1、第七章第七章 硬盘驱动器的维护与维修硬盘驱动器的维护与维修 第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理第二节第二节 硬盘常见故障的分析与处理硬盘常见故障的分析与处理第三节第三节 硬盘信息的保护与恢复硬盘信息的保护与恢复10/22/20221第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 随着操作系统和应用软件功能的不断增加，软件的随着操作系统和应用软件功能的不断增加，软件的“体积体积”也也不断的增大，使得大多数的应用系统没有大硬盘就不能运行，因不断的增大，使得大多数的应用系统没有大硬盘就不能运行，因此硬盘已是计算机不可缺少的外部存储设备。保证硬盘良好的运此硬盘已是计算机不可
2、缺少的外部存储设备。保证硬盘良好的运行状态，对整个计算机系统来说具有重要意义。行状态，对整个计算机系统来说具有重要意义。第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 一、硬盘子系统一、硬盘子系统 1硬盘子系统组成硬盘子系统组成 硬盘子系统是由硬盘控制器硬盘子系统是由硬盘控制器(适配器适配器)和硬盘组成。硬盘控制器和硬盘组成。硬盘控制器(HDC)是主板和硬盘是主板和硬盘(HDD)之间的接口电路，主要功能是完成对之间的接口电路，主要功能是完成对硬盘的控制、数据的转换和传输。硬盘的控制、数据的转换和传输。10/22/20222第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 2硬盘的
3、结构硬盘的结构 硬盘是一种精密电子、机械结构的高技术产品，要求严格的加工硬盘是一种精密电子、机械结构的高技术产品，要求严格的加工和安装技术工艺，并要求在超净化环境下组装。硬盘有一套复杂的和安装技术工艺，并要求在超净化环境下组装。硬盘有一套复杂的控制系统，控制磁盘的读写等操作。使用了由控制系统，控制磁盘的读写等操作。使用了由IBM公司推出的温彻公司推出的温彻斯特斯特(Winchester)结构。该结构由盘片、主轴系统、磁头定位系统、结构。该结构由盘片、主轴系统、磁头定位系统、读读/写系统和控制电路五大部分写系统和控制电路五大部分组成，组成，盘片及磁头均密盘片及磁头均密封在金属盒中。工作时，封在金
4、属盒中。工作时，高速旋转的盘片带动空高速旋转的盘片带动空气流动，根据空气动力气流动，根据空气动力学原理，传动臂前端产学原理，传动臂前端产生一定的上升力，使磁生一定的上升力，使磁头悬浮在盘片的上方，头悬浮在盘片的上方，而不与盘片接触，磁头而不与盘片接触，磁头和盘片之间的距离仅为和盘片之间的距离仅为0.10.3m。10/22/20223第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 1）盘片）盘片 盘片是储存数据的载体。盘片采用铝合金或玻璃片为盘基，盘片是储存数据的载体。盘片采用铝合金或玻璃片为盘基，表面用电镀或溅射工艺镀一层表面用电镀或溅射工艺镀一层0.15m厚的连续性、高磁性能的厚的连
5、续性、高磁性能的金属磁性材料，使用金属磁性材料可以提高记录密度和剩磁。金属磁性材料，使用金属磁性材料可以提高记录密度和剩磁。盘片的两面均可记录数据，每面对应一个磁头盘片的两面均可记录数据，每面对应一个磁头(实际磁头实际磁头)。每。每个盘面上的磁道划分是完全一样的，各盘面上所有磁道号相同个盘面上的磁道划分是完全一样的，各盘面上所有磁道号相同的磁道所对应的圆柱面称为柱面，其柱面号与磁道号一致。每的磁道所对应的圆柱面称为柱面，其柱面号与磁道号一致。每一个磁道又可以分为若干个扇区，每个扇区的大小为一个磁道又可以分为若干个扇区，每个扇区的大小为512字节。字节。故可按以下方法计算硬盘的容量：故可按以下方
6、法计算硬盘的容量：硬盘容量硬盘容量=磁头数磁头数柱面数柱面数每柱扇区数每柱扇区数每扇区字节数每扇区字节数/10243(GB)注：硬盘参数中的磁头数、柱面数、扇区数并非实际值，而是注：硬盘参数中的磁头数、柱面数、扇区数并非实际值，而是逻辑值。这些值均由低级格式化产生。逻辑值。这些值均由低级格式化产生。10/22/20224第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 2）磁头）磁头 磁头是直接读写数据的电磁转换部件。读数据时将磁信号转换成磁头是直接读写数据的电磁转换部件。读数据时将磁信号转换成电信号，写数据时将电信号转换成磁信号。硬盘磁头的发展经历了电信号，写数据时将电信号转换成磁信号
