磁盘工具软件课件.ppt
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1、第1页,共64页。3.1 相关背景知识3.2 磁盘分区工具-PartitionMagic3.3 磁盘碎片整理工具-Vopt 93.4 磁盘清洁工具-CCleaner3.5 磁盘诊断和数据恢复工具-EasyRecovery第2页,共64页。3.1相关背景知识相关背景知识第3页,共64页。硬盘的容量有硬盘的容量有40GB、60GB、80GB、100GB、120GB、160GB、200GB、250GB、300GB、320GB、500GB、640GB、750GB、1000GB、1.5TB、2TB、3TB,硬盘,硬盘技术还在继续向前发展,更大容量的硬盘还将不断推出。技术还在继续向前发展,更大容量的硬盘还
2、将不断推出。3.1 相关背景知识相关背景知识第4页,共64页。在购买硬盘之后会发现,在在购买硬盘之后会发现,在操作系统操作系统当中硬盘的容当中硬盘的容量与官方标称的容量不符,都要少于标称容量,容量与官方标称的容量不符,都要少于标称容量,容量越大则这个差异越大。标称量越大则这个差异越大。标称40GB40GB的硬盘,在操作的硬盘,在操作系统中显示只有系统中显示只有38GB38GB;80GB80GB的硬盘只有的硬盘只有75GB75GB;而;而120GB120GB的硬盘则只有的硬盘则只有114GB114GB。这中差异是由硬盘厂商对容量的计算方法和操作这中差异是由硬盘厂商对容量的计算方法和操作系统的计算
3、方法有不同的单位转换关系而造成的。系统的计算方法有不同的单位转换关系而造成的。在操作系统中对容量的计算是以每在操作系统中对容量的计算是以每10241024为一进制的,为一进制的,每每10241024字节为字节为1KB1KB,每,每1024KB1024KB为为1MB1MB,每,每1024MB1024MB为为1GB1GB,每,每1024GB1024GB为为1TB1TB;而硬盘厂商在计算容量方面是以每而硬盘厂商在计算容量方面是以每10001000为一进为一进制的,每制的,每10001000字节为字节为1KB1KB,每,每1000KB1000KB为为1MB1MB,每,每1000MB1000MB为为1G
4、B1GB,每,每1000GB1000GB为为1TB1TB,这二者进制上的差异,这二者进制上的差异造成了硬盘容量造成了硬盘容量“缩水缩水”。第5页,共64页。以以120GB120GB的硬盘为例:的硬盘为例:厂商容量计算方法:厂商容量计算方法:120GB120GB120,000MB120,000MB120120,000000,000KB000KB120120,000000,000000,000000字节字节 换算成操作系统计算方法:换算成操作系统计算方法:120120,000000,000000,000000字节字节/1024/1024117,187,500KB/1024117,187,500KB
5、/1024114114,440.91796875MB440.91796875MB114GB114GB。硬盘需要分区和格式化,操作系统之间存在着差异,硬盘需要分区和格式化,操作系统之间存在着差异,再加上安装操作系统时的复制文件的行为,硬盘会被占再加上安装操作系统时的复制文件的行为,硬盘会被占用更多空间,所以在操作系统中显示的硬盘容量和标称用更多空间,所以在操作系统中显示的硬盘容量和标称容量会存在差异,而硬盘的两类容量差值在容量会存在差异,而硬盘的两类容量差值在5%-10%5%-10%左左右应该是正常的。右应该是正常的。3.1 相关背景知识相关背景知识第6页,共64页。2、硬盘的尺寸(盘片的大小)
