硬碟知識，硬碟邏輯結構

你新買來的硬碟是不能直接使用的，必須對它進行分區并進行格式化的才能儲存資料。硬碟分區是作業系統安裝過程中經常談到的話題。對于一些簡單的應用，硬碟分區并不成為一種障礙，但對于一些複雜的應用，就不能不深入了解硬碟分區機制的某些細節。硬碟的崩潰經常會遇見，特别是病毒肆虐的時代，關于引導分區的恢複與備份的技巧，你一定要掌握。在使用電腦時，你往往會使用幾個作業系統。如何在硬碟中安裝多個作業系統？如果你需要了解這方面的知識或是要解決上述問題，這期的“硬碟分區”專題會告訴你答案！

硬碟是現在計算機上最常用的存儲器之一。我們都知道，計算機之是以神奇，是因為它具有高速分析處理資料的能力。而這些資料都以檔案的形式存儲在硬碟裡。不過，計算機可不像人那麼聰明。在讀取相應的檔案時，你必須要給出相應的規則。這就是分區概念。分區從實質上說就是對硬碟的一種格式化。當我們建立分區時，就已經設定好了硬碟的各項實體參數，指定了硬碟主引導記錄（即Master Boot Record，一般簡稱為MBR）和引導記錄備份的存放位置。而對于檔案系統以及其他作業系統管理硬碟所需要的資訊則是通過以後的進階格式化，即Format指令來實作。面、磁道和扇區硬碟分區後，将會被劃分為面（Side）、磁道（Track）和扇區（Sector）。需要注意的是，這些隻是個虛拟的概念，并不是真正在硬碟上劃軌道。先從面說起，硬碟一般是由一片或幾片圓形薄膜疊加而成。我們所說，每個圓形薄膜都有兩個“面”，這兩個面都是用來存儲資料的。按照面的多少，依次稱為0面、1面、2面......由于每個面都專有一個讀寫磁頭，也常用0頭(head)、1頭......稱之。按照硬碟容量和規格的不同，硬碟面數(或頭數)也不一定相同，少的隻有2面，多的可達數十面。各面上磁道号相同的磁道合起來，稱為一個柱面(Cylinder)。

上面我們提到了磁道的概念。那麼究竟何為磁道呢？由于磁盤是旋轉的，則連續寫入的資料是排列在一個圓周上的。我們稱這樣的圓周為一個磁道。如果讀寫磁頭沿着圓形薄膜的半徑方向移動一段距離，以後寫入的資料又排列在另外一個磁道上。根據硬碟規格的不同，磁道數可以從幾百到數千不等；一個磁道上可以容納數KB的資料，而主機讀寫時往往并不需要一次讀寫那麼多，于是，磁道又被劃分成若幹段，每段稱為一個扇區。一個扇區一般存放512位元組的資料。扇區也需要編号，同一磁道中的扇區，分别稱為1扇區，2扇區......

計算機對硬碟的讀寫，處于效率的考慮，是以扇區為基本機關的。即使計算機隻需要硬碟上存儲的某個位元組，也必須一次把這個位元組所在的扇區中的512位元組全部讀入記憶體，再使用所需的那個位元組。不過，在上文中我們也提到，硬碟上面、磁道、扇區的劃分表面上是看不到任何痕迹的，雖然磁頭可以根據某個磁道的應有半徑來對準這個磁道，但怎樣才能在首尾相連的一圈扇區中找出所需要的某一扇區呢？原來，每個扇區并不僅僅由512個位元組組成的，在這些由計算機存取的資料的前、後兩端，都另有一些特定的資料，這些資料構成了扇區的界限标志，标志中含有扇區的編号和其他資訊。計算機就憑借着這些标志來識别扇區。硬碟的資料結構在上文中，我們談了資料在硬碟中的存儲的一般原理。為了能更深入地了解硬碟，我們還必須對硬碟的資料結構有個簡單的了解。硬碟上的資料按照其不同的特點和作用大緻可分為5部分：MBR區、DBR區、FAT區、DIR區和DATA區。

我們來分别介紹一下：

1．MBR區MBR（Main Boot Record 主引導記錄區）位于整個硬碟的0磁道0柱面1扇區。不過，在總共512位元組的主引導扇區中，MBR隻占用了其中的446個位元組，另外的64個位元組交給了DPT（Disk Partition Table硬碟分區表），最後兩個位元組“55，AA”是分區的結束标志。這個整體構成了硬碟的主引導扇區。

