模塊2：磁盤(pán)光盤(pán)管理工具

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1、模塊二磁盤(pán)光盤(pán)管理工具本章介紹的一些工具軟件可以對(duì)磁盤(pán)與光盤(pán)及其數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理。主要有磁盤(pán)分區(qū)管理工具、磁盤(pán)整理軟件、磁盤(pán)及文件備份工具、光盤(pán)復(fù)制與備份軟件、虛擬光驅(qū)、磁盤(pán)與光盤(pán)損壞文件的修復(fù)工具等硬盤(pán)內(nèi)部由頭盤(pán)組件和前置讀寫(xiě)控制電路組成，其中頭盤(pán)組件屬于機(jī)械裝置部分，組件中每一個(gè)組成部分都是由高度精密的機(jī)械零件組裝而成；前置讀寫(xiě)控制電路由一組復(fù)雜電路組成，負(fù)責(zé)調(diào)制硬盤(pán)與中央處理器之間交換的信號(hào)類(lèi)型并將其放大。下面以實(shí)物圖與示意圖相結(jié)合的形式詳細(xì)介紹這些結(jié)構(gòu)組成。1.頭盤(pán)組件頭盤(pán)組件是硬盤(pán)的核心部

2、分，包括盤(pán)體、主軸電機(jī)、讀寫(xiě)磁頭、尋道電機(jī)等主要部件，打開(kāi)密封的外殼即可看到其內(nèi)部構(gòu)造，如下圖所示。因?yàn)檫@個(gè)體腔是非常干凈的，而且里面都屬于高度精密機(jī)械配件，所以萬(wàn)萬(wàn)不可開(kāi)啟外殼。生產(chǎn)硬盤(pán)的車(chē)間對(duì)無(wú)塵度要求非常嚴(yán)格，平均每平方米不超過(guò)十粒塵埃。雖然有相關(guān)文章談到過(guò)開(kāi)蓋除塵，壞盤(pán)復(fù)用的實(shí)例，但這仍然是下下策，除非是一塊爛盤(pán)或是扔貨，否則……了解了硬盤(pán)內(nèi)部頭盤(pán)組件的總體結(jié)構(gòu)以后，再來(lái)看看每個(gè)組成部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。盤(pán)體:硬盤(pán)的盤(pán)體由單個(gè)或多個(gè)盤(pán)片重疊在一起組成，是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的載體，也就是保存文件的地方。由多個(gè)盤(pán)

3、片組成的盤(pán)體，可以形象的理解成一個(gè)圓柱，每個(gè)盤(pán)片與其他盤(pán)片之間都有墊圈隔開(kāi)。這些盤(pán)片是一些表面極為平整光滑的金屬圓片，并涂有記錄數(shù)據(jù)的磁性物質(zhì)。組成盤(pán)體的金屬盤(pán)片多為鋁制品，不過(guò)早期的盤(pán)片也有用陶瓷制成的，而現(xiàn)在則有用玻璃材料來(lái)充當(dāng)盤(pán)片基質(zhì)的，比如IBM的騰龍二代產(chǎn)品玻璃之星Deskstar75GXP(DTLA-307030，30GB)硬盤(pán)。盤(pán)體從物理的角度分為磁面（Side）、磁道（Track）、柱面（Cylinder）與扇區(qū)（Sector）等4個(gè)結(jié)構(gòu)。磁面也就是組成盤(pán)體各盤(pán)片的上下兩個(gè)盤(pán)面，第一個(gè)

4、盤(pán)片的第一面為0磁面，下一個(gè)為1磁面；第二個(gè)盤(pán)片的第一面為2磁面，以此類(lèi)推……。由于每個(gè)磁面對(duì)應(yīng)一個(gè)讀寫(xiě)磁頭，因此在對(duì)磁面進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，也可稱(chēng)為磁頭0、1、2……。磁道也就是在格式化磁盤(pán)時(shí)盤(pán)片上被劃分出來(lái)的許多同心圓。最外層的磁道為0道，并向著磁面中心增長(zhǎng)。其中，在最靠近中心的部分不記錄數(shù)據(jù)，稱(chēng)為著陸區(qū)（LandingZone），是硬盤(pán)每次啟動(dòng)或關(guān)閉時(shí)，磁頭起飛和停止的位置。所有盤(pán)片上半徑相同的磁道構(gòu)成一個(gè)圓筒，稱(chēng)其為柱面。柱面可用以計(jì)算邏輯盤(pán)的容量。扇區(qū)是磁盤(pán)存取數(shù)據(jù)的最基本單位，也就是將每個(gè)磁道

