模塊2：磁盤光盤管理工具1.ppt

1、模塊二 磁盤光盤管理工具,本章介紹的一些工具軟件可以對磁盤與光盤及其數(shù)據(jù)進行有效的管理。 主要有磁盤分區(qū)管理工具、磁盤整理軟件、磁盤及文件備份工具、光盤復制與備份軟件、虛擬光驅(qū)、磁盤與光盤損壞文件的修復工具等,硬盤內(nèi)部由頭盤組件和前置讀寫控制電路組成， 其中頭盤組件屬于機械裝置部分，組件中每一個組成部分都是由高度精密的機械零件組裝而成； 前置讀寫控制電路由一組復雜電路組成，負責調(diào)制硬盤與中央處理器之間交換的信號類型并將其放大。,下面以實物圖與示意圖相結(jié)合的形式詳細介紹這些結(jié)構(gòu)組成。 1. 頭盤組件 頭盤組件是硬盤的核心部分，包括盤體、主軸電機、讀寫磁頭、尋道電機等主要部件，打開密封的外殼即可看

2、到其內(nèi)部構(gòu)造，如下圖所示。,因為這個體腔是非常干凈的，而且里面都屬于高度精密機械配件，所以萬萬不可開啟外殼。 生產(chǎn)硬盤的車間對無塵度要求非常嚴格，平均每平方米不超過十粒塵埃。雖然有相關(guān)文章談到過開蓋除塵，壞盤復用的實例，但這仍然是下下策，除非是一塊爛盤或是扔貨，否則 了解了硬盤內(nèi)部頭盤組件的總體結(jié)構(gòu)以后，再來看看每個組成部分的詳細結(jié)構(gòu)。,盤體:硬盤的盤體由單個或多個盤片重疊在一起組成，是數(shù)據(jù)存儲的載體，也就是保存文件的地方。 由多個盤片組成的盤體，可以形象的理解成一個圓柱，每個盤片與其他盤片之間都有墊圈隔開。 這些盤片是一些表面極為平整光滑的金屬圓片，并涂有記錄數(shù)據(jù)的磁性物質(zhì)。,組成盤體的金屬

3、盤片多為鋁制品，不過早期的盤片也有用陶瓷制成的，而現(xiàn)在則有用玻璃材料來充當盤片基質(zhì)的，比如IBM的騰龍二代產(chǎn)品玻璃之星Deskstar 75GXP (DTLA-307030，30GB)硬盤。,盤體從物理的角度分為磁面（Side）、磁道（Track）、柱面（Cylinder）與扇區(qū)（Sector）等4個結(jié)構(gòu)。 磁面也就是組成盤體各盤片的上下兩個盤面，第一個盤片的第一面為0磁面，下一個為1磁面；第二個盤片的第一面為2磁面，以此類推。,由于每個磁面對應(yīng)一個讀寫磁頭，因此在對磁面進行讀寫操作時，也可稱為磁頭0、1、2。磁道也就是在格式化磁盤時盤片上被劃分出來的許多同心圓。 最外層的磁道為0道，并向著磁

4、面中心增長。其中，在最靠近中心的部分不記錄數(shù)據(jù)，稱為著陸區(qū)（Landing Zone），是硬盤每次啟動或關(guān)閉時，磁頭起飛和停止的位置。,所有盤片上半徑相同的磁道構(gòu)成一個圓筒，稱其為柱面。柱面可用以計算邏輯盤的容量。 扇區(qū)是磁盤存取數(shù)據(jù)的最基本單位，也就是將每個磁道等分后相鄰兩個半徑之間的區(qū)域。,這樣不難理解每個磁道包含的扇區(qū)數(shù)目相等，扇區(qū)的起始處包含了扇區(qū)的唯一地址標識ID，扇區(qū)與扇區(qū)之間以空隙隔開，便于操作系統(tǒng)識別。扇區(qū)的編號從1計起。 執(zhí)行格式化操作后，硬盤將會被劃分為面、磁道和扇區(qū)。 需要注意的是，這些只是虛擬的概念，并不是真正會在硬盤上劃出一道一道的痕跡。下面結(jié)合示意圖來理解這些概念。

