单元11磁盘分区与格式化.ppt

计算机组装与维护,单元11 磁盘分区与格式化,教学目标 本单元将介绍磁盘存储数据的格式和磁盘存储的逻辑结构，重点讨论与计算机硬盘管理和维护相关的知识，要求学生通过学习能熟练使用几种常用分区工具，能够及时准确地处理在日常工作和生活中遇到的硬盘分区问题。,11.1 磁盘存储数据的格式,在安装操作系统之前，首先需要对硬盘进行分区和格式化，然后才能使用硬盘保存各种信息。从实质上说分区就是对硬盘的一种格式化。创建分区前就设置好硬盘的各项物理参数，指定硬盘主引导记录（Master Boot Record，MBR）及其备份的存放位置。而文件系统及其他操作系统管理硬盘所需要的信息，则是通过以后的高级格式化来实现。,11.1.1 数据的记录格式,硬盘分区后，将会被划分为面（Side）、磁道（Track）和扇区（Sector）。需要注意的是，这些只是虚拟的概念，并不是真正在硬盘上划轨道。 只要指定磁头、柱面、扇区这三个数据，就可以确定数据的位置。 （1）面（Side）。硬盘一般是由一片或几片圆形碟片叠加而成的，每个碟片有两个面，按照面的多少，依次称为 0面、1面、2面由于每个面都有一个专门的读写磁头，依次称为0头（head）、1头所以我们一般以磁头号代表面。 （2）磁道（Track）。磁盘是旋转的，连续写入的数据是排列在一个圆周上的，这样的圆周为一个磁道。磁道从碟片的最外侧开始，由外向里排列。磁盘上的扇区如图11-2所示。,11.1.1 数据的记录格式,（3）柱面（Cylinder）。各面磁道号相同的磁道合起来，构成一个柱形，就称为一个柱面。 （4）扇区（Sector）。一个磁道上可以容纳千字节的数据，而主机往往并不需要一次读写那么多，于是，磁道又被划分成若干段，每段称为一个扇区。一个扇区一般存放512字节的数据。扇区也需要编号，同一磁道中的扇区，分别称为1扇区、2扇区磁盘上的扇区如图11-2所示。 （5）簇（Cluster）。扇区是磁盘最小的物理存储单元，但由于操作系统无法对数目众多的扇区进行寻址，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个簇，然后再对簇进行管理。每个簇可以包括1、2、4、8、16、32或64个扇区。,11.1.1 数据的记录格式,簇是操作系统所使用的逻辑概念，而非磁盘的物理特性。文件在磁盘上以簇为单位存放，簇是操作系统读写文件的基本单位，一个文件至少占一个簇。 一个簇的大小，对于软盘来说是固定的，正好等于一个扇区（512字节）；对于硬盘来说则是依硬盘的分区大小和类型而定，一般来说分区越大这个分区的簇也越大。如果把只有一个字节长度的文件保存到这样的分区中，则这个文件也要占用一个簇的磁盘空间。也就是说簇大的话，会浪费磁盘空间，但可以在一定程度上提高磁盘读写性能。,11.1.2 磁盘分区格式,所谓磁盘分区格式指的是文件命名、存储和组织的总体结构，即通常所说的文件系统格式。 不同的操作系统，其所支持的分区格式也不一样。例如MS-DOS使用FAT16文件系统，默认情况下Windows 98也使用 FAT16，Windows 98和Me可以同时支持FAT16、FAT32两种文件系统，Windows NT则支持FAT16、NTFS两种文件系统，Windows 2000可以支持FAT16、FAT32、NTFS三种文件系统，Linux则可以支持多种文件系统。下面就Windows系统支持的三种文件系统进行介绍。,11.1.2 磁盘分区格式,1FAT16 FAT16采用16位的文件分配表，支持的最大分区为2GB。 这种分区格式有一个最大的缺点，就是硬盘的实际利用率低。因为在DOS和Windows系统中，磁盘文件的分配是以簇为单位的，不管这个文件占用整个簇的容量是多少，一个簇只分配给一个文件使用。每簇的大小由硬盘分区的大小来决定，分区越大，簇就越大，造成的浪费也越大。为了克服FAT16的这个弱点，微软公司在Win 95操作系统中推出了一种全新的磁盘分区格式FAT32。