硬碟基本知識（磁軌、扇區、柱面、磁頭數、簇、MBR、DBR）

cherisegege發表於2018-04-08
硬碟
硬碟最基本的組成部分是由堅硬金屬材料製成的塗以磁性介質的碟片，不同容量硬碟的碟片數不等。每個碟片有兩面，都可記錄資訊。碟片被分成許多扇形的區 域，每個區域叫一個扇區，每個扇區可儲存128×2的N次方（N＝0.1.2.3）位元組資訊。在DOS中每扇區是128×2的2次方＝512位元組，碟片表 面上以碟片中心為圓心，不同半徑的同心圓稱為磁軌。硬碟中，不同碟片相同半徑的磁軌所組成的圓柱稱為柱面。磁軌與柱面都是表示不同半徑的圓，在許多場合， 磁軌和柱面可以互換使用，我們知道，每個磁碟有兩個面，每個面都有一個磁頭，習慣用磁頭號來區分。扇區，磁軌（或柱面）和磁頭數構成了硬碟結構的基本參 數，幫這些引數可以得到硬碟的容量，基計算公式為： 
儲存容量＝磁頭數×磁軌（柱面）數×每道扇區數×每扇區位元組數 
要點：（1）硬碟有數個碟片，每碟片兩個面，每個面一個磁頭 
（2）碟片被劃分為多個扇形區域即扇區 
（3）同一碟片不同半徑的同心圓為磁軌 
（4）不同碟片相同半徑構成的圓柱面即柱面 
（5）公式：　儲存容量＝磁頭數×磁軌（柱面）數×每道扇區數×每扇區位元組數 
（6）資訊記錄可表示為：××磁軌（柱面），××磁頭，××扇區 
磁軌:當磁碟旋轉時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都會在磁碟表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁軌。這些磁軌用肉眼是根本看不到的，因為它們僅是盤面上以特殊方式磁化了的一些磁化區，磁碟上的資訊便是沿著這樣的軌道存放的。相鄰磁軌之間並不是緊挨著的，這是因為磁化單元相隔太近時磁性會相互產生影響，同時也為磁頭的讀寫帶來困難。一張1.44MB的3.5英寸軟盤，一面有80個磁軌，而硬碟上的磁軌密度則遠遠大於此值，通常一面有成千上萬個磁軌。


扇區：磁碟上的每個磁軌被等分為若干個弧段，這些弧段便是磁碟的扇區，每個扇區可以存放512個位元組的資訊，磁碟驅動器在向磁碟讀取和寫入資料時，要以扇區為單位。1.44MB3.5英寸的軟盤，每個磁軌分為18個扇區。
柱面：硬碟通常由重疊的一組碟片構成，每個盤面都被劃分為數目相等的磁軌，並從外緣的“0”開始編號，具有相同編號的磁軌形成一個圓柱，稱之為磁碟的柱面。磁碟的柱面數與一個盤面上的磁軌數是相等的。由於每個盤面都有自己的磁頭，因此，盤面數等於總的磁頭數。所謂硬碟的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁頭）、Sector（扇區），只要知道了硬碟的CHS的數目，即可確定硬碟的容量，硬碟的容量=柱面數*磁頭數*扇區數*512B。



2.簇 
“簇”是DOS進行分配的最小單位。當建立一個很小的檔案時，如是一個位元組，則它在磁碟上並不是只佔一個位元組的空間，而是佔有整個一簇。DOS視不同的 儲存介質（如軟盤，硬碟），不同容量的硬碟，簇的大小也不一樣。簇的大小可在稱為磁碟引數塊（BPB）中獲取。簇的概念僅適用於資料區。 
本點：（1）“簇”是DOS進行分配的最小單位。 
（2）不同的儲存介質，不同容量的硬碟，不同的DOS版本，簇的大小也不一樣。 
（3）簇的概念僅適用於資料區。 

3.扇區編號定義：絕對扇區與DOS扇區 
由前面介紹可知，我們可以用柱面/磁頭/扇區來唯一定位磁碟上每一個區域，或是說柱面/磁頭/扇區與磁碟上每一個扇區有一一對應關係，通常DOS將“柱 面/磁頭/扇區”這樣表示法稱為“絕對扇區”表示法。但DOS不能直接使用絕對扇區進行磁碟上的資訊管理，而是用所謂“相對扇區”或“DOS扇區”。“相 對扇區”只是一個數字，如柱面140，磁頭3，扇區4對應的相對扇區號為2757。該數字與絕對扇區“柱面/磁頭/扇區”具有一一對應關係。當使用相對扇 區編號時，DOS是從柱面0，磁頭1，扇區1開始（注：柱面0，磁頭0，扇區1沒有DOS扇區編號，DOS下不能訪問，只能呼叫BIOS訪問），第一個 DOS扇區編號為0，該磁軌上剩餘的扇區編號為1到16（設每磁軌17個扇區），然後是磁頭號為2，柱面為0的17個扇區，形成的DOS扇區號從17到 33。直到該柱面的所有磁頭。然後再移到柱面1，磁頭1，扇區1繼續進行DOS扇區的編號，即按扇區號，磁頭號，柱面號（磁軌號）增長的順序連續地分配 DOS扇區號。 
公式：記DH－－第一個DOS扇區的磁頭號 
DC－－第一個DOS扇區的柱面號 
DS－－第一個DOS扇區的扇區號 
NS－－每磁軌扇區數 
NH－－磁碟總的磁頭數 
則某扇區（柱面C，磁頭H，扇區S）的相對扇區號RS為： 
RS＝NH×NS×（C－DC）＋NS×（H－DH）＋（S－DS） 
若已知RS，DC，DH，DS，NS和NH則 
S＝（RS　MOD　NS）＋DS 
H＝（（RS　DIV　NS）MOD　NH）＋DH 
C＝（（RS　DIV　NS）DIV　NH）＋DC 
要點：（1）以柱面/磁頭/扇區表示的為絕對扇區又稱物理磁碟地址 
（2）單一數字表示的為相對扇區或DOS扇區，又稱邏輯扇區號 

（3）相對扇區與絕對扇區的轉換公式 




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