1、數據恢復的本質是找到用戶所需要的數據，而數據不論是哪種類型的，其必然存儲于一定的介質之上。因此我們有必要了解一下當今市場上主流的數據存儲介質。根據使用的材料和存儲原理的不同，存儲介質可分為三大類： 電存儲技術介質，如內存、閃存等； 磁存儲技術介質，如磁帶、磁盤等； 光存儲技術介質，如光盤、DVD等。 電存儲技術主要是指半導體存儲器SCM（Semiconductor Memory）。早期的SCM采用典型的晶體管觸發器作為存儲位元，加上選擇、讀寫等電路構成存儲器。現代的SCM采用超大規模集成電路工藝制成存儲芯片，每個芯片中包含相當數量的存儲位元，再由若干芯片構成存儲器。 磁存儲，主要指磁表面存儲器

2、MSM（Magnetic Surface Memory）。磁表面存儲器是用非磁性金屬或塑料作基體，在其表面涂敷、電鍍、沉積或濺射一層很薄的高導磁率、硬矩磁材料的磁面，用磁層的兩種剩磁狀態記錄信息“0”和“1”。基體和磁層合稱為磁記錄介質。依記錄介質的形狀可分別稱為磁卡存儲器、磁帶存儲器、磁鼓存儲器和磁盤存儲器。計算機中目前廣泛使用的MSM是磁盤和磁帶存儲器。光盤存儲器ODM（Optical Disk Memory）和MSM類似，也是將用于記錄的薄層涂敷在基體上構成記錄介質。不同的是基體的圓形薄片由熱傳導率很小，耐熱性很強的有機玻璃制成。在記錄薄層的表面再涂敷或沉積保護薄層，以保護記錄面。記錄薄

3、層有非磁性材料和磁性材料兩種，前者構成光盤介質，后者構成磁光盤介質。采用光存儲技術的介質有CD、DVD光盤等。硬盤是一個集機、電、磁于一體的高精系統。其內部是密封的，對用戶而言既是黑匣子，也是透明的，用戶根本不用關心其內部的運行，只需把標準接口接上即可正常使用，其正面如圖2-1所示。 圖2-1 硬盤正面在硬盤的正面貼有產品標簽，主要有廠家的信息和產品信息，如商標、型號、序列號、生產日期、容量、參數、主從設置方法等，這些信息是正確使用硬盤的基本依據，如圖2-2所示。 圖2-2 硬盤產品標簽圖2-2所示的是WD200BB的產品標簽。從型號上可以判斷，它是一款容量為20GB的7200RPM高速硬盤，

4、產品序列號為WMA9L1203351，產地為馬來西亞，出廠日期是2001年8月15日。 在硬盤的背面則是控制電路板，如圖2-3所示。從圖2-3中可以清楚地看出各部件的位置。總得來說，硬盤外部結構可以分成控制電路板和外殼兩個部份。 圖2-3硬盤背面大多數的控制電路板，包括主軸調速電路、磁頭驅動與伺服定位電路、讀寫電路、高速緩存、控制與接口電路等。在電路板上還有一塊ROM芯片，里面固化的程序可以對硬盤進行初始化，執行加電和啟動主軸電機，加電初始尋道、定位以及故障檢測等。在電路板上還安裝有容量不等的高速數據緩存芯片。讀寫電路的作用就是控制磁頭進行讀寫操作。磁頭驅動電路直接控制尋道電機，使磁頭定位。主

5、軸調速電路是控制主軸電機帶動盤體以恒定速率轉動的電路。緩存（Cache）對磁盤性能所帶來的作用是毋庸置疑的，在讀取零碎文件數據時，大緩存能帶來非常大的優勢。 在硬盤的一端有電源接口插座、主從設置跳線器和數據線接口插座，電源插口與主機電源相聯，為硬盤工作提供電力保證。數據接口則是硬盤數據和主板控制器之間進行傳輸交換的紐帶，根據聯接方式的差異，分為EIDE接口、SCSI接口和SATA串口。EIDE接口多用在桌面硬盤，經常聽說的40針、80芯的接口電纜指的就是這類數據線，如圖2-4所示。SCSI接口則多用在網絡服務器和高檔圖形工作站中，如圖2-5所示。SATA串口數據傳輸目前最高達到150MB/S，

6、是當前的主流產品，如圖2-6所示。圖2-4 硬盤EIDE接口圖2-5 硬盤SCSI接口 （68針）圖2-6 硬盤SATA接口 S-ATA采用點對點連接方式，因此每個S-ATA線纜（或通道）只能連接一塊硬盤，相應的也就不必像并行硬盤那樣設置主、從跳線。 硬盤內部結構由固定面板、控制電路和板、磁頭、盤片、主軸、電機、接口及其它附件組成，其中磁頭盤片組件是構成硬盤的核心，它封裝在硬盤的凈化腔體內，包括有浮動磁頭組件、磁頭驅動機構、盤片、主軸驅動裝置及前置讀寫控制電路這幾個部份。 圖2-7揭開硬盤面板 圖2-8內部結構 磁頭組件。這個組件是硬盤中最精密的部位之一，它由讀寫磁頭、傳動手臂、傳動軸三部分組

