文档介绍：硬盘分区原理
2008-05-09 17:02:45 转自忍者| 被8人转藏
先回顾一下数据结构的定义:
数据结构是据数据之间的关系,包括数据之间的逻辑关系,数据在计算机中的存储方式(存储结构)和数据的运算三个方面。
大家在学习计算机知识时一定不要思想僵化,比如学数据结构,就认为只有教科书上定义的什么树啊、链表啊、队列啊等等才是数据结构,其实从根本上说,凡是符合以上定义的东西都是数据结构,而这种东西在计算机里随处可见,比如这里说到的硬盘分区方式,以及FAT表、NTFS表,目录存储方式等等都是数据结构,而且有些是非标准的,比如今天讲到的硬盘分区方式就是树和链表的结合,而FAT实际上应该类似于位图的方式(?有待进一步研究),这些都不是标准的方式,其实也用不着研究那么多,在这里引用数据结构的概念是要大家注意硬盘分区所用到的逻辑关系(树和单链表),存储结构(分区表)和运算(硬盘分区的识别过程以及计算机硬盘方式启动的过程)。
闲话少说,书归正传。
一、硬盘的物理结构
硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成,其中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。
硬盘工作时,盘片以设计转速高速旋转,设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。当系统向硬盘写入数据时,磁头中“写数据”电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变,并在写电流磁场消失后仍能保持,这样数据就存储下来了;当系统从硬盘中读数据时,磁头经过盘片指定区域,盘片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化,经相关电路处理后还原成数据。因此只要能将盘片表面处理得更平滑、磁头设计得更精密以及尽量提高盘片旋转速度,就能造出容量更大、读写数据速度更快的硬盘。这是因为盘片表面处理越平、转速越快就能越使磁头离盘片表面越近,提高读、写灵敏度和速度;磁头设计越小越精密就能使磁头在盘片上占用空间越小,使磁头在一张盘片上建立更多的磁道以存储更多的数据。
硬盘由很多盘片(platter) 组成,每个盘片的每个面都有一个读写磁头。如果有 N 个盘片。就有 2N 个面,对应 2N 个磁头(Heads) ,从 0 、 1 、 2 开始编号。每个盘片被划分成若干个同心圆磁道( 逻辑上的,是不可见的。) 每个盘片的划分规则通常是一样的。这样每个盘片的半径均为固定值 R 的同心圆再逻辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面(Cylinders) ,从外至里编号为 0 、 1 、 2……每个盘片上的每个磁道又被划分为几十个扇区(Sector) ,通常的容量是 512byte ,并按照一定规则编号为 1 、 2 、 3……形成 Cylinders×Heads×Sector 个扇区。这三个参数即是硬盘的物理参数。我们下面的很多实践需要深刻理解这三个参数的意义。
二、硬盘分区的逻辑结构:
前面已经说过,硬盘分区的逻辑结构是树结构和链表结构的混合产物。其中主分区表和各主分区及扩展分区之间构成树结构,以主分区表为树根,各分区为子结点构成一棵二层的树。而扩展分区中各逻辑分区之间以链表结构存储,从第一逻辑分区到最后一个逻辑分区依次构成单链表。
从数据的逻辑结构上我们可以看出,其实硬盘的数据存储应该是