主引導記錄中包含了硬碟的一系列參數和一段引導程式。其中的硬碟引導程式的主要作用是檢查分區表是否正确并且在系統硬體完成自檢以後引導具有激活标志的分區上的作業系統，并将控制權交給啟動程式。MBR是由分區程式（如Fdisk．exe）所産生的，它不依賴任何作業系統，而且硬碟引導程式也是可以改變的，進而實作多系統共存。

下面，我們以一個執行個體讓大家更直覺地來了解主引導記錄：

例：80 01 01 00 0B FE BF FC 3F 00 00 00 7E 86 BB 00在這裡我們可以看到，最前面的“80”是一個分區的激活标志，表示系統可引導；“01 01 00”表示分區開始的磁頭号為01，開始的扇區号為01，開始的柱面号為00；“0B”表示分區的系統類型是FAT32，其他比較常用的有04（FAT16）、07（NTFS）；“FE BF FC”表示分區結束的磁頭号為254，分區結束的扇區号為63、分區結束的柱面号為764；“3F 00 00 00”表示首扇區的相對扇區号為63；“7E

86 BB 00”表示總扇區數為12289622。

2．DBR區DBR（Dos Boot Record）是作業系統引導記錄區的意思。它通常位于硬碟的0磁道1柱面1扇區，是作業系統可以直接通路的第一個扇區，它包括一個引導程式和一個被稱為BPB（Bios Parameter Block）的本分區參數記錄表。引導程式的主要任務是當MBR将系統控制權交給它時，判斷本分區跟目錄前兩個檔案是不是作業系統的引導檔案（以DOS為例，即是Io．sys和Msdos．sys）。如果确定存在，就把它讀入記憶體，并把控制權 交給該檔案。BPB參數塊記錄着本分區的起始扇區、結束扇區、檔案存儲格式、硬碟媒體描述符、根目錄大小、FAT個數，配置設定單元的大小等重要參數。DBR是由進階格式化程式（即Format．com等程式）所産生的。

3．FAT區在DBR之後的是我們比較熟悉的FAT（File Allocation Table檔案配置設定表）區。在解釋檔案配置設定表的概念之前，我們先來談談簇（Cluster）的概念。檔案占用磁盤空間時，基本機關不是位元組而是簇。一般情況下，軟碟每簇是1個扇區，硬碟每簇的扇區數與硬碟的總容量大小有關，可能是4、8、16、32、64......同一個檔案的資料并不一定完整地存放在磁盤的一個連續的區域内，而往往會分成若幹段，像一條鍊子一樣存放。這種存儲方式稱為檔案的鍊式存儲。由于硬碟上儲存着段與段之間的連接配接資訊（即FAT），作業系統在讀取檔案時，總是能夠準确地找到各段的位置并正确讀出。為了實作檔案的鍊式存儲，硬碟上必須準确地記錄哪些簇已經被檔案占用，還必須為每個已經占用的簇指明存儲後繼内容的下一個簇的簇号。對一個檔案的最後一簇，則要指明本簇無後繼簇。這些都是由FAT表來儲存的，表中有很多表項，每項記錄一個簇的資訊。由于FAT對于檔案管理的重要性，是以FAT有一個備份，即在原FAT的後面再建一個同樣的FAT。初形成的FAT中所有項都标明為“未占用”，但如果磁盤有局部損壞，那麼格式化程式會檢測出損壞的簇，在相應的項中标為“壞簇”，以後存檔案時就不會再使用這個簇了。FAT的項數與硬碟上的總簇數相當，每一項占用的位元組數也要與總簇數相适應，因為其中需要存放簇号。FAT的格式有多種，最為常見的是FAT16和FAT32。

4．DIR區DIR（Directory）是根目錄區，緊接着第二FAT表（即備份的FAT表）之後，記錄着根目錄下每個檔案(目錄)的起始單元，檔案的屬性等。定位檔案位置時，作業系統根據DIR中的起始單元，結合FAT表就可以知道檔案在硬碟中的具體位置和大小了。

5．資料(DATA)區資料區是真正意義上的資料存儲的地方，位于DIR區之後，占據硬碟上的大部分資料空間。