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硬盘基本知识大全集

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硬盘基本知识大全

在平时的学习中,相信大家一定都接触过知识点吧!知识点是知识中的最小单位,最具体的内容,有时候也叫“考点”。想要一份整理好的知识点吗?下面是帮大家整理的硬盘基本知识大全,希望对大家有所帮助。

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)信息记录可表示为:××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。

3.扇区编号定义:绝对扇区与DOS扇区

由前面介绍可知,我们可以用柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域,或是说柱面/磁头/扇区与磁盘上每一个扇区有一一对应关系,通常DOS将“柱面/磁头/扇区”这样表示法称为“绝对扇区”表示法。但DOS不能直接使用绝对扇区进行磁盘上的信息管理,而是用所谓“相对扇区”或“DOS扇区”。“相对扇区”只是一个数字,如柱面140,磁头3,扇区4对应的相对扇区号为2757。该数字与绝对扇区“柱面/磁头/扇区”具有一一对应关系。当使用相对扇区编号时,DOS是从柱面0,磁头1,扇区1开始(注:柱面0,磁头0,扇区1没有DOS扇区编号,DOS下不能访问,只能调用BIOS访问),第一个DOS扇区编号为0,该磁道上剩余的扇区编号为1到16(设每磁道17个扇区),然后是磁头号为2,柱面为0的17个扇区,形成的DOS扇区号从17到33。直到该柱面的所有磁头。然后再移到柱面1,磁头1,扇区1继续进行DOS扇区的编号,即按扇区号,磁头号,柱面号(磁道号)增长的顺序连续地分配DOS扇区号。

公式:记DH--第一个DOS扇区的磁头号

DC--第一个DOS扇区的柱面号

DS--第一个DOS扇区的扇区号

NS--每磁道扇区数

NH--磁盘总的磁头数

则某扇区(柱面C,磁头H,扇区S)的相对扇区号RS为:

RS=NH×NS×(C-DC)+NS×(H-DH)+(S-DS)

若已知RS,DC,DH,DS,NS和NH则

S=(R***ODNS)+DS

H=((RSDIVNS)MODNH)+DH

C=((RSDIVNS)DIVNH)+DC

要点:(1)以柱面/磁头/扇区表示的为绝对扇区又称物理磁盘地址

(2)单一数字表示的为相对扇区或DOS扇区,又称逻辑扇区号

(3)相对扇区与绝对扇区的转换公式

4.DOS磁盘区域的划分

格式化好的硬盘,整个磁盘按所记录数据的作用不同可分为主引导记录(MBR:Main Boot Record),Dos引导记录(DBRosBoot Record),文件分配表(FAT:File Assign Table),根目录(BD:Boot Directory)和数据区。前5个重要信息在磁盘的外磁道上,原因是外圈周长总大于内圈周长,也即外圈存储密度要小些,可伤心性高些。

要点:

(1)整个硬盘可分为MBR,DBR,FAT,BD和数据区。

(2)MBR,DBR,FAT,和BD位于磁盘外道。

5.MBR

MBR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

4个分区中只能有1个活跃分区,即C盘。标志符是80H在分区表的第一个字节处。若是00H则表示非活跃分区。例如:

800101000【【微信】】F 00

00 00 01 82 05 FE BF 0C 02 DE 1F 00 0E 90 61 00

00000000000000000000000000000000

00000000000000000000000000000000

要点:

(1)MBR位于硬盘第一个物理扇区柱面0,磁头0,扇区1处。不属于DOS扇区,

(2)主引导记录分为硬盘的主引导程序和硬盘分区表。

6.DBR

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

DOS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,FAT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。

第一个字节的8位意义:

7654321 0

└─────-┘ │ │ │┌0非双面

置1 │ │ └┤

│ │ └1双面

│ │┌0不是8扇区

│ └┤

│ └1是8扇区

│┌0不是可换的

└┤

└1是可换的

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

对于FAT16,簇号×2作偏移地址,从FAT中取出一字即为FAT中的域。

逻辑扇区号=数据区起始逻辑扇区号+(簇号-2)×每簇扇区数

簇号=(逻辑扇区号-数据区起始逻辑扇区号)DIV每簇扇区数+2

要点:

