硬盘数据常识

-1-了解硬盘●C/H/S：磁头(Head)：硬盘为数个金属磁性物叠加而成的同心圆盘片，每盘片分两面(Side)，依次为0和1、2和3…(最少为单面，即只有0)，每盘片分为上下两磁头读写。由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数，盘面号又叫磁头号。磁道和柱面（TrackandCylinder）：同一盘片不同半径的若干同心圆被划分为若干数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号。柱面是具有相同编号的磁道形成一个圆柱(不同盘片相同半径构成的圆柱面，但不是一体的)。0柱面最外面，依次向里编号。一磁道对应一柱面，磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。扇区（Sector）:磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段（与下图不同），这些弧段便是磁盘的扇区。每扇区一般可存储512字节（Byte）的信息。如按公式计算，每个扇区可以存储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512个字节的信息。在向磁盘读取和写入数据时，都以扇区为单位。磁道和扇区是由低级格式化产生的。低格的作用是将空白的磁片划分一个个半径不同的同心圆磁道(几百到几千)，还将磁道划分为若干个扇区，每个扇区的容量一般为512字节。CHS（3D参数）：Cylinder（柱面）/Head（磁头）/Sector（扇区），是硬盘的重要参数。一般书写时按照CHS的次序来做，如0，0，1。硬盘示意图：-2-●硬盘数据的记录方式◇两种地址：1.物理地址(“绝对扇区”)：信息记录被表示为：××柱面（磁道），××磁头，××扇区，从0柱0磁1扇开始，编号整个硬盘。2.逻辑（logic）地址(“相对扇区”)：只有一个逻辑扇区号，可以从0柱0磁1开始计数(如LBA)，也可以从0柱1磁1扇开始计数(如DOS扇区)即各分区单独计数。DOS扇区即是一种相对扇区，它从0柱1磁1扇（DBR）开始计数，把第一个DOS扇区（DOS能访问的第一个扇区）编号为逻辑0扇（即C盘逻辑0扇，而MBR所在的0柱0磁1扇则没有DOS扇区编号，只能调用BIOS访问）。两种地址在不同地方称呼各不相同。◇硬盘的工作模式：1.NORMAL：最大1024柱,16磁头,63扇，因此最大容量528MB。2.LARGE：当柱面大于1024时，把柱面数除以2,把磁头数乘以2,其总容量不变。3.LBA：由IDE控制器中的地址翻译器把CHS参数转换为单一的扇区参数。◇硬盘的寻址方式：1.CHS寻址方式（物理寻址方式，8.4GB以下使用）:柱面：范围为0～1023柱，表示硬盘每一面盘片上有几条磁道,最大为1024。磁头：范围为0～254个，表示硬盘总共有几个磁头,也就是有几面盘片,最大为255。扇区：范围为1～63扇，表示每一条磁道上有几个扇区,最大为63。NORMAL和LARGE使用的是CHS寻址方式。在CHS寻址方式中，最大寻址范围是：255×1024×63×512/1000/1000/1000=8.4G。注意：这里的CHS参数与硬盘真实的CHS其实并不相同（硬盘中一般一个盘片对应两个磁头。单碟对应两个磁头；双碟则只有三个磁头，其中一个磁头被两张盘片共用；有的硬盘则只有一磁头。因此物理磁头数不可能多达255个）。硬件意义上的CHS与文件系统的CHS的转换是由硬盘的固件来完成的。2.LBA寻址方式（LogicBlockAddress，逻辑块寻址，8.4GB以上使用）:早期硬盘的扇区在同心圆磁道中呈扇面形状（如上图），由于每个磁道的扇区数相等（与软盘一样），所以外磁道的记录密度要远低于内磁道，会浪费很多磁盘空间。现在改用等密度结构生产硬盘，外侧磁道一圈因周长更大，所以扇区数量更多(大于63个，在磁道数量一样的情况下，文件系统的柱面数因此变多了)，内侧则更少。采用这种结构后，硬盘不再具有实际的CHS参数。