7、。硬盘磁头的发展经历了亚铁盐磁头亚铁盐磁头(Monolithic)、薄膜磁头薄膜磁头(Thin film)、磁阻磁头磁阻磁头(MR)和巨和巨磁阻磁头磁阻磁头(GMR)几个阶段。几个阶段。MR磁阻磁头和磁阻磁头和GMR巨磁阻磁头是一种巨磁阻磁头是一种半导体磁头，体积相当小，工作原理类似于霍尔元件，可以使硬盘半导体磁头，体积相当小，工作原理类似于霍尔元件，可以使硬盘的容量大大提高。的容量大大提高。3）伺服控制电机）伺服控制电机 伺服控制电机用来驱动主轴带动盘片高速旋转。电机转速越快，伺服控制电机用来驱动主轴带动盘片高速旋转。电机转速越快，读写速度也越快。如今硬盘容量不断增大，速度也不断提高，对硬读
8、写速度也越快。如今硬盘容量不断增大，速度也不断提高，对硬盘电机提出了更高的要求，盘电机提出了更高的要求，7200rpm、10000rpm、15000rpm的硬盘的硬盘电机采用液态轴承电机。液态轴承电机使用的是黏膜液油轴承，这电机采用液态轴承电机。液态轴承电机使用的是黏膜液油轴承，这种特殊的轴承以油膜代替了原先的滚珠，避免了与金属面的直接磨种特殊的轴承以油膜代替了原先的滚珠，避免了与金属面的直接磨擦，将传统电机所带来的噪声及温度降至最低；另外油膜可以有效擦，将传统电机所带来的噪声及温度降至最低；另外油膜可以有效地吸收外来的震动，使硬盘的抗震能力大大提高，由于液态轴承电地吸收外来的震动，使硬盘的抗
9、震能力大大提高，由于液态轴承电机几乎无磨损，从而大大提高了硬盘的使用寿命。机几乎无磨损，从而大大提高了硬盘的使用寿命。10/22/20225第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 4）磁头组件）磁头组件 磁头组件是硬盘中最复杂、最精密的部件。它由读写磁头、传磁头组件是硬盘中最复杂、最精密的部件。它由读写磁头、传动臂、转轴、音圈电机几个部分组成。磁头被安装在传动臂的末动臂、转轴、音圈电机几个部分组成。磁头被安装在传动臂的末端，使其只能在传动臂的带动下沿盘片的半径方向运动。磁头的端，使其只能在传动臂的带动下沿盘片的半径方向运动。磁头的径径向移动是由控制电路和音圈电机来控制的，通过盘
10、片的旋转和向移动是由控制电路和音圈电机来控制的，通过盘片的旋转和磁头的径向运动，使磁头可以定位到盘片的任何位置去读写数据。磁头的径向运动，使磁头可以定位到盘片的任何位置去读写数据。控制电路和音圈电机的精密配合可以使磁头的移动精确到控制电路和音圈电机的精密配合可以使磁头的移动精确到0.1m以以下，从而可得到极高的磁道密度。下，从而可得到极高的磁道密度。10/22/20226第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 5）电路板）电路板 硬盘电路可分为主控电路、接口电路和前置电路。前置电路与机硬盘电路可分为主控电路、接口电路和前置电路。前置电路与机械结构一起被密封在盘体内，负责磁头读写
11、小信号放大和处理；主械结构一起被密封在盘体内，负责磁头读写小信号放大和处理；主控电路与接口电路一起做在主电路板上，主电路板被固定在硬盘的控电路与接口电路一起做在主电路板上，主电路板被固定在硬盘的背面。包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、背面。包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。控制与接口电路等。二、硬盘接口二、硬盘接口 主机与硬盘之间的数据交换必须在某种规定或协议的约束下有机主机与硬盘之间的数据交换必须在某种规定或协议的约束下有机协调地进行，这就形成了主机与硬盘通信的接口定义。协调地进行，这就形成了主机与硬盘通信的接口定义。1ATA接口接口 A
12、TA接口包括接口包括IDE接口、接口、EIDE接口、接口、ATA-33(Ultra DMA/33)接口接口、ATA-66(Ultra DMA/66)接口、接口、ATA-100(Ultra DMA/100)接口、接口、ATA-133(Ultra DMA/133)接口、接口、S-ATA接口等。接口等。2SCSI接口接口 SCSI接口包括接口包括SCSI-1接口接口(50针针)、SCSI-2接口接口(68针针)、SCSI-3接口接口(80针针)10/22/20227第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 三、硬盘的操作管理三、硬盘的操作管理 硬盘的类型设置、建立分区、高级格式化是使用