5、,硬盤上磁面、磁道和扇區(qū)的劃分并不在表面留下痕跡，執(zhí)行讀寫操作時，磁頭靠盤片高速旋轉(zhuǎn)的空氣動力懸浮在盤片上空，不過與盤片的距離非常近，用微米來記。 磁頭可以根據(jù)每個磁道的半徑來找到這個磁道，但要找到需要讀取的數(shù)據(jù)所在的扇區(qū)，或者為需要寫入的數(shù)據(jù)找到中央處理器指定的空白扇區(qū)，還需要一個標志。 這個標志也就是扇區(qū)的界限標志，標志內(nèi)存儲了扇區(qū)的編號和地址等信息，每個扇區(qū)的首尾都有，與每個扇區(qū)分配的512個字節(jié)構(gòu)成一個整體。,主軸電機：主軸電機是專門帶動盤體做高速旋轉(zhuǎn)的裝置，能夠帶動硬盤達到相當高的轉(zhuǎn)速。 主軸電機能夠達到的轉(zhuǎn)速也是評測硬盤檔次的一個重要指標。目前主流硬盤的轉(zhuǎn)速在每分鐘5400轉(zhuǎn)至72

6、00轉(zhuǎn)之間（5400轉(zhuǎn)的硬盤已開始逐漸被淘汰），10000轉(zhuǎn)的屬于高速硬盤。 在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與某些處理圖形的設(shè)備上使用的硬盤一般為15000轉(zhuǎn)至20000之間，有的甚至更高。,主軸電機主要采用無刷直流電機，這種電機在高速軸承的支撐下機械磨損很小，可以長時間連續(xù)工作，平均壽命在10萬小時左右。 也有的硬盤采用液態(tài)流動軸承電機，有效的起到了減小磨擦，降低噪音的作用。 比如希捷公司的酷魚三代和四代都采用了這項技術(shù)，目前已有更多品牌與廠商采用了這種電機，大有代替無刷直流電機的勢頭。,讀寫磁頭與尋道電機： 讀寫磁頭負責讀取與寫入數(shù)據(jù)時與盤片表面的磁性物質(zhì)發(fā)生作用； 尋道電機負責帶動磁頭尋道，兩者由驅(qū)動臂連

7、接在一起，構(gòu)成一個整體裝置，如下圖所示。,2. 前置讀寫控制電路 前置讀寫控制電路也叫前置放大電路，該電路主要有兩個作用： 第一，負責將二進制碼轉(zhuǎn)換成模擬信號。當數(shù)據(jù)信息需要寫入時，由中心處理系統(tǒng)傳向磁頭的是代表數(shù)據(jù)的二進制碼， 這個電路是這些二進制碼的必經(jīng)之路，其責任是將經(jīng)過這里的二進制碼轉(zhuǎn)換為能夠改變電流大小的模擬信號，并傳向磁頭；,第二，負責將模擬信號轉(zhuǎn)換成二進制碼并放大信號。 當讀取數(shù)據(jù)時磁頭從盤片獲得的是由磁場而產(chǎn)生的電流，電流在向中心處理系統(tǒng)傳輸時，也必須經(jīng)過前置放大電路， 此時這個電路的工作是將代表模擬信號的電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹行奶幚硐到y(tǒng)能夠識別的二進制碼，并將微弱的信號放大。前置放大電

8、路在硬盤內(nèi)的部位如下圖所示。,一、磁盤分區(qū)管理工具 1、對硬盤分區(qū)表的認識 硬盤分區(qū)表位于0柱面0磁頭1扇區(qū)，這個 扇區(qū)（512字節(jié)）的前面200多個字節(jié)是 主引導程序，后面從01BEH開始的64個 字節(jié)是分區(qū)表。,分區(qū)表共64字節(jié) ，分為4欄 ，每欄16字節(jié) ，用 來描述一個分區(qū)。最后兩個字節(jié) 55H、AAH ， 是硬盤自舉記錄的有效標志。下圖所示的數(shù)據(jù) 為一個40G硬盤的分區(qū)表信息。,2、分區(qū)表項結(jié)構(gòu)說明（一般了解） 分區(qū)表自MBR扇區(qū)偏移01BEH開始，共4個分區(qū)，每個分區(qū)16 字節(jié)；每一個分區(qū)的結(jié)構(gòu)如下： 偏移 說明01BE ；啟動標志，值 80H 表示是啟動分區(qū)01BF ；分區(qū)開始的