,11.1.2 磁盘分区格式,2FAT32 FAT32格式是由FAT16格式升级而来的。这种格式采用32位文件分配表，大大增强了磁盘的管理能力，它突破了FAT16对每个分区的容量只有2GB的限制，使用32位的文件分配表来管理硬盘文件，能为文件分配多达4294967296（即232）个簇，所以在簇同样为32KB时，每个分区容量最大可达65G。此外，在使用FAT32管理硬盘时，每个逻辑盘中簇的长度也比使用FAT16时小很多。因为逻辑盘的簇单位容量越小越能合理利用存储空间，所以FAT32更适于大硬盘。,11.1.2 磁盘分区格式,3NTFS NTFS（New Technology File System，新技术文件系统）的安全性和稳定性极其出色，在使用中不易产生文件碎片，这对硬盘空间的利用及软件的运行速度都有好处。它能对用户的操作进行记录，通过对用户权限进行非常严格的限制，使每个用户只能按照系统赋予的权限进行操作，充分保护了网络系统与数据的安全。 目前，这种文件系统格式主要应用于Windows 2000以上版本的操作系统中。低版本的操作系统，如DOS和Windows 9x，不支持该文件系统格式。,11.1.3 分区格式与簇的大小,1“文件大小”与“所占空间”的差别 为了便于理解，我们先来看两个例子。 （1）C盘的簇的大小为4KB，在C盘建立一个文本文件“test.txt”，其内容仅有“test”四个字母。用鼠标右键单击该文件，选择“属性”，打开“属性”对话框，可以看到，该文件的实际大小为4 Byte（字节），但它所占用的空间却为4K Byte，两者相差很大。 （2）同样是该文件，如果将它复制到另一个簇的大小为2KB的分区中，会发现该文件的实际大小为4 B，但它所占用的空间却为2KB。,11.1.3 分区格式与簇的大小,显然，在这两种情况中，文件的实际大小没有变化，但它在不同分区上所占的空间却有变化。事实上，只要我们明白了文件在磁盘上的存储机制后，就不难理解上述两种情况了。文件的大小就是文件内容实际具有的字节数，它以Byte为单位，只要文件内容和格式不发生变化，文件大小就不会发生变化。但文件在磁盘上所占的空间却不是以Byte为衡量单位的，它最小的计量单位是簇。 为了更好地管理磁盘空间和更高效地从硬盘读取数据，操作系统规定一个簇中只能放置一个文件，因此文件占用的空间只能是簇的整数倍。如果文件的实际大小小于1簇，它也要占1簇的空间。所以，一般情况下文件所占空间要略大于文件的实际大小，只有在少数情况下文件的实际大小恰好是簇的整数倍时文件的实际大小才会与所占空间完全一致。,11.1.3 分区格式与簇的大小,2分区格式与簇大小 在上面的案例中，同一个文件在不同磁盘分区上所占的空间大小不一样，这是因为不同分区簇的大小是不一样的。簇的大小主要由磁盘的分区格式和容量大小决定。例如，软盘采用FAT分区，容量为1.44MB，簇大小为512 Byte（一个扇区）；C盘采用FAT 32分区，容量为4.87GB，簇大小为8KB；D盘采用FAT 32分区，容量为32.3GB，簇大小为32KB。计算文件所占空间时，可以用如下公式： 簇数取整（文件大小/簇大小）+1 所占空间簇数磁盘簇大小 簇的大小直接影响到空间的使用，所以从理论上来说，簇越小空间的浪费就越小。但簇越小读取速度越慢，所以建议用Windows默认值，NTFS用4K/簇，FAT32用8K/簇。当然也不能把非常大的分区的簇设定太小，这样不仅影响读写速度，而且还容易产生文件碎片。按照分区功能设定簇大小是分区的高级技巧了。分区大小、分区格式与簇的大小的关系如表11-1所示。,11.1.3 分区格式与簇的大小,11.1.3 分区格式与簇的大小,3轻松查看簇大小 （1）用Chkdsk查看簇大小。在Windows操作系统中，可以使用Chkdsk命令查看硬盘分区的簇大小。