硬盤的DOS管理結(jié)構(gòu)
1.磁道，扇區(qū)，柱面和磁頭數(shù)
硬盤最基本的組成部分是由堅硬金屬材料制成的涂以磁性介質(zhì)的盤片，不同容量硬盤的盤片數(shù)不等。每個盤片有兩面，都可記錄信息。盤片被分成許多扇形的區(qū) 域，每個區(qū)域叫一個扇區(qū)，每個扇區(qū)可存儲128×2的N次方（N＝0.1.2.3）字節(jié)信息。在DOS中每扇區(qū)是128×2的2次方＝512字節(jié)，盤片表 面上以盤片中心為圓心，不同半徑的同心圓稱為磁道。硬盤中，不同盤片相同半徑的磁道所組成的圓柱稱為柱面。磁道與柱面都是表示不同半徑的圓，在許多場合， 磁道和柱面可以互換使用，我們知道，每個磁盤有兩個面，每個面都有一個磁頭，習(xí)慣用磁頭號來區(qū)分。扇區(qū)，磁道（或柱面）和磁頭數(shù)構(gòu)成了硬盤結(jié)構(gòu)的基本參 數(shù)，幫這些參數(shù)可以得到硬盤的容量，基計算公式為：
存儲容量＝磁頭數(shù)×磁道（柱面）數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)
要點：（1）硬盤有數(shù)個盤片，每盤片兩個面，每個面一個磁頭
（2）盤片被劃分為多個扇形區(qū)域即扇區(qū)
（3）同一盤片不同半徑的同心圓為磁道
（4）不同盤片相同半徑構(gòu)成的圓柱面即柱面
（5）公式： 存儲容量＝磁頭數(shù)×磁道（柱面）數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)
（6）信息記錄可表示為：××磁道（柱面），××磁頭，××扇區(qū)
磁道:當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都會在磁盤表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁道。這些磁道用肉眼是根本看不到的，因為它們僅是盤面上以特殊方式磁化了的一些磁化區(qū)，磁盤上的信息便是沿著這樣的軌道存放的。相鄰磁道之間并不是緊挨著的，這是因為磁化單元相隔太近時磁性會相互產(chǎn)生影響，同時也為磁頭的讀寫帶來困難。一張1.44MB的3.5英寸軟盤
，一面有80個磁道，而硬盤上的磁道密度則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此值，通常一面有成千上萬個磁道。
扇區(qū)：磁盤上的每個磁道被等分為若干個弧段，這些弧段便是磁盤的扇區(qū)，每個扇區(qū)可以存放512個字節(jié)的信息，磁盤驅(qū)動器在向磁盤讀取和寫入數(shù)據(jù)時，要以扇區(qū)為單位。1.44MB3.5英寸的軟盤，每個磁道分為18個扇區(qū)。
柱面：硬盤通常由重疊的一組盤片構(gòu)成，每個盤面都被劃分為數(shù)目相等的磁道，并從外緣的“0”開始編號，具有相同編號的磁道形成一個圓柱，稱之為磁盤的柱面。磁盤的柱面數(shù)與一個盤面上的磁道數(shù)是相等的。由于每個盤面都有自己的磁頭，因此，盤面數(shù)等于總的磁頭數(shù)。所謂硬盤的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁頭）、Sector（扇區(qū)），只要知道了硬盤的CHS的數(shù)目，即可確定硬盤的容量，硬盤的容量=柱面數(shù)*磁頭數(shù)*扇區(qū)數(shù)*512B。
