模块2：磁盘光盘管理工具

模块二磁盘光盘管理工具,本章介绍的一些工具软件可以对磁盘与光盘及其数据进行有效的管理。主要有磁盘分区管理工具、磁盘整理软件、磁盘及文件备份工具、光盘复制与备份软件、虚拟光驱、磁盘与光盘损坏文件的修复工具等,硬盘内部由头盘组件和前置读写控制电路组成，其中头盘组件属于机械装置部分，组件中每一个组成部分都是由高度精密的机械零件组装而成；前置读写控制电路由一组复杂电路组成，负责调制硬盘与中央处理器之间交换的信号类型并将其放大。,下面以实物图与示意图相结合的形式详细介绍这些结构组成。1.头盘组件头盘组件是硬盘的核心部分，包括盘体、主轴电机、读写磁头、寻道电机等主要部件，打开密封的外壳即可看到其内部构造，如下图所示。,因为这个体腔是非常干净的，而且里面都属于高度精密机械配件，所以万万不可开启外壳。生产硬盘的车间对无尘度要求非常严格，平均每平方米不超过十粒尘埃。虽然有相关文章谈到过开盖除尘，坏盘复用的实例，但这仍然是下下策，除非是一块烂盘或是扔货，否则了解了硬盘内部头盘组件的总体结构以后，再来看看每个组成部分的详细结构。,盘体:硬盘的盘体由单个或多个盘片重叠在一起组成，是数据存储的载体，也就是保存文件的地方。由多个盘片组成的盘体，可以形象的理解成一个圆柱，每个盘片与其他盘片之间都有垫圈隔开。这些盘片是一些表面极为平整光滑的金属圆片，并涂有记录数据的磁性物质。,组成盘体的金属盘片多为铝制品，不过早期的盘片也有用陶瓷制成的，而现在则有用玻璃材料来充当盘片基质的，比如IBM的腾龙二代产品玻璃之星Deskstar75GXP(DTLA-307030，30GB)硬盘。,盘体从物理的角度分为磁面（Side）、磁道（Track）、柱面（Cylinder）与扇区（Sector）等4个结构。磁面也就是组成盘体各盘片的上下两个盘面，第一个盘片的第一面为0磁面，下一个为1磁面；第二个盘片的第一面为2磁面，以此类推。,由于每个磁面对应一个读写磁头，因此在对磁面进行读写操作时，也可称为磁头0、1、2。磁道也就是在格式化磁盘时盘片上被划分出来的许多同心圆。最外层的磁道为0道，并向着磁面中心增长。其中，在最靠近中心的部分不记录数据，称为着陆区（LandingZone），是硬盘每次启动或关闭时，磁头起飞和停止的位置。,所有盘片上半径相同的磁道构成一个圆筒，称其为柱面。柱面可用以计算逻辑盘的容量。扇区是磁盘存取数据的最基本单位，也就是将每个磁道等分后相邻两个半径之间的区域。,这样不难理解每个磁道包含的扇区数目相等，扇区的起始处包含了扇区的唯一地址标识ID，扇区与扇区之间以空隙隔开，便于操作系统识别。扇区的编号从1计起。执行格式化操作后，硬盘将会被划分为面、磁道和扇区。需要注意的是，这些只是虚拟的概念，并不是真正会在硬盘上划出一道一道的痕迹。下面结合示意图来理解这些概念。,硬盘上磁面、磁道和扇区的划分并不在表面留下痕迹，执行读写操作时，磁头靠盘片高速旋转的空气动力悬浮在盘片上空，不过与盘片的距离非常近，用微米来记。磁头可以根据每个磁道的半径来找到这个磁道，但要找到需要读取的数据所在的扇区，或者为需要写入的数据找到中央处理器指定的空白扇区，还需要一个标志。这个标志也就是扇区的界限标志，标志内存储了扇区的编号和地址等信息，每个扇区的首尾都有，与每个扇区分配的512个字节构成一个整体。,主轴电机：主轴电机是专门带动盘体做高速旋转的装置，能够带动硬盘达到相当高的转速。主轴电机能够达到的转速也是评测硬盘档次的一个重要指标。目前主流硬盘的转速在每分钟5400转至7200转之间（5400转的硬盘已开始逐渐被淘汰），10000转的属于高速硬盘。