13、硬盘的最基硬盘的类型设置、建立分区、高级格式化是使用硬盘的最基本操作。本操作。1硬盘的类型设置硬盘的类型设置 不同型号的硬盘其不同型号的硬盘其CHS 参数即柱面数参数即柱面数(Cylinder)、磁头数磁头数(Head)和磁道扇区数和磁道扇区数(Sector)均不相同，因此在安装了新硬盘之均不相同，因此在安装了新硬盘之后，需要对主机进行硬盘类型参数的设置。计算机的硬盘类型后，需要对主机进行硬盘类型参数的设置。计算机的硬盘类型参数都在主机的参数都在主机的BIOS设置中的标准设置项中完成，为了方便起设置中的标准设置项中完成，为了方便起见，一般将硬盘类型和读写模式均设为见，一般将硬盘类型和读写模式均
14、设为AUTO。具体方法参阅具体方法参阅第三章第三节。第三章第三节。10/22/20228第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 2硬盘的分区硬盘的分区 任何一个硬盘在开始使用之前都必须进行分区操作。通过硬任何一个硬盘在开始使用之前都必须进行分区操作。通过硬盘分区可以将硬盘分成若干个存储区域，通常每个分区都占用盘分区可以将硬盘分成若干个存储区域，通常每个分区都占用硬盘上的一个连续完整的区域，并且可为特定操作系统所专用，硬盘上的一个连续完整的区域，并且可为特定操作系统所专用，因此硬盘分区后，可实现多个操作系统共用一个硬盘。因此硬盘分区后，可实现多个操作系统共用一个硬盘。通常一个硬盘
15、最多只能划分四个分区，按用途分为主分区和通常一个硬盘最多只能划分四个分区，按用途分为主分区和扩展分区两大类，若按文件系统格式又可将分区分为扩展分区两大类，若按文件系统格式又可将分区分为FAT、NTFS等等64类。分区之间的数据是互相独立的，任何时刻四个类。分区之间的数据是互相独立的，任何时刻四个分区中只能有一个分区为活动分区分区中只能有一个分区为活动分区(主引导分区主引导分区)，以确保该分，以确保该分区获得自举控制权，只有主分区才能设为活动分区。扩展分区区获得自举控制权，只有主分区才能设为活动分区。扩展分区不能直接使用，还必须进一步划分为逻辑驱动器后才能用于存不能直接使用，还必须进一步划分为逻
16、辑驱动器后才能用于存贮数据。贮数据。10/22/20229第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 使用使用FDISK进行分区的一般步骤为：进行分区的一般步骤为：(1)在在DOS状态下调用状态下调用FDISK程序；程序；(2)创建主分区；创建主分区；(3)创建扩展分区和逻辑驱动器。创建扩展分区和逻辑驱动器。(4)设置活动分区。设置活动分区。注：如果对已在使用的硬盘重新进行分区操作将会清除硬盘上注：如果对已在使用的硬盘重新进行分区操作将会清除硬盘上的所有数据！的所有数据！3硬盘的高级格式化硬盘的高级格式化 硬盘的高级格式化又称逻辑格式化，其目的是创建分区的信硬盘的高级格式化又称逻辑
17、格式化，其目的是创建分区的信息结构，包括分区的引导记录、文件分配表、根目录表和数据息结构，包括分区的引导记录、文件分配表、根目录表和数据区等信息。刚刚建立的分区必须经过高级格式化后才能使用。区等信息。刚刚建立的分区必须经过高级格式化后才能使用。(1)用用DOS系统软盘系统软盘(或光盘或光盘)启动计算机，进入启动计算机，进入DOS系统；系统；(2)运行运行FORMAT C:/S 命令；命令；(3)按屏幕提示，完成对按屏幕提示，完成对C:盘的高级格式化。盘的高级格式化。10/22/202210第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 4硬盘的低级格式化硬盘的低级格式化 硬盘低级格式化
18、又称为物理格式化（位格式化），低级格式化硬盘低级格式化又称为物理格式化（位格式化），低级格式化的主要作用就是为硬盘划分出柱面（磁道）和面（磁头），再将的主要作用就是为硬盘划分出柱面（磁道）和面（磁头），再将磁道划分为若干个扇区，在每个扇区的地址场中标志出地址信息，磁道划分为若干个扇区，在每个扇区的地址场中标志出地址信息，并测试硬盘介质缺陷。通过低级格式化将扇区并测试硬盘介质缺陷。通过低级格式化将扇区ID按设定的间隔因按设定的间隔因子放置到每个磁道上，同时剔除硬盘表面损坏的介质。低级格式子放置到每个磁道上，同时剔除硬盘表面损坏的介质。低级格式化会清除硬盘中所有的数据。化会清除硬盘中所有的数据。低
19、级格式化是针对整个硬盘而不能对单独的某一个分区进行。低级格式化是针对整个硬盘而不能对单独的某一个分区进行。每块硬盘在出厂时已进行过低级格式化，使用者无需再进行低级每块硬盘在出厂时已进行过低级格式化，使用者无需再进行低级格式化。由于低级格式化是一种损耗性操作，对硬盘有一定的负格式化。由于低级格式化是一种损耗性操作，对硬盘有一定的负面影响，因此不到万不得已，不要对硬盘进行低级格式化。面影响，因此不到万不得已，不要对硬盘进行低级格式化。当硬盘受到外部强磁场的影响，或因长期使用，硬盘盘片上的当硬盘受到外部强磁场的影响，或因长期使用，硬盘盘片上的扇区格式磁性丢失，从而出现大量扇区格式磁性丢失，从而出现大