9、磁頭號01C0 ；分區(qū)開始的扇區(qū)號，低6位；柱面號，高2位01C1 ；分區(qū)開始的柱面號，低8位01C2 ；分區(qū)類型，06 = FAT16 ，0C = FAT32 ， 05 = 擴展分區(qū)01C3 ；分區(qū)結(jié)束的磁頭號01C4 ；分區(qū)結(jié)束的扇區(qū)號，低6位；柱面號，高2位01C5 ；分區(qū)結(jié)束的柱面號，低8位01C6-01C9 ；相關(guān)扇區(qū)數(shù)，通常為6301CA-01CD ；分區(qū)的總扇區(qū)數(shù) 01FE ；值為 55H01FF ；值為 AAH 這兩字節(jié)是分區(qū)表結(jié)束標志：,3、常用的磁盤分區(qū)管理工具：FDISK、DM PQMagic等等，F(xiàn)DISK 和 DM在DOS環(huán) 境下運行，PQMagic在Windows環(huán)

10、境下運 行利用PQMagic可以對硬盤進行動態(tài)分區(qū) 和無損分區(qū)。（演示） 二、在Windows系統(tǒng)中添加純DOS入口 方法一：使用 VFloppy（虛擬軟驅(qū)）軟件 方法二：使用免費軟件 MAXDOS,虛擬啟動軟盤vFloppy,使用方法：制作虛擬啟動盤 亮點：使沒有軟驅(qū)的用戶也能從虛擬的軟驅(qū)中啟動系統(tǒng)。 隨著閃存的全面普及，越來越多的電腦用戶都不再安裝軟驅(qū)了。但是要想從軟驅(qū)來啟動系統(tǒng)時該怎么辦呢？ 其實，完全可以借助虛擬軟驅(qū)軟件來給電腦虛擬出一個可引導系統(tǒng)的軟驅(qū)來，從而順利地啟動系統(tǒng)。,虛擬啟動軟盤vFloppy使用方法,安裝虛擬啟動軟盤，把軟盤裝到硬盤上，該軟件為純綠色軟件，將下載的vFlo

11、ppy.rar文件解壓縮到一個目錄中，運行其中的vFloppy.exe，即可進入程序主界面（如圖）。,在啟動設(shè)置的映像文件中選擇解壓縮目錄中的BootDisk.img，如果需要進入NTFS文件格式系統(tǒng)，可以選NTFS.img 安裝虛擬啟動軟盤，把軟盤裝到硬盤上，該軟件為純綠色軟件，將下載的vFloppy.rar文件解壓縮到一個目錄中，運行其中的vFloppy.exe，即可進入程序主界面（如圖）,在“啟動設(shè)置”的“映像文件”中選擇解壓縮目錄中的BootDisk.img， 如果需要進入NTFS文件格式系統(tǒng)，可以選擇NTFS.img文件。 “顯示文本”中可以輸入喜歡的提示菜單，默認為“由虛擬啟動軟盤

12、啟動”。 其他設(shè)置一般不需要更改，最后點擊“應(yīng)用”按鈕，虛擬啟動軟盤即可建立成功。,重新啟動電腦后，在出現(xiàn)的多重啟動菜單中選擇“由虛擬啟動軟盤啟動”，系統(tǒng)便開始創(chuàng)建一個虛擬的啟動軟盤并引導電腦了。 虛擬軟驅(qū)和98軟盤相似，由于是在硬盤中運行，速度特別快。 卸載：刪除C盤根目錄下的BOOT文件夾，打開 BOOT.ini 刪除形如 “形如 C:BOOTWINDOWS.bin=由虛擬啟動軟盤啟動” 行即可。,注意：虛擬啟動軟盤經(jīng)常壞，造成DOS起不來， 好在重新安裝一下也不費什么事，再安裝一下就是了。所以虛擬啟動軟盤安裝文件要保存好，免得用時找不到。,三、制作可啟動的 U 盤 使用 USBoot 軟