2.簇 “簇”是DOS進行分配的最小單位。當(dāng)創(chuàng)建一個很小的文件時，如是一個字節(jié)，則它在磁盤上并不是只占一個字節(jié)的空間，而是占有整個一簇。DOS視不同的 存儲介質(zhì)（如軟盤，硬盤），不同容量的硬盤，簇的大小也不一樣。簇的大小可在稱為磁盤參數(shù)塊（BPB）中獲取。簇的概念僅適用于數(shù)據(jù)區(qū)。 本點：（1）“簇”是DOS進行分配的最小單位。 （2）不同的存儲介質(zhì)，不同容量的硬盤，不同的DOS版本，簇的大小也不一樣。 （3）簇的概念僅適用于數(shù)據(jù)區(qū)。 3.扇區(qū)編號定義：絕對扇區(qū)與DOS扇區(qū) 由前面介紹可知，我們可以用柱面/磁頭/扇區(qū)來唯一定位磁盤上每一個區(qū)域，或是說柱面/磁頭/扇區(qū)與磁盤上每一個扇區(qū)有一一對應(yīng)關(guān)系，通常DOS將“柱 面/磁頭/扇區(qū)”這樣表示法稱為“絕對扇區(qū)”表示法。但DOS不能直接使用絕對扇區(qū)進行磁盤上的信息管理，而是用所謂“相對扇區(qū)”或“DOS扇區(qū)”。“相 對扇區(qū)”只是一個數(shù)字，如柱面140，磁頭3，扇區(qū)4對應(yīng)的相對扇區(qū)號為2757。該數(shù)字與絕對扇區(qū)“柱面/磁頭/扇區(qū)”具有一一對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)使用相對扇 區(qū)編號時，DOS是從柱面0，磁頭1，扇區(qū)1開始（注：柱面0，磁頭0，扇區(qū)1沒有DOS扇區(qū)編號，DOS下不能訪問，只能調(diào)用BIOS訪問），第一個 DOS扇區(qū)編號為0，該磁道上剩余的扇區(qū)編號為1到16（設(shè)每磁道17個扇區(qū)），然后是磁頭號為2，柱面為0的17個扇區(qū)，形成的DOS扇區(qū)號從17到 33。直到該柱面的所有磁頭。然后再移到柱面1，磁頭1，扇區(qū)1繼續(xù)進行DOS扇區(qū)的編號，即按扇區(qū)號，磁頭號，柱面號（磁道號）增長的順序連續(xù)地分配 DOS扇區(qū)號。 公式：記DH－－第一個DOS扇區(qū)的磁頭號 DC－－第一個DOS扇區(qū)的柱面號 DS－－第一個DOS扇區(qū)的扇區(qū)號 NS－－每磁道扇區(qū)數(shù) NH－－磁盤總的磁頭數(shù) 則某扇區(qū)（柱面C，磁頭H，扇區(qū)S）的相對扇區(qū)號RS為： RS＝NH×NS×（C－DC）＋NS×（H－DH）＋（S－DS） 若已知RS，DC，DH，DS，NS和NH則 S＝（RS MOD NS）＋DS H＝（（RS DIV NS）MOD NH）＋DH C＝（（RS DIV NS）DIV NH）＋DC 要點：（1）以柱面/磁頭/扇區(qū)表示的為絕對扇區(qū)又稱物理磁盤地址 （2）單一數(shù)字表示的為相對扇區(qū)或DOS扇區(qū)，又稱邏輯扇區(qū)號 （3）相對扇區(qū)與絕對扇區(qū)的轉(zhuǎn)換公式 4.DOS磁盤區(qū)域的劃分 格式化好的硬盤，整個磁盤按所記錄數(shù)據(jù)的作用不同可分為主引導(dǎo)記錄（MBR:Main Boot Record），Dos引導(dǎo)記錄 （DBR:Dos Boot Record），文件分配表（FAT:File Assign Table），根目錄 （BD:Boot Directory）和數(shù)據(jù)區(qū)。前5個重要信息在磁盤的外磁道上，原因是外圈周長總大于內(nèi)圈周長，也即外圈存儲密度要小些，可靠性高 些。要點：（1）整個硬盤可分為MBR，DBR，FAT，BD和數(shù)據(jù)區(qū)。 （2）MBR，DBR，FAT，和BD位于磁盤外道。 5.MBR MBR位于硬盤第一個物理扇區(qū)（絕對扇區(qū)）柱面0，磁頭0，扇區(qū)1處。