微機組裝與維護技術(shù)講座

微機組裝與維護技術(shù)講座第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六磁盤是具有磁表面的圓盤形磁記錄媒體，用于存儲數(shù)據(jù)，具有容量大、保存期長、便于寫入和刪除的特點。磁盤包括軟盤和硬盤，它是微機的永久性存儲介質(zhì)部件。第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六磁盤采用特定的格式來存儲數(shù)據(jù)，每種操作系統(tǒng)都各有“特定”的方式來管理數(shù)據(jù)，因而我們都是從某種操作系統(tǒng)的角度來討論微機的磁盤，它采用什么樣的格式及怎樣管理、使用磁盤。第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第一節(jié)DOS磁盤結(jié)構(gòu)一、磁道(Track)在磁記錄裝置上，磁頭寫入磁場在磁記錄表面上形成的許多圓形的磁化軌跡，磁頭把圓盤表面分成一個個同心圓，即磁道。磁盤上各同心圓的磁化軌跡稱為磁道。第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六在磁記錄媒質(zhì)的磁道上劃分成若干等分的扇形區(qū)域稱之為扇區(qū)。扇區(qū)是計算機和磁盤之間傳輸信息的基本單位。每個扇區(qū)中又分為兩個區(qū)域：識別區(qū)(IDfield)和數(shù)據(jù)區(qū)(Datafield)，組織結(jié)構(gòu)見圖2-1。二、扇區(qū)(Sector)第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六

一個柱面是指一組距安裝在驅(qū)動器中的磁盤組中心一給定距離上的各磁道，也就是把與中心距離相同的磁道作為一個整體，這整體稱為柱面。三、柱面(Cylinder)第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六磁盤的每面都對應(yīng)一個磁頭，故把面數(shù)又稱磁頭數(shù)(Head)。四、面(Side)第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第二節(jié)磁盤的地址結(jié)構(gòu)磁盤的地址有三種形式：物理地址、邏輯地址和簇地址。

磁盤的物理地址由磁面(或磁頭)號、磁道號和扇區(qū)號組成。一、物理地址1.物理地址的組成第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六2.物理地址結(jié)構(gòu)參數(shù)的編號規(guī)則其物理地址結(jié)構(gòu)及編號：磁面的編號：由0開始編號，若有兩個磁頭，則對應(yīng)為0面和1面。磁道的編號：從磁盤外緣起始磁道向內(nèi)由0開始編號，如0～79。扇區(qū)的編號：從索引孔開始，順時針從1開始編號，如1～9扇區(qū)。第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六二、邏輯地址1.邏輯地址的形式每個扇區(qū)由相鄰的扇區(qū)劃為一個連續(xù)空間，即邏輯劃分，對應(yīng)這種劃分的地址稱邏輯地址。第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六

把磁盤上物理編號的扇區(qū)轉(zhuǎn)換成邏輯編號的扇區(qū)的規(guī)則概括為：用先扇區(qū)，后磁頭，最后磁道。具體的編法是：從0扇區(qū)開始，對某一磁道，先編最低磁頭下的連續(xù)扇區(qū)，然后再編下一個磁頭(同柱面)的連續(xù)扇區(qū)，直至同柱面下的扇區(qū)編完，然后編下一個磁道低磁面的連續(xù)扇區(qū)直至該磁道下所有本柱面的扇區(qū)編完，依此類推，最后到最高磁道，最大磁面(磁頭)的最后一個扇區(qū)為止，這樣連續(xù)的編號就把磁盤三維的物理地址變?yōu)橐粋€一維的邏輯地址。扇區(qū)的物理劃分并沒有改變，這樣磁盤上的某個扇區(qū)有兩種不同的編號方法。2.邏輯扇區(qū)的編號規(guī)則第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六磁盤的物理地址是經(jīng)低級格式化(物理格式化)來定義的，而邏輯地址是由高級格式化。第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六三、簇地址(Cluster)簇由一定數(shù)目的扇區(qū)組成，每個簇都有簇號即簇地址，簇號從0開始并按邏輯順序排列形成其一維的簇地址系統(tǒng)。