例如在Windows XP下查看C盘的簇大小，可以单击“开始”“运行”，键入“CMD”后回车，再键入“C:”后回车，输入“Chkdsk”后回车，稍候片刻，从它的分析结果中就可以得到C盘的簇大小，不过在分析结果中，簇称为“分配单元”或“Allocation unit”。用Chkdsk查看硬盘分区的簇大小如图11-3所示。 （2）用Partition Magic磁盘工具查看簇大小。很多磁盘工具都具备磁盘信息显示功能。例如在Partition Magic中，选择要查看的磁盘分区，然后单击右键选择“高级”“调整簇大小”功能，即可从显示的对话框中看到该磁盘当前设置的簇大小。用Partition Magic磁盘工具查看簇大小如图11-4所示。 （3）手工查看。手动创建一个100字节以下的文本文档。然后将该文件复制到欲查看簇大小的磁盘分区中，在Windows下显示该文件的属性，其中“所占空间”处显示的数值就是簇大小。,11.1.3 分区格式与簇的大小,11.2 磁盘存储的逻辑结构,一个完整硬盘的数据应该包括5部分：MBR、DBR、FAT、DIR和DATA区。磁盘存储的逻辑结构如图11-5所示。,11.2 磁盘存储的逻辑结构,1MBR（Main Boot Record）主引导记录区 MBR（Main Boot Record）即主引导记录区，如图11-6所示，它位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区，包括硬盘引导程序和分区表。 （1）主引导记录的主要作用。主引导记录的主要作用有三个：一是检查分区表是否正确；二是在系统硬件完成自检以后，引导具有激活标志的分区上的操作系统；三是将控制权交给启动程序。 这里需要强调的是，在分好区后，必须激活系统分区，否则系统加载之后还是无法启动操作系统。例如，使用常见的FDISK分区工具分区后，系统分区需要用第2项激活分区。FDISK分区如图11-7所示。,11.2 磁盘存储的逻辑结构,11.2 磁盘存储的逻辑结构,（2）产生扩展分区和逻辑分区的原因。DOS和FAT文件系统最初都支持在一块硬盘上建立最多24个分区，分别使用从C到Z共24个驱动器盘符。 磁盘的组织形式如图11-8所示，主引导记录中的分区表最多只能包含4个分区信息，为了有效地解决这个问题，系统允许用户创建一个扩展分区，并且在扩展分区内建立最多23个逻辑分区，每个分区都获得一个盘符，可以被计算机作为独立的物理设备使用。关于逻辑分区的信息都被保存在扩展分区内，而主分区和扩展分区的信息被保存在硬盘的MBR内。也就是说，无论硬盘有多少个分区，其主启动记录中只包含主分区和扩展分区的信息。,11.2 磁盘存储的逻辑结构,图11-8 磁盘的组织形式,11.2 磁盘存储的逻辑结构,2DBR（DOS Boot Record）操作系统引导记录区 DBR（DOS Boot Record）即操作系统引导记录区，通常位于硬盘的0磁道1柱面1扇区，是操作系统可直接访问的第一个扇区，它主要包括两部分。 （1）引导程序。引导程序的主要任务是，当MBR将系统控制权交给它时，由它判断本分区根目录前两个文件是不是操作系统的引导文件（以DOS为例，即Io.sys和Msdos.sys）。如果确定存在，就把其读入内存，并把控制权交给该文件。 （2）BPB（BIOS PARAMETER BLOCK），本分区参数记录表。BPB参数块记录着本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、硬盘介质描述符、根目录大小、FAT个数、分配单元（allocation unit，以前也称为簇）的大小等重要参数。其实每个逻辑分区都有一个DBR，其参数视分区的大小、操作系统的类别而定。,11.2 磁盘存储的逻辑结构,3FAT表 FAT表（File Allocation Table，文件分配表）里面存储着DATA数据区里每个簇的地址。其大小由本分区的大小及文件分配单元（簇）的大小决定。因为FAT对文件管理非常重要，所以操作系统的设计者们在一开始就给FAT制作了一个备份，即在原FAT的后面再建一个一模一样的FAT。