由于DOS是由柱面0，磁頭1，扇區(qū)1開始，故MBR不屬于DOS扇區(qū)，DOS不 能直接訪問。MBR中包含硬盤的主引導(dǎo)程序和硬盤分區(qū)表。分區(qū)表有4個分區(qū)記錄區(qū)。記錄區(qū)就是記錄有關(guān)分區(qū)信息的一張表。它從主引導(dǎo)記錄偏移地址 01BEH處連續(xù)存放，每個分區(qū)記錄區(qū)占16個字節(jié)。 分區(qū)表的格式 分區(qū)表項的偏移 意義 占用字節(jié)數(shù) 00 引導(dǎo)指示符 1B 01 分區(qū)引導(dǎo)記錄的磁頭號 1B 02 分區(qū)引導(dǎo)記錄的扇區(qū)和柱面號 2B 04 系統(tǒng)指示符 1B 05 分區(qū)結(jié)束磁頭號 1B 06 分區(qū)結(jié)束扇區(qū)和柱面號 2B 08 分區(qū)前面的扇區(qū)數(shù) 4B 0C 分區(qū)中總的扇區(qū)數(shù) 4B 4個分區(qū)中只能有1個活躍分區(qū)，即C盤。標(biāo)志符是80H在分區(qū)表的第一個字節(jié)處。若是00H則表示非活躍分區(qū)。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 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 要點：（1）MBR位于硬盤第一個物理扇區(qū)柱面0，磁頭0，扇區(qū)1處。不屬于DOS扇區(qū)， （2）主引導(dǎo)記錄分為硬盤的主引導(dǎo)程序和硬盤分區(qū)表。 6.DBR DBR位于柱面0，磁頭1，扇區(qū)1，即邏輯扇區(qū)0。DBR分為兩部分：DOS引導(dǎo)程序和BPB（BIOS參數(shù)塊）。其中DOS引導(dǎo)程序完成DOS系統(tǒng)文 件（IO.SYS，MSDOS.SYS）的定位與裝載，而BPB用來描述本DOS分區(qū)的磁盤信息，BPB位于DBR偏移0BH處，共13字節(jié)。它包含邏輯 格式化時使用的參數(shù)，可供DOS計算磁盤上的文件分配表，目錄區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)的起始地址，BPB之后三個字提供物理格式化（低格）時采用的一些參數(shù)。引導(dǎo)程序 或設(shè)備驅(qū)動程序根據(jù)這些信息將磁盤邏輯地址（DOS扇區(qū)號）轉(zhuǎn)換成物理地址（絕對扇區(qū)號）。BPB格式 序號 偏移地址 意義 1 03H－0AH OEM號 2 0BH－0CH 每扇區(qū)字節(jié)數(shù) 3 0DH 每簇扇區(qū)數(shù) 4 0EH－0FH 保留扇區(qū)數(shù) 5 10H FAT備份數(shù) 6 11H－12H 根目錄項數(shù) 7 13H－14H 磁盤總扇區(qū)數(shù) 8 15H 描述介質(zhì) 9 16H－17H 每FAT扇區(qū)數(shù) 10 18H－19H 每磁道扇區(qū)數(shù) 11 1AH－1BH 磁頭數(shù) 12 1CH－1FH 特殊隱含扇區(qū)數(shù) 13 20H－23H 總扇區(qū)數(shù) 14 24H－25H 物理驅(qū)動器數(shù) 15 26H 擴展引導(dǎo)簽證 16 27H－2AH 卷系列號 17 2BH－35H 卷標(biāo)號 18 36H－3DH 文件系統(tǒng)號 DOS引導(dǎo)記錄公式： 文件分配表≡保留扇區(qū)數(shù) 根目錄≡保留扇區(qū)數(shù)＋FAT的個數(shù)×每個FAT的扇區(qū)數(shù) 