它是用來記錄文件的數(shù)據(jù)排列。其簇編號由2開始，其0簇和1簇由DOS保留。簇是指磁盤一次讀寫功能操作的“單位”空間。通常是幾個連續(xù)的扇區(qū)。第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六DOS組織磁盤的線性序列方法(一維地址)的作用：扇區(qū)是磁盤操作的基本單元，即磁盤上的所有讀寫操作是以完整的扇區(qū)為基本單元。第14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六但DOS系統(tǒng)出于系統(tǒng)本身的考慮，將磁盤看成為一個線性的媒體，也就是把磁盤的所有扇區(qū)用一維的唯一對應(yīng)的順序編號來記錄，而這順序碼與整個磁盤的所有扇區(qū)有著唯一的對應(yīng)關(guān)系。DOS所有的讀寫盤操作，均是以此順序的扇區(qū)為依據(jù)，即磁盤看成一個一維的整體而忽略定義磁盤物理地址的三個參數(shù)。最后再按這個內(nèi)部標(biāo)識(順序參數(shù))與磁盤自身的三維物理參數(shù)之間進行轉(zhuǎn)換。第15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)磁盤的組織形式DOS操作系統(tǒng)的格式化命令格式化的磁盤都是以同一種磁盤組織格式建立在每一個磁盤上，它都保留了一些區(qū)域，這些區(qū)域總是以同樣的次序出現(xiàn)在磁盤上，其格式相同，區(qū)別僅僅是區(qū)域內(nèi)所包括扇區(qū)的數(shù)量不同而己。第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六一、系統(tǒng)區(qū)DOS的系統(tǒng)區(qū)包括三部分：引導(dǎo)記錄、文件分配表(FAT)及根目錄表(FDT)，也可按功能將前者稱之為保留區(qū)，后兩者稱為控制區(qū)。第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六DOS引導(dǎo)記錄又稱DOS引導(dǎo)區(qū)，其長度為1個扇區(qū)，其物理位置為：(1)DOS引導(dǎo)記錄區(qū)對于軟盤：在0面、0道、1扇區(qū)對于硬盤：在1面、0道、1扇區(qū)第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六緊接在引導(dǎo)記錄后是文件分配表(FAT)。此表有兩個，兩個表的內(nèi)容完全相同。(2)文件分配表(FAT)

文件目錄表簡稱根目錄表，位于第二個FAT表之后。每個磁盤都有一個根目錄。(3)文件目錄表(FDT)第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六2.數(shù)據(jù)區(qū)及其結(jié)構(gòu)FAT表、FDT表區(qū)域也是以扇區(qū)為分配單位；文件區(qū)的文件則是以簇(Cluster)為單元分配其空間。第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六DOS引導(dǎo)記錄其英文名為DOSBootRecord，簡寫為DBR。二、DOS引導(dǎo)記錄(DBR)在邏輯格式化后都有其引導(dǎo)記錄，引導(dǎo)記錄的主要功能是完成DOS系統(tǒng)的自舉。偏稱量0~23~4HB~3H24~3D3E~1FDH內(nèi)容跳轉(zhuǎn)指令廠商標(biāo)識及DOS版本BPB表描述區(qū)引導(dǎo)程序第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六(一)DOS引導(dǎo)記錄包括跳轉(zhuǎn)指令、廠商標(biāo)識區(qū)、BPB表、描述區(qū)、引導(dǎo)程序和結(jié)束標(biāo)志等六部分：1.跳轉(zhuǎn)指令2.廠商標(biāo)識區(qū)3.基本輸入輸出參數(shù)表第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六表2-2BPB的內(nèi)容及所占字節(jié)數(shù)表第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六凡是DOS與磁盤操作發(fā)生關(guān)聯(lián)的命令都是根據(jù)BPB表所提供的參數(shù)進行磁盤操作。