6、、硬盘的尺寸(盘片的大小)普遍使用的是普遍使用的是3.5英寸硬盘,用于台式英寸硬盘,用于台式机或服务器,机或服务器,1.8英寸、英寸、2.5英寸硬盘基本英寸硬盘基本上用于笔记本计算机中。上用于笔记本计算机中。3.1 相关背景知识相关背景知识第7页,共64页。3、硬盘的工作原理图解(温彻斯特(、硬盘的工作原理图解(温彻斯特(Winchester)技)技术术)一般说来,无论哪种硬盘,都是由盘片、磁头、盘片一般说来,无论哪种硬盘,都是由盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份组成。缓存等几个部份组成。3.1 相关背景知
7、识相关背景知识第8页,共64页。所有的盘片都固定在一个旋转轴上,这个轴即盘片主所有的盘片都固定在一个旋转轴上,这个轴即盘片主轴。而所有盘片之间是绝对平行的,在每个盘片的存轴。而所有盘片之间是绝对平行的,在每个盘片的存储面上都有一个磁头,磁头与盘片之间的距离比头发储面上都有一个磁头,磁头与盘片之间的距离比头发 丝的直径还小。所有的磁头连在一个磁头控制器上,丝的直径还小。所有的磁头连在一个磁头控制器上,由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径方向动作,而盘片以每分钟数千转到上万转的速半径方向动作,而盘片以每分钟数千转到上万转的速度在高度在高
8、速旋转,这样磁头就能对盘片上的指定位置速旋转,这样磁头就能对盘片上的指定位置进行数据的读写操作。进行数据的读写操作。由于硬盘是高精密设备,尘埃是其大敌,所以必须完全由于硬盘是高精密设备,尘埃是其大敌,所以必须完全密封。密封。3.1 相关背景知识相关背景知识第9页,共64页。3.1 相关背景知识相关背景知识第10页,共64页。硬盘在逻辑上被划分为磁道、柱面以及扇区。硬盘在逻辑上被划分为磁道、柱面以及扇区。3.1 相关背景知识相关背景知识第11页,共64页。硬盘的每个盘片的每个面都有一个读写磁头,磁盘硬盘的每个盘片的每个面都有一个读写磁头,磁盘盘面区域的划分如图所示盘面区域的划分如图所示 3.1
9、相关背景知识相关背景知识第12页,共64页。磁头靠近主轴接触的表面,即线速度最小的地方,磁头靠近主轴接触的表面,即线速度最小的地方,是一个特殊的区域,它不存放任何数据,称为启停是一个特殊的区域,它不存放任何数据,称为启停区或着陆区(区或着陆区(Landing ZoneLanding Zone),启停区外就是数据区。),启停区外就是数据区。在最外圈,离主轴最远的地方是在最外圈,离主轴最远的地方是“0”0”磁道,硬盘数据磁道,硬盘数据的存放就是从最外圈开始的。那么,磁头是如何找到的存放就是从最外圈开始的。那么,磁头是如何找到“0”0”磁道的位置的呢?在硬盘中还有一个叫磁道的位置的呢?在硬盘中还有一
10、个叫“0”0”磁道检测器磁道检测器的构件,它是用来完成硬盘的初始定位。的构件,它是用来完成硬盘的初始定位。“0”0”磁道是如磁道是如此的重要,以致很多硬盘仅仅因为此的重要,以致很多硬盘仅仅因为“0”0”磁道损坏就报磁道损坏就报废。废。3.1 相关背景知识相关背景知识第13页,共64页。硬盘的读写是和扇区有着紧密关系的。先说一下和扇硬盘的读写是和扇区有着紧密关系的。先说一下和扇区相关的区相关的”盘面盘面”、“磁道磁道”、和、和“柱面柱面”。1.1.盘面盘面 硬盘的盘片一般用铝合金材料做基片,高速硬盘硬盘的盘片一般用铝合金材料做基片,高速硬盘也可能用玻璃做基片。硬盘的每一个盘片都有两个盘也可能用玻
