硬盤的分區(qū)和格式化

第四章硬盤分區(qū)與格式化一塊全新的硬盤必須經(jīng)過分區(qū)之后才能正常使用，分區(qū)從實(shí)質(zhì)上說就是對硬盤的一種格式化，即經(jīng)過低級格式化、分區(qū)和高級格式化這3個處理步驟后，才能被計(jì)算機(jī)用來存儲數(shù)據(jù)。一般情況下，硬件在出廠時(shí)只進(jìn)行了低級格式化處理，因此在安裝操作系統(tǒng)之前，還需要對硬盤進(jìn)行“分區(qū)”和“格式化”處理。12本章學(xué)習(xí)要點(diǎn):硬盤的低級格式化、分區(qū)和高級格式化的作用硬盤的尋址方式硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及每一部分的含義分區(qū)和高級格式化各對硬盤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的作用分區(qū)和高級格式化的大致步驟341概述我們知道硬盤里面重要的幾個概念：磁頭（Head）、柱面（Cylinder）、扇區(qū)（Sector），下圖是我電腦的這幾項(xiàng)的數(shù)據(jù)，用DisGenius查看的，通過此圖學(xué)習(xí)幾個概念：1、硬盤的低級格式化 2、硬盤的尋址方式3、分區(qū)的意義4、高級格式化411硬盤的低級格式化上面我們列舉了我的磁盤里面柱面、扇區(qū)數(shù)目，這些數(shù)目是怎么來的呢？一個空白的硬盤可以想象成個“鐵磚頭”，并沒有這些所謂的磁道、柱面、扇區(qū)等參數(shù)，出廠前，硬盤廠家往往會進(jìn)行格式化，確定硬盤的柱面、扇區(qū)等等物理參數(shù)，這就是所謂的“低級格式化”，這種格式化和操作系統(tǒng)是沒有關(guān)系的。412硬盤的尋址方式磁盤經(jīng)過低級格式化后，就有了扇區(qū)，我們就可以往里面寫數(shù)據(jù)了，但是如何來確定我們的數(shù)據(jù)寫到哪個扇區(qū)呢如果我們不告訴計(jì)算機(jī)，它是不知道的。因此我們應(yīng)該找到我們需要寫入或讀出數(shù)據(jù)的扇區(qū)，也就用到了磁盤尋址”。（1）找到一個具體的扇區(qū)，可以通過提供柱面號Cylinder，磁頭號Header、扇區(qū)號sector，就能唯一確定那個扇區(qū)了，這種尋址方式稱為CHS尋址方式。例如CHS為0/0/1表示0號柱面、0號磁頭、1號扇區(qū)，也就是整塊磁盤的第一個扇區(qū)；60800/254/63，表示60800號柱面，255號磁頭，63號扇區(qū)，表示我的磁盤的最后一個扇區(qū)；412硬盤的尋址方式（2）找到一個具體的扇區(qū)，還可以使用另外一種方式，那就是僅僅提供扇區(qū)號來確定，叫做LBA，邏輯尋址，或者線性尋址。 例如0號柱面0號磁頭扇區(qū)數(shù)為100個（這里不是68個了，因?yàn)橥鈬葍?nèi)圏扇區(qū)數(shù)多），其對應(yīng)的物理編號為1~100，但是對應(yīng)的LBA邏輯號為0~99邏輯編號從0開始；0號柱面1號磁頭對應(yīng)扇區(qū)物理編號為1~100，但是對應(yīng)的LBA邏輯標(biāo)號為100~199，以此類推，因此所有的扇區(qū)編號為：0~976773167，相當(dāng)于把一個一個的柱面展開，然后連接起來了。（3）現(xiàn)在的硬盤采用的尋址方式都是LBA方式。412硬盤分區(qū)的意義一個物理參數(shù)已經(jīng)確定的硬盤，想提供給用戶使用，首先要進(jìn)行分區(qū)，聯(lián)系到文件系統(tǒng)，可以理解為C盤使用那一段范圍的扇區(qū)，D盤使用那一段范圍的扇區(qū)等。412硬盤的高級格式化（1）硬盤的高級格式化，就是給分區(qū)確定一種文件系統(tǒng)格式，讓用戶能夠通過文件系統(tǒng)進(jìn)行文件的各種增刪查改的操作（2）常見的文件系統(tǒng)格式有FAT32、NTFS、ET2、ET3、SWAP等。412硬盤的高級格式化（1）硬盤的高級格式化，就是給分區(qū)確定一種文件系統(tǒng)格式，讓用戶能夠通過文件系統(tǒng)進(jìn)行文件的各種增刪查改的操作（2）常見的文件系統(tǒng)格式有FAT32、NTFS、ET2、ET3、SWAP等。42硬盤里的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)思考：要理解硬盤分區(qū)、高級格式化的意義，要通過LBA的硬盤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖解弄懂硬盤尋址的工作原理，這樣才能弄懂硬盤分區(qū)和高級格式化的意義；也能學(xué)會怎么樣去進(jìn)行硬盤的分區(qū)和格式化操作。先來整體上看一下，上面圖是我電腦的磁盤，按照LBA尋址，把所有的扇區(qū)按照從左到右，依次排開，最左邊為第一塊扇區(qū)，最右邊是最后一塊扇區(qū)，所有數(shù)據(jù)信息就存儲在里面。