硬盘知识与硬盘问题解决课件

硬盘知识与硬盘问题解决数据恢复专题硬盘基础知识常见的硬盘品牌希捷迈拓西部数据三星日立（IBM）富士通现在常见的是前面五种品牌。硬盘基础知识常见的硬盘类型PATA（IDE）SATASCSI

SCSI的英文名称是“SmallComputerSystemInterface”,中文翻译为“小型计算机系统专用接口”;顾名思义,这是为了小型计算机设计的扩充接口,它可以让计算机加装其他外设设备以提高系统性能或增加新的功能,例如硬盘、光驱、扫描仪等。硬盘基础知识硬盘结构硬盘基础知识硬盘外部结构硬盘是一个集机、电、磁于一体的高精度系统。硬盘基础知识硬盘产品标签硬盘基础知识硬盘产品标签硬盘基础知识硬盘内部结构硬盘内部结构由固定面板、控制电路和板、磁头、盘片、主轴、电机、接口及其它附件组成其中磁头盘片组件是构成硬盘的核心，它封装在盘的净化腔体内，包括有浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片、主轴驱动装置及前置读写控制电路这几个部份。如下图：硬盘基础知识细看硬盘内部结构硬盘基础知识硬盘的工作原理，它是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取数据时，将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号，再利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据，写的操作正好与此相反。从下图中我们也可以看出，西数WD200BB硬盘采用单碟双磁头设计，但该磁头组件却能支持四个磁头，注意其中有两个磁头传动手臂没有安装磁头。硬盘基础知识硬盘磁头及附属组件硬盘基础知识磁头驱动机构。盘硬的寻道是靠移动磁头，而移动磁头则需要该机构驱动才能实现。磁头驱动机构由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成，高精度的轻型磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位，并能在很短的时间内精确定位系统指令指定的磁道。硬盘基础知识其中电磁线圈电机包含着一块永久磁铁，这是磁头驱动机构对传动手臂起作用的关键，磁铁的吸引力足起吸住并吊起拆硬盘使用的螺丝刀。防震动装置在老硬盘中没有，它的作用是当硬盘受动强裂震动时，对磁头及盘片起到一定的保护使用，以避免磁头将盘片刮伤等情况的发生。这也是为什么旧硬盘的防震能力比现在新硬秀盘差多的缘故。硬盘基础知识硬盘基础知识硬盘基础知识主轴组件。主轴组件包括主轴部件如轴承和驱动电机等。随着硬盘容量的扩大和速度的提高，主轴电机的速度也在不断提升，有厂商开始采用精密机械工业的液态轴承电机技术（FDB）。采用FDB电机不仅可以使硬盘的工作噪音降低许多，而且还可以增加硬盘的工作稳定性。硬盘基础知识前置控制电路。前置电路控制磁头感应的信号、主轴电机调速、磁头驱动和伺服定位等，由于磁头读取的信号微弱，将放大电路密封在腔体内可减少外来信号的干扰，提高操作指令的准确性。

硬盘基础知识控制电路。硬盘的控制电路位于硬盘背面，将背面电路板的安装螺丝拧下，翻开控制电路板即可见到控制电路。硬盘基础知识硬盘控制电路图片硬盘基础知识硬盘控制电路总得来说可以分为如下几个部份：主控制芯片、数据传输芯片、高速数据缓存芯片等，其中主控制芯片负责硬盘数据读写指令等工作。硬盘基础知识对于SATA接口的硬盘，其内部结构与PATA内部结构是一样的。只是它们的对外接口不一样。硬盘基础知识硬盘的逻辑结构：盘片磁道柱面扇区容量硬盘基本知识

1.磁道，扇区，柱面和磁头数

硬盘最基本的组成部分是由坚硬金属材料制成的涂以磁性介质的盘片，不同容量硬盘的盘片数不等。每个盘片有两面，都可记录信息。盘片被分成许多扇形的区域，每个区域叫一个扇区，每个扇区可存储128×2的N次方（N＝0.1.2.3）字节信息。在DOS中每扇区是128×2的2次方＝512字节，盘片表面上以盘片中心为圆心，不同半径的同心圆称为磁道。硬盘中，不同盘片相同半径的磁道所组成的圆柱称为柱面。磁道与柱面都是表示不同半径的圆，在许多场合，磁道和柱面可以互换使用，我们知道，每个磁盘有两个面，每个面都有一个磁头，习惯用磁头号来区分。扇区，磁道（或柱面）和磁头数构成了硬盘结构的基本参数，帮这些参数可以得到硬盘的容量，基计算公式为：