在网络服务器与某些处理图形的设备上使用的硬盘一般为15000转至20000之间，有的甚至更高。,主轴电机主要采用无刷直流电机，这种电机在高速轴承的支撑下机械磨损很小，可以长时间连续工作，平均寿命在10万小时左右。也有的硬盘采用液态流动轴承电机，有效的起到了减小磨擦，降低噪音的作用。比如希捷公司的酷鱼三代和四代都采用了这项技术，目前已有更多品牌与厂商采用了这种电机，大有代替无刷直流电机的势头。,读写磁头与寻道电机：读写磁头负责读取与写入数据时与盘片表面的磁性物质发生作用；寻道电机负责带动磁头寻道，两者由驱动臂连接在一起，构成一个整体装置，如下图所示。,2.前置读写控制电路前置读写控制电路也叫前置放大电路，该电路主要有两个作用：第一，负责将二进制码转换成模拟信号。当数据信息需要写入时，由中心处理系统传向磁头的是代表数据的二进制码，这个电路是这些二进制码的必经之路，其责任是将经过这里的二进制码转换为能够改变电流大小的模拟信号，并传向磁头；,第二，负责将模拟信号转换成二进制码并放大信号。当读取数据时磁头从盘片获得的是由磁场而产生的电流，电流在向中心处理系统传输时，也必须经过前置放大电路，此时这个电路的工作是将代表模拟信号的电流转变为中心处理系统能够识别的二进制码，并将微弱的信号放大。前置放大电路在硬盘内的部位如下图所示。,一、磁盘分区管理工具1、对硬盘分区表的认识硬盘分区表位于0柱面0磁头1扇区，这个扇区（512字节）的前面200多个字节是主引导程序，后面从01BEH开始的64个字节是分区表。,分区表共64字节，分为4栏，每栏16字节，用来描述一个分区。最后两个字节55H、AAH，是硬盘自举记录的有效标志。下图所示的数据为一个40G硬盘的分区表信息。,2、分区表项结构说明（一般了解）分区表自MBR扇区偏移01BEH开始，共4个分区，每个分区16字节；每一个分区的结构如下：偏移说明01BE；启动标志，值80H表示是启动分区01BF；分区开始的磁头号01C0；分区开始的扇区号，低6位；柱面号，高2位01C1；分区开始的柱面号，低8位01C2；分区类型，06=FAT16，0C=FAT32，05=扩展分区01C3；分区结束的磁头号01C4；分区结束的扇区号，低6位；柱面号，高2位01C5；分区结束的柱面号，低8位01C6-01C9；相关扇区数，通常为6301CA-01CD；分区的总扇区数01FE；值为55H01FF；值为AAH这两字节是分区表结束标志：,3、常用的磁盘分区管理工具：FDISK、DMPQMagic等等，FDISK和DM在DOS环境下运行，PQMagic在Windows环境下运行利用PQMagic可以对硬盘进行动态分区和无损分区。（演示）二、在Windows系统中添加纯DOS入口方法一：使用VFloppy（虚拟软驱）软件方法二：使用免费软件MAXDOS,虚拟启动软盘vFloppy,使用方法：制作虚拟启动盘亮点：使没有软驱的用户也能从虚拟的软驱中启动系统。随着闪存的全面普及，越来越多的电脑用户都不再安装软驱了。但是要想从软驱来启动系统时该怎么办呢？其实，完全可以借助虚拟软驱软件来给电脑虚拟出一个可引导系统的软驱来，从而顺利地启动系统。,虚拟启动软盘vFloppy使用方法,安装虚拟启动软盘，把软盘装到硬盘上，该软件为纯绿色软件，将下载的vFloppy.rar文件解压缩到一个目录中，运行其中的vFloppy.exe，即可进入程序主界面（如图）。