11、璃做基片。硬盘的每一个盘片都有两个盘面(面(SideSide),即上、下盘面,一般每个盘面都会利),即上、下盘面,一般每个盘面都会利 用,都可以存储数据,成为有效盘片,也有极个别的用,都可以存储数据,成为有效盘片,也有极个别的硬盘盘面数为单数。每一个这样的有效盘面都有一个硬盘盘面数为单数。每一个这样的有效盘面都有一个盘面号,按顺序从上至下从盘面号,按顺序从上至下从“0”0”开始依次编号。开始依次编号。3.1 相关背景知识相关背景知识第14页,共64页。在硬盘系统中,盘面号又叫磁头号,每一个有效盘面都有一个对在硬盘系统中,盘面号又叫磁头号,每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头。硬盘的盘片组在应的
12、读写磁头。硬盘的盘片组在2 21414片不等,通常有片不等,通常有2 23 3个盘片,个盘片,故盘面号(磁头号)为故盘面号(磁头号)为0 03 3或或 0 05 5。2.2.磁道磁道磁盘在格式化时被划分成许多同心圆,这些同心圆轨迹叫磁盘在格式化时被划分成许多同心圆,这些同心圆轨迹叫做磁道(做磁道(TrackTrack)。磁道从外向内从)。磁道从外向内从0 0开始顺序编号。硬开始顺序编号。硬盘的每一个盘面有盘的每一个盘面有30030010241024个磁道,新式大容量硬盘个磁道,新式大容量硬盘每面的磁道数更多。这些同心圆不是连续记录数据,而每面的磁道数更多。这些同心圆不是连续记录数据,而是被划分
13、成一段段的圆弧,这些圆弧是被划分成一段段的圆弧,这些圆弧 的角速度一样。由的角速度一样。由于径向长度不一样。于径向长度不一样。3.1 相关背景知识相关背景知识第15页,共64页。所以,线速度也不一样,外圈的线速度较内圈的线速所以,线速度也不一样,外圈的线速度较内圈的线速度大,即同样的转速下,外圈在同样时间段里,划过的圆度大,即同样的转速下,外圈在同样时间段里,划过的圆弧长度要比内圈划过的圆弧长度大。每段圆弧叫做一个扇弧长度要比内圈划过的圆弧长度大。每段圆弧叫做一个扇区,扇区从区,扇区从“1”1”开始编号,每个扇区中的数据作为一开始编号,每个扇区中的数据作为一个单元同时读出或写入。一个标准的个单
14、元同时读出或写入。一个标准的3.53.5寸硬盘盘面通寸硬盘盘面通常有几百到常有几百到 几千条磁道。磁道是几千条磁道。磁道是“看看”不见的,不见的,只是盘面上以特殊形式磁化了的一些磁化区,在磁只是盘面上以特殊形式磁化了的一些磁化区,在磁盘格式化时就已规划完毕。盘格式化时就已规划完毕。3.1 相关背景知识相关背景知识第16页,共64页。3.3.柱面柱面 所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱,通常称做柱面所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱,通常称做柱面(CylinderCylinder),每个圆柱上的磁头由上而下从),每个圆柱上的磁头由上而下从“0”0”开始开始编号。数据的读编号。数据的读/写按柱面进行,
15、即磁写按柱面进行,即磁 头读头读/写数据时写数据时首先在同一柱面内从首先在同一柱面内从“0”0”磁头开始进行操作,依次向下磁头开始进行操作,依次向下在同一柱面的不同盘面即磁头上进行操作,只在同一柱在同一柱面的不同盘面即磁头上进行操作,只在同一柱面所有的磁头全部读面所有的磁头全部读/写完毕后磁头才转移到下一柱面,因写完毕后磁头才转移到下一柱面,因为选取磁头只需通过电子切换即可,而选取柱面则必须通为选取磁头只需通过电子切换即可,而选取柱面则必须通过机械切换。过机械切换。3.1 相关背景知识相关背景知识第17页,共64页。电子切换相当快,比在机械上磁头向邻近磁道移动快得多,电子切换相当快,比在机械上