(1)FAT反映硬盘上所有簇的使用情况,它记录了文件在硬盘中具体位置(簇)。

(2)文件第一个簇号(在目录表中)和FAT的该文件的簇号串起来形成文件的“簇号链”,恢复被破坏的文件就是根

据这条链。

(3)由簇号可算逻辑扇区号,反之,由逻辑扇区号也可以算出簇号,公式如上。

(4)FAT位于DBR之后,其DOS扇区号从1开始。

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

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

目录项属性区域的这个字节各个位的意义如下: 76543210

未修修子卷系隐只

用改改目标统藏读

标标录属属属

志志性性性

注意:WINDOWS的长文件名使用了上表中所说的“保留”这片区域。

要点:

(1)文件目录是记录所有文件,子目录名,扩展名属性,建立或删除最后修改日期。文件开始簇号及文件长度的一张登记表.

(2)DOS中DIR列出的内容训是根据文件目录表得到的。

(3)文件起始簇号填在文件目录中,其余簇都填在FAT中上一簇的位置上。

9.物理驱动器与逻辑驱动器

物理驱动器指实际安装的驱动器。

逻辑驱动器是对物理驱动器格式化后产生的。

要点:同上。

1、容量

容量可以说是用户对硬盘认识最多的一个技术指标,它的单位是兆字节(MB)或千兆字节(GB)。影响容量的两个因素是单碟容量和碟片数量。顾名思义,单碟容量也就是在单张盘片上所能存储的信息容量,单盘容量越大,实现大容量硬盘也就越容易,寻找数据所需的时间也相对减少。现在硬盘的单碟容量是越做越大了,一般都可以达到20G。单碟容量提高的同时,硬盘的生产成本也随之而降低,这也是为什么硬盘厂商竞先推出高单碟容量的硬盘产品。你有时在检测硬盘时可能会发现厂家标称的容量和电脑检测的容量不一致,这是由于他们采用的换算单位不同,厂家多以1000进制换算,即1MB=1000byte、1GB=1000MB,而电脑中多用1024进制换算。

2、缓存

由于CPU运算与硬盘读取之间存在着巨大的速度差异,为了解决硬盘在读写数据时CPU的等待问题,在硬盘上设置适当的高速缓存,以解决二者之间速度不匹配的问题。硬盘缓存与主板上的高速缓存作用一样,是为了提高硬盘的读写速度,当然缓存越大越好。目前IDE硬盘的高速缓存一般为512K到2M之间,主流硬盘的数据缓存应该为2MB,而在SCSI硬盘中最高的数据缓存现在已经达到了16MB。

3、转速

转速指的是硬盘内电机主轴的转动速度,其单位是RPM(RoundPerMinute,每分钟旋转次数),它直接影响硬盘的数据传输率,理论上转速越快数据传输率就越大。目前IDE接口的硬盘主轴转速一般为5400和7200rpm(转/秒),主流硬盘的转速为7200RPM,至于SCSI硬盘的主轴转速一般可达7200到10,000rpm,而最高转速的SCSI硬盘转速高达15,000rpm。更快的转速可以使盘片转动一周的时间减短,使平均等待时间和平均寻道时间减短,更快地寻找所需要的数据,同时硬盘的内部传输率也会提高,使读写速度加快。

4、平均寻道时间

这个指标指磁头从得到指令到寻找到数据所在磁道的时间,它是代表硬盘读取数据的能力,单位为毫秒,需要注意的是它与平均访问时间有差别。平均寻道时间越小越好,现在选购硬盘时应该选择平均寻道时间低于9毫秒的产品。

5、内部数据传输率

内部数据传输率是磁头到硬盘的高速缓存之间的数据传输速度,这可以说是影响硬盘整体性能的关键,一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度。在这项指标中常常使用Mb/S或Mbps为单位,这是兆位/秒的意思,如果需要转换成MB/S(兆字节/秒),就必须将Mbps数据除以8。例如有的硬盘给出最大内部数据传输率为131Mbps,但如果按MB/S计算就只有16.37MB/s。目前市场上主流硬盘的最大内部数据传输率为30MB/s到45MB/s,这比UltraATA/100的100MB/s低多了,由此可以看出目前硬盘作为电脑的瓶颈,其病根还在于硬盘的内部数据传输率上。