20、量“坏扇区坏扇区”时，可以通过低级时，可以通过低级格式化或高级格式化来重新划分。但前提是硬盘的盘片没有受到格式化或高级格式化来重新划分。但前提是硬盘的盘片没有受到物理性划伤，否则无法通过低级格式化来修复。物理性划伤，否则无法通过低级格式化来修复。用于硬盘低级格式化的软件有很多，如用于硬盘低级格式化的软件有很多，如HDFORMAT、DM、ADM、QAPLUS等，这些软件均要求在等，这些软件均要求在DOS环境下运行。环境下运行。10/22/202211第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 下面就以著名的下面就以著名的DM(Disk Manager)为例，介绍如何对硬为例，介绍如何
21、对硬盘进行低级格式化。盘进行低级格式化。1）准备工作）准备工作 制作一张制作一张DOS启动盘，并将启动盘，并将DM程序复制到启动盘上，同程序复制到启动盘上，同时还应将硬盘上的重要数据做时还应将硬盘上的重要数据做好备份。好备份。2）DM的主菜单的主菜单 用软盘引导系统进入用软盘引导系统进入DOS模模式后，在式后，在A:下输入下输入DM/M，即可进入即可进入DM的主菜单的主菜单(如图如图7-4)。接 着 将 光 标 移 动 到。接 着 将 光 标 移 动 到“Maintenance Options”上，上，并 回 车 确 认。进 入并 回 车 确 认。进 入“Maintenance Options
22、”子菜子菜单。单。10/22/202212第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 3）选择要低格的硬盘）选择要低格的硬盘 将光标移到将光标移到“Utilities”位置位置(如图如图7-5)，回车确认。这时，回车确认。这时DM要求要求选择一个要进行低级格式化的硬盘选择一个要进行低级格式化的硬盘(如图如图7-6)。如果计算机中只有一。如果计算机中只有一个硬盘，直接选择就行了，如有多个个硬盘，直接选择就行了，如有多个硬盘可移动光标进行选择。选硬盘可移动光标进行选择。选择好要低级格式化的硬盘之后，回车确认。择好要低级格式化的硬盘之后，回车确认。10/22/202213第一节第一节 硬
23、盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 4）开始进行低级格式化）开始进行低级格式化 选完硬盘后，从选完硬盘后，从“Select Utility Option”子菜单中选择子菜单中选择“Low Level Format”(如图如图7-7)。此时此时DM会弹出一个警告窗口会弹出一个警告窗口,为了避免无意之间对硬盘进行低级为了避免无意之间对硬盘进行低级格式化，软件要求通过组合键格式化，软件要求通过组合键“Alt”+“C”来确认对硬盘的低级来确认对硬盘的低级格式化操作。而按下其他键，则表示放弃低级格式化。按下格式化操作。而按下其他键，则表示放弃低级格式化。按下“Alt”+“C”之后，之后，DM还会要求
24、再一次确认，选择还会要求再一次确认，选择“YES”，回车。回车。DM将正式启动对硬盘的低级格式化。低级格式化过程中，将正式启动对硬盘的低级格式化。低级格式化过程中，DM会弹出进度指示窗口，从窗口中可以了解低级格式化的进程会弹出进度指示窗口，从窗口中可以了解低级格式化的进程(如图如图7-8)。10/22/202214第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 四、硬盘的信息结构四、硬盘的信息结构 一个完整的硬盘数据应包括：主引导记录和分区信息结构两一个完整的硬盘数据应包括：主引导记录和分区信息结构两大部分。主引导记录与操作系统无关，所有硬盘的主引导记录大部分。主引导记录与操作系统无关
25、，所有硬盘的主引导记录结构都是相同的；分区信息结构则与分区类型有关，但基本相结构都是相同的；分区信息结构则与分区类型有关，但基本相似，以似，以DOS分区为例，分区信息结构包括：分区为例，分区信息结构包括：DOS引导记录、文引导记录、文件分配表、根目录表和数据存储区四个部分。如图所示。件分配表、根目录表和数据存储区四个部分。如图所示。10/22/202215第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 1主引导记录及其读写方式主引导记录及其读写方式 1）主引导记录的信息及存储方式）主引导记录的信息及存储方式 主引导记录简称主引导记录简称MBR(Main Boot Record)，它由分