首先將FDT和FAT提供的文件簇鏈號中的簇號轉(zhuǎn)換成對邏輯地址扇區(qū)的請求，然后將邏輯扇區(qū)轉(zhuǎn)換到實際的物理地址，即磁頭、磁道和扇區(qū)；第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六BPB表由BIOS模塊根據(jù)磁盤標(biāo)志字節(jié)的值生成，并在格式化空白磁盤時(高級格式化)將其記錄在引導(dǎo)扇區(qū)位移0BH開始處的25個字節(jié)中，這樣DOS和其它應(yīng)用程序就利用該表提供的參數(shù)訪問磁盤。BPB參數(shù)格式及含義：第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六4.描述區(qū)5.DOS引導(dǎo)代碼DOS引導(dǎo)代碼是引導(dǎo)記錄中的一段程序，它用來處理DOS的啟動過程。6.結(jié)束標(biāo)志字結(jié)束標(biāo)志占兩個字節(jié)，其值必須為AA55H。第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六1．檢查磁盤參數(shù)表中所描述的數(shù)值與實際情況是否相符；2．檢查該磁盤是否為系統(tǒng)引導(dǎo)盤(二)DOS引導(dǎo)記錄中引導(dǎo)程序的主要功能3.加載DOS第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第四節(jié)FAT表和FDT表文件分配表（FilesAssociateTable）簡稱FAT。顧名思義文件分配表是為文件分配存儲空間的表格，它記錄了磁盤各扇區(qū)狀態(tài)的有關(guān)信息。一、文件分配表第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六（一）FAT結(jié)構(gòu)FAT是以簇為單位的文件鏈表映象圖。FAT以所占扇區(qū)數(shù)來標(biāo)明FAT表的大小。1．FAT的大小2．FAT表登錄項長度3．FAT表項值及含義第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六磁盤文件采用簇鏈(Chain)來表示該文件在磁盤上的位置分布。簇鏈由鏈?zhǔn)?、鏈?jié)和鏈尾構(gòu)成。4．FAT的鏈表結(jié)構(gòu)一個文件占用FAT中的一個鏈。鏈?zhǔn)孜淮娣旁贔DT(文件目錄表)中，一個文件的首簇號即是FAT中該文件的鏈?zhǔn)?，中間鏈節(jié)均記錄為下一個鏈節(jié)的項值。第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六(二)FAT功能1.表明磁盤類型2.標(biāo)明壞簇和可用簇3.表明一個文件所有簇的分配及鏈節(jié)文件的目錄項中，包含所有文件的第一個簇號信息，即進入到FAT的初始指針。(三)FAT與文件的關(guān)系第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六二、文件目錄表FDT目錄區(qū)又稱根目錄或主目錄區(qū)。根目錄用于記錄存貯在磁盤上的文件，即文件名、文件大小及建立日期等外，還有有關(guān)文件的其它信息，如文件的起始簇號和文件的屬性。根目錄采用目錄項來記載有關(guān)每個文件的信息，每個目錄項規(guī)定為占32個字節(jié)。第32頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六(二)目錄項的結(jié)構(gòu)表2-6目錄項結(jié)構(gòu)表第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第五節(jié)磁盤格式化與分區(qū)格式化過程分為兩種：低級格式化(又稱物理格式化)及高級格式化(又稱邏輯格式化)。一、磁盤的格式化的分類第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六1.低級格式化簡單地說，定義磁盤的扇區(qū)稱之為低級格式化。高級格式化是建立操作系統(tǒng)管理磁盤的文件及數(shù)據(jù)所需的結(jié)構(gòu)。2.高級格式化第35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六二、磁盤格式化其物理格式化和邏輯格式化一起由DOS的Format命令來完成。