硬盘结构原理、分区、格式化

实训硬盘结构原理、分区、格式化【实训目的】1．了解硬盘的结构、工作原理。2．了解硬盘的常见故障现象及处理方法。3．掌握硬盘分区和格式化的软件使用，了解硬盘分区和格式化过程。【实训内容】1．学习硬盘的结构、工作原理。2．学习硬盘的常见故障现象及处理方法。3．学习硬盘分区、格式化的方法4．练习用FDISK对硬盘进行分区、格式化操作5、练习用DM或PQ对硬盘进行分区、格式化操作硬盘概述要想全面了解硬盘，首先就要对硬盘的构造和运行模式有一个比较清楚的了解，这里我们需要先认识以下几个关于硬盘的概念。硬盘的磁头一块硬盘存取数据的工作完全都是依靠磁头来进行，换句话说，没有磁头，也就没有实际意义上的硬盘。那么，究竟什么是磁头呢？磁头就是硬盘进行读写的“笔尖”，通过全封闭式的磁阻感应读写，将信息记录在硬盘内部特殊的介质上。硬盘磁头的发展先后经历了亚铁盐类磁头(MonolithicHead)、MIG(MetalInGap)磁头和薄膜磁头(ThinFilmHead)、MR磁头等几个阶段。前3种传统的磁头技术都是采取了读写合一的电磁感应式磁头，在设计方面因为同时需要兼顾读/写两种特性，因此也造成了硬盘在设计方面的局限性。美国西部数据牌硬盘硬盘的盘面如果把硬盘磁头比喻作“笔”的形容成立，那么所谓硬盘的盘面自然就是这“笔”下的“纸”。如果您曾经有幸打开过自己的硬盘，可以发现硬盘内部是由金属磁盘组成的，有单碟片的，有双碟片的，也有多碟片的。它们通过表面的磁物质结合在一起。与平时使用的那些普通软磁盘存储介质的不连续颗粒相比，这种特殊物质的金属磁盘具有更高的记录密度和更强的安全性能。目前市场上主流硬盘的盘片大都是采用了金属薄膜磁盘构成，这种金属薄膜磁盘较之普通的金属磁盘具有更高的剩磁(Remanence：经消磁后，残留在磁介质上的磁感应)和高矫顽力(CoerciveForce：作用于磁化材料以去除剩磁的反向磁通强度)，因此也被硬盘厂商普遍采用。硬盘的马达有了“笔”和“纸”，要让“笔”能够在“纸”上顺利地写字，当然还要有“手”的控制，而这双控制磁头在磁片上高速工作的“手”就应该是硬盘主轴上的马达了。硬盘正因为有了马达，才可以带动磁盘片在真空封闭的环境中高速旋转，马达高速运转时所产生的浮力使磁头飘浮在盘片上方进行工作。硬盘在工作时，通过马达的连动将需要存取资料的扇区带到磁头下方，马达的转速越快，等待存取记录的时间也就越短。从这个意义上讲，硬盘马达的转速在很大程度上决定了硬盘最终的速度。在当今硬盘不断向着超大容量迈进的同时，硬盘的速度也在不断提高，这当然就要求硬盘的马达也必须能够跟上技术时代飞速发展的步伐。进入2006年后，5400rpm的硬盘已成为历史，7200rpm已成为2006年乃至今后一段时间的主流产品。硬盘的外部传输率和内部传输率所谓硬盘的外部数据传输率(ExternalTransferRate)就是指电脑通过接口将数据交给硬盘的传输速度，而内部数据传输率(InternalTransferRate)就是指硬盘将这些数据记录在自身盘片上的速度，也称最大或最小持续传输率(SustainedTransferRate)。从实际应用方面分析，硬盘的外部数据传输率比其内部传输率速度要快很多，在它们之间有一块缓冲区可以缓解二者的速度差距。而从硬盘缓冲区读取数据的速度又称之为突发数据传输率(BurstdataTransferRate)。普通的EIDE硬盘理论上的传输速率，都已达到了17.5MB/s左右，而采用UltraDMA/33、UltraDMA/66技术后，传输率瞬间速度便可以达到33.3MB/s和66MB/s，至于UltraDMA/100和UltraDMA/160，也是指在这个速度上的提升。硬盘性能指标一、容量硬盘的容量是以MB（兆）和GB（千兆）为单位的，早期的硬盘容量低下，大多以MB（兆）为单位，1956年9月IBM公司制造的世界上第一台磁盘存储系统只有区区的5MB，而现今硬盘技术飞速的发展数百GB容量的硬盘也以进入到家庭用户的手中。