,在启动设置的映像文件中选择解压缩目录中的BootDisk.img，如果需要进入NTFS文件格式系统，可以选NTFS.img安装虚拟启动软盘，把软盘装到硬盘上，该软件为纯绿色软件，将下载的vFloppy.rar文件解压缩到一个目录中，运行其中的vFloppy.exe，即可进入程序主界面（如图）,在“启动设置”的“映像文件”中选择解压缩目录中的BootDisk.img，如果需要进入NTFS文件格式系统，可以选择NTFS.img文件。“显示文本”中可以输入喜欢的提示菜单，默认为“由虚拟启动软盘启动”。其他设置一般不需要更改，最后点击“应用”按钮，虚拟启动软盘即可建立成功。,重新启动电脑后，在出现的多重启动菜单中选择“由虚拟启动软盘启动”，系统便开始创建一个虚拟的启动软盘并引导电脑了。虚拟软驱和98软盘相似，由于是在硬盘中运行，速度特别快。卸载：删除C盘根目录下的BOOT文件夹，打开BOOT.ini删除形如“形如C:BOOTWINDOWS.bin=由虚拟启动软盘启动”行即可。,注意：虚拟启动软盘经常坏，造成DOS起不来，好在重新安装一下也不费什么事，再安装一下就是了。所以虚拟启动软盘安装文件要保存好，免得用时找不到。,三、制作可启动的U盘使用USBoot软件可以轻松搞定，在使用此软件时，U盘的启动模式选择很重要（HDD，ZIP，FDD），见演示。,U盘几种工作模式的区别(ZIP,FDD,HDD)HDD模式和FDD模式建议在ZIP模式不能正常工作时再试用；ZIP模式是指把U盘模拟成ZIP驱动器模式，启动后U盘的盘符是A:,HDD模式是指把U盘模拟成硬盘模式；特别注意：如果选择了HDD模式，那么这个启动U盘启动后的盘符是C:，在对启动分区进行操作时就容易产生很多问题，比如：装系统时安装程序会把启动文件写到U盘而不是你硬盘的启动分区！导致系统安装失败。所以请尽量先选择ZIP模式。,FDD模式是指把U盘模拟成软驱模式，启动后U盘的盘符是A:，这个模式的U盘在一些支持USB-FDD启动的机器上启动时会找不到U盘，所以请酌情使用。,四、磁盘整理软件1、为什么要整理磁盘？2、整理磁盘时可能会遭遇的危险。3、整理磁盘的常用工具：prfectdisk,VoptXP，另外Windows本身也带了磁盘整理软件，见演示。,a、什么是磁盘碎片?其实磁盘碎片应该称为文件碎片，是因为文件被分散保存到整个磁盘的不同地方，而不是连续地保存在磁盘连续的簇中形成的。当应用程序所需的物理内存不足时，一般操作系统会在硬盘中产生临时交换文件，用该文件所占用的硬盘空间虚拟成内存。虚拟内存管理程序会对硬盘频繁读写，产生大量的碎片，这是产生硬盘碎片的主要原因。,其他如IE浏览器浏览信息时生成的临时文件或临时文件目录的设置也会造成系统中形成大量的碎片。文件碎片一般不会在系统中引起问题，但文件碎片过多会使系统在读文件的时候来回寻找，引起系统性能下降，严重的还要缩短硬盘寿命。另外，过多的磁盘碎片还有可能导致存储文件的丢失。,b、磁盘碎片是怎么产生的？在磁盘分区中，文件会被分散保存到磁盘的不同地方，而不是连续地保存在磁盘连续的簇中。又因为在文件操作过程中，Windows系统可能会调用虚拟内存来同步管理程序，这样就会导致各个程序对硬盘频繁读写，从而产生磁盘碎片。,c、磁盘读写操作的原理知道了磁盘碎片的产生原因之后，我们还有必要了解一下程序运行时磁盘的读写动作。一般运行一个程序时，磁盘驱动器的磁头所做的工作是先搜索该程序运行必需的文件，然后读取数据，最后做读后处理将数据传送至磁盘高速缓存(Cache)和内存中。搜索时间在硬盘性能指标中被称为平均寻道时间（Averageseektime），单位为毫秒（ms），目前主流硬盘的平均寻道时间小于9.5ms。,如果能将应用程序的相关文件放在磁盘的连续空间内，磁头搜索的时间将会减少很多。