第一章数据如何在介质上存储1.1磁存储介质存储原理1.广义的存储介质：能记录数据和信息、可长期保存的设备设施或物体2.狭义存储介质：用来存储电子信息数据的存储介质；有两种稳定状态，能检测出哪种状态，两种状态容易转换，可用来记忆0和1的物质元件3.三类存储介质：磁、光、电存储介质。
4.磁（表面）存储器MSM：基体+高导磁率硬矩磁材料。
5.世界上第一个硬盘：1956年，IBM公司，RAMAC（随机存取控制）6.三种磁存储器：硬盘、软盘、磁带。
7.硬盘结构图（1-1）8.盘片构成：铝或玻璃基片+磁铁氧化物颗粒。
9.盘片划分：数万个同心圆（磁道），每个磁道划分为同大小的区域（扇区），每个扇区存512B的数据和一些其他信息。
1个盘片有2个盘面（盘面编号从0开始）。
10.每个盘片配有一个磁头，一个磁头由上、下2个读写头固定在一个磁头臂上，磁头编号从0开始。
11.磁头工作(移动和读写)原理：沿半径移动，依次读（磁）道，垂直读写，多（磁）头同读。
(径依直头—头巾医指头)12.硬盘电动机工作特点：恒速旋转，不磨损，无噪声，无高温。
13.磁头、盘片松动或偏移的后果：无法调回原位。
作业：画出有4个盘片的硬盘示意图（类似上课画的），表明磁头臂、读写磁头、永磁铁、音圈马达、画出磁道和扇区各1个并用特殊颜色修饰。
1.1.2硬盘逻辑结构(学习硬盘读写方式和寻址模式)1.盘片划分成较小区域:磁道\扇区\柱面.2.磁道编号:从外向内,从0开始,顺序编号.3.扇区:从1编号,整体读写,容量固定,512B(是磁盘存储的最小单位)4.柱面:各盘片上,同号磁道,构成整体(柱面号同磁道号,命名规则相同)5.盘片<>(不等于)盘面,每一盘片分上下2个盘面,盘面号从0编号,从上而下,依次编号.(盘片编号从1开始)6.盘面号=磁头号(盘面=H),盘面与读写磁头一一对应.7.按柱面读写数据.(从外向内,从0开始,顺序读写)8.选取磁头用电子切换,选取柱面用机械切换,”电切”快于”机切”.9.硬盘两种寻址模式:C/H/S寻址模式(柱头扇区),LBA寻址模式(扇区的逻辑块地址)(线性寻址)10.改用等密度结构生产的硬盘,外圈磁道的扇区数量比内圈磁道扇区数多11.LBA中线性地址就是扇区的逻辑地址(一一对应)12.硬盘控制器内装地址翻译器,将C/H/S参数翻译成LBA地址.1.1.3 C/H/S寻址模式与LBA寻址模式的转换1.磁头寄存器占8位，磁头号为0~254。
---H eads2.柱面地址占10位，柱面号为0~1023。
---C ylinders3.扇区地址占共用寄存器的低6位，扇区号为1~63。
----S ectors4.等密度结构生产的硬盘，外圈磁道的扇区比内圈磁道多。
它的寻址方式改为线性寻址，即以扇区为单位进行寻址，这种寻址模式叫做LBA，全称为Logic Block Address（即扇区的逻辑块地址）。
5.在LBA方式下，系统把所有的物理扇区都按某种规则看做线性编号的，从0到某个最大值方式排列，并连成一条线，用一个序号确定一个唯一的物理扇区，线性地址是物理扇区的逻辑地址。
6.C/H/S中的扇区编号从1~63，而LBA方式0~62(每磁道都有63个扇区)7.CS表示起始柱面号，HS起始磁头号，SS起始扇区号，PS每磁道扇区数，PH每柱面磁道数。
(S-START起始,P-PERCENT每)转为LBA的公式：LBA=(C-CS)*PH*PS+(H-HS)*PS+(S-SS)(一般:CS=0,HS=0,SS=1,PS=63,PH=255)8.DIV为整除运算，商取整。
例如10DIV3=3。
MOD运算是商取余。