26、区产生，它由分区产生，位于整个硬盘的位于整个硬盘的0柱面柱面0磁头磁头1扇区，总共扇区，总共512字节，包括硬盘引字节，包括硬盘引导程序、分区表和引导区结束标志三个部分。导程序、分区表和引导区结束标志三个部分。(1)硬盘引导程序硬盘引导程序(DBP)。硬盘引导程序位于硬盘引导程序位于MBR的首部，共的首部，共计计446个字节，它要完成分区表的检查以及确定哪个分区为可个字节，它要完成分区表的检查以及确定哪个分区为可引导操作系统的活动分区，并在程序结束时通过活动分区的引引导操作系统的活动分区，并在程序结束时通过活动分区的引导记录启动相应的操作系统；导记录启动相应的操作系统；(2)硬盘分区表硬盘分区
27、表(DPT)。硬盘分区表从主引导记录的硬盘分区表从主引导记录的1BEH字节字节开始，共占用开始，共占用64个字节，包含四个分区表项。每个分区表项的个字节，包含四个分区表项。每个分区表项的长度为长度为16个字节，它包含一个分区的引导标志、系统标志、起个字节，它包含一个分区的引导标志、系统标志、起始和结尾的柱面号、扇区号、磁头号以及本分区起始扇区数和始和结尾的柱面号、扇区号、磁头号以及本分区起始扇区数和本分区所占用的扇区数。本分区所占用的扇区数。10/22/202216第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 (3)引导区结束标志。引导区结束标志位于主引导记录的最后引导区结束标志。引
28、导区结束标志位于主引导记录的最后两个字节，正常的引导区结束标志应为两个字节，正常的引导区结束标志应为“55 AA”(十六进制数十六进制数)，如果此标志被破坏，将造成硬盘无法自举。，如果此标志被破坏，将造成硬盘无法自举。MBR是由分区程序是由分区程序(如如F)所产生的，它不依赖于任何所产生的，它不依赖于任何操作系统，而且硬盘引导程序也是可以改变的，如：加密程序、操作系统，而且硬盘引导程序也是可以改变的，如：加密程序、硬盘保护软件和引导型病毒都会对它进行修改。硬盘保护软件和引导型病毒都会对它进行修改。10/22/202217第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 2）分区表的具体含
29、意）分区表的具体含意 硬盘分区表项的硬盘分区表项的16个字节分配如下：个字节分配如下：第第1字节：是一个分区的激活标志，表示系统可引导。如是字节：是一个分区的激活标志，表示系统可引导。如是0则表则表示非活动分区；示非活动分区；第第2字节：该分区起始磁头字节：该分区起始磁头(HEAD)号，号，8位可表示位可表示0255个磁头；个磁头；第第3字节：该分区起始扇区字节：该分区起始扇区(Sector)号，实际仅用该字节的低号，实际仅用该字节的低6位，位，表示表示163扇区；扇区；第第4字节：该分区起始的柱面字节：该分区起始的柱面(Cylinder)号，与第号，与第3字节高字节高2位合成位合成10位二进
30、制数；位二进制数；第第5字节：该分区系统类型标志，字节：该分区系统类型标志，06-FAT16，0B-FAT32，0F-LBA模式扩展分区，模式扩展分区，05-扩展分区，扩展分区，07-NTFS分区；分区；第第6-8字节：该分区终止磁头号、分区结束的扇区号、分区结束的字节：该分区终止磁头号、分区结束的扇区号、分区结束的柱面号；柱面号；第第9-12字节：该分区首扇区的相对扇区号；字节：该分区首扇区的相对扇区号；第第13-16字节：该分区占用的扇区总数。字节：该分区占用的扇区总数。10/22/202218第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理举例说明如下，以下是某举例说明如下，以下是
31、某80G硬盘的分区信息硬盘的分区信息(16进制进制)：000001B0:00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 80 01000001B0:00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 80 01000001C0:01 00 06 FE 7F 04 3F 00-00 00 86 FA 3F 00 00 00000001C0:01 00 06 FE 7F 04 3F 00-00 00 86 FA 3F 00 00 00000001D0:41 05 0F FE FF FF C5 FA-3F 00 00 E5 11 0
