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“格式化”的真正意义你了解吗?

2020-10-28    
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我们的磁盘等存储设备投入使用之前都必须要做格式化,那格式化到底是做什么的呢?

首先,我们来说说磁盘的工作原理:

“格式化”的真正意义你了解吗?

硬盘盘片是将纳米级别的磁性颗粒附着在盘片的表面上,这些磁性颗粒通过被划分成称为磁道的若干个同心圆,在每个同心圆的磁道上就好像有无数的任意排列的小磁铁,它们分别代表着0和1的状态。当这些小磁铁受到来自磁头的磁力影响时,其排列的方向会随之改变。利用磁头的磁力控制指定的一些小磁铁方向,使每个小磁铁都可以用来储存信息。

在磁盘刚刚被制造出来时候,磁盘上的磁性颗粒磁场方向指向是随机的。通电以后,盘片在主轴电机的带动下以很高的速度旋转(7200转/分、10000转/分或15000转/分等),磁头开始修改磁性颗粒的磁场排列,把磁盘表面磁性颗粒的磁场方向修改的有一定规律,数据就写入磁盘了。

按照某种固定的、重复的格式,把数据写入磁盘,形成一个个的扇状区域,称为“扇区”(数据读写的基本单元);同半径的扇区组成的圆圈称之为“磁道”。

“格式化”的真正意义你了解吗?

刚出厂的磁盘,磁性颗粒的磁场方向排列是随机的,所以此时的磁盘是“没有格式”的。

经过磁头的写入之后,磁性颗粒的磁场方向排列就变得有了规则即有了格式。

这种从无规则的磁场排列,变为有规则的磁场排列的过程,称之为“格式化”,也就是把无规则的磁盘格式化出有规则的扇区。这种格式化可以理解为低级格式化。

每块硬盘在出厂时,已由硬盘生产商进行低级格式化,因此通常使用者无需再进行低级格式化操作。

接下来,扇区要按照某种规则规划成文件系统。事先应该想好怎么规划,

在window系统设计中,这个文件系统分为:

NTFS:单文件最大2TB,支持加密、压缩、权限、配额等高级功能,是PC内置硬盘的默认文件系统。

FAT32:改进自DOS的FAT16,单文件最大4GB,稳定性和兼容性好,是U盘的默认文件系统。

exFAT:单文件最大理论上可达16EB,即避免了NTFS对U盘的过量写入,又避免了FAT32单文件最大4GB的限制,是专门设计用来在嵌入式设备/闪存/U盘上使用的文件系统。

如果文件系统是在linux系统中的话,就根据EXT2 ,EXT3 ,EXT4 等规划来。

"文件系统"是按照某种高层的逻辑组合的一堆扇区,自然它也有格式,而且是更高级的格式。

磁盘的格式化过程:

 

把初始的磁盘“低级格式化”出一堆扇区,再把这些扇区“高级格式化”为文件系统。

简而言之,当我们给磁盘等做"格式化"的时候,做的是"高级格式化"。将磁盘格式化成可以被操作系统使用的文件系统格式。

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