7、成。磁頭是硬盤技術中最重要和關鍵的一環，實際上是集成工藝制成的多個磁頭的組合，采用非接觸式頭、盤結構，加電后在高速旋轉的磁盤表面移動，與盤片之間的間隙只有0.10.3m，這樣可以獲得很好的數據傳輸率，如圖2-9所示。 圖2-9 磁頭組件 磁頭驅動機構。磁頭驅動機構由電磁線圈電機、磁頭驅動小車、防震動裝置構成，高精度的輕型磁頭驅動機構能夠對磁頭進行正確的驅動和定位，并能在很短的時間內精確定位系統指令指定的磁道。 磁盤片。盤片是硬盤存儲數據的載體，現在硬盤盤片大多采用金屬薄膜材料，這種金屬薄膜與軟盤的不連續顆粒載體相比具有更高的存儲密度、高剩磁及高矯頑力等優點。 主軸組件。主軸組件包括主軸部件如軸

8、承和驅動電機等。隨著硬盤容量的擴大和速度的提高，主軸電機的速度也在不斷提升，有廠商開始采用精密機械工業的液態軸承電機技術（FDB）。采用FDB電機不僅可以使硬盤的工作噪音降低許多，而且還可以增加硬盤的工作穩定性。 前置控制電路。前置電路控制磁頭感應的信號、主軸電機調速、磁頭驅動和伺服定位等，由于磁頭讀取的信號微弱，將放大電路密封在腔體內可減少外來信號的干擾，提高操作指令的準確性。目前，微機上安裝的硬盤幾乎都是采用溫徹斯特（Winchester）技術制造的硬盤，這種硬盤也被稱為溫盤。這種結構的特點為：（1）磁頭、盤片及運動機構密封在盤體內；（2）磁頭在啟動、停止時與盤片接觸，而在工作時因盤片高速

9、旋轉，從而帶動磁頭“懸浮”在盤片上面呈飛行狀態（空氣動力學原理），這個“懸浮”的高度約為0.1微米0.3微米，這個高度是非常小的，圖2-10標出了這個高度與頭發、煙塵和手指印的大小比較關系，從這里就可以直觀的“看”出這個高度到底有多“高”了；圖2-10 磁頭高度 （3）磁頭工作時與盤片不直接接觸，所以磁頭的加載較小，磁頭可以做得很精致，檢測磁道的能力很強，可大大提高位密度；（4）磁盤表面非常平整光滑，可以做鏡面使用。每個盤片的每個面都有一個讀寫磁頭，磁盤盤面區域的劃分如圖2-23所示。與磁頭接觸的表面靠近主軸，即線速度最小的地方，是一個特殊的區域，它不存放任何數據，稱為啟停區或著陸區（Land

10、ingZone），啟停區外就是數據區。在最外圈，離主軸最遠的地方是“0”磁道，而硬盤數據的存放就是從最外圈開始的 。圖2-11硬盤盤片的啟停區和數據區 5.“濕盤”技術 如果要把磁盤密度進一步增大，目前以金屬薄膜盤片以及玻璃盤片為 基礎的“溫盤”技術便無能為力了，我們知道，當磁盤密度達到一定程度時，信號便會變得更加微弱，并且相鄰信號之間的干擾也更為嚴重 要解決這個問題只能把磁頭進一步貼近盤片，但目前的磁頭飛行高度己 不到0.08um，要進一步令磁頭靠近盤片非常困難，因為這要克服磁頭抖 動及盤片細微凹凸等引起的問題。為此，有人提出干脆把磁頭緊貼磁盤 (Contact recording)，就像錄

11、音機那樣。但對盤片及磁頭而言，這種接 觸是致命的，磁頭與盤片會兩敗俱傷于是，一種全新的盤片一“濕盤 ”(wet disk)，被提上研發口程，“濕盤”可以最大限度地減少磁頭與 盤片的摩擦，但其中還有下少技術與工藝上的問題有待解決。我們期待 著這新型磁盤材鈞的早日間世。2.4.1 盤片 硬盤的盤片一般用鋁合金作基片，高速旋轉的硬盤也有用玻璃作基片的。玻璃基片更容易達到其要求的平面度和光潔度，并且有很高的硬度。磁頭傳動裝置是使磁頭部件作徑向移動的部件，磁頭傳動裝置以很小的等距離使磁頭部件作徑向移動，用以變換磁道。 硬盤的每一個盤片都有兩個盤面（Side），即上、下盤面，一般每個盤面都利用上，即都裝上