存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数

要点：（1）硬盘有数个盘片，每盘片两个面，每个面一个磁头

（2）盘片被划分为多个扇形区域即扇区

（3）同一盘片不同半径的同心圆为磁道

（4）不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面

（5）公式：存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数

（6）信息位置可表示为：××磁道（柱面），××磁头，××扇区

2.簇

“簇”是DOS进行分配的最小单位。当创建一个很小的文件时，如是一个字节，则它在磁盘上并不是只占一个字节的空间，而是占有整个一簇。DOS视不同的存储介质（如软盘，硬盘），不同容量的硬盘，簇的大小也不一样。簇的大小可在称为磁盘参数块（BPB）中获取。簇的概念仅适用于数据区。

本点：（1）“簇”是DOS进行分配的最小单位。

（2）不同的存储介质，不同容量的硬盘，不同的DOS版本，簇的大小也不一样。

（3）簇的概念仅适用于数据区。

逻辑磁盘中系统对文件的管理链硬盘启动时首先由BIOS读入MBR的内容，以确定各个逻辑驱动器及其起始参数，然后调入活动分区的DBR，将控制权交给DBR，由DBR来引导系统。系统文件调入后，计算机系统就完全处于操作系统的控制下，尤其是windowsxp,对系统资源统一调配，在它们的控制下，要想绕过它们直接访问硬件，几乎是不可能的，这与windows95/98/me有着本质的区别。此外，DBR中除了引导程序部分，还有一个很重要的BPB表，操作系统依靠BPB表中记录的一些系统参数来管理文件系统。由MBR至DBR的交接如上面所说，DBR中记录着保留扇区、FAT和FDT，由这些参数就可以确定各个区的入口。在FDT中，记录着根目录下文件或子目录的参数，根据这些参数，可确定文件或目录在DATA中的首簇和FAT中簇链的起始点，然后由FAT中的簇链来跟踪文件或子目录在DATA区中的位置，直至文件或目录结束，从而找到整个文件或目录在磁盘上的存储情况。其中，文件在FAT中的登记既有从前至后，也有从后转至前，以及交叉记录等情况，这和系统在写入文件时找到空闲簇的顺序有关。在实际使用中，系统就是这样来管理文件和目录。DATA区是一个很特殊的区域，它只有起始点和结束点，区域本身和文件或目录却没有任何关系。它只是记录数据，至于这些数据之间的关系，由FDT和FAT来解释。所以，FDT和FAT对DATA非常重要。如果FDT和FAT遭到破坏，就无法解释DATA区域中数据的实际含义。至于如何解释它们，这正是文件系统的职责。操作系统过程MBRMBR位于硬盘第一个物理扇区（绝对扇区）柱面0，磁头0，扇区1处。由于DOS是由柱面0，磁头1，扇区1开始，故MBR不属于DOS扇区，DOS不能直接访问。MBR中包含硬盘的主引导程序和硬盘分区表。分区表有4个分区记录区。记录区就是记录有关分区信息的一张表。它从主引导记录偏移地址01BEH处连续存放，每个分区记录区占16个字节。

分区表的格式

分区表项的偏移

意义

占用字节数

00

引导指示符

1B

01

分区引导记录的磁头号

1B

02

分区引导记录的扇区和柱面号

2B

04

系统指示符

1B

05

分区结束磁头号

1B

06

分区结束扇区和柱面号

2B

08

分区前面的扇区数

4B

0C

分区中总的扇区数

4B

DBR概述DBR位于柱面0，磁头1，扇区1，即逻辑扇区0。DBR分为两部分：DOS引导程序和BPB（BIOS参数块）。其中DOS引导程序完成DOS系统文件（IO.SYS，MSDOS.SYS）的定位与装载，而BPB用来描述本DOS分区的磁盘信息，BPB位于DBR偏移0BH处，共13字节。它包含逻辑格式化时使用的参数，可供DOS计算磁盘上的文件分配表，目录区和数据区的起始地址，BPB之后三个字提供物理格式化（低格）时采用的一些参数。引导程序或设备驱动程序根据这些信息将磁盘逻辑地址（DOS扇区号）转换成物理地址（绝对扇区号）。BPB格式

