数据恢复培训基础之硬盘的逻辑结构详解

时间:2011-09-09 10:34来源:U盘数据恢复 作者:www.jdcok.com

  大容A、小体积、轻重量、快速度是信息存储对技术的要求,也是硬盘出现后人们一直期望解决的问题。自从1970年硬盘问世以来,’其一直是计算机系统不可分割的主要存储设备,是计算机系统运行工作的核心。进入信息时代以来,硬盘不仅被用在个人电脑和服务器领域上,而且其用途越来越广,目前已经开始普及到家用录像机和便携型音乐播放机等领域。

  硬盘发展的主线是记录密度不断提高,每当记录密度面临极限问题时,总是通过改进现有技术实现记录密度的突破。

  磁盘是目前计算机系统中用得最多的一种存储部件,了解它的结构和原理是数据存储和数据恢复的基本知识和技巧。

  I.盘片(Platter)

  硬盘的盘片一般用铝合金做基片,高速旋转的硬盘也有用玻璃做基片的.玻璃基片更容易达到其要求的平面度和光洁度,并且有很高的硬度。磁头转动装置是使磁头部件做径向移动的部件,通常有两种类型的转动装置。一种是齿条传动的步进电机传动装置;另一种是音圈电机传动装置。前者是固定推算的传动定位器,而后者则采用伺服反馈返回到正确的位置上的装置。磁头传动装置以很小的等距离使磁头部件做径向移动,用以变换磁道。

  硬盘的每一个盘片都有两个盘面(Side),即上、下盘面,一般每个盘面都会被利用,即都装上磁头存储数据,成为有效盘片,也有极个别的硬盘其盘面数为单数。每一个这样的有效盘面都有一个盘面号,按顺序从上而下自“0”开始依次编号.在硬盘系统中,盘面号又叫磁头号,就是因为每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头.比如有两个盘片的硬盘,其盘面号为0~30

  2.磁道(Track)与柱面(Cylinder)

  在硬盘中,一个磁盘盘面被划分为很多个同心圆,这些同心圆称为磁道。盘片最外面的为0道,最里面的为n道。为了避免磁道信号混淆,每个磁道之间有一定的间隔。硬盘容量不同,磁道的数量也不同。

  磁道是磁盘表面记录数据的一个个同心圆,当只有一个盘片时,这些同心圆称为磁道。由于硬盘往往由几个盘片组成,各个盘片上处于同一个同心圆的磁道称为“柱面”。由此可见,磁道是柱面的一种特殊情况。根据硬盘容量的不同,磁道数可以从几百到数千不等。磁盘上的磁道号和柱面是一一对应的关系。

  早期的硬盘盘片有多个,在中轴上组装的多个盘片(Platter)形成一个圆柱片组,在此圆柱上的所有盘片的每一个表面就是一个磁面,每个磁面对应一个磁头。所以,早期的磁面数可以用磁头数来表示.

  数据记录是按照柱面磁道来记录的。也就是说,数据从第一个磁盘表面(0面)的0磁道开始记录,当这个盘面上的0道的所有扇区都被记录满后,数据不会继续记录到该盘面的1磁道上,而是记录到第二个磁盘表面(1面)的0磁道上。可见,数据记录是以“柱面”(同心柱面)方式记录的,这对我们在数据恢复过程中寻找正确的位置奠定了一个基础。

  3.扇区(Sector)

  硬盘上的磁道又被划分成许多区域,每个区域称为一个扇区,每个扇区可以存储512字节的数据和一些其他信息。硬盘的读写以扇区为基本单位,即使微机只需要在硬盘上读取一个字节,也必须一次性把这个字节所在扇区的512字节全部读入内存,再使用所需的那个字节。在早期硬盘中,靠近0磁道的扇区比靠近磁盘中心区域的扇区面积大,但是它们所存储的数据容量是一样的,磁盘扇区的划分。

  早期硬盘的扇区长度不一致,称为不等长扇区。它的优点是1扇区与n扇区由于角速度相同,因此数据读写的时间是相同的。不等长扇区结构导致靠近0磁道的扇区长度大,存储的数据容易产生漂移;而靠近磁盘中心的扇区长度小,因此信号密度高,也容易产生数据丢失。因此,在BIOS参数里经常藉要采用“写预放(Precomp)"参数进行修正。这种结构的另外一个缺点是严重浪费了硬盘存储空间。为了改进这些缺点,目前的硬盘都采用等长扇区结构。等长扇区将磁道划分成为长度相等的扇区区域,每个区域中又划分为若干个扇区。由于磁盘上每个扇区的长度基本上是等长的,因此最大限度地利用了硬盘空间。读写数据时,每个扇区的线速度是相同的(注意:这里的.“等长”概念是指每个磁道上的扇区是等长的,例如,0磁道上的63个扇区是等长的。但是0磁道上的扇区和I磁道上的扇区长度并不相等,由于编号顺序是从外到里,所以0磁道扇区长度比I磁道的扇区长度要长)。


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