5、等分后相鄰兩個(gè)半徑之間的區(qū)域。這樣不難理解每個(gè)磁道包含的扇區(qū)數(shù)目相等，扇區(qū)的起始處包含了扇區(qū)的唯一地址標(biāo)識(shí)ID，扇區(qū)與扇區(qū)之間以空隙隔開(kāi)，便于操作系統(tǒng)識(shí)別。扇區(qū)的編號(hào)從1計(jì)起。執(zhí)行格式化操作后，硬盤(pán)將會(huì)被劃分為面、磁道和扇區(qū)。需要注意的是，這些只是虛擬的概念，并不是真正會(huì)在硬盤(pán)上劃出一道一道的痕跡。下面結(jié)合示意圖來(lái)理解這些概念。硬盤(pán)上磁面、磁道和扇區(qū)的劃分并不在表面留下痕跡，執(zhí)行讀寫(xiě)操作時(shí)，磁頭靠盤(pán)片高速旋轉(zhuǎn)的空氣動(dòng)力懸浮在盤(pán)片上空，不過(guò)與盤(pán)片的距離非常近，用微米來(lái)記。磁頭可以根據(jù)每個(gè)磁道的半徑來(lái)找到

6、這個(gè)磁道，但要找到需要讀取的數(shù)據(jù)所在的扇區(qū)，或者為需要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)找到中央處理器指定的空白扇區(qū)，還需要一個(gè)標(biāo)志。這個(gè)標(biāo)志也就是扇區(qū)的界限標(biāo)志，標(biāo)志內(nèi)存儲(chǔ)了扇區(qū)的編號(hào)和地址等信息，每個(gè)扇區(qū)的首尾都有，與每個(gè)扇區(qū)分配的512個(gè)字節(jié)構(gòu)成一個(gè)整體。主軸電機(jī)：主軸電機(jī)是專(zhuān)門(mén)帶動(dòng)盤(pán)體做高速旋轉(zhuǎn)的裝置，能夠帶動(dòng)硬盤(pán)達(dá)到相當(dāng)高的轉(zhuǎn)速。主軸電機(jī)能夠達(dá)到的轉(zhuǎn)速也是評(píng)測(cè)硬盤(pán)檔次的一個(gè)重要指標(biāo)。目前主流硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速在每分鐘5400轉(zhuǎn)至7200轉(zhuǎn)之間（5400轉(zhuǎn)的硬盤(pán)已開(kāi)始逐漸被淘汰），10000轉(zhuǎn)的屬于高速硬盤(pán)。在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與某

7、些處理圖形的設(shè)備上使用的硬盤(pán)一般為15000轉(zhuǎn)至20000之間，有的甚至更高。主軸電機(jī)主要采用無(wú)刷直流電機(jī)，這種電機(jī)在高速軸承的支撐下機(jī)械磨損很小，可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，平均壽命在10萬(wàn)小時(shí)左右。也有的硬盤(pán)采用液態(tài)流動(dòng)軸承電機(jī)，有效的起到了減小磨擦，降低噪音的作用。比如希捷公司的酷魚(yú)三代和四代都采用了這項(xiàng)技術(shù)，目前已有更多品牌與廠商采用了這種電機(jī)，大有代替無(wú)刷直流電機(jī)的勢(shì)頭。讀寫(xiě)磁頭與尋道電機(jī)：讀寫(xiě)磁頭負(fù)責(zé)讀取與寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)與盤(pán)片表面的磁性物質(zhì)發(fā)生作用；尋道電機(jī)負(fù)責(zé)帶動(dòng)磁頭尋道，兩者由驅(qū)動(dòng)臂連接在一起，構(gòu)

8、成一個(gè)整體裝置，如下圖所示。2.前置讀寫(xiě)控制電路前置讀寫(xiě)控制電路也叫前置放大電路，該電路主要有兩個(gè)作用：第一，負(fù)責(zé)將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。當(dāng)數(shù)據(jù)信息需要寫(xiě)入時(shí)，由中心處理系統(tǒng)傳向磁頭的是代表數(shù)據(jù)的二進(jìn)制碼，這個(gè)電路是這些二進(jìn)制碼的必經(jīng)之路，其責(zé)任是將經(jīng)過(guò)這里的二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為能夠改變電流大小的模擬信號(hào)，并傳向磁頭；第二，負(fù)責(zé)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼并放大信號(hào)。當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)磁頭從盤(pán)片獲得的是由磁場(chǎng)而產(chǎn)生的電流，電流在向中心處理系統(tǒng)傳輸時(shí)，也必須經(jīng)過(guò)前置放大