硬盘的常见容量有120GB、320GB、500GB等，硬盘技术还在继续向前发展，更大容量的硬盘还将不断推出。在购买硬盘之后，细心的人会发现，在操作系统当中硬盘的容量与官方标称的容量不符，都要少于标称容量，容量越大则这个差异越大。标称40GB的硬盘，在操作系统中显示只有38GB；80GB的硬盘只有75GB；而120GB的硬盘则只有114GB。这并不是厂商或经销商以次充好欺骗消费者，而是硬盘厂商对容量的计算方法和操作系统的计算方法有所不同而造成的，不同的单位转换关系造成的。以120GB的硬盘为例：厂商容量计算方法：120GB＝120，000MB＝120，000，000KB＝120，000，000，000字节换算成操作系统计算方法：120，000，000，000字节/1024＝117，187，500KB/1024＝114，440.91796875MB＝114GB同时在操作系统中，硬盘还必须分区和格式化，这样系统还会在硬盘上占用一些空间，提供给系统文件使用，所以在操作系统中显示的硬盘容量和标称容量会存在差异。用“魔法师”调整分区俗话说有分必有合，如果分得不合适，想重新改变分区的大小（俗称“无损动态分区”），怎么办呢？对于这个问题，最有资格说话的就是《分区魔法师》（PartitionMagic，下简称PQ），下面以PQ8.0DOS版为例来讲解。C盘是最容易出现容量危机的分区，下面就以增大C盘容量为例：想增大C盘的容量，自然得缩小其它分区的容量。假设现在D盘有1GB的剩余空间，E盘有3GB的剩余空间，现在欲将这两个分区中的4GB空间给C盘，那么用PQ8.0DOS版进行操作时，首先得将E盘的剩余空间给D盘，然后再由D盘分给C盘。具体操作如下：进入PQ主界面后，右键单击E盘，选择右键菜单中的“Resize/Move）”（改变/移动）进入“Resize/MovePartition”（改变/移动空间）窗口后，在“FreeSpaceBefore”（调整前剩余空间）栏中输入需要让E盘腾出来的空间，该值小于或等于E盘的最大剩余空间值输入需要腾出的空间容量值之后，点击“OK”按钮即返回主界面，此时会发现D、E之间多了一个“空白区”，这就是E盘给D盘的“礼物”了。右键点击“D盘”，选择“Resize/Move”。进入D盘的“Resize/MovePartition”窗口后，首先将“FreeSpaceAfter”处的数字由原来的XXX（也就是E盘的“FreeSpaceBefore”值）修改为“0”，这样就算将E盘的“礼物”收下来了。然后在“FreeSpaceBefore”栏中输入让D盘腾出来的空间值。最后点击“OK”键确认现在C、D之间有一个比较大的“空白区”了，这就是最终腾给C盘的空间了。右键点击C盘，选择“Resize/Move”，然后在C盘的“Resize/MovePartition”窗口中将“FreeSpaceAfter”处的数字设置为“0”，保存设置后，D、E给C的礼物就全收下了。点击主界面右下角的“Apply”按钮并确认后，PQ便开始了正式调整。虽然PQ能够无损调整分区容量、格式，但为了数据的安全，最好能够在操作前进行重要数据的备份，至少得在操作前对硬盘进行磁盘扫描及磁盘碎片整理工作，以免造成数据丢失；在使用PQ时，不要非正常退出系统或突然关机，否则很容易造成分区中的数据丢失，严重时甚至会造成硬盘的物理损坏。硬盘分区方案大容量硬盘给用户提供了更多的储存空间，但同时也带来了一个小小的问题：就是如果沿用以前每2～3GB分一个区的话，盘符可能会达到10多个甚至更多。到底你的硬盘应该分多少个区，以及每个区的容量多大才最合适呢？一、分区格式简介在提供分区方案之前，先介绍一些关于硬盘的常识。根据目前流行的操作系统来看，常用的分区格式有三种，分别是FAT16、FAT32、NTFS格式。1．FAT16：这是MS-DOS和最早期的Windows95操作系统中使用的磁盘分区格式。