32、9 00 00000001D0:41 05 0F FE FF FF C5 FA-3F 00 00 E5 11 09 00 00000001E0:00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00000001E0:00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00000001F0:00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 55 AA000001F0:00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 55 AA第一分区的：第一分区的：8
33、0 01 01 00 06 FE 7F 04 3F 00 00 00 86 FA 3F 00最前面的最前面的“80”是一个分区的激活标志，表示系统可引导；是一个分区的激活标志，表示系统可引导；“01 01 00”表示分区开始的磁头号为表示分区开始的磁头号为01，开始的扇区号为，开始的扇区号为01，开始，开始的柱面号为的柱面号为00；“06”表示分区的系统类型是表示分区的系统类型是FAT16；“FE 7F 04”表示分区结束的磁头号为表示分区结束的磁头号为FE，分区结束的扇区号为分区结束的扇区号为7F中的低中的低6位即位即3F,分区结束的柱面号为分区结束的柱面号为04加上加上7F中的高中的高2位
34、即位即104；“3F 00 00 00”表示首扇区的相对扇区号，应反过来读即表示首扇区的相对扇区号，应反过来读即00 00 00 3F；“86 FA 3F 00”表示总扇区数即表示总扇区数即00 3F FA 86-4192902个扇区；个扇区；据此可以计算出该分区的容量：据此可以计算出该分区的容量：4192902512=21,979,665,824B=2.047GB。10/22/202219第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理第二分区：第二分区：00 00 41 05 0F FE FF FF C5 FA 3F 00 00 E5 11 09最前面的最前面的“00”是一个未激活分
35、区的标志；是一个未激活分区的标志；“00 41 05”表示分区开始的磁头号为表示分区开始的磁头号为00，开始的扇区号为，开始的扇区号为1，开，开始的柱面号为始的柱面号为105；“0F”表示分区的系统类型是扩展分区；表示分区的系统类型是扩展分区；“FE FF FF”表示分区结束的磁头号为表示分区结束的磁头号为FE，分区结束的扇区号为分区结束的扇区号为FF中的低中的低6位即位即3F,分区结束的柱面号为分区结束的柱面号为FF加上加上FF中的高中的高2位即位即3FF，但当柱面号是大于但当柱面号是大于3FF时，只能显示时，只能显示3FF，而此盘实际为而此盘实际为2604H。“C5 FA 3F 00”表示
36、首扇区的相对扇区号，反过来读即表示首扇区的相对扇区号，反过来读即00 3F FA C5扇区；扇区；“00 E5 11 09”表示总扇区数即表示总扇区数即09 11 E5 00-152167680个扇区；个扇区；据此可以计算出该分区的容量：据此可以计算出该分区的容量：152167680512=7990985216B=72.56GB。10/22/202220第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 3）硬盘容量限制理论硬盘容量限制理论 按以上数据定义，不难推算出一个硬盘最多只能有按以上数据定义，不难推算出一个硬盘最多只能有255个磁头个磁头(8位位)，63个扇区个扇区(6位位)，10
37、24个柱面个柱面(10位位)，从而算出硬盘容量最大，从而算出硬盘容量最大只能为只能为8.4GB。考虑到一个分区起始扇区和结束扇区不是考虑到一个分区起始扇区和结束扇区不是1就是就是63而不会出现其而不会出现其它的值，所以在最新的引导程序中将表示起始和结束扇区的位数它的值，所以在最新的引导程序中将表示起始和结束扇区的位数进一步减少到进一步减少到1位，即用位，即用1表示表示1扇区，用扇区，用0表示表示63扇区，分区表的扇区，分区表的位数没有增加，但此时用于表示柱面的位数就可以扩大到位数没有增加，但此时用于表示柱面的位数就可以扩大到15位，位，从而使分区可以表示的柱面数达到了从而使分区可以表示的柱面数