系统在写入数据时是从柱面的0磁头1扇区开始写入，第一个磁道写满后，就在同一柱面的下一盘面来写。一个柱面写满后才移动磁头到下一个柱面，从而使磁盘性能最优。硬盘读写数据时采用以扇区（即逻辑块）为单位进行线性寻址的方式,扇区编号也就是该扇区的LBA地址。LBA方式把0柱0磁1扇编为逻辑“0”扇区（即零磁道，与“DOS扇区”的“0”扇区不同），0，0，2为逻辑1扇区，0，0，63为逻辑62扇区(此扇后为非隐藏扇区)，0，1，1，为逻辑63扇区，0柱编完后再转到1，0，1依次进行，直至把所有的扇区都编上号。WinHex把LBA扇区（及DOS扇区）称为“逻辑扇区”，PM则称为“绝对扇区”。查看LBA扇区都应先打开它们HD0的“扇区查看”，然后再输入LBA号。LBA是逻辑地址(但-3-不同于相对地址的“DOS扇区”)，也可以说成是物理地址。一般我们称CHS模式下的扇区号为物理扇区号，扇区编号是1”至“63”，而LBA方式的扇区从“0”开始。LBA(逻辑扇区号)=总磁头数×每磁道扇区数×当前所在柱面号+每磁道扇区数×当前所在磁头号+当前所在扇区号–1例如：CHS=0/0/1，则根据公式LBA=255×63×0+63×0+1–1=0，也就是说物理0，0，1为LBA逻辑0扇。现在的硬盘一般都支持LBA和CHS寻址，是因为在HD控制器内部安装了一个地址翻译器，可以将C/H/S参数翻译成LBA地址。小于8.4G的分区仍需用CHS方式寻址，在大于8.4G的分区，CHS参数就没有什么意义了，此时须用LBA方式寻址。现代硬盘件系统的柱面数已经突破了1024的限制，最大磁头数和扇区数仍为255和63，所以硬盘的大小一般是与柱面的多少相联系的。相对于LBA来说，CHS模式较为直观，所以磁盘编辑器通常采用CHS模式来作为磁盘逻辑结构划分方式。●硬盘存储计数存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数。一个扇区若为512字节大小，那么硬盘容量=C（柱面数）×H（磁头数）×S（扇区数）×512Byte。若干扇区为一簇（文件最小单位），FAT32一簇最大为32扇区，NTFS一簇4K。硬盘的容量以兆字节（MB）或千兆字节（GB）为单位，1GB=1024MB，1M=1024KB，1KB=1024B(yte)1Byte=8bit(二进制位)。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1G=1000MB，因此我们在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。DOS/Windows下硬盘数据结构一个完整硬盘的数据应该包括五部分：MBR，DBR，FAT，DIR区和DATA区。其中只有MBR（主引导扇区）是唯一的，其它则随你的分区的不同而不同。●MBR（MasterBootRecord，主引导扇区或主引导记录）：主引导扇区，位于0柱0磁1扇（大小是512字节，也就是零磁道），外加DPT，由Fdisk命令产生，以55AA标志结束。◇MBR主要完成的任务是：（1）存放硬盘分区表（DPT），这是硬盘正确读写的关键数据。（2）检查硬盘分区的正确性，要求只能并且必须存在一个活动分区。（3）确定活动分区号，并读出相应操作系统的引导记录。（4）检查操作系统引导记录的正确性，DOS引导扇区末尾也存在着一个AA55H标志，供引导程序识别。（5）释放引导权给相应的操作系统。例如，当确认DOS操作系统引导纪录存在时，则调出DOS引导程序并执行。-4-硬盘主引导区截图：注：HEX为地址数值，十六进制。DEC为十进制。BIN为二进制。OCT为八进制。◇MBR的结构：1．主引导程序（446字节，含出错提示），偏移地址为0H-1BDH。其中0000H-00D9H为主引导记录代码区（0000H-008AH寻找开机分区；008BH-00D9H启动字符串）。00DAH-01BDH为保留的空闲区。DOS命令Fdisk/MBR可以重写这一部分，内容较为固定。其在截图的上面，占了MBR的最大部分。2．