(一)軟盤的格式化第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六(二)硬盤的格式化硬盤的低級格式化將扇區(qū)地址、同步字節(jié)、交錯因子、壞塊表和其它數(shù)據(jù)寫入扇區(qū)的起始塊。必須分清低級格式化和高級格式化的含義和目。第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六三、硬盤的分區(qū)Fdisk命令進行分區(qū)，主要是將一個物理盤劃分給不同的操作系統(tǒng)所擁有的區(qū)域（最多四個），并激活其中的一個使硬盤加電后能由此激活區(qū)的操作系統(tǒng)來啟動計算機。第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六Fdisk的主要功能是：(1)寫入標(biāo)準(zhǔn)的硬盤主引導(dǎo)程序。(2)登錄分區(qū)表項值(3)寫入扇區(qū)正常結(jié)束“55AA”第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六硬盤在做完低級格式化和分區(qū)之后，才能作高級格式化(必須順序進行)，對于硬盤要將低級和高級格式分開的原因之一是分區(qū)，另一個原因就是硬盤的設(shè)計不是標(biāo)準(zhǔn)化的，DOS的Format命令不可能完成對硬盤進行低級格式化。第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六用Fdisk命令對硬盤分區(qū)后，在硬盤的0柱面0頭1扇區(qū)寫入了MBR，該記錄的長度為一個扇區(qū)。MBR不同于DBR，MBR不在DOS分區(qū)之內(nèi)，不由DOS所“管轄”。再者，MBR和DBR的功能也不相同，不能把這兩者混為一談。軟盤沒有MBR，硬盤分區(qū)后，就會有MBR和系統(tǒng)引導(dǎo)記錄。第六節(jié)硬盤的主引導(dǎo)記錄主引導(dǎo)記錄(MainBootRecord)簡稱MBR。第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六MBR由主引導(dǎo)程序和分區(qū)信息表二部分組成，參見圖2-7。第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六主引導(dǎo)代碼是一段小程序，用于微機啟動時檢查和測試分區(qū)表的完整性，尋找并定位到硬盤上的活動分區(qū)位置，引導(dǎo)系統(tǒng)進入活動分區(qū)，加載操作系統(tǒng)。一、主引導(dǎo)程序代碼第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六主引導(dǎo)程序代碼位于MBR前面的446個字節(jié)，實際上DOS主引導(dǎo)記錄的程序代碼只有218字節(jié)，其后有228個0。該程序代碼的功能如下：第44頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六從偏移1BEH開始的64個字節(jié)為分區(qū)表，共四個分區(qū)項，每個分區(qū)項占16個字節(jié)。分區(qū)表后的兩個字節(jié)，也即MBR的最后兩個字節(jié)是主引導(dǎo)扇區(qū)正常結(jié)束標(biāo)志55AA。二、分區(qū)信息表(分區(qū)表)1.分區(qū)表的數(shù)據(jù)格式及含義以16個字節(jié)的第一個分區(qū)項為例，說明其分區(qū)表的數(shù)據(jù)格式及含義。第45頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六三、擴展分區(qū)中邏輯驅(qū)動器的組織結(jié)構(gòu)硬盤的DOS擴展分區(qū)也可再分為幾個邏輯區(qū)。用Fdisk創(chuàng)建的多個邏輯盤的起、止地址采用遞歸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，通過類似于主分區(qū)項結(jié)構(gòu)的“擴展”分區(qū)信息的方法來表示。第46頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六四、擴展分區(qū)中的邏輯驅(qū)動盤的鏈接結(jié)構(gòu)五、各邏輯盤子分區(qū)的讀取方法只要將這個分區(qū)信息的偏移量1D0H、1D1H的數(shù)值送入CX，就可以一直讀出所有的邏輯盤的位置。第47頁，共52頁，2023年，2月20日，星期六第八節(jié)硬盤容量的限制及其讀寫工作模式一、硬盤容量的限制以上BIOS和