從左到右分為了幾部分：StartSections-->B，最后黃色的表示UnB。下面開始分開逐個來解釋一下。42硬盤里的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)421StartSections一、StartSections：這個開始扇區(qū)部分有1MB大小，其中第一個扇區(qū)，也是整個磁盤的第一個扇區(qū)，位于0柱面0磁頭1扇區(qū)，也叫做主引導(dǎo)扇區(qū)，一共512個字節(jié)，分為了三部分：（1）MBR（446字節(jié)）：MainBootRecord，主引導(dǎo)記錄421StartSections如果直接說MBR可能不知道它從何而來，我們從開機(jī)來看看，它到底在什么時(shí)候起作用的。我們按下電腦的開機(jī)按鍵，就給主板通上了電，上面的bios程序開始運(yùn)行，對電腦硬件進(jìn)行檢測，然后就需要我們?nèi)ミx擇Firstbootdevice，我們可以從U盤啟動、從光盤啟動，當(dāng)然也可以從硬盤啟動，而且很多時(shí)候默認(rèn)的是從硬盤啟動。如果我們選擇了從硬盤啟動，那么bios程序就會讀取該設(shè)備的第一個扇區(qū)的數(shù)據(jù)，也就是前面512個字節(jié)，如果最后兩個字節(jié)不是以055AA結(jié)束，那么表示這個設(shè)備不可以用來啟動；如果是055AA，那么表示該設(shè)備可以用來啟動，bios程序就會有一個jumBR，主引導(dǎo)記錄。421StartSectionsMBR中包含了整個硬盤的一些參數(shù)和一段引導(dǎo)程序，引導(dǎo)程序就會去DPT磁盤分區(qū)表里面去找到底從硬盤的哪個分區(qū)去啟動（具有激活標(biāo)志的分區(qū)），找到后就把控制權(quán)交出去，不過這之前會先檢查DPT磁盤分區(qū)表是否正確。（2）DPT（64字節(jié)）：DisPartitionTable，磁盤分區(qū)表DPT用來記錄磁盤到底分了幾個分區(qū)以及分區(qū)的一些信息，磁盤分區(qū)有許多好處，比如不同的分區(qū)放不同的數(shù)據(jù)，又或者可以安裝多操作系統(tǒng)等等。DPT只有64個字節(jié)，分成了四項(xiàng)，分別為第一~四分區(qū)表項(xiàng)，圖中紅色虛線箭頭指向的。每個分區(qū)表項(xiàng)占16個字節(jié)，因此一個磁盤只能分為四個分區(qū)，即四個主分區(qū)。當(dāng)然如果想增加更多的分區(qū)，其中一個主分區(qū)可以當(dāng)成擴(kuò)展分區(qū)，在擴(kuò)展分區(qū)里面新建邏輯分區(qū)。421StartSections磁盤分區(qū)表的四個分區(qū)表項(xiàng)內(nèi)容格式一致，我們拿出一個分區(qū)表項(xiàng)（16字節(jié)）看看都包含了什么。第1個字節(jié)：如果為080，表示是激活分區(qū)，那么前面的MBR引導(dǎo)程序就把控制權(quán)給這個分區(qū)。四個分區(qū)只能有一個是激活的。000表示非激活的分區(qū)。第2-4個字節(jié)：主分區(qū)的第一個扇區(qū)的CHS地址，里面有程序代碼的。第5個字節(jié)：主分區(qū)的類型。例如01表示FAT32,05表示etended（如果一個分區(qū)的主分區(qū)id號為05，那么它就是一個擴(kuò)展分區(qū)了，我的硬盤擴(kuò)展分區(qū)的標(biāo)志是0F，表示W(wǎng)in95Etended）等，具體可參看分區(qū)類型標(biāo)志。第6-8個字節(jié)：主分區(qū)的最后一個扇區(qū)的CHS地址，所以我們改改分區(qū)表，也可以修改磁盤分區(qū)的大小。第9-12個字節(jié)：該主分區(qū)的第一個扇區(qū)的邏輯地址LBA。第13-16個字節(jié)：主分區(qū)的扇區(qū)總數(shù)。422主分區(qū)我的磁盤分了三個主分區(qū)，分別為系統(tǒng)保留、C盤、D盤，我們以C盤為例，看看主分區(qū)所占用的扇區(qū)，可以分為幾部分。（1）引導(dǎo)扇區(qū)：OSBootRecord，主分區(qū)的引導(dǎo)記錄，有時(shí)也叫卷引導(dǎo)記錄（Volumebootrecord）含有一段操作系統(tǒng)的引導(dǎo)程序，如果該分區(qū)是激活的，可以通過它來啟動本主分區(qū)的操作系統(tǒng)。（2）DATA數(shù)據(jù)區(qū)：存儲數(shù)據(jù)，不同的文件系統(tǒng)，如fat、ntfs還會細(xì)分。423擴(kuò)展分區(qū)我的最后一個主分區(qū)當(dāng)做擴(kuò)展分區(qū)，里面有兩個邏輯分區(qū)E盤和F盤，每一個邏輯分區(qū)由幾部分組成。（1）擴(kuò)展分區(qū)表擴(kuò)展分區(qū)的