硬盘驱动器过程稿.ppt

2. 硬盘的内部结构 2.内部结构： 它由磁头、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: （1）磁头驱动机构：硬盘的寻道是靠移动磁头，而移动磁头则需要该机构驱动才能实现。磁头驱动机构由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成，高精度的轻型磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位，并能在很短的时间内精确定位系统指令指定的磁道。 （2）盘片 ：硬盘的盘体由多个重叠在一起并由垫圈隔开的盘片组成，盘片是表面极为平整光滑且涂有磁性物质的金属圆片。 （3）主轴组件。主轴组件包括主轴部件如轴承和马达等。硬盘在工作时，通过马达的转动将用户需要存取的资料所在的扇区带到磁头下方，马达的转速越快，用户存取数据的时间也就越短。 硬盘的逻辑结构 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 的同心圆在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。 而一块硬盘的容量计算公式，就是磁头数×柱面数×扇区数×512字节。 “簇”的概念 　　 文件系统是操作系统与驱动器之间的接口，当操作系统请求从硬盘里读取一个文件时，会请求相应的文件系统（FAT 16/FAT32/NTFS）打开文件。扇区是磁盘最小的物理存储单元，但由于操作系统无法对数目众多的扇区进行寻址，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个簇，然后再对簇进行管理。每个簇可以包括2、4、8、16、32或64个扇区。显然，簇是操作系统所使用的逻辑概念，而非磁盘的物理特性。 　　为了更好地管理磁盘空间和更高效地从硬盘读取数据，操作系统规定一个簇中只能放置一个文件的内容，因此文件所占用的空间，只能是簇的整数倍；而如果文件实际大小小于一簇，它也要占一簇的空间。所以，一般情况下文件所占空间要略大于文件的实际大小，只有在少数情况下，即文件的实际大小恰好是簇的整数倍时，文件的实际大小才会与所占空间完全一致。 磁盘引导原理： 计算机在按下 power 键以后，开始执行主板 bios 程序。进行完一系列检测和配置以后。开始按 BIOS 中设定的系统引导顺序引导系统。那么， BIOS 执行完自己的程序后如何把执行权交给硬盘呢？交给硬盘后又执行存储在哪裡的程序呢。其实，称为 MBR的一段代码起着举足轻重的作用。 MBR(master boot record), 即主引导记录，有时也称主引导扇区。位于整个硬盘的 0 柱面 0 磁头 1 扇区 ( 可以看做是硬盘的第一个扇区 ) ，BIOS 在执行自己固有的程序以后就会跳到 MBR 中的第一条指令。将系统的控制权交由 MBR 来执行。在总共 512byte 的主引导记录中， MBR 的引导程序佔了其中的前 446 个字节 ，随后的 64 个字节为DPT(Disk PartitionTable ，硬盘分区表 ) ，最后的两个字节是分区有效结束标志。 MBR 不随操作系统的不同而不同，意即不同的操作系统可能会存在相同的 MBR ，即使不同， MBR 也不会夹带操作系统的性质。具有公共引导的特性。 DBR（Dos Boot Record）即操作系统引导扇区，通常位于硬盘的1磁道1柱面1扇区, 占用分区的第 1 扇区共 512 个字节，（这是对于DOS来说的，对于那些以多重引导方式启动的系统则位于相应的主分区/扩展分区的第一个扇区），是操作系统可直接访问的第一个扇区，它也包括一个引导程序和一个被称为BPB（BIOS Parameter Block）的本分区参数记录表。其实每个逻辑分区都有一个DBR，其参数视分区的大小、操作系统的类别而有所不同。引导程序的主要任务是判断本分区根目录前两个文件是否为操作系统的引导文件（例如MSDOS或者起源于MSDOS的Win9x/Me的IO.SYS和MSDOS.SYS）。如是，就把第一个文件读入内存