38、达到了32768，由此计算出可表示的，由此计算出可表示的硬盘最大容量为：硬盘最大容量为：2556332768512=269,525,975,040B=251GB 随着科学技术的不断发展，这一限制也很快会被打破。随着科学技术的不断发展，这一限制也很快会被打破。10/22/202221第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 4）主引导记录的读写方式）主引导记录的读写方式 可以通过可以通过DISKEDIT、KV3000等专门的软件查看和修改硬盘主引等专门的软件查看和修改硬盘主引导记录。导记录。2DOS引导记录及其读写方式引导记录及其读写方式 1）DOS引导记录的信息及存储方式引导记录
39、的信息及存储方式 DOS引导记录简称引导记录简称DBR位于硬盘的位于硬盘的0柱面柱面1磁头磁头1扇区，即位于活动扇区，即位于活动分区的第一个逻辑扇区中，它由高级格式化产生，包括：跳转指令、分区的第一个逻辑扇区中，它由高级格式化产生，包括：跳转指令、厂商标志和厂商标志和DOS版本号、版本号、BPB、DOS引导程序、结束标志字。跳转引导程序、结束标志字。跳转指令的任务是将程序指针指向指令的任务是将程序指针指向DOS引导程序；引导程序；BPB是本分区参数记是本分区参数记录表，录表，DOS引导程序的主要任务是：当引导程序的主要任务是：当MBR将系统控制权交给它时，将系统控制权交给它时，判断本分区根目录
40、前两个文件是不是操作系统的引导文件判断本分区根目录前两个文件是不是操作系统的引导文件(IO.SYS和和MSDOS.SYS)。如果存在，就读入内存。结束标志字也是如果存在，就读入内存。结束标志字也是55 AA。DBR是高级格式化后产生的，故可用是高级格式化后产生的，故可用FORMAT进行修复。也可通进行修复。也可通过过SYS.COM程序修复。区别在于程序修复。区别在于FORMAT修复时会将分区中的数修复时会将分区中的数据全部清除，而用据全部清除，而用SYS修复则不会清除原有的数据。修复则不会清除原有的数据。2）DOS引导记录的读写方式引导记录的读写方式 DOS引导记录可通过引导记录可通过Disk
41、edit来读取。来读取。10/22/202222第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 3文件分配表及其读写方式文件分配表及其读写方式 文件分配表文件分配表FAT位于位于DBR之后（之后（0道上），记录着文件在硬盘上道上），记录着文件在硬盘上的具体分布情况。的具体分布情况。FAT是是DOS、Windows 9X系统的文件分配格式，系统的文件分配格式，根据记录项所占二进制位数的不同有根据记录项所占二进制位数的不同有FAT12(用于软盘用于软盘)、FAT16和和FAT32(位数不同位数不同)等几种不同的格式，对于其它的操作系统像等几种不同的格式，对于其它的操作系统像Windows
42、NT、OS/2、Unix、Novell等都有自己的文件分配等都有自己的文件分配(管理管理)格式。由于格式。由于FAT对于文件管理的重要性，对于文件管理的重要性，FAT都有一个备份，即都有一个备份，即FAT2。由于由于FAT32支持更多的簇，因而可以支持更大容量的硬盘。支持更多的簇，因而可以支持更大容量的硬盘。文件分配表通常由操作系统自动进行管理，也可通过文件分配表通常由操作系统自动进行管理，也可通过DEBUG或或DISKEDIT等专用工具软件进行读写。由于等专用工具软件进行读写。由于FAT对于文件管理的重对于文件管理的重要性，如非必要，不要轻易地对它进行修改。要性，如非必要，不要轻易地对它进行
43、修改。10/22/202223第一节第一节 硬盘的基本结构与原理硬盘的基本结构与原理 4文件目录表及其读写方式文件目录表及其读写方式 文件目录表文件目录表FDT也称为也称为ROOT(根目录区根目录区)，位于第二，位于第二FAT表之后表之后（0道上），记录着根目录下的每个文件或子目录的名称、起始位道上），记录着根目录下的每个文件或子目录的名称、起始位置置(簇号簇号)、文件大小、文件属性、文件大小、文件属性(子目录也是一种文件子目录也是一种文件)、创建日期、创建日期等信息。定位文件位置时，操作系统根据记录在等信息。定位文件位置时，操作系统根据记录在FDT中的文件起中的文件起始簇号，结合始簇号，结合