13、件可以輕松搞定，在使 用此軟件時，U盤的啟動模式選擇很重 要（HDD，ZIP，F(xiàn)DD），見演示。,U盤幾種工作模式的區(qū)別(ZIP,FDD,HDD) HDD模式和FDD模式建議在ZIP模式不能正常工作時再試用； ZIP模式是指把U盤模擬成ZIP驅(qū)動器模式，啟動后U盤的盤符是A:,HDD模式是指把U盤模擬成硬盤模式； 特別注意：如果選擇了HDD模式，那么這個啟動U盤啟動后的盤符是C:， 在對啟動分區(qū)進行操作時就容易產(chǎn)生很多問題，比如：裝系統(tǒng)時安裝程序會把啟動文件寫到U盤而不是你硬盤的啟動分區(qū)！導致系統(tǒng)安裝失敗。 所以請盡量先選擇ZIP模式。,FDD模式是指把U盤模擬成軟驅(qū)模式，啟動后U盤的盤符是A

14、:， 這個模式的U盤在一些支持USB-FDD啟動的機器上啟動時會找不到U盤，所以請酌情使用。,四、磁盤整理軟件 1、為什么要整理磁盤？ 2、整理磁盤時可能會遭遇的危險。 3、整理磁盤的常用工具： prfectdisk ,Vopt XP ，另外Windows 本身也帶了磁盤整理軟件，見演示。,a、什么是磁盤碎片? 其實磁盤碎片應(yīng)該稱為文件碎片，是因為文件被分散保存到整個磁盤的不同地方，而不是連續(xù)地保存在磁盤連續(xù)的簇中形成的。 當應(yīng)用程序所需的物理內(nèi)存不足時，一般操作系統(tǒng)會在硬盤中產(chǎn)生臨時交換文件，用該文件所占用的硬盤空間虛擬成內(nèi)存。虛擬內(nèi)存管理程序會對硬盤頻繁讀寫，產(chǎn)生大量的碎片，這是產(chǎn)生硬盤碎

15、片的主要原因。,其他如IE瀏覽器瀏覽信息時生成的臨時文件或臨時文件目錄的設(shè)置也會造成系統(tǒng)中形成大量的碎片。 文件碎片一般不會在系統(tǒng)中引起問題，但文件碎片過多會使系統(tǒng)在讀文件的時候來回尋找，引起系統(tǒng)性能下降，嚴重的還要縮短硬盤壽命。 另外，過多的磁盤碎片還有可能導致存儲文件的丟失。,b、磁盤碎片是怎么產(chǎn)生的？ 在磁盤分區(qū)中，文件會被分散保存到磁盤的不同地方，而不是連續(xù)地保存在磁盤連續(xù)的簇中。 又因為在文件操作過程中， Windows系統(tǒng)可能會調(diào)用虛擬內(nèi)存來同步管理程序，這樣就會導致各個程序?qū)τ脖P頻繁讀寫，從而產(chǎn)生磁盤碎片。,c、磁盤讀寫操作的原理 知道了磁盤碎片的產(chǎn)生原因之后，我們還有必要了解一

16、下程序運行時磁盤的讀寫動作。 一般運行一個程序時，磁盤驅(qū)動器的磁頭所做的工作是先搜索該程序運行必需的文件，然后讀取數(shù)據(jù)，最后做讀后處理將數(shù)據(jù)傳送至磁盤高速緩存(Cache)和內(nèi)存中。 搜索時間在硬盤性能指標中被稱為平均尋道時間（Average seek time），單位為毫秒（ms），目前主流硬盤的平均尋道時間小于9.5ms。,如果能將應(yīng)用程序的相關(guān)文件放在磁盤的連續(xù)空間內(nèi)，磁頭搜索的時間將會減少很多。 讀取時也是如此，磁盤讀取位于磁頭下方扇區(qū)的數(shù)據(jù)所需時間僅為將磁頭移到另一地點再讀取相同數(shù)據(jù)所需時間的五分之一。 讀盤時，系統(tǒng)先檢查數(shù)據(jù)是否在高速緩存中，如果有則直接讀??；如果沒有則訪問磁盤，也