读取时也是如此，磁盘读取位于磁头下方扇区的数据所需时间仅为将磁头移到另一地点再读取相同数据所需时间的五分之一。读盘时，系统先检查数据是否在高速缓存中，如果有则直接读取；如果没有则访问磁盘，也就是读盘。,当需要多次读取同一份数据时，Cache的作用很大，但对于第一次读取某个文件，Cache就无能为力了。于是搜索时间和读取时间在很大程度上影响着程序执行的效率。为何要整理磁盘Windows系统并不能自动将每个文件按照最大程度减少磁头搜索时间的原则放到磁盘上最合适的位置。,于是Microsoft在Windows中加入了“DiskDefragment”（磁盘碎片整理程序），并提供了“TaskMonitor”(任务监视器）来跟踪程序启动过程中的磁盘活动，以利于“DiskDefragment”能够更有效地工作。“TaskMonitor”是随Windows启动而自动运行的(当然要在“启动”中选中“TaskMonitor”)。,当加载某个应用程序时，它通过监视磁盘的访问动作来了解该程序启动时搜索和调用的文件，对所需文件进行定位，并将监视结果储存在“C：WindowsApplog”隐藏目录中。这个目录中的大多数文件以“.lgx”为扩展名，其中“lg”代表记录文件（LogFile），“x”表示盘符，如D盘程序就以“.lgd”为扩展名；,记录文件的文件名为TaskMonitor所监视的应用程序的文件名，如E盘上的WinZip程序记为“Winzip32.lge”。用户进行磁盘碎片整理时，该程序会根据Applog目录中的信息把应用程序的相关文件移动到磁盘上的连续空间内。,如果用户中途改变了常用软件，比如以前常用WinZip，现在改用ZipMagic，那么在相当长的时间内DiskTaskMonitor仅在程序加载过程中对文件信息进行搜索，并且根据程序的加载频率调整优化的顺序，也就是说使用次数最多的软件可获得最多的关照。Applog目录中的APPLOG.ind文件就记录了应用程序运行的次数。用户需要将常用软件多次启动，接受TaskMonitor的监视和记录，再使用DiskDefragment进行整理，才能真正实现程序启动速度的提高。,Defragment还是先把与WinZip相关的文件移到连续的空间内，而不是ZipMagic，除非ZipMagic的加载次数超过WinZip。要解决这个问题，用户可将“Winzip32.lgx”文件删除，记录文件不存在了，DiskDefragment也就不会去优化它了。,d、该不该定期整理硬盘？实际上，定期整理硬盘应该是毫无疑问的。如果说硬盘碎片整理真的会损害硬盘的话，那也将是在对硬盘进行近乎天文数字般次数的整理之后。硬盘使用的时间长了，文件的存放位置就会变得支离破碎文件内容将会散布在硬盘的不同位置上。这些“碎片文件”的存在会降低硬盘的工作效率，还会增加数据丢失和数据损坏的可能性。碎片整理程序把这些碎片收集在一起，并把它们作为一个连续的整体存放在硬盘上。Windows自带有这样的程序：,磁盘碎片整理程序（DiskDefragmenter），但在工具软件NortonUtilities和Nuts&Bolts中有更好的此类程序。然而，碎片整理对硬盘里的运转部件来说的确是一项不小的工作。如果硬盘已经到了它生命的最后阶段，碎片整理的确有可能是一种自杀行为。但在这种情况下，即使您不进行碎片整理，硬盘也会很快崩溃的。,实际上在大多数情况下，定期的硬盘碎片整理减少了硬盘的磨损。不管怎么说，让硬盘的磁头从1处读取文件总比从8处读取要容易得多。因此，一个每两周或四周整理一次的硬盘的寿命应当比一个永远不整理的硬盘长。,e、整理方法及注意在Win