16、磁头向邻近磁道移动快得多,所以,数据所以,数据 的读的读/写按柱面进行,而不按盘面进行。写按柱面进行,而不按盘面进行。也就是说,一个磁道写满数据后,就在同一柱面的下一个盘也就是说,一个磁道写满数据后,就在同一柱面的下一个盘面来写,一个柱面写满后,才移到下一个扇区开始写数据。读面来写,一个柱面写满后,才移到下一个扇区开始写数据。读数数 据也按照这种方式进行,这样就提高了硬盘的读据也按照这种方式进行,这样就提高了硬盘的读/写效率。写效率。4.4.扇区扇区操作系统以扇区(操作系统以扇区(SectorSector)形式将信息存储在硬盘)形式将信息存储在硬盘上,每个扇区包括上,每个扇区包括512512个
17、字节的数据和一些其他信息。一个字节的数据和一些其他信息。一个扇区有两个主要部分:存储数据地点的标识符和存储数个扇区有两个主要部分:存储数据地点的标识符和存储数据的数据段。据的数据段。3.1 相关背景知识相关背景知识第18页,共64页。硬盘的读写原理硬盘的读写原理 系统将文件存储到磁盘上时,按柱面、磁头、扇区系统将文件存储到磁盘上时,按柱面、磁头、扇区的方式进行,即最先是第的方式进行,即最先是第1 1磁道的第一磁头下(也就磁道的第一磁头下(也就是第是第1 1盘面的第一磁道)的所有扇区,然后,是盘面的第一磁道)的所有扇区,然后,是同一柱面的下一磁头,同一柱面的下一磁头,一个柱面存储满后就,一个柱面
18、存储满后就推进到下一个柱面,直到把文件内容全部写入磁盘。推进到下一个柱面,直到把文件内容全部写入磁盘。系统也以相同的顺序读出数据。读出数据时通过系统也以相同的顺序读出数据。读出数据时通过告诉磁盘控制器要读出扇区所在的柱面号、磁头告诉磁盘控制器要读出扇区所在的柱面号、磁头号和扇区号(物理地址的三个组成部分)进行。号和扇区号(物理地址的三个组成部分)进行。磁盘控制器则直接使磁头部件步进到相应的柱面,磁盘控制器则直接使磁头部件步进到相应的柱面,选通相应的磁头,等待要求的扇区移动到磁头下。选通相应的磁头,等待要求的扇区移动到磁头下。第19页,共64页。扇区到来时,磁盘控制器读出每个扇区的头标,把扇区到
19、来时,磁盘控制器读出每个扇区的头标,把这些头标中的地址信息与期待检出的磁头和柱面号这些头标中的地址信息与期待检出的磁头和柱面号做比较(即寻道),然后,寻找要求的扇区号。待做比较(即寻道),然后,寻找要求的扇区号。待磁盘控制器找到该扇区头标时,根据其任务是写扇磁盘控制器找到该扇区头标时,根据其任务是写扇区还是读扇区,来决定是转换写电路,区还是读扇区,来决定是转换写电路,还是读出还是读出数据和尾部记录。数据和尾部记录。找到扇区后,磁盘控制器必须在继续寻找下一个扇找到扇区后,磁盘控制器必须在继续寻找下一个扇区之前对该扇区的信息进行后处理。如果是读数据,区之前对该扇区的信息进行后处理。如果是读数据,控
20、制器计算此数据的控制器计算此数据的ECCECC码,然后,把码,然后,把ECCECC码与已记录码与已记录的的ECCECC码相比较。如果是写数据,控制器计算出此数据码相比较。如果是写数据,控制器计算出此数据的的ECCECC码,与数据一起存储。在控制器对此扇区中的码,与数据一起存储。在控制器对此扇区中的数据进行必要处理期间,磁盘继续旋转。数据进行必要处理期间,磁盘继续旋转。硬盘的读写原理硬盘的读写原理 第20页,共64页。温彻斯特硬盘温彻斯特硬盘 19731973年,年,IBMIBM研制成功了一种新型的硬盘研制成功了一种新型的硬盘IBM 3340IBM 3340。这。这种硬盘拥有几个同轴的金属盘片,