序号

偏移地址

意义

1

03H－0AH

OEM号

2

0BH－0CH

每扇区字节数

3

0DH

每簇扇区数

4

0EH－0FH

保留扇区数

5

10H

FAT备份数

6

11H－12H

根目录项数

7

13H－14H

磁盘总扇区数

8

15H

描述介质

9

16H－17H

每FAT扇区数

10

18H－19H

每磁道扇区数

11

1AH－1BH

磁头数

12

1CH－1FH

特殊隐含扇区数

13

20H－23H

总扇区数

14

24H－25H

物理驱动器数

15

26H

扩展引导签证

16

27H－2AH

卷系列号

17

2BH－35H

卷标号

18

36H－3DH

文件系统号

DBRDOS引导记录公式：

文件分配表≡保留扇区数

根目录≡保留扇区数＋FAT的个数×每个FAT的扇区数

数据区≡根目录逻辑扇区号＋（32×根目录中目录项数＋（每扇区字节数－1））DIV每扇区字节数

绝对扇区号≡逻辑扇区号＋隐含扇区数

扇区号≡（绝对扇区号MOD每磁道扇区数）＋1

磁头号≡（绝对扇区号DIV每磁道扇区数）MOD磁头数

磁道号≡（绝对扇区号DIV每磁道扇区数）DIV磁头数

要点：（1）DBR位于柱面0，磁头1，扇区1，其逻辑扇区号为0

（2）DBR包含DOS引导程序和BPB。

（3）BPB十分重要，由此可算出逻辑地址与物理地址。

7.文件分配表

文件分配表是DOS文件组织结构的主要组成部分。我们知道DOS进行分配的最基本单位是簇。文件分配表是反映硬盘上所有簇的使用情况，通过查文件分配表可以得知任一簇的使用情况。DOS在给一个文件分配空间时总先扫描FAT，找到第一个可用簇，将该空间分配给文件，并将该簇的簇号填到目录的相应段内。即形成了“簇号链”。FAT就是记录文件簇号的一张表。FAT的头两个域为保留域，对FAT12来说是3个字节，FAT32来说是4个字节。其中头一个字节是用来描述介质的，其余字节为FFH

。介质格式与BPB相同。

FAT结构含义FAT结构含义

FAT12

FAT16

意义

000H

0000H

可用

FF0H－FF6H

FFF0H－FFF6H

保留

FF7H

FFF7H

坏

FF8H－FFFH

FFF8H－FFFFH

文件最后一个簇

×××H

××××H

文件下一个簇

8.文件目录

文件目录是DOS文件组织结构的又一重要组成部分。文件目录分为两类：根目录，子目录。根目录有一个，子目录可以有多个。子目录下还可以有子目录，从而形成“树状”的文件目录结构。子目录其实是一种特殊的文件，DOS为目录项分配32字节。目录项分为三类：文件，子目录（其内容是许多目录项），卷标（只能在根目录，只有一个。目录项中有文件（或子目录，或卷标）的名字，扩展名，属性，生成或最后修改日期，时间，开始簇号，及文件大小。