它采用16位的文件分配表，是目前获得操作系统支持最多的一种磁盘分区格式，几乎所有的操作系统都支持这种分区格式，从DOS、Windows95、WindowsOSR2到现在的Windows98、WindowsMe、WindowsNT、Windows2000，甚至最新的WindowsXP都支持FAT16，但只支持2GB的硬盘分区成为了它的一大缺点。FAT16分区格式的另外一个缺点是：磁盘利用效率低（具体的技术细节请参阅相关资料）。为了解决这个问题，微软公司在Windows95OSR2中推出了一种全新的磁盘分区格式——FAT32。2．FAT32：这种格式采用32位的文件分配表，对磁盘的管理能力大大增强，突破了FAT16下每一个分区的容量只有2GB的限制。由于现在的硬盘生产成本下降，其容量越来越大，运用FAT32的分区格式后，我们可以将一个大容量硬盘定义成一个分区而不必分为几个分区使用，大大方便了对磁盘的管理。而且，FAT32与FAT16相比，可以极大地减少磁盘的浪费，提高磁盘利用率。目前，Windows95OSR2以后的操作系统都支持这种分区格式。但是，这种分区格式也有它的缺点。首先是采用FAT32格式分区的磁盘，由于文件分配表的扩大，运行速度比采用FAT16格式分区的磁盘要慢。另外，由于DOS和Windows95不支持这种分区格式，所以采用这种分区格式后，将无法再使用DOS和Windows95系统。3．NTFS：它的优点是安全性和稳定性方面非常出色，在使用中不易产生文件碎片。并且能对用户的操作进行记录，通过对用户权限进行非常严格的限制，使每个用户只能按照系统赋予的权限进行操作，充分保护了系统与数据的安全。Windows2000、WindowsNT、以及WindowsXP都支持这种分区格式。二、分区方案推荐要想合理的分配硬盘空间，需要从三个方面来考虑：1．按要安装的操作系统的类型及数目来分区。2．按照各分区数据类型的分类进行存放。3．为了便于维护和整理而划分。延长硬盘寿命一、硬盘在工作时不能突然关机当硬盘开始工作时，一般都处于高速旋转之中，如果我们中途突然关闭电源，可能会导致磁头与盘片猛烈磨擦而损坏硬盘。因此最好不要突然关机，关机时一定要注意面板上的硬盘指示灯是否还在闪烁，只有当硬盘指示灯停止闪烁、硬盘结束读写后方可关闭计算机的电源开关。二、防止灰尘进入灰尘对硬盘的损害是非常巨大的。这是因为在灰尘严重的环境下，硬盘很容易吸引空气中的灰尘颗粒，被吸引的灰尘长期积累在硬盘的内部电路、元器件上，会会影响电子元器件的热量散发，使得电路板等元器件的温度上升，产生漏电而烧坏元件。另外灰尘也可能吸收水分，腐蚀硬盘内部的电子线路，造成一些莫名其妙的问题。所以灰尘体积虽小，但对硬盘的危害是不可低估的。因此必须保持环境卫生，减少空气中的潮湿度和含尘量。切记：一般计算机用户不能自行拆开硬盘盖，否则空气中的灰尘进入硬盘内，在磁头进行读、写操作时划伤盘片或磁头。三、要防止温度过高温度对硬盘的寿命也是有影响的。硬盘工作时会产生一定热量，使用中存在散热问题。温度以20～25℃为宜，温度过高或过低都会使晶体振荡器的时钟主频发生改变。温度还会造成硬盘电路元件失灵，磁介质也会因热胀效应而造成记录错误；温度过低，空气中的水分会被凝结在集成电路元件上，造成短路。湿度过高时，电子元件表面可能会吸附一层水膜，氧化、腐蚀电子线路，以致接触不良，甚至短路，还会使磁介质的磁力发生变化，造成数据的读写错误。湿度过低，容易积累大量的因机器转动而产生的静电荷，这些静电会烧坏CMOS电路，吸附灰尘而损坏磁头、划伤磁盘片。机房内的湿度以45～65%为宜。注意使空气保持干燥或经常给系统加电，靠自身发热将机内水汽蒸发掉。另外，尽量不要使硬盘靠近强磁场，如音箱、喇叭、电机、电台、手机等，以免硬盘所记录的数据因磁化而损坏。四、要定期对硬盘进行杀毒现在的病毒攻击的范围是越来越广泛了，而硬盘作为计算机的信息存储基地，通常都是计算机病毒攻击的首选目标。每年的4