全方位了解硬盘

硬盘爱好者

我们在第一部分中介绍了硬盘的数据结构，本章中我们就不再重复，平时我们了解硬盘，多是从产品外观，产品特征及磁盘性能等方面去认识，而硬盘的内容到底是什么呢？相信许多用户都不是很清楚，因为了解硬盘内部结构的机会实在太少了。我们经常听说磁头，盘片，接口等，但它们都长什么样？我们却不是很清楚？还有所谓的玻璃盘片，主轴电机等又是什么呢？怎样来存储数据？怎样进行区管理？怎样进行系统引导第一系列的问题？从本节开始，我们一起来全方位的了解硬盘。（由于本书讲数据恢复，所以我们主要了解硬盘的内部数据结构）
所有硬盘的内部结构，均由固定面板，控制电路和板，磁头，盘片，主轴，电机，接口及其他附件组成，其中磁头盘片组件是构成硬盘的核心，它封装在硬盘的净化腔体内，包括有浮动磁头组件，磁头驱动机构，盘片，主轴驱动装置及前置读写控制电路这几个部分。

计算机具有告诉分析主力数据的能力。其中的数据都被以文件的形式存储在硬盘里。在读取相应的文件时，您必须要给出它相应的规则。这就是分区概念的形式。分区从实质上说就是对硬盘的一种格式化。当我们创建分区时，就设置好了硬盘的各项物理参数，指定了硬盘主引导记录（即Master Boot Record，一般简称为MBR）和引导记录备份的存放位置。而对于文件系统以及其他操作系统管理硬盘所需要的信息则是通过之后的高级格式化，即Format命令来实现。硬件分区后，将会被划分为面，磁道和扇区。需要注意的是，这些只是个虚拟的概念，并不是真正在硬盘上划道子。先从面说起，硬盘一般是由一片或几片圆形薄膜叠加而成。我们所说，每个圆形薄膜都有两个“面”（Side），这两个面都是用来存储数据的。按照面的多少，依次称为0面，1面，2面……由于每个面都专有一个读写磁头，也常用0头（head），1头……称之。按照硬盘容量和规格的不同，硬盘面数（或头数）也不一定相同，少的只有2面，多的可达数十面。各面上磁道号相同的磁道合起来，称为一个柱面（cylinder）.

上面我们提到了磁道的概念。那么究竟何为磁道呢？大家都知道，读写硬盘时，磁头依靠磁盘的高速旋转引起的空气动力效应悬浮在盘面上，与盘面的距离不到1微米（约为头发直径的百分之一）。由于磁盘是旋转的，则连续写入的数据是排列在一个圆周上的。我们称这样的圆周为一个磁道（track）.如果读写磁头沿着圆形薄膜的半径方向移动一段距离，以后写入的数据又排列在另外一个磁道上。

根据磁盘规格的不同，磁道数可以从几百到数千不等；一个磁道上可以容纳数KB的数据，而主机读写读写时往往并不需要一次读写那么多，于是，磁道又被划分为若干段，每段称为一个扇区（sector）。一个扇区一般存放512字节的数据。扇区也需要编号，同一磁道中的扇区，分别称为1扇区，2扇区……这里需要注意的是，硬盘在划分扇区时，和一般的软盘有一定的区别。软盘的一个磁道中，扇区号依次编排，即2号与1号相邻，3号与2号相邻，以此类推。而在硬盘的一个磁道中，扇区号是按照某个间隔跳跃着编排的。我们举一个例子来说明：在某个硬盘上，以实际存储位置而论，2号扇区并不是1号扇区后的第一个，而是第5个，3号扇区又是2号扇区后的第5个，以此类推。这个“5”就是我们所说的交叉因子。当然，这个交叉因子的设定并不是绝对的，每个种类的硬盘为根据自身的情况加以变化。选择适当的交叉因子，可使硬盘驱动器读写扇区的速度与硬盘的旋转速度相匹配，提高存储数据的速度。

计算机对硬盘的读写，出于效率的考虑，是以扇区为基本单位的。即使计算机只需要硬盘上存储的某个字节，也必须一次把这个字节所在的扇区中的512字节全部读入内存，再使用所需的那个字节。不过，在上文中我们也提到，硬盘上面，磁道，扇区的划分表面上是看不到任何痕迹的，虽然磁头可以根据某个磁道的应有半径来对准这个磁道，但怎样才能在首尾相连的一圈扇区中找到所需要的某一个扇区呢？原来，每个扇区并不仅仅是由512字节组成的，在这些由计算机存取的数据的前后两端，都另有一些特定的数据，这些数据构成了扇区的界限标志，标志中含有扇区的编号和其他信息。计算机就凭借着这些标志来识别扇区。

了解了数据在硬盘中存储的一般原理。下面，我们来看看硬盘的分区原理。

分区从实际上说就是硬盘的一种格式化。当我们创建分区时，就已经设置好了硬盘的各项物理参数，指定了MBR和引导记录备份的存放位置。而对于文件系统及其他操作系统管理硬盘所需要的信息则是通过之后的高级格式化，即format命令来实现。用一个形象的比喻，分区就好比在一张白纸上画一个大方框。而格式化好比在方框里打上格子。安装各种软件就好比在格子里写字。分区和格式化就相当与为安装软件打基础，实际上它们为电脑在硬盘上存储数据起到标记定位的作用。进行硬盘分区，我们最常用的软件是Fdisk.com。但Fdisk和Format是区别的，它们和文件的删除类似，利用Fdisk删除再建立分区和利用Format格式化逻辑磁盘（假定您格式化的时候并没有使用/U这个无条件格式化参数）都没有将数据从DATA区直接删除，前者只是改变了分区表，后者只是修改了FAT表，因此被误删除的分区和误格式化的硬盘完全有可能恢复……分区和格式化完成后，我们下一步就是安装操作系统，操作系统的更新是相当快速的，从DOS到Windows32,95,98,ME,XP。虽然说系统一直在不断进步发展着，但其实每个操作系统都有自己的发展空间，也各有优势和劣势。比如Windows 98和Windows Me,它们的普遍特点是系统不够稳定；而诸如Windows NT,Windows 2000等系统，则有比较好稳定性和操作性，但对系统要求比较高，不适合一般的初级使用。所以我们在安装操作系统时，根据硬件和自己的需要选择，至于系统怎样安装，不是本章内容。下面，我们来更深一层地了解操作系统是如何引导的。

操作系统是如何引导的呢？当系统加电自检通过以后，硬盘被复位，BIOS将根据用户指定的启动顺序从软盘，硬盘或光驱进行启动。以从硬盘启动为例，系统BIOS将主引导记录读入内存。然后，将控制权交给主引导程序，然后检查分区表的状态，寻找活动的分区。最后，由主引导程序将控制权交给活动分区的引导记录，由引导记录加载操作系统。