程序开发基础知识总结-硬盘分区

1、磁头 Head
　　磁头是硬盘读取数据的关键部件，它的主要作用就是将存储在硬盘盘片上的磁信息转化为电信号向外传输，而它的工作原理则是利用特殊材料的电阻值会随着磁场变化的原理来读写盘片上的数据，磁头的好坏在很大程度上决定着硬盘盘片的存储密度

2、磁道
　　当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响，同时也为磁头的读写带来困难。

3、柱面 Cylinder
　　硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁头）、Sector（扇区），只要知道了硬盘的CHS的数目，即可确定硬盘的容量，硬盘的容量=柱面数*磁头数*扇区数*512B。

4、扇区 Sector
　　磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。

5、绝对扇区
　　柱面/磁头/扇区来唯一定位磁盘上每一个区域的表示法

6、相对扇区
　　只是一个数字 该数字与绝对扇区柱面/磁头/扇区由一一对应关系
　　但是相对扇区0并不是对应于柱面0磁头0扇区1 这是因为操作系统被限制从某一绝对位置开始才有访问权限

个人理解
　　硬盘的读写单位为扇区,每扇区存储512个字节信息，理论上讲这不是必须的,但好像没有取别的值的。

　　老式硬盘每圈磁道内扇区数量相同,由于同心圆越靠近圆心的圆直径越小,所以扇区的弧长与磁道离圆心的距离成正比 因为每个扇区存储相同字节单位的数据, 所以扇区的弧长与数据存储密度成反比
　　老式硬盘每圈磁道内的扇区数量和每个扇区存储数据量固定 通过磁头 柱面 扇区可以计算硬盘容量
　　磁头数(Heads)表示硬盘总共有几个磁头,也就是有几面盘片, 最大为 255 (用 8 个二进制位存储)；
　　柱面数(Cylinders) 表示硬盘每一面盘片上有几条磁道,最大为 1023(用 10 个二进制位存储)；
　　扇区数(Sectors) 表示每一条磁道上有几个扇区, 最大为 63(用 6个二进制位存储)；
　　磁盘最大容量为：
　　255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 7.837 GB ( 1M =1048576 Bytes )
　　或硬盘厂商常用的单位：
　　255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8.414 GB ( 1M =1000000 Bytes )

　　新式硬盘扇区存储密度相同 则弧长与存储密度成正比 外圈磁道直径大于内圈磁道直径 故可以理解为外圈存储数据量大于内圈 或外圈扇区数大于内圈
　　新式硬盘每圈磁道中扇区数量不固定 需要采用线性方法计算硬盘容量

　　系统计算出所有扇区数量 从0开始为每一个扇区编号 编号即为扇区逻辑地址

　　DOS是从柱面0磁头1扇区1(硬盘第二层盘面最外圈磁道第一个扇区)开始的 即相对扇区0对应柱面0磁头1扇区1 柱面0磁头0(硬盘第一层盘面最外圈磁道)上的所有扇区保留
　　假设每磁道有17个扇区(实际可能更多) 柱面0磁头1扇区1 编号为0 剩余扇区编号为1到16(扇区是从1开始编号 柱面和磁头是从0开始编号 最上面一层盘片对应的磁头为0磁头 最外圈磁道对应的柱面为0柱面 0柱面0磁头上第一个扇区为1扇区),然后是柱面0磁头2(也就是硬盘第三层盘面的最外圈磁道)上的17个扇区,编号从17到33.直到该柱面上的所有磁头(即一直到硬盘最下面的盘面最外圈磁道)上的扇区都编完号,然后再移到柱面1磁头0扇区1(硬盘第一层盘面第二圈磁道上第一个扇区,资料上写的是柱面1磁头1扇区1 硬盘第二层盘面第二圈上第一个扇区 那柱面1磁头0上所有扇区依旧保留?柱面2磁头0呢?如此类推 第一层盘面都是保留的?我觉得不会 应该是第一层第一圈保留 其他都逻辑编号)继续进行编号,即按扇区号、磁头号、柱面号(即由外到里 从最外圈由上到下 然后是第二圈由上到下 直到最里圈最后一层结束)增长的顺序连续地分配DOS扇区号

7、主分区
　　主分区，也称为主磁盘分区，和扩展分区、逻辑分区一样，是一种分区类型。主分区中不能再划分其他类型的分区，因此每个主分区都相当于一个逻辑磁盘（在这一点上主分区和逻辑分区很相似，但主分区是直接在硬盘上划分的，逻辑分区则必须建立于扩展分区中）。

