记录区占 16 个字节。 分区表的格式 分区表项的偏移 意义 占用字节数 00 引导指示符

8、1B 01 分区引导记录的磁头号 1B 02 分区引导记录的扇区和柱面号 2B 04 系统指示符 1B 05 分区结束磁头号 1B 06 分区结束扇区和柱面号 2B 08 分区前面的扇区数 4B 0C 分区中总的扇区数 4B 4 个分区中只能有 1 个活跃分区，即 C 盘。标志符是 80H 在分区表的第一个字节处。若是00H 则表示非活跃分区。例如： 80 01 01 00 0B FE 3F 81 3F 00 00 00 C3 DD 1F 00 00 00 01 82 05 FE BF 0C 02 DE 1F 00 0E 90 61 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

9、00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 要点：（1）MBR 位于硬盘第一个物理扇区柱面 0，磁头 0，扇区 1 处。不属于 DOS 扇区， （2）主引导记录分为硬盘的主引导程序和硬盘分区表。 6.DBR DBR 位于柱面 0，磁头 1，扇区 1，即逻辑扇区 0。DBR 分为两部分：DOS 引导程序和BPB（BIOS 参数块） 。其中 DOS 引导程序完成 DOS 系统文件（IO.SYS，MSDOS.SYS）的定位与装载，而 BPB 用来描述本 DOS 分区的磁盘信息，BPB 位于 DBR 偏移 0

10、BH 处，共 13 字节。它包含逻辑格式化时使用的参数，可供 DOS 计算磁盘上的文件分配表，目录区和数据区的起始地址，BPB 之后三个字提供物理格式化（低格）时采用的一些参数。引导程序或设备驱动程序根据这些信息将磁盘逻辑地址（DOS 扇区号）转换成物理地址（绝对扇区号） 。BPB 格式 序号 偏移地址 意义 1 03H0AH OEM 号 2 0BH0CH 每扇区字节数 3 0DH 每簇扇区数 4 0EH0FH 保留扇区数 5 10H FAT 备份数 6 11H12H 根目录项数 7 13H14H 磁盘总扇区数 8 15H 描述介质 9 16H17H 每 FAT 扇区数 10 18H19H 每

11、磁道扇区数 11 1AH1BH 磁头数 12 1CH1FH 特殊隐含扇区数 13 20H23H 总扇区数 14 24H25H 物理驱动器数 15 26H 扩展引导签证 16 27H2AH 卷系列号 17 2BH35H 卷标号 18 36H3DH 文件系统号 DOS 引导记录公式： 文件分配表保留扇区数 根目录保留扇区数FAT 的个数每个 FAT 的扇区数 数据区根目录逻辑扇区号（32根目录中目录项数（每扇区字节数1） ）DIV 每扇区字节数 绝对扇区号逻辑扇区号隐含扇区数 扇区号（绝对扇区号 MOD 每磁道扇区数）1 磁头号（绝对扇区号 DIV 每磁道扇区数）MOD 磁头数 磁道号（绝对扇区号

12、 DIV 每磁道扇区数）DIV 磁头数 要点：（1）DBR 位于柱面 0，磁头 1，扇区 1，其逻辑扇区号为 0 （2）DBR 包含 DOS 引导程序和 BPB。 （3）BPB 十分重要，由此可算出逻辑地址与物理地址。 7.文件分配表 文件分配表是 DOS 文件组织结构的主要组成部分。我们知道 DOS 进行分配的最基本单位是簇。文件分配表是反映硬盘上所有簇的使用情况，通过查文件分配表可以得知任一簇的使用情况。DOS 在给一个文件分配空间时总先扫描 FAT，找到第一个可用簇，将该空间分配给文件，并将该簇的簇号填到目录的相应段内。即形成了“簇号链” 。FAT 就是记录文件簇号的一张表。FAT 的头

13、两个域为保留域，对 FAT12 来说是 3 个字节，FAT 来说是 4 个字节。其中头一个字节是用来描述介质的，其余字节为 FFH 。介质格式与 BPB 相同。 第一个字节的 8 位意义： 7 6 5 4 3 - 0 非双面 置 1 1 双面 0 不是 8 扇区 1 是 8 扇区 0 不是可换的 1 是可换的 FAT 结构含义 FAT12 FAT16 意义 000H 0000H 可用 FF0HFF6H FFF0HFFF6H 保留 FF7H FFF7H 坏 FF8HFFFH FFF8HFFFFH 文件最后一个簇 H H 文件下一个簇 对于 FAT16，簇号2 作偏移地址，从 FAT 中取出一字即

14、为 FAT 中的域。 逻辑扇区号数据区起始逻辑扇区号（簇号2）每簇扇区数 簇号（逻辑扇区号数据区起始逻辑扇区号）DIV 每簇扇区数2 要点：（1）FAT 反映硬盘上所有簇的使用情况，它记录了文件在硬盘中具体位置（簇） 。 （2）文件第一个簇号（在目录表中）和 FAT 的该文件的簇号串起来形成文件的“簇号链” ，恢复被破坏的文件就是根 据这条链。 （3）由簇号可算逻辑扇区号，反之，由逻辑扇区号也可以算出簇号，公式如上。 （4）FAT 位于 DBR 之后，其 DOS 扇区号从 1 开始。8.文件目录 文件目录是 DOS 文件组织结构的又一重要组成部分。文件目录分为两类：根目录，子目录。根目录有一个

15、，子目录可以有多个。子目录下还可以有子目录，从而形成“树状”的文件目录结构。子目录其实是一种特殊的文件，DOS 为目录项分配 32 字节。目录项分为三类：文件，子目录（其内容是许多目录项） ，卷标（只能在根目录，只有一个。目录项中有文件（或子目录，或卷标）的名字，扩展名，属性，生成或最后修改日期，时间，开始簇号，及文件大小。 目录项的格式 字节偏移 意义 占字节数 00H 文件名 8B 08H 扩展名 3B 0BH 文件属性 1B 0CH 保留 10B 16H 时间 2B 18H 日期 2B 1AH 开始簇号 2B 1CH 文件长度 4B 目录项文件名区域中第一个字节还有特殊的意义：00H 代

16、表未使用 05H 代表实际名为 E5H EBH 代表此文件已被删除 目录项属性区域的这个字节各个位的意义如下： 未 修 修 子 卷 系 隐 只 用 改 改 目 标 统 藏 读 标 标 录 属 属 属 志 志 性 性 性 注意：WINDOWS 的长文件名使用了上表中所说的“保留”这片区域。 要点：（1）文件目录是记录所有文件，子目录名，扩展名属性，建立或删除最后修改日期。文件开始簇号及文件长度的一张 登记表. （2）DOS 中 DIR 列出的内容训是根据文件目录表得到的。 （3）文件起始簇号填在文件目录中，其余簇都填在 FAT 中上一簇的位置上。 9.物理驱动器与逻辑驱动器 物理驱动器指实际安装的驱动器。 逻辑驱动器是对物理驱动器格式化后产生的。 要点：同上。