重庆电子工程职业学院计算机学院论文
第二章 硬盘的数据结构
2.1 硬盘的数据结构
文件系统是指文件命名、存储和组织的总体结构。例如Windows系列操作系统支持的FAT\\FAT32和NTFS都是文件系统。文件系统也就是大家经常说的“磁盘格式”或“分区格式”。总体都是一个概念，只不过“分区”指针对硬盘来说的，而文件系统是针对所有磁盘及存储介质的。文件占用磁盘空间时，基本单位不是字节而是簇，簇的大小与磁盘的规格相关，一般情况下，硬盘每簇的扇区数与硬盘的总容量大小有关，可能是4,8，16,32,64等等。
同一个文件的数据并不一定完整地存放在磁盘的一个连续的区域内，而往往会分成若干段，像一条链子一样存放。这种存储方式称为文件的链式存储。硬盘上的文件常常要进行创建、删除、增长等操作。这样操作做的越多，盘上的文件就可能被分得越零碎（每段至少是1簇）。但是，由于硬盘上保存着段与段之间的连接信息（即FAT），操作系统在读取文件时，总是能够准确地找到各段的位置并正确读出。
FAT的全称是“File Allocation Table”(文件分配表系统)，FAT文件系统1982年开始应用与MS-DOS中。FAT文件系统主要的有点是它可以被多种操作系统访问，如MS-DOS，Windows所有系列和OS/2等。这一文件系统在使用时遵循8.3命名规则（即文件名最多为8个字符，扩展名为3个字符）。同时FAT文件系统无法支
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持系统高级容错特性，不具有内部安全特性等。FAT32是FAT16文件系统的派生，比FAT16支持更小的簇和更大的分区，这就使得FAT32分区的空间分配更有效率。FAT32主要应用与Windows98及后续Windows系统，它可以增强磁盘性能并增加可用磁盘空间，同时也支持长文件名。 2.2硬盘的文件系统
硬盘上的数据按照不同的特点和作用大致可分为5部分：MR区、DBR区、FAT区、DIR区和DATA区。
一．MBR区
MBR（Main Boot Record),按其字面上的理解即为主引导记录区，位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区。不过，在总共512字节的主引导扇区中，MBR只占用了其中的446个字节（偏移0--偏移1BDH），另外的64个字节（偏移1BEH--偏移1FDH）交给了DPT（Disk Partition Table硬盘分区表），最后两个字节（偏移1FFH）是分区的结束标志。这个整体构成了硬盘的主引导扇区。
主引导记录中包含了硬盘的一系列参数和一段引导程序。其中的硬盘引导程序的主要作用是检查分区表是否正确并且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，并将控制权交给启动程序。MBR是由分区程序（如Fdisk.com）所产生的，它不依赖任何操作系统，而且硬盘引导程序也是可以改变的，从而实现多系统共存。
二．DBR区
DBR（Dos Boot Record)是操作系统引导记录区的意思。它通
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常位于硬盘的0磁道1磁头1扇区，是操作系统可以直接访问的第一个扇区，它包括一个引导程序和一个被称为BPB（Bios Parameter Block)的本分区跟目录前两个文件是不是操作系统的引导文件（以DOS为例，即是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。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，分配单元的大小等重要参数。
三．FAT区
在DBR之后的是大家比较熟悉的FAT（File Allocation Table文件分配表）区。在解释文件分配表的概念之前，大家先来谈谈簇（cluster)的概念。文件占用磁盘空间时，基本单位不是字节而是簇。簇的大小与磁盘的规格有关，一般情况下，软盘每簇是1个扇区，硬盘每簇的扇区数与硬盘的总容量大小有关，可能是4,8,16,32,64等等。通过上文大家知道，同一个文件的数据并不一定完整地存放在磁盘的一个连续的区域内，而往往会分成若干段，像一条链子一样存放。这种存储方式称为文件的链式存储。硬盘上的文件常常要进行创建、删除、增长、缩短等操作。这样操作做得越多，盘上的文件就可能被分得零碎（每段至少是1簇）。但是，由于硬盘上保存着段与段直接的连接信息（即FAT),操作系统爱读取文件时，总是能够准确地找到各段的位置并正确读出。
四．DIR
DIR（Directory)是根目录区，紧接着第二FAT表（即备份的FAT表）之后，记录着根目录下每个文件（目录）的起始单元，文件的属性等。定位文件位置时，操作系统根据DIR中的起始单元，
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结合FAT表就可以知道文件在硬盘中的具体位置和大小了。
五．据（DATA)区
数据区是真正意义上的数据存储的地方，位于DIR区之后，占据硬盘上的大部分数据空间。
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第三章 硬盘的故障分析和存储原理
3.1故障分析
数据修复的故障主要包括两大类：逻辑故障和硬件故障。 逻辑故障：主要是指硬盘内部的主引导区，分区表出现的故障。其表现为：开机时突然断电，重启后找不到系统，或者提示“DISK BOOT FAILURE,INSERT SYSTEN DISK AND PERSS ENTER”像这种情况一般都是硬盘主引导区故障；如果启动系统时出现“Non-System disk or disk error,replace disk and press a key to reboot”（非系统盘或盘出错）、“Error Loading Operating System”（装入DOS引导记录错误）或者“No ROM Basic,System Halted”(不能进入ROM Babic,系统停止响应)等提示信息，一般情况是硬盘的分区表故障。
硬件故障：主要是指硬盘磁头组件、马达电机、电路板及其芯片程序出现故障以及硬盘物理坏道（也称坏扇区）。硬件故障中最复杂的问题就是磁头组件或马达电机损坏。
硬件故障的表现为：CMOS不认硬盘，常有一种“卡擦卡擦”的磁阻撞击声或电机不转、通电后五任何声音、磁头不对造成读写错误、固件信息丢失等现象。通常由于震动、摔坏、高温损坏、水淹】坏道过多、磁头及磁头组件老化、芯片及其它原器件烧坏、断针断线等原因造成。
文件删除后的恢复方法相对简单。操作系统删除文件的操作进行了两方面的操作：一,将文件在磁盘的文件目录表中的相应文件
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