12、磁頭可以存儲數據，成為有效盤片，也有極個別的硬盤其盤面數為單數。每一個這樣的有效盤面都有一個盤面號，按順序從上而下自“0”開始依次編號。在硬盤系統中，盤面號又叫磁頭號，就是因為每一個有效盤面都有一個對應的讀寫磁頭。硬盤的盤片組在214片不等，通常有23個盤片，故盤面號（磁頭號）為03或05。 磁盤在格式化時被劃分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道（Track）。磁道從外向內自0開始順序編號。硬盤的每一個盤面有3001024個磁道，新式大容量硬盤每面的磁道數更多，如圖2-12所示。信息以脈沖串的形式記錄在這些軌跡中，這些同心圓不是連續記錄數據，而是被劃分成一段段的圓弧，每段圓弧叫做一個扇區，扇

13、區從“1”開始編號，每個扇區中的數據是作為一個單元同時讀出或寫入的。一個標準的3.5英寸硬盤盤面通常有幾百到幾千條磁道。這些磁道是看不見的，它們只是盤面上以特殊形式磁化了的一些磁化區。這些磁道是在磁盤格式化時就規劃好了的。 圖2-12磁頭、柱面和扇區 所有盤面上的同一磁道構成一個圓柱，通常稱作柱面（Cylinder），每個圓柱上的磁頭，由上而下從“0”開始編號。數據的讀寫是按柱面進行的，即磁頭在讀寫數據時首先在同一柱面內從“0”磁頭開始進行操作，依次向下在同一柱面的不同盤面即磁頭上進行操作，只在同一柱面所有的磁頭全部讀寫完畢后才移動磁頭轉移到下一柱面。也就是說，一個磁道已寫滿數據，就在同一柱面

14、的下一個盤面來寫，一個柱面寫滿后，才移到下一個柱面，從下一個柱面的1扇區開始寫數據。而不是在同一盤面的下一磁道來寫，一個盤面寫滿后再從下一個盤面的0磁道開始寫，讀數據也是按照這種方式進行，這樣就提高了硬盤的讀/寫效率。 操作系統以扇區（Sector）形式將信息存儲在硬盤上，每個扇區包括512個字節的數據和一些其他信息。一個扇區有兩個主要部分：存儲數據地點的標識符和存儲數據的數據段，如圖2-13所示。 圖2-13 硬盤扇區的構成 標識符就是扇區頭標，包括有組成扇區三維地址的三個數字：扇區所在的磁頭（或盤面）、磁道（或柱面號），以及扇區在磁道上的位置即扇區號。頭標中還包括一個字段，其中有顯示扇區是

15、否能可靠存儲數據，或者是否已發現某個故障因而不宜使用的標記。有些硬盤控制器在扇區頭標中還記錄有指示字，可在原扇區出錯時指引磁盤轉到替換扇區或磁道。最后，扇區頭標以循環冗余校驗（CRC）值作為結束，以供控制器檢驗扇區頭標的讀出情況，確保準確無誤。扇區的第二個主要部分是存儲數據的數據段 硬盤的容量由盤面數（磁頭數）、柱面數和扇區數決定，其計算公式為：硬盤容量盤面數柱面數扇區數512字節硬盤容量單位 ：KB（Kilobyte）、MB（Megabyte）、GB（Gigabyte）、TB（Terabyte）、PB（Petabyte）、EB（Exabyte） 各種單位之間的換算關系如下：1KB210B1，

16、024Byte1MB210KB220B1，048，576Byte1GB210MB220KB230B=1，073，741，824Byte1TB210GB220MB230KB240B=1，099，511，627，776Byte1PB210TB220GB230MB240KB=250B=1，125，899，906，842，624Byte1EB210PB220TB230GB240MB=250KB=260B=152，921，504，606，846，976Byte系統在管理硬盤扇區時以簇為單位進行，并采用LBA方式來定位扇區。 LBA，全稱為Logic Block Address（即扇區的邏輯塊地址）。顯然

17、，它是相對硬盤扇區三維物理地址而言的。扇區的三維物理地址與硬盤上的物理扇區一一對應，即三維物理地址可完全確定硬盤上的物理扇區。那么為什么還要引入LBA地址呢？首先，由于INT 13的限制，三維地址C/H/S的最大值只能為1024/16/63，容量最大只能達到10241663512 Byte =1032192Byte=504MB。另外，在系統管理文件時去記錄煩瑣的C/H/S也非常吃力，效率非常低，使用邏輯扇區后，可在硬盤讀寫操作時脫離柱面、磁頭等硬件參數的制約。由DOS假設硬盤的全部存儲區域都由一系列的扇區組成，每個扇區固定包含512個字節。此外，在硬盤中每4、8、16個或更多的扇區組成一個簇，在對一個具體的簇進行讀寫操作時，DOS劃分一個一維數據的邏輯扇區號要比指出“簇200”在“柱面40、磁頭2、扇區512”要簡單一些。如果一個簇的扇區跨越在兩個盤面（即兩個磁頭）之間，用“柱面、磁頭、扇區”的表示方法就更復雜了，這樣就引入了LBA的概念。在LBA方式下