6、外部数据传输率

这是指从硬盘缓冲区读取数据的速率。它与硬盘的接口类型是直接挂勾的,因此在广告或硬盘特性表中常以数据接口速率代替,单位为MB/S。目前主流硬盘普通采用的是UltraATA/66,它的最大外部数据率即为66.7MB/s。而采用目前最新的UltraATA/100接口最大外部数据传输率即可达到100MB/s。对于SCSI硬盘,若采用最新的Ultra160/mSCSI接口标准,其数据传输率可达160MB/s,FibraChannel的最大外部数据传输将可达200MB/s!

7、MTBF(连续无故障时间)

它指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间,单位是小时。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。这项指标在一般的产品广告或常见的技术特性表中并不提供,需要时可专门上网到具体生产该款硬盘的公司***中查询。

除了以上提到的这些技术指标外,影响硬盘性能的还有道至道时间、硬盘表面温度等因素,这里就不再赘述了。说实话,一口气说这么多专业性挺强的内容,不但你可能难以消化,就是我的头都大了。但之所以坚持讲这些术语常识,只是希望你对硬盘能有一个初步的`了解,不至于对硬盘一无所知。

NVMe协议的定义及特点

NVMe,全称为【【微信】】press,我们拆开翻译,Non-【【微信】】中文译名为非易失性存储器。

熟悉存储的都知道,存储器根据断电后是否能够存储数据为标准分为易失性和非易失性,我们常用的优盘、闪存卡等存储产品就是非易失性存储器,当然固态硬盘产品也是非易失性存储器了。而此处的Express,就是类似于PCIe中那个e,指的是通道或是规范。

NVMe协议和SATA的异同

SATA是一种物理接口类型,执行的AHCI协议标准,是目前最为廉价和常见的固态硬盘接口,缺点便是有着6Gbps的极限读写限制,无法满足专业领域对于无延时、极致读写的要求。

PCIe实际上是通道协议,在物理表现上就是主板上那些PCIe接口。这些通道协议,属于总线协议,能够直接连接CPU,因而几乎没有延时,成为NVMe标准的绝佳伴侣。而在AHCI标准时代,受制于协议,几乎无法发挥PCIe的实际性能,同时根据传输速度不同,PCIe还可分为X2/X4/X8

M.2接口在固态硬盘领域,更多的是用于和传统的SATA固态硬盘进行区分的名词。根据主控执行的协议不同,M.2接口又分为NVMe协议以及AHCI协议的固态硬盘。根据协议不同,M.2固态硬盘在性能上也会有着相当的差异。

总结:支持nvme协议的固态硬盘虽然性能好,但是价格也贵,在接口一样的情况下,主板一定要支持nvme协议!

固态硬盘出现已经有很长一段时间了,很多朋友也已经用上了固态硬盘。不过鉴于目前的固态硬盘容量较小而价格太高,我们主流装机依然都是选购传统的机械硬盘,而固态硬盘则多数出现在高端配置装机中。

不过随着技术的发展,固态硬盘逐渐成为主流也是趋势。下面我们来介绍下固态硬盘的好处以及固态硬盘和普通硬盘的区别。

固态硬盘的好处:

说起固态硬盘的好处,首冲其当的就是速度比普通硬盘速度快,通过测试我们可以发现固态硬盘的读取速度是普通硬盘的近2倍。另外固态硬盘更稳定没有噪音等。

固态硬盘和普通硬盘的区别:

1. 启动快,没有电机加速旋转的过程。

2. 不用磁头,快速随机读取,读延迟极小。根据相关测试:两台电脑在同样配置的电脑下,搭载固态硬盘的笔记本从开机到出现桌面一共只用了18秒,而搭载传统硬盘的笔记本总共用了31秒,两者几乎有将近一半的差距。

3. 相对固定的读取时间。由于寻址时间与数据存储位置无关,因此磁盘碎片不会影响读取时间。

4. 基于DRAM的固态硬盘写入速度极快。

5. 无噪音。因为没有机械马达和风扇,工作时噪音值为0分贝。某些高端或大容量产品装有风扇,因此仍会产生噪音。

6. 低容量的基于闪存的固态硬盘在工作状态下能耗和发热量较低,但高端或大容量产品能耗会较高。

7. 内部不存在任何机械活动部件,不会发生机械故障,也不怕碰撞、冲击、振动。这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用,而且在笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢失的可能性降到最小。