21、盘片上涂着种硬盘拥有几个同轴的金属盘片,盘片上涂着磁性磁性材料材料。它们和可以移动的磁头共同密封在一个盒子里面,。它们和可以移动的磁头共同密封在一个盒子里面,磁头能从旋转的盘片上读出磁信号的变化磁头能从旋转的盘片上读出磁信号的变化-这就是我这就是我们今天是用的硬盘的祖先,们今天是用的硬盘的祖先,IBMIBM把它叫做温彻斯特把它叫做温彻斯特硬盘。硬盘。“温彻斯特温彻斯特”这个名字还有个小小的来历。这个名字还有个小小的来历。IBM 3340IBM 3340拥拥有两个有两个30MB30MB的存储单元,而当时一种很有名的的存储单元,而当时一种很有名的“温彻斯温彻斯特特来复枪来复枪”的口径和装药也恰好包
22、含了两个数字的口径和装药也恰好包含了两个数字“30”30”。于是这种硬盘的内部代号就被定为。于是这种硬盘的内部代号就被定为“温彻斯温彻斯特特”。第21页,共64页。温彻斯特硬盘采用了一个了不起的技术:它的磁头并不温彻斯特硬盘采用了一个了不起的技术:它的磁头并不与盘片接触。可以想象,如果要提高存取数据的速度,与盘片接触。可以想象,如果要提高存取数据的速度,硬盘的盘片就应该越转越快。但是如果磁头与盘片接触,硬盘的盘片就应该越转越快。但是如果磁头与盘片接触,那么无论采用什么材料都不可能胜任这种工作。技术人那么无论采用什么材料都不可能胜任这种工作。技术人员想到让磁头在盘片上方员想到让磁头在盘片上方“飞
23、行飞行”,与盘片保持一个非,与盘片保持一个非常近的距离。这个想法是可行的,因为盘片高速旋转会常近的距离。这个想法是可行的,因为盘片高速旋转会产生流动的风,只要磁头的形状合适,它就能像飞机一产生流动的风,只要磁头的形状合适,它就能像飞机一样飞行。这样,盘片就能旋转的很快而不必担心摩擦造样飞行。这样,盘片就能旋转的很快而不必担心摩擦造成的灾难。磁头被固定在一个能沿盘片成的灾难。磁头被固定在一个能沿盘片径向径向运动的臂上。运动的臂上。由于磁头相对盘片高速运动,并且二者距离很近,哪怕由于磁头相对盘片高速运动,并且二者距离很近,哪怕是一丁点灰尘也会造成磁盘的损坏。所以,盘片、磁头是一丁点灰尘也会造成磁盘
24、的损坏。所以,盘片、磁头和驱动机构被密封在了一个盒子里。和驱动机构被密封在了一个盒子里。温彻斯特硬盘温彻斯特硬盘 第22页,共64页。19801980年,希捷年,希捷(SeagateSeagate)公司制造出了个人电脑上公司制造出了个人电脑上的第一块温彻斯特硬盘,这个硬盘与当时的软驱的第一块温彻斯特硬盘,这个硬盘与当时的软驱体积相仿,容量体积相仿,容量5MB5MB(可以想象,这种容量在今天什(可以想象,这种容量在今天什么也做不了,但是在当时对于个人电脑却是个天文数么也做不了,但是在当时对于个人电脑却是个天文数字)。字)。硬盘容量硬盘容量的提高依赖于磁头的灵敏度。如果磁头越灵的提高依赖于磁头的灵
25、敏度。如果磁头越灵敏,就能在单位面积的区域上读出更多的信息。敏,就能在单位面积的区域上读出更多的信息。8080年代年代的硬盘使用所谓的薄膜磁头,后来,研究人员找到的硬盘使用所谓的薄膜磁头,后来,研究人员找到了一种材料,这种材料的电阻能随磁场的变化而变了一种材料,这种材料的电阻能随磁场的变化而变化,这就是现在通用的化,这就是现在通用的“磁阻磁阻”磁头。高灵敏度的磁磁头。高灵敏度的磁头为高密度的存储提供了可能。头为高密度的存储提供了可能。温彻斯特硬盘温彻斯特硬盘 第23页,共64页。今天,尽管我们的硬盘能够储存数十甚至上百今天,尽管我们的硬盘能够储存数十甚至上百GBGB的信息,的信息,它们的实质与
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