例如100 MOD 3=1.9.从LBA到C/H/S的转换公式为：C=LBA DIV (PH*PS)+CSH=(LBA DIV PS) MOD PH+HSS=LBA MOD PS+SS作业：一.已知C/H/S地址求LBA地址:1/2/3; 2/3/4; 3/4/5; 4/5/6; 5/6/7求LBA地址二.已知LBA地址求C/H/S地址8; 18; 38; 48;58求他们的C/H/S地址1.1.4现代硬盘的结构.1.硬盘驱动器由两部分组成：机械部分和印刷电路板（PCB），机械部分又称磁头-磁盘组件（HDA）。
HDA是硬盘中唯一的机械部件。
PCB由若干芯片组成，包括控制机械部件的芯片、对数据进行编/解码的芯片和与外部接口交换数据的芯片等。
2.硬盘盘腔中的空气是不能有灰尘的，机械部分的组件是在每立方米少于100个微尘粒子的工作间（“100级清洁空间”装配完成的）。
3.盘片表面:真空沉积工艺生成的氧化铬(覆盖)层（磁性物质）或钴层，使盘片具有特殊的磁性质。
以前使用氧化铁做磁性物质。
4.盘片由三相电动机驱动，磁盘的固定部分由轴承和(由稀土金属制造的)永久磁体组成。
（轴承用滚珠轴承或改良的液态轴承）。
5.磁头与芯片的生产技术:光刻技术，磁头的陶瓷表面与盘片一样光滑。
6.磁头的驱动臂是铜线制成平直的电磁线圈，悬浮在永久磁铁的磁极间。
7.驱动臂一端固定在轴承的转动杆上，另一端连接到磁头支架。
磁头支架是有弹性的，允许磁头以一定的高度“飞行”在盘片表面；飞行的高度通常为几十分之一微米。
8.推动磁头组运动的部件与扩音喇叭的线圈类似，叫音圈(马达)。
9.磁头在音圈的作用下定位于盘片表面的任意位置。
10.磁头在硬盘断电时使用特殊的臂锁固定在停泊区。
两种最常用的臂锁(使磁头自动回到停泊区)是磁性臂锁和气动臂锁。
11.HAD内的电子部件中有从磁头接收信号的前置放大器/转接器。
12.硬盘PCB电路设计基于四种芯片：系统控制芯片;Flash ROM芯片（内含硬盘固件）;(主轴)电动机和音圈控制芯片;RAM芯片（用作缓存）13.磁盘控制器是硬盘中最复杂的部件，它决定了HDD和主机之间的数据交换速度。
14.HDD的缓冲RAM(硬盘的缓存)的容量为512KB~8MB。
15.主轴电动机的运转有三种模式：启动模式、加速模式和稳定模式。
1.1.5现代硬盘的固件1.固件(Firmware)是固化在硬件中的软件,存储硬件最基本参数,提供最底层最直接的硬件控制,对硬件进行初始化.2.固件数据包括:伺服信息;低格;驻留固件微程序(操作程序);配置表和设置;缺陷表.3.伺服信息:用于磁头驱动的伺服系统必需的,用做磁头定位.4.低格:磁道的起始位置由标志信息确定,每磁道划分为扇区和伺服字段.5.驻留固件微程序:用于初始化诊断,控制主轴电机旋转,控制磁盘控制器,缓冲RAM之间交换数据.6.重写固件内容比用编程器对微处理器编程容易.7.配置表和设置:包括磁盘空间的逻辑结构和物理结构.8.缺陷表:因材料\抛光缺陷\磁层杂质等造成硬盘不能实现无缺陷生产.9.缺陷表在工厂测试时由生产商填充,坏扇区都被添加到缺陷表,这一过程叫[缺陷调整/更新缺陷],所有硬盘出厂时都没有(可见的)缺陷扇区.10.硬盘两个缺陷表:基本缺陷表(P表);可增长的缺陷表(G表).P表在工厂中填充,G表在硬盘使用时添加内容.11.用于调整坏扇区的程序:WESTERN数字的WDDIAG.EXE;三星公司的SHDIAG.EXE等12.缺陷调整的两种机制:替代(指派)机制;跳过(丢失)缺陷扇区的机制.13.硬盘的保留区:对用户是隐藏的,含服务区和用于替代缺陷扇区的保留区.14.生产硬盘的流程:1)生产线上装配硬件部分,往盘片写入伺服信号;2)格式化硬盘的系统保留区;3)将盘片表面按物理地址全面扫描,查出缺陷写入P 表;4)系统进行内部低级格式化.1.1.6软盘1.软盘容量小容错性差不适长期保存,但体积小价格低使用方便.2.软盘三种容量格式:360KB;720KB;1.44MB.1.1.7磁带1.磁带存储是:安全可靠易用效率高的数据备份方法.30年.70GB容量2.