目录项的格式

目录项的格式

字节偏移

意义

占字节数

00H

文件名

8B

08H

扩展名

3B

0BH

文件属性

1B

0CH

保留

10B

16H

时间

2B

18H

日期

2B

1AH

开始簇号

2B

1CH

文件长度

4B

目录项文件名区域中第一个字节还有特殊的意义：00H代表未使用

05H代表实际名为E5H

EBH代表此文件已被删除

硬盘分区表被破坏的故障表现启动系统时往往会出现“Non-Systemdiskordiskerror，replacediskandpressakeytoreboot”(非系统盘或盘出错)提示信息。显示“ErrorLoadingOperatingSystem”(装入DOS引导记录错误)提示信息。显示“NoROMBasic，SystemHalted”(不能进入ROMBasic，系统停止响应)提示信息。分区表故障怎么修复分区表被破坏后，是无法进入系统的，只能借外力引导进入系统：最常见的就是用启动光盘引导进入操作系统,一般系统安装光盘都有引导功能。主板支持U盘启动时，可用U盘引导系统启动。判断主板是否支持U盘启动：即在BIOS里的BOOT项中有没有USB-ZIP或USB-HDD/FDD选项。极少量专业人士还采用网络启动功能。主引导记录MBR的恢复1、使用Fdisk恢复主引导记录：fdisk/MBR注意：要将操作的硬盘作为主硬盘挂接在主IDE接口上2、使用Fixmbr恢复主引导记录：windowsxp恢复控制台注意：默认的情况下将检查MBR结构，如果不正常，将提示是否修复，回答“Y”分区的恢复——重建分区表1、DiskManDiskMan中最重要的一项功能是重建分区表。如果硬盘分区表被分区调整软件或病毒破坏，引起硬盘和系统瘫痪，DiskMan可通过未被破坏的分区引导记录信息重新建立分区表。一般DiskMan首先搜索0柱面0磁头2扇区，寻找被移动过的分区表。然后搜索每个磁头的第一个扇区。可以采用“自动”和“交互”方式进行。自动方式保留发现的每一个分区，适用于大多数情况。交互方式对发现的每一个分区都给出提示，由用户选择是否保留。DiskMan现已改版为DiskGenius，增加了一些菜单功能，但是重建分区表的操作基本相同。2、分区大师PartitionMagic启动PartitionMagic时，软件会自动检测分区表，如果有错误，PQ会询问是否修复。0磁道损坏的修复：虽然系统在管理硬盘时，采用不使用0磁道的所有扇区，只使用1扇区的方式来对0磁道进行保护，但硬盘的0磁道还是会出现损坏。而且，仅仅0磁道损坏，就会使整个硬盘报废。其实，可以利用一些工具软件将0磁道逻辑往后移动一点，让1磁道代替0磁道使用。注意：使用这种方法处理过的硬盘，不能再使用fdisk之类的分区软件进行分区，因为这些软件又会使用原来的0磁道，从而再次提示“0磁道损坏”。使用PartitionMagic修复损坏的0磁道如果是DOS下的版本，运行PartitionMagic，在主界面上部的分区图片中选择第一个分区，然后在这个图示上单击鼠标右键，选择“调整容量/移动”，这时将会看见一个窗口，拖动窗口上部左边的容量滑动条，这时下部的自由究竟就会做出相应的变化。如果觉得鼠标拖动不准确，可以直接在对话框中键入需要释放的硬盘究竟大小，等调整到一个合适的容量之后，就可以硬盘中多出一个小小的自由空间，这个自由空间包含损坏的零磁道在内，放弃使用它。退出PartitionMagci，重新格式化和安装系统。如果想利用Windows下的PartitionMagic，可以将待修的硬盘以从盘或者其它形式挂接到一台正常的电脑上，运行PartitionMagic，在主界面上可以看到挂接上去的硬盘，按上面的操作进行调整便可。0磁道损坏的修复运行windows的硬盘，不能对其进行0磁道修复挂接上去的硬盘右键单击，选择“调整容量/移动”对第一个分区前的自由空间进行调整0磁道损坏的修复0磁道损坏的修复使用DiskEdit修复损坏的0磁道在DOS下运行磁盘编辑器DiskEdit选择菜单“工具TOOL”选择“高级恢复模式”进入高级恢复模式后，可以看到三部分内容：物理值、分区值和BPB参数值。因为DE不能识别FAT32分区，所以给出的BPB参数是错误的，但这个错误不用理会，不会影响DE对0磁道的修复。将中间“这个分区”中的开始柱面由“0”改为“1”。需要说明的是，改动数值不要改得太大。存盘后退出，格式化硬盘就可以正常使用。