17、就是讀盤。,當需要多次讀取同一份數(shù)據(jù)時，Cache的作用很大，但對于第一次讀取某個文件，Cache就無能為力了。 于是搜索時間和讀取時間在很大程度上影響著程序執(zhí)行的效率。 為何要整理磁盤 Windows系統(tǒng)并不能自動將每個文件按照最大程度減少磁頭搜索時間的原則放到磁盤上最合適的位置。,于是Microsoft在Windows中加入了“Disk Defragment”（磁盤碎片整理程序），并提供了“TaskMonitor”(任務(wù)監(jiān)視器）來跟蹤程序啟動過程中的磁盤活動，以利于“Disk Defragment”能夠更有效地工作。 “TaskMonitor”是隨Windows啟動而自動運行的(當然要在“

18、啟動”中選中“TaskMonitor”)。,當加載某個應(yīng)用程序時，它通過監(jiān)視磁盤的訪問動作來了解該程序啟動時搜索和調(diào)用的文件，對所需文件進行定位，并將監(jiān)視結(jié)果儲存在“C：WindowsApplog”隱藏目錄中。 這個目錄中的大多數(shù)文件以“.lgx”為擴展名，其中“l(fā)g”代表記錄文件（Log File），“x”表示盤符，如D盤程序就以“.lgd”為擴展名；,記錄文件的文件名為TaskMonitor所監(jiān)視的應(yīng)用程序的文件名，如E盤上的WinZip程序記為“Winzip32.lge”。 用戶進行磁盤碎片整理時，該程序會根據(jù)Applog目錄中的信息把應(yīng)用程序的相關(guān)文件移動到磁盤上的連續(xù)空間內(nèi)。,如果用

19、戶中途改變了常用軟件，比如以前常用WinZip，現(xiàn)在改用ZipMagic，那么在相當長的時間內(nèi)Disk TaskMonitor僅在程序加載過程中對文件信息進行搜索，并且根據(jù)程序的加載頻率調(diào)整優(yōu)化的順序，也就是說使用次數(shù)最多的軟件可獲得最多的關(guān)照。 Applog目錄中的APPLOG.ind文件就記錄了應(yīng)用程序運行的次數(shù)。用戶需要將常用軟件多次啟動，接受TaskMonitor的監(jiān)視和記錄，再使用Disk Defragment進行整理，才能真正實現(xiàn)程序啟動速度的提高。,Defragment還是先把與WinZip相關(guān)的文件移到連續(xù)的空間內(nèi)，而不是ZipMagic，除非ZipMagic的加載次數(shù)超過Wi

20、nZip。 要解決這個問題，用戶可將“Winzip32.lgx”文件刪除，記錄文件不存在了，Disk Defragment也就不會去優(yōu)化它了。,d、該不該定期整理硬盤？ 實際上，定期整理硬盤應(yīng)該是毫無疑問的。如果說硬盤碎片整理真的會損害硬盤的話，那也將是在對硬盤進行近乎天文數(shù)字般次數(shù)的整理之后。 硬盤使用的時間長了，文件的存放位置就會變得支離破碎文件內(nèi)容將會散布在硬盤的不同位置上。這些“碎片文件”的存在會降低硬盤的工作效率，還會增加數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)損壞的可能性。 碎片整理程序把這些碎片收集在一起，并把它們作為一個連續(xù)的整體存放在硬盤上。Windows自帶有這樣的程序：,磁盤碎片整理程序（DiskDefragmenter），但在工具軟件NortonUtilities和Nuts&Bolts中有更好的此類程序。 然而，碎片整理對硬盤里的運轉(zhuǎn)部件來說的確是一項不小的工作。 如果硬盤已經(jīng)到了它生命的最后階段，碎片整理的確有可能是一種自殺行為。但在這種情況下，即使您不進行碎片整理，硬盤也會很快崩潰的。,實際上在大多數(shù)情況下，定期的硬盤碎片整理減少了硬盤的磨損。不管怎么說，讓硬盤的磁頭從1處讀取文件總比從8處讀取要容易得多。 因此，一個每兩周或四周整理一次的硬盤的壽命應(yīng)當比一個永遠不整理的硬盤長。,e、整理方法及注意 在Windows里，用戶可以