8、扩展磁盘分区
　　一种分区类型，只可以在基本的主启动记录 (MBR) 磁盘上创建。如果您想在基本的 MBR 磁盘上创建四个以上的卷，扩展磁盘分区将非常有用。与主磁盘分区不同的是，不要用文件系统格式化扩展磁盘分区，然后给它指派一个驱动器号。相反，您可以在扩展磁盘分区中创建一个或多个逻辑驱动器。创建逻辑驱动器之后，可以将其格式化并为其指派一个驱动器号。一个 MBR 磁盘可以包含最多四个主磁盘分区，或三个主磁盘分区、一个扩展磁盘分区，在扩展分区内可创建多个逻辑驱动器。

9、系统分区
　　系统分区(System Partion)是Windows操作系统里常用的术语，主要指的是用于启动Windows的分区，通常该分区的根目录下，包含操作系统的启动文件(如boot.ini、ntldr等)。

个人理解
　　分区即将硬盘划分为相同或不同大小的区域。操作系统正是通过它把硬盘划分为若干个分区,然后再在每个分区里面创建文件系统,写入数据文件。
　　硬盘仅仅为分区表保留了64个字节的存储空间，而每个分区的参数占据16个字节，故主引导扇区中总计只能存储4个分区的数据。也就是说，一块物理硬盘只能划分为4个逻辑磁盘
　　其实所有分区都可以视为主分区 主分区没有什么特别的意义 主要是针对扩展分区来说的
　　主分区中不能再划分其他类型的分区，因此每个主分区都相当于一个逻辑磁盘
　　主分区最多可以建立四个，最少需建立一个 如果建立了四个主分区 则将不能再建扩展分区
　　扩展分区是一种特殊的主分区 在分区内部的指定扇区内记录一定的信息 表示某一逻辑分区的开始和结束扇区 这些信息可以认为是逻辑分区的分区表
　　扩展分区可分成若干逻辑分区 所有的逻辑分区都是扩展分区的一部分
　　每个分区内都有一个分区表用以记录分区信息 分区表由4项组成 每项16个字节 共64字节 每项描述一个分区的基本信息
　　通常第一个主分区表内四个项 分别用以保存其他主分区和扩展分区信息
　　比如 一个磁盘 有三个主分区 一个扩展分区 分区表4项分别为 1 主分区1信息(自身) 2 主分区2信息 3 主分区3信息 4 扩展分区
　　一般磁盘都有一个主分区 一个逻辑分区 则分区表4项只会用到前2项 1主分区1信息(自身) 2 扩展分区
　　主分区表和所有逻辑分区表在逻辑上 可以理解为一个单项链表 每个分区表结构为 一个自身指针 和一个指向下一个分区的指针
　　通过分区表 可以找到数据位置
　　主引导扇区 就是硬盘上0柱面1磁头1扇区 可以认为是硬盘所有扇区中逻辑上排在最前面那个 BIOS一般都会从这个扇区开始查找信息 引导系统
　　引导扇区在每个分区都有 但主引导扇区只有一个 每次启动都从主引导扇区开始
　　主引导扇区内有两部分内容 硬盘主引导记录MBR（Master Boot Record）和分区表DPT（Disk Partition Table）
　　主引导记录内记录着硬盘信息和引导程序 硬盘信息用以在启动时检查表是否正确 引导程序用以引导激活主分区上的系统启动程序

10、文件系统
　　文件管理软件(程序)、文件、文件的数据结构
　　从系统角度 对存储空间进行组织和分配,负责文件的存储并对存入的文件进行保护和检索的系统
　　具体为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等
文件系统是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法和数据结构 即在磁盘上组织文件的方法
少数程序(例如系统内核定义文件系统的程序)直接对磁盘或分区的原始扇区进行操作
　　多数程序基于文件系统进行操作 不同操作系统使用的文件系统不尽相同
分区或磁盘能作为文件系统使用前，需要初始化，并将记录数据结构写到磁盘上 这个过程叫建立文件系统

个人理解
　　文件系统是由操作系统定义的一种保存数据和数据存储信息的数据结构和对文件进行操作的一些方法的总称
　　通过文件系统上层软件可以方便的保存、查找、修改、删除数据
　　不同的操作系统可能使用不同的文件系统
　　通常文件系统由引导记录、文件分配表、数据区等组成