數(shù)據(jù)區(qū)≡根目錄邏輯扇區(qū)號＋（32×根目錄中目錄項數(shù)＋（每扇區(qū)字節(jié)數(shù)－1））DIV每扇區(qū)字節(jié)數(shù) 絕對扇區(qū)號≡邏輯扇區(qū)號＋隱含扇區(qū)數(shù) 扇區(qū)號≡（絕對扇區(qū)號MOD每磁道扇區(qū)數(shù)）＋1 磁頭號≡（絕對扇區(qū)號DIV每磁道扇區(qū)數(shù)）MOD磁頭數(shù) 磁道號≡（絕對扇區(qū)號DIV每磁道扇區(qū)數(shù)）DIV磁頭數(shù) 要點：（1）DBR位于柱面0，磁頭1，扇區(qū)1，其邏輯扇區(qū)號為0 （2）DBR包含DOS引導(dǎo)程序和BPB。 （3）BPB十分重要，由此可算出邏輯地址與物理地址。 7.文件分配表 文件分配表是DOS文件組織結(jié)構(gòu)的主要組成部分。我們知道DOS進行分配的最基本單位是簇。文件分配表是反映硬盤上所有簇的使用情況，通過查文件分配表 可以得知任一簇的使用情況。DOS在給一個文件分配空間時總先掃描FAT，找到第一個可用簇，將該空間分配給文件，并將該簇的簇號填到目錄的相應(yīng)段內(nèi)。即 形成了“簇號鏈”。FAT就是記錄文件簇號的一張表。FAT的頭兩個域為保留域，對FAT12來說是3個字節(jié)，FAT來說是4個字節(jié)。其中頭一個字節(jié)是用 來描述介質(zhì)的，其余字節(jié)為FFH 。介質(zhì)格式與BPB相同。 第一個字節(jié)的8位意義： 7 6 5 4 3 ２ １ ０ └─────-┘ │ │ │┌0非雙面 置1 │ │ └┤ │ │ └1雙面 │ │┌0不是8扇區(qū) │ └┤ │ └1是8扇區(qū) │┌0不是可換的 └┤ └1是可換的 FAT結(jié)構(gòu)含義 FAT12 FAT16 意義 000H 0000H 可用 FF0H－FF6H FFF0H－FFF6H 保留 FF7H FFF7H 壞 FF8H－FFFH FFF8H－FFFFH 文件最后一個簇 ×××H ××××H 文件下一個簇 對于FAT16，簇號×2作偏移地址，從FAT中取出一字即為FAT中的域。 邏輯扇區(qū)號＝數(shù)據(jù)區(qū)起始邏輯扇區(qū)號＋（簇號－2）×每簇扇區(qū)數(shù) 簇號＝（邏輯扇區(qū)號－數(shù)據(jù)區(qū)起始邏輯扇區(qū)號）DIV每簇扇區(qū)數(shù)＋2 要點：（1）FAT反映硬盤上所有簇的使用情況，它記錄了文件在硬盤中具體位置（簇）。 （2）文件第一個簇號（在目錄表中）和FAT的該文件的簇號串起來形成文件的“簇號鏈”，恢復(fù)被破壞的文件就是根 據(jù)這條鏈。 （3）由簇號可算邏輯扇區(qū)號，反之，由邏輯扇區(qū)號也可以算出簇號，公式如上。 （4）FAT位于DBR之后，其DOS扇區(qū)號從1開始。8.文件目錄 文件目錄是DOS文件組織結(jié)構(gòu)的又一重要組成部分。文件目錄分為兩類：根目錄，子目錄。根目錄有一個，子目錄可以有多個。子目錄下還可以有子目錄，從而 形成“樹狀”的文件目錄結(jié)構(gòu)。子目錄其實是一種特殊的文件，DOS為目錄項分配32字節(jié)。目錄項分為三類：文件，子目錄（其內(nèi)容是許多目錄項），卷標(biāo)（只 能在根目錄，只有一個。目錄項中有文件（或子目錄，或卷標(biāo)）的名字，擴展名，屬性，生成或最后修改日期，時間，開始簇號，及文件大小。 