由此产生了“第一FAT表”和“第二FAT表”的称谓。FAT表的格式即之前提到的FAT16、FAT32和NTFS格式。 只有FAT还不能定位文件在磁盘中的位置，FAT还必须和DIR配合才能准确定位文件的位置。,11.2 磁盘存储的逻辑结构,4DIR区 DIR是DIRECTORY即根目录区的简写，它紧接在第二FAT表之后，记录着根目录下每个文件或目录的起始单元、文件的属性（子目录也属文件的属性）等。操作系统根据DIR中的起始单元，结合FAT表就可以知道文件在磁盘中的具体位置及大小了。,11.2 磁盘存储的逻辑结构,5DATA区 DATA区是真正意义上的数据存储区，虽然DATA占据了硬盘的绝大部分空间，但如果没有前面的各部分，那它也只能是一些没有意义的二进制代码。这里需要说明两个问题。 （1）删除数据。系统只在文件分配表（FAT）内该文件的前面写一个删除标志，表示该文件已被删除，它所占用的空间已被释放，其他文件可以使用它占用的空间。所以，当想找回被删除的文件时，只需要用工具将删除标志去掉即可。当然，这个操作的前提是没有新的文件写入，该文件所占用的空间没有被新内容覆盖。 （2）高级格式化。格式化是将所有文件都加上删除标志，或者干脆将文件分配表清空，系统将认为硬盘分区上不存在任何内容。格式化并没有对数据区做任何操作，借助数据恢复知识和相应工具，数据仍然能够被恢复回来。,11.3 常用分区工具,11.3.1 格式化的基础知识,1硬盘分区的原则 硬盘分区主要有以下6个原则。 （1）C盘不宜太大 （2）尽量使用NTFS分区 （3）双系统乃至多系统好处多 （4）系统、程序、资料分离 （5）保留至少一个巨型分区 （6）给BT或电驴在磁盘末尾留一个分区,11.3.1 格式化的基础知识,2主分区、扩展分区、逻辑分区 （1）主分区。主分区是包含操作系统启动所必需的文件和数据的硬盘分区，系统必须通过该分区才能够启动。因此，要在硬盘上安装操作系统，该硬盘必须得有一个主分区。不管使用何种硬盘，都必须把主分区设置为活动分区，才能够通过硬盘来启动系统，否则MBR中的引导程序无法判断哪个分区是启动分区。 （2）扩展分区。扩展分区是由主分区以外的，硬盘上余下的空间所建立起来的分区。但它不能直接使用，必须再划分为若干个逻辑分区。分出主分区后，其余的空间一般都作为扩展分区。 （3）逻辑分区。建立扩展分区后，就可以在扩展分区中建立逻辑分区了。,11.3.1 格式化的基础知识,3格式化的分类 格式化的作用是把已经创建好的分区，使用操作系统能够识别的格式，细分成一个个很小的区域并编号，使操作系统能够通过这些编号创建和读取数据。 硬盘格式化分为低级格式化（low-level format）和高级格式化（high-level format）两种。 （1）低级格式化。低级格式化就是将空白的磁盘划分出磁道，再将磁道划分为若干个扇区，每个扇区又划分出标志部分ID、间隔区GAP和数据区DATA等。可见，低级格式化是高级格式化之前的一项工作，它只能够在DOS环境完成。 （2）高级格式化。高级格式化就是清除硬盘上的数据，生成引导区信息，初始化FAT表，标注逻辑坏道等。一般重装系统都是高级格式化，因为MBR不重写，所以有存在病毒的可能。MBR病毒可以通过杀毒软件清除，或者在DOS下执行fdisk /mbr重写MBR清除。,11.3.1 格式化的基础知识,11.3.2 使用系统安装盘进行分区与格式化,系统安装盘一般都带有分区、格式化及删除分区的功能，利用系统盘分区后便可直接安装系统，不用在各种工具软件之间进行切换，比较方便。 1使用Windows XP系统安装盘进行分区 （1）将Windows XP安装光盘放入光驱，在BIOS中设置光驱启动后重启计算机，当出现“Press any key to boot from CD”时快速按下任意键。开始载入Windows XP的安装界面，如图11-11所示。 （2）安装光盘引导计算机启动成功后出现“欢迎使用安装程序”界面，如图11-12所示，分区格式化的工作就是从这里起步的。注意界面最下面有操作帮助提示。,11.3.2 使用系统安装盘进行分区与格式化,11.3.2 使用系统安装盘进行分区与格式化,（3）直接按回车键选择第一项“要现在安装Windows XP，请按ENTER键”，进入磁盘分区界面，如图11-13所示。如果磁盘尚未分区则显示“未划分的空间”及其容量的大小；如果已经划分则显示分区的数目及对应的容量。 （4）在未划分的空间选项下直接按“C”键进行磁盘分区，出现下一个界面后，在“创建磁盘分区大小（单位MB）”框中输入第一个分区大小的数值并按回车确认，返回上一页面。这时，第一个分区就创建完成，并自动命名为C盘。创建磁盘分区大小界面如图11-14所示。 （5）再返回到选择分区界面，重复上述操作直至全部空间划分完毕。,11.3.2 使用系统安装盘进行分区与格式化,11.3.2 使用系统安装盘进行分区与格式化,2调整分区 如果想对磁盘分区容量进行调整，同样可以在这里进行。需要注意的是，必须删除所有分区后才能进行空间的重新划分，所以一定要做好数据备份工作。调整分区的操作如下。 （1）进入如图11-15所示的选择分区界面后，移动光标键，选择想要删除的分区，按“D”键删除当前分区，这时系统会进行删除确认，按“L”键执行删除当前分区的操作，删除分区如图11-16所示。 （2）所有分区删除后，磁盘恢复到未划分状态，如图11-17所示，这时就可以进行的重新划分了。,11.3.2 使用系统安装盘进行分区与格式化,11.3.2 使用系统安装盘进行分区与格式化,11.3.2 使用系统安装盘进行分区与格式化,11.3.2 使用系统安装盘进行分区与格式化,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,诺顿公司的Norton PartitionMagic（简称PQ）是一款功能非常强大的磁盘分区管理软件。在Windows操作系统下，它可以在不影响数据的情况下进行磁盘分区调节、重新分区、分区大小调节、合并分区、复制分区、移动分区、转换磁盘分区格式等操作。 PQ可以在DOS和Windows操作系统中使用。此处以Windows版Norton PartitionMagic 8.05汉化版为实例进行讲解。,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,QQ群： 317090502,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,3合并分区 合并分区是指将硬盘上两个已有的分区合并为一个。在PartitionMagic里可以使用“合并分区”功能。这项功能可以保留被合并的两个分区的所有数据，其中后一个分区中的全部资料会被放到合并后分区中的一个目录中。这种方式不会造成数据的丢失。 （1）打开“合并分区”功能，除了可以通过左边栏中的命令并根据操作向导进行操作外，还可直接选择欲操作的分区，通过右键的快捷菜单来进行。在PartitionMagic主界面中选中要合并的分区，然后单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“合并”选项，如图11-37所示。,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,11.3.3 使用Norton PartitionMagic（分区魔术师）,11.3.4 解决盘符交错问题,盘符交错一般有以下两种情况: 第一种情况是，安装双硬盘后，发现第一个硬盘（以下简称Disk1）的C盘还是C盘， Disk1的D盘却在新系统中变为E盘，E盘变成F盘而第二个硬盘（以下简称Disk2）的C盘变为新系统的D盘，Disk2的D盘、E盘等就排在Disk1的所有盘之后。这种情况称为盘符交错现象。 双硬盘的盘符交错问题是由M