DPT（DiskPartitionTable）硬盘分区表(主分区表)：01BEH-01FDH。有四个分区表项，各16字节，共64字节，后两项常不用。其内容在截图下面的最后五行内，以80开头，以55AA结束。※第一分区项（指向活动主分区）：01BEH-01CDH（参照上图来寻找此地址，01BEH纵坐标为1B0，横坐标为最上面一行的E，其它地址与此相同）。800101000CFEFFFF3F0000009AE53F01各字节含义有以下几项：①引导标志：第一表项第1字节，必须是80（表示为活动分区，00则表示非活动分区，那么操作系统将不能启动）。②C盘逻辑0扇：2、3、4字节即010100，依次为磁/扇/柱，为0柱1磁1扇，表示DBR（DOS引导记录）所在位置。分区项将指向活动主分区（一般就是C盘）的DOS引导记录DBR。-5-③分区类型：为各表项的第5字节，0C表示DBR所在分区为FAT32主分区（LBA）。④C盘逻辑尾扇：6、7、8字节FEFFFF，由于该分区大于8G，所以它的CHS参数已经没有意义，大硬盘中的C盘逻辑尾扇一般都是此数，下同。⑤C盘零扇前的隐含扇区总数：9-12字节3F000000，为63扇（一般都如此），MBR就位于隐含扇区首扇。硬盘主分区和每一个逻辑分区前都有63个隐含扇区，一般都保存有一个分区表。因为在OS中被隐藏，所以各分区的开始扇区应该是DBR或EBR所在扇区。⑥C盘扇区总数（不含隐藏扇区）：13-16字节9AE53F01。由于所用扇区数是用十六进制表示，低位在前，高位在后，扇区数应该是0x13FE59AH。用十六进制计算器(Windows中自带计算器选程序员或科学型也可进行换算)，计算后为20964762个扇区，大小约为10G。※第二分区项（指向扩展区）：01CEH-01DDH。0000C1FF0FFEFFFFD9E53F0127C01008…55AA各字节含义有以下几项：①扩展区标志：首字节00。②扩展区首扇：234字节00C1FF，一般为D盘分区表所在扇区（00C1FF无意义，道理同上)。CHS为：0磁1扇x柱（x柱=主分区扇区总数/63×255，x柱在此为1305柱）。LBA为：“C盘扇区总数+MBR所在的63个隐藏扇区”（即9-12字节数）。③扩展分区类型标志：第5字节0F，为Win95Extended分区（大于8GB）。④扩展区尾扇：678字节FEFFFF（大硬盘都是此数，无意义），为扩展分区结束的C/H/S。CHS为：(HD总磁头数-1)63扇(HD总柱数-1)，处于HD尾。⑤主分区扇区总数（含隐藏扇区）：9-12字节D9E53F01，位于扩展扇区前。主分区扇区总数=C盘逻辑扇区数+隐含扇区数（63个），此处为20964825个扇区，比C盘扇区总数（无隐藏扇区）多63，此LBA号即D盘分区表所在。⑥扩展扇区总数（含隐藏扇区）：13-16字节27C01008。主分区、扩展扇区两数相加为HD扇区总数。※其它分区项：分区3（01DEH-01EDH）、分区4（01EEH-01FDH）：可以为隐藏分区。隐藏分区为主分区，一键还原精灵所产生的隐藏分区，想把它变成逻辑分区，可直接操作DPT，把代表它的分区表项删除，即可顺利完成。3．结束标志55AA，位于1FEH-1FFH。其值为AA55，十六进制存储时低位在前，高位在后，即看上去就是55AA。FDISK/MBR,再SYSC:，再难缠的引导扇区病毒都OK了。其它磁盘工具也可以完成同样的工作。注：Fdisk/MBR在结构正常下重写MBR不破坏DPT，55AA错则全部重写。为保护分区表（DPT）数据，需要先修复55AA标志，才能进行此操作。在0柱0磁2扇（MBR的下一扇区），可以备份MBR。当MBR出错时，把它复制、粘帖到MBR扇区，可以恢复原来的MBR。DBR前的空白隐藏扇区都可以用来备份或存文件。MBR先于操作系统装入内存，具有公共引导的特性。但安装某些多重引导功能的软件或LINUX的LILO时有可能改写它。●DBR（DosBootRecord）：DOS引导记录，又称DOS引导区或BOOT区，位于0柱1磁1扇（C盘逻辑0扇），由Format命令产生，可用sysc:修复。在FAT32-6