目錄項的格式 字節(jié)偏移 意義 占字節(jié)數(shù) 00H 文件名 8B 08H 擴展名 3B 0BH 文件屬性 1B 0CH 保留 10B 16H 時間 2B 18H 日期 2B 1AH 開始簇號 2B 1CH 文件長度 4B 目錄項文件名區(qū)域中第一個字節(jié)還有特殊的意義：00H代表未使用 05H代表實際名為E5H EBH代表此文件已被刪除 目錄項屬性區(qū)域的這個字節(jié)各個位的意義如下： ７ ６ ５ ４ ３ ２ １ ０ 未 修 修 子 卷 系 隱 只 用 改 改 目 標(biāo) 統(tǒng) 藏 讀 標(biāo) 標(biāo) 錄 屬 屬 屬 志 志 性 性 性 注意：WINDOWS的長文件名使用了上表中所說的“保留”這片區(qū)域。 要點：（1）文件目錄是記錄所有文件，子目錄名，擴展名屬性，建立或刪除最后修改日期。文件開始簇號及文件長度的一張 登記表. （2）DOS中DIR列出的內(nèi)容訓(xùn)是根據(jù)文件目錄表得到的。 （3）文件起始簇號填在文件目錄中，其余簇都填在FAT中上一簇的位置上。 9.物理驅(qū)動器與邏輯驅(qū)動器 物理驅(qū)動器指實際安裝的驅(qū)動器。 邏輯驅(qū)動器是對物理驅(qū)動器格式化后產(chǎn)生的。 10.硬盤接口
ATA
全稱Advanced Technol
ogy Attachment，是用傳統(tǒng)的 40-pin 并口數(shù)據(jù)線連接主板與硬盤的，外部接口速度最大為133MB/s，因為并口線的抗干擾性太差，且排線占空間，不利計算機散熱，將逐漸被 SATA 所取代。
IDE
IDE的英文全稱為“Integrated Drive Electronics”，即“電子集成驅(qū)動器”，俗稱PATA并口。
SATA
使用SATA（Serial ATA）口的硬盤又叫串口硬盤，是未來PC機硬盤的趨勢。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會正式確立了Serial ATA 1.0規(guī)范，2002年，雖然串行ATA的相關(guān)設(shè)備還未正式上市，但Serial ATA委員會已搶先確立了Serial ATA 2.0規(guī)范。Serial ATA采用串行連接方式，串行ATA總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區(qū)別在于能對傳輸指令（不僅僅是數(shù)據(jù)）進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴４薪涌谶€具有結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔的優(yōu)點。
SATA2
希捷在SATA的基礎(chǔ)上加入NCQ本地命令陣列技術(shù)，并提高了磁盤速率。
SCSI 全稱為Small Computer System Interface（小型機系統(tǒng)接口），歷經(jīng)多世代的發(fā)展，從早期的 SCSI-II，到目前的 Ultra320 SCSI 以及 Fiber-Channel （光纖通道），接頭類型也有多種。SCSI 硬盤廣為工作站及個人計算機以及服務(wù)器所使用，因為它的轉(zhuǎn)速快，
可達(dá) 15000 rpm，且數(shù)據(jù)傳輸時占用 CPU 運算資源較低，但是單價也比同樣容量的 ATA 及 SATA 硬盤昂貴。
SAS（Serial Attached SCSI）是新一代的SCSI技術(shù)，和SATA硬盤相同，都是采取序列式技術(shù)以獲得更高的傳輸速度，可達(dá)到3Gb/s。此外也透過縮小連接線改善系統(tǒng)內(nèi)部空間等。
此外，由于SAS硬盤可以與SATA硬盤共享同樣的背板，因此在同一個SAS存儲系統(tǒng) 中，可以用SATA硬盤來取代部分昂貴的SCSI硬盤，節(jié)省整體的存儲成本。