磁带指标:密度容量/数据传输速率/磁带寿命/向下兼容/记录技术/边写边读功能/接口类型.3.常见磁带:QIC磁带;8mm磁带;DOS磁带;DLT磁带;IBM3480系列.1. 2光存储介质存储原理1.光盘存储器是辅存中记录密度最高的存储器. 存储速度比硬盘低1个数量级.现已生产出与硬盘速度相近的ODM(但价格尚高)2.光存储设备种类:CDROM/CD-R/CD-RW/MO/(含光驱和盘片两类设备)DVD-ROM/DVD+RW/DVD-RAM/COMBO康宝3.CD-R可写一次,无数次读;CD-RW多次读写;MO永磁光盘,多次读写(耐用);康宝光驱(可写CD-R或RW,可读DVDROM和CDROM)4.光驱读盘:从里到外,螺旋读取.5.普通CDROM光驱最高速度:52X(52*150KB/S=7.8MB/S)6.CLV恒定线速度;内部的缓存用晶振进行驱动控制,读取数据时保持50%的缓存容量比.7.CAV恒定角速度.转速恒定.8.PCA V区域恒定角速度:内圈数据用CA V.外部用CLV模式来读数据.9.目前高速光驱采用CA V/PCAV混合模式读取数据.10.CD-R盘的用来记录数据的染料层用菁染科原料(或含氮染料);11.CD-R/W盘用混合银.锑.碲晶体混合物.在不同温度下有不同物理特性(结晶体和非结晶体)12.最高功率激光用于写操作;中等功率用于擦除操作;低功率用于读操作.13.DVD数字通用光盘.14.DVD光盘容量:单面单层4.7GB;单面双层8.5GB;双面双层17GB.15.DVDROM单倍速速率:1250KB/S.(CDROM单倍速150KB/S)16.目前主流DVD-RW速度为8倍速,DVDROM速度为16倍速.17.HDTV(高清电视)中一部电影容量要20GB.目前用蓝光(蓝色激光)来代替以前的红外线激光,使碟片容量高达27GB(此类技术价格尚高).SCM采用VLSI(超大..)3.晶体管双极型分3种=射极耦合逻辑ECL+晶体z管晶体管逻辑性TTL+集成注入逻辑I2L.4.MOS型分3种=PMOS+NMOS+CMOS5.SCM按能否长时保存信息分:静态存储器+动态存储器(SRAM和DRAM).6.静态存储器用双稳态触发器,动态存储器用电容.7.双极型存储器都是静态存储器.MOS型存储器有静态动态存储器2类.8.双极型存储器速度快,功耗大,集成度低,用于快速小容量存储器,如cache.9.MOS型存储器速度稍慢,功耗小,集成度高,单片容量大,用做主存和cache.10.(只读)存储器分:掩模式ROM(MROM)-- 厂家做好内容不可改.可编程ROM(PROM)-- 用户写入内容1次,以后不可改.可擦除ROM(EPROM)-- 一般只读,用紫外线可擦除信息,高压电写入信息. 电擦除PROM(EEPROM)-- 闪存,通过OS读写它(U盘的存储单元)1.3.1优盘1.最高性价比的U盘的最大容量32G.2.优盘结构:端口,(主控)芯片,(闪存)芯片,PCB底板,外壳..1.汉化方法:先装英文软件—安装汉化文件到软件所在目录—打开软件选Properties属性项--选中文.2.数据还原的注意点: 1)数据丢失或出现故障后能保护介质避免二次破坏;2)数据丢失后别对该存储介质进行写操作.3)要估算需恢复的分区的容量大小,准备另一个大容量的存储器.4)3.数据还原基本过程:选择还原方法—选择分区进行块区扫描—选择目录或文件—指定数据存储的目录—还原—整理分类验证修复等后期工作.4.本软件针对DOC,XLS,PPT,ZIP,ACCESS文件的修复功能比较强大. EasyRecovery使用教程友情提示:恢复前不要对该分区进行任何写操作Easy Recovery使用Ontrack公司复杂的模式识别技术找回分布在硬盘上不同地方的文件碎块，并根据统计信息对这些文件碎块进行重整。