44、FAT表就可以知道文件在硬盘中的具体位置和大小表就可以知道文件在硬盘中的具体位置和大小了。了。5数据存储区数据存储区(DATA)在在FDT之后就是数据存储区之后就是数据存储区(DATA)。所有文件的实际内容都存所有文件的实际内容都存放在各分区的数据区中，数据区占据着硬盘的绝大部分存储空间。放在各分区的数据区中，数据区占据着硬盘的绝大部分存储空间。10/22/202224第二节第二节 硬盘常见故障的分析与处理硬盘常见故障的分析与处理 一、硬盘的故障一、硬盘的故障 硬盘的故障按性质可分为硬故障和软故障两大类。在维修时，硬盘的故障按性质可分为硬故障和软故障两大类。在维修时，首先要分清是软故障还是硬故
45、障，在这两类故障中，软故障要首先要分清是软故障还是硬故障，在这两类故障中，软故障要占硬盘故障的占硬盘故障的80%以上，故硬盘故障维修的重点是软故障的处以上，故硬盘故障维修的重点是软故障的处理，而硬故障中大多数是属于不可修复的故障，因此，对硬故理，而硬故障中大多数是属于不可修复的故障，因此，对硬故障的处理方法通常都是更换硬盘。障的处理方法通常都是更换硬盘。1硬盘硬故障硬盘硬故障 硬故障是指物理性损坏故障，通常是由于硬盘的机械零件、硬故障是指物理性损坏故障，通常是由于硬盘的机械零件、电子元器件或硬盘盘片物理性损坏引起的。电子元器件或硬盘盘片物理性损坏引起的。1）机械零件故障）机械零件故障 机械零件
46、位于盘体内部，结构精密。由于盘体内部是超净环机械零件位于盘体内部，结构精密。由于盘体内部是超净环境，要打开盘体必须在超净环境下进行，因而，此类故障在一境，要打开盘体必须在超净环境下进行，因而，此类故障在一般条件下无法修复。易发生故障的机械零件主要有主轴电机和般条件下无法修复。易发生故障的机械零件主要有主轴电机和磁头组件两部分。磁头组件两部分。10/22/202225第二节第二节 硬盘常见故障的分析与处理硬盘常见故障的分析与处理 (1)主轴电机故障。由于主轴电机长期高速运转，加上震动、主轴电机故障。由于主轴电机长期高速运转，加上震动、电压不稳等原因，会导致电机轴承磨损或电机烧毁等故障。故电压不稳
47、等原因，会导致电机轴承磨损或电机烧毁等故障。故障现象主要是：硬盘工作时发出均匀的异常声响或振动，则电障现象主要是：硬盘工作时发出均匀的异常声响或振动，则电机轴承磨损；无任何声响，听不到盘片的转动声，则主轴电机机轴承磨损；无任何声响，听不到盘片的转动声，则主轴电机或驱动电路损坏。或驱动电路损坏。(2)磁头组件故障：磁头组件是硬盘中最复杂、最精密的部件，磁头组件故障：磁头组件是硬盘中最复杂、最精密的部件，硬盘在工作中需要频繁地移动磁头组件，如果发生剧烈的震动，硬盘在工作中需要频繁地移动磁头组件，如果发生剧烈的震动，可能导致传动臂意外死锁，另外电压波动等因素也可能导致磁可能导致传动臂意外死锁，另外电
48、压波动等因素也可能导致磁头驱动电机烧毁。出现此类故障时，虽然启动时可以检测到硬头驱动电机烧毁。出现此类故障时，虽然启动时可以检测到硬盘，并能听到盘片转动的声音，但无法正常读写数据，有时还盘，并能听到盘片转动的声音，但无法正常读写数据，有时还伴有轻微的伴有轻微的“哒、哒哒、哒”声。声。10/22/202226第二节第二节 硬盘常见故障的分析与处理硬盘常见故障的分析与处理 2）电子元器件故障）电子元器件故障 硬盘电路出现故障，可通过更换电路板或元器件进行修复。硬盘电路出现故障，可通过更换电路板或元器件进行修复。主轴电机驱动芯片的工作电流大、发热高，如果设计不当或散主轴电机驱动芯片的工作电流大、发热
49、高，如果设计不当或散热不良，极易发生过热损坏的故障，接口松动、数据电缆短路、热不良，极易发生过热损坏的故障，接口松动、数据电缆短路、电压波动、静电等原因都有可能导致接口芯片损坏。接口芯片电压波动、静电等原因都有可能导致接口芯片损坏。接口芯片或主控芯片损坏都会检测不到硬盘，接口芯片损坏时检测的时或主控芯片损坏都会检测不到硬盘，接口芯片损坏时检测的时间较短，主控芯片损坏时系统检测硬盘的时间相对较长。间较短，主控芯片损坏时系统检测硬盘的时间相对较长。3）磁头及盘片故障）磁头及盘片故障 磁头及盘片故障是硬盘中较常见的硬故障。长期使用的硬盘，磁头及盘片故障是硬盘中较常见的硬故障。长期使用的硬盘，由于发热
50、和盘片本身的质量问题，使磁性能下降。外部振动会由于发热和盘片本身的质量问题，使磁性能下降。外部振动会引起磁头和盘片相碰，从而导致盘片划伤。此时系统仍可检测引起磁头和盘片相碰，从而导致盘片划伤。此时系统仍可检测到硬盘，甚至可以启动系统，但是一旦读取损坏区域的数据时到硬盘，甚至可以启动系统，但是一旦读取损坏区域的数据时就可能出现蓝屏和死机的现象。如果盘片的就可能出现蓝屏和死机的现象。如果盘片的0磁道损坏，则会磁道损坏，则会导致硬盘完全报废。若磁头磨损则整个盘的数据都无法读写。导致硬盘完全报废。若磁头磨损则整个盘的数据都无法读写。所以硬盘运行时切忌震动。所以硬盘运行时切忌震动。10/22/20222