11.硬盤制造商
EMC
EMC為一家美國信息存儲資訊科技公司， 主要業(yè)務(wù)為信息存儲及管理產(chǎn)品、服務(wù)和解決方案。EMC 公司創(chuàng)建于 1979 年，總部在馬薩諸塞州霍普金頓市
EMC Clariion CX500EMC公司的股票符號是 EMC，在紐約股票交易所交易，并且是 S&P 500 成份股之一。
希捷(Seagate)
希捷科技（英語：Seagate Technology，NYSE：STX）是全球主要的硬盤廠商之一，于1979年在美國加州成立，現(xiàn)時在開曼群島注冊。現(xiàn)時，希捷的主要產(chǎn)品包括桌面硬盤，企業(yè)用硬盤，筆記本電腦硬盤和微型硬盤。在專門研發(fā)硬盤的廠商中，希捷是歷史最悠久的。它的第一個硬盤產(chǎn)品，容量是5MB。在2006年5月，希捷科技收購了另一間硬盤廠商－邁拓公司。產(chǎn)品銷量方面，希捷報稱自己是第一間公司，售出10億個硬盤產(chǎn)品。
西部數(shù)據(jù)(Westdigital)
市場占有率僅次于希捷。以桌面產(chǎn)品為主。其桌面產(chǎn)品分為側(cè)重高IO性能的Black系列（俗稱“黑盤”），普通的Blue系列（俗稱藍(lán)盤），以及側(cè)重低功耗、低噪音的環(huán)保Green系列（俗稱綠盤）。
西部數(shù)據(jù)同時也提供面向企業(yè)近線存儲的Raid Edition系列，簡稱RE系列。同時也有SATA接口的10000RPM的猛禽系列和迅猛龍(VelociRaptor)系列。
日立(Hitachi)
第三大硬盤廠商。主要由收購的原IBM硬盤部門發(fā)展而來。
日立制作所（日文：株式會社日立制作所；英文：Hitachi, Ltd.），簡稱日立，總部位于日本東京，致力于家用電器、電腦產(chǎn)品、半導(dǎo)體、產(chǎn)業(yè)機械等產(chǎn)品，是日本最大的綜合電機生產(chǎn)商。
三星(Samsung)
三星電子（Samsung Electronics KSE：005930 、KSE：005935 、LSE：SMSN、LSE：SMSD）是世界上最大的電子工業(yè)公司，三星集團子公司之一。1938年3月它于大韓民國大邱廣域市成立，創(chuàng)始人是李秉喆，現(xiàn)在的社長是李健熙。一開始它是一個出口商，但很快它就進入了許多其它領(lǐng)域。今天它在全世界58個國家擁有20多萬職員。2003年，它的周轉(zhuǎn)值為1017億美元。在世界上最有名的100個商標(biāo)的列表中，三星電子是唯一的一個韓國商標(biāo)，是韓國民族工業(yè)的象征。
邁拓（Maxtor）
邁拓（Maxtor）是一家成立于1982年的美國硬盤廠商，在2006年被另外一家硬盤廠商希
捷公司收購。[1] 在2005年12月即收購前，邁拓公司是世界第三大硬盤生產(chǎn)商。現(xiàn)在邁拓公司作為希捷公司的一家子公司運營。邁拓同時經(jīng)營桌面電腦與服務(wù)器市場, 相對于速度而言，邁拓更關(guān)注于硬盤容量。
東芝（Toshiba)
是日本最大的半導(dǎo)體制造商，亦是第二大綜合電機制造商，隸屬于三井集團旗下。東芝是由兩家日本公司于1939年合并成的。
東芝是世界上芯片制造商中的重要成員。2009年2月，東芝并購富士通硬盤部門。
富士通（Fujitsu）
富士通株式會社（Fujitsū Kabushiki-gaisha）是一家日本公司，專門制作半導(dǎo)體、電腦(超級電腦、個人電腦、服務(wù)器)、通訊裝置及服務(wù)，總部位于東京。
2009年2月，東芝并購富士通硬盤部門。