注意：运行DE时首先要关闭DE的只读模式，即把Configuration下的“ReadOnly”选项关闭，接着选主菜单select中的Drive，进入后在Drivetype项选Physical。将开始柱面由0改为1后，要重启进入COMS设置，运行“AutoIDEHDDDETECTION”，待看到CYLS已经比原来小1即可。磁盘坏道的处理磁盘坏道可分为逻辑坏道和物理坏道，前者为软坏道，通常是因为软件操作或使用不当造成的，可以用软件修复；后者为真正的物理性坏道，它表明硬盘磁道上产生了物理损伤，只能通过更改硬盘分区或扇区的使用情况来解决。磁盘出现坏道的现象：1、在读取某一文件或运行某一程序时，系统反复读盘且出错，提示文件损坏等信息，或者要经过很长时间才能成功；有时甚至出现蓝屏等。2、硬盘声音突然由原来的正常摩擦音变成了怪音。3、系统无法正常启动，出现”sectornotfound”或“generalerrorinreadingdriveC”等提示信息4、格式化硬盘时，到某一进度停止不前，最后报错，无法完成。硬盘坏道的修复首先从最简单的入手。借助windows下的磁盘扫描工具，在资源管理器中选中盘符后单击鼠标右键，依次选“属性””工具“”开始检查“将扫描类型设定为完全扫描，并选择自动修复错误。修复物理坏道1、用scandisk检查物理坏道。在DOS提示符下键入scandiskc:，一旦发现坏道，程序会提示是否Fixit，选择Yes开始修复。如果检查出物理坏道，在scandisk查到坏道停止时，观察其数值，如22%，假设硬盘总容量为200GB，200GB*22%=44GB，这就是硬盘出现坏道的大致起始位置。由于硬盘坏道易向周边扩散，所以必须留足够的缓冲区。将硬盘第一个分区容量设定为35G，第二个分区容量设置为20G，剩下的145G自由分配。测试坏道也可以直接用PartitionMagic中的Operations菜单下的check命令来完成。对于坏道，可以尝试着对它进行重新测试，方法是在Operations菜单下选择”Advanced/badsectorretest“。把坏簇分成一个或几个区后，再通过HidPartition菜单把含有坏道的分区隐藏。DBR的恢复前面曾经介绍过，分区完成后必须进行高级格式化，否则，系统不能对分区进行存取操作。在windowsxp下，单击一个没有高级格式化的驱动器盘符，系统就会询问是否格式化该驱动器。如果在windows95/98/ME等系统下，系统会提示”无法访问，与系统连接的设备不能正常运转“。在DOS下访问该分区，系统会提示一般性错误：GeneralfailurereadingdriveD。只有使用一些工具软件例如WinHex才能查看此分区里面的内容。前后两种操作的区别在于：windows使用该驱动器本身的信息（DBR里的信息）进行处理，而且要使用文件系统的相关信息；而WinHex使用物理驱动器上的分区信息来处理逻辑驱动器，使用的是上下文中的信息，没有使用DBR中的信息，所以就可以打开该驱动器。DBR的恢复注意：除DBR外，FAT和FDT对驱动器文件系统的识别有没有影响呢？其实FAT和FDT的位置（所处的扇区）由DBR确定，即使没有正确的FAT和FDT，操作系统也可以正常工作。此时由于没有正确的FAT和FDT，操作系统并不能合理地解释驱动器上存储的文件。但对于系统来说，有了DBR，就有了逻辑驱动器的文件系统信息，至于FDT和FAT，是由DBR来进行解释的，如果解释不出有用的信息，也只是没有存储操作系统可以识别的文件或目录而已。即操作系统只是根据DBR中指定的位置来确定哪些扇区为FAT和FDT，然后就按照FAT和FDT的格式来解释这些扇区的内容，并由此得到相应的文件目录。比如：保持DBR的完好无损，将FAT和FDT清0，再从资源管理器中打开该逻辑驱动器，系统没有任何提示，可以正常打开。当然，显示这是一个空盘，没有文件和目录，通过资源管理器往该驱动器拷入文件或目录，完全可以正常操作。DBR的恢复DBR的恢复FAT32分区的BPB参数表：位移意义00~02JMP指令及NOP，不用修改03~0AOEM标志，不用修改0B~0C每扇区字节数，512，不用修改0D每簇扇区数，8，根据实际计算0E~0FDOS保留扇区数，32，不用修改10FAT数，2，不用修改11~12引导记录，0，不用修改13~140，不用修改15介质描述符，F8，不用修改16~17每FAT扇区数，0，不用修改18~19每磁道扇区数，63，不用修改1A~1B磁头数，255，不用修改1C~1F隐含扇区，由分区表计算得到位移意义20~23扇区，由分区表计算得到24~27每FAT扇区数，实际计算得到