8. 工作温度范围更大。典型的硬盘驱动器只能在5到55摄氏度范围内工作。而大多数固态硬盘可在-10~70摄氏度工作,一些工业级的固态硬盘还可在-40~85摄氏度,甚至更大的温度范围下工作。

9. 低容量的固态硬盘比同容量硬盘体积小、重量轻。但这一优势随容量增大而逐渐减弱。直至256GB,固态硬盘仍比相同容量的普通硬盘轻。

固态硬盘目前最大的不足是价格昂贵,相对普通硬盘,价格方面没有任何优势,用户在使用的时候其实感觉应用差距也不明显,另外固态硬盘容量小,无法满足大存储数据需求。不过随着技术的改进,未来固态硬盘前景还是必然趋势的。

固态硬盘参数1闪存颗粒

固态硬盘是通过NAND 闪存颗粒(U盘都会用到的)来存储数据,因此,闪存颗粒尤为重要。其是由内部若干个储存电荷的Cell(存储单元)组合而成,Cell的种类决定了闪存颗粒的种类;根据Cell的种类,可分为SLC、MLC、TLC颗粒。

(不同种类颗粒内的Cell示意***,0与1代表存储的数据)

SLC: 一个存储单元存1bit的数据

MLC:一个存储单元存2bit的数据

TLC: 一个存储单元存3bit的数据

在一个存储单元里面要表示多种数据就要采用不同的电压来区分,因此对于较高的电压,增压的过程与低电压相比需要更长的时间来完成,因此TLC访问数据时间最长,其次为MLC,最快为SLC。

闪存颗粒速度排行:SLC>MLC>TLC

说完闪存颗粒的速度,就不得不提一下闪存颗粒另外一大指标-----寿命。SSD的寿命很大一部分是取决于闪存颗粒的类型,SSD的寿命指标为P/E次数(完全擦写),1次P/E指硬盘完全写满一次并且擦除一次(由于工作原理不同,普通HDD硬盘不存在P/E限制)。SLC闪存多用于企业级存储,其擦写次数能达10万次,稳定性最好;目前25nm的MLC颗粒P/E 3000~5000次,TLC颗粒的P/E也有1000次以上,1000次P/E的概念:举个栗子对于100G的SSD而言,每天写满100G,能用1000天,大概能用三年的样子。专注TLC三万年的三(丧)星,旗下的TLC颗粒的840evo 120G网上测试的极限擦写次数竟达3409P/E,写入406.68 TB ,可见TLC的寿命也不容小觑。

闪存颗粒寿命排行:SLC>MLC>TLC

近几年主控芯片的发展,致使廉价的TLC也开始步入固态硬盘的市场,更多低价格的TLC固态硬盘开始普及,不过TLC的本身的缺陷仍然不容忽视,由于TLC单个存储单元存在


小白一键重装系统和360一键重装 最好用的一键重装系统

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推荐软件一:

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而且我们在使用小白一键重装软件来进行一键重装系统时,使用完全不需要任何的技术基础,傻瓜式的一键重装系统,全自动完成,是一款小白必备的重装系统神器。

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360系统重装大师的一键重装系统功能,相比使用光盘或ghost镜像还原等方式,更加的安全无毒,快捷方便,驱动都可以自动备份恢复,装好的系统立刻就能使用。而360系统重装大师采用的是覆盖式的重装,随时所需下载的文件较少,重装速度很快,但是覆盖式安装并不完全,所以会有垃圾文件的残留,重装系统后的提速效果不如一键重装软件明显。

以上呢就是我为大家总结的关于一键重装系统哪个干净的具体的软件的介绍了,如果你平时在使用电脑的过程当中,也有因为电脑卡顿而捶胸顿足的时候,那么不妨赶快试试学一学本文中所推荐的系统重装工具的使用方法,待电脑真的是卡爆的时候,用一键重装系统来解决自己的烦恼。

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