计算机系统维护与管理：BIOS与磁盘分区

常用的子母缩写含义

OS：操作系统或输出系统
ROM:（Read-Only Memory）只读内存，是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。
RAM:（random access memory）随机存储内存，断电丢失其存储内容

BIOS

BIOS是英文Basic Input Output System的缩写，即“基本输入输出系统”，是固化到计算机内主板上的一个ROM芯
片上的一组程序，它保存着计算机最重要的基本输入/输出程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。 其主要功能是为计算机提供底层的、最直接的硬件设置和控制。

• 主要BIOS生产厂家为AMI、Insyde、Phonenix、南京百敖。

$$四大功能\{\begin{array}{ll}POST上电自检& \text{对应的设备检测代码(POST CODE)写在80H,若不通过停止并报警 }\\ BIOS系统启动自举程序& \\ BIOS中断& \\ BIOS设置& \text{系统启动的优先级在此设置 }\end{array}$$

CMOS

• 用于保存电脑重要信息
• 有时候需要主动清除CMOS中的信息，如忘记开机密码而无法启动程序，一般主板上有专门的跳线来解决这个问题。
  
  $$\begin{gathered} BIOS改为UEFI\{\begin{array}{ll}硬件接口方法\times & \\ 驱动/协议\surd & 编码99\%都由C语言完成\end{array} \\ UEFI概念划分\{\begin{array}{l}UEFI实体\{\begin{array}{l}UEFIApplication\\ OSLoader\\ UEFIDriver\end{array}\\ \\ 初始化平台框架：PEI+DXE\end{array} \end{gathered}$$

SATA

Serial Advanced Technology Attachment（串行高级技术附件）
$$SATA接口选择\{\begin{array}{l}独立冗余磁盘阵列RAID\{\begin{array}{l}RAID0\\ RAID1\\ RAID10(两个1组成0)\\ RAID5\end{array}\\ \\ IDE\end{array}$$

Raid 10其实结构非常简单，首先创建2个独立的Raid1，然后将这两个独立的Raid1组成一个Raid0，
虽然Raid10方案造成了50%的磁盘浪费，但是它提供了200%的速度和单磁盘损坏的数据安全性，并且当同时损坏的磁盘不在同一Raid1中，就能保证数据安全性。假如磁盘中的某一块盘坏了，整个逻辑磁盘仍能正常工作的。

RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。

$$\begin{gathered} \ast 进入BIOS设置：开机在BIOS自检画面出现时按Delete \\ \ast RAID逻辑硬盘组建：BIOS中SATA接口设置为RAID \\ \ast 检测UEFI是否启动：win+R启动cmd输入msinfo32查看 \end{gathered}$$

磁盘分区

$$磁盘分区的意义\{\begin{array}{l}A.有利于管理\\ B.技术限制\\ C.多文件系统\\ D.隔离故障\\ E.基于安全考虑\end{array}$$
•磁盘分区有哪三种类型？
$$磁盘分区\{\begin{array}{l}主分区(一块磁盘最少有一个)主分区中不能再划分其他类型的分区，因此每个主分区都相当于一个逻辑磁盘\\ 扩展分区(一块磁盘最多有一个)\\ 逻辑分区\end{array}$$
$Lunix系统常常在根目录“/”以外，划分一个“交换分区”（挂载"SWAP"），相当于Windows系统的虚拟内存$

$$\begin{gathered} 磁盘\{\begin{array}{l}转速恒定\\ 容量=柱面数\ast 扇区数\ast 512B\ast 磁头数\end{array} \\ SSD固态硬盘\{\begin{array}{l}读/写：的单位“页”\\ 擦除(不能覆盖写入)：的单位“块”>"页"\end{array} \end{gathered}$$

主引导扇区

$$\begin{array}{c}\begin{array}{c}主引导\\ 扇区\\ (磁盘上第一个扇区\\ 不属于任一分区)\end{array}\end{array}\{\begin{array}{l}MBR主引导记录(446B)\\ DPT磁盘分区表(64B)\begin{array}{c}\begin{array}{c}每个分区16B，则只能有4个主分区，或3个主分区1个逻辑分区\\ 一个分区最大2TB\\ (分区号1到4是主分区或扩展分区，逻辑分区只能从5开始)\end{array}\end{array}\\ 2个签名字节\end{array}$$
$$\begin{gathered} 主引导扇区读取流程： \\ POST上电自检，读取MBR，检查MBR是否有效，根据MBR中的代码启动引导程序 \end{gathered}$$

文件系统

$磁盘文件系统(FAT32\&NTFS)$

• 文件系统由哪三个部分组成？
  文件系统的接口，对对象操纵和管理的软件集合，对象及属性
• NTFS相对于FAT32的优点：
  $$\begin{gathered} 支持2GB更大分区 \\ 加密更安全 \\ 簇更小，产生的碎片更小 \end{gathered}$$

$$整数分区(NTFS/FAT格式)：NTFS（FAT）在分区时，所选取的柱面的个数为整数$$

•当一个文件被删除后，操作系统其实并没有删除数据 ，只是在硬盘前的索引区里标记 这块文件占用的区域为可覆盖的，因此在固态硬盘上，当全部闪存被写满一遍后，没有 空余 （从未写过）的块可以被使用的情况下，每次写入新的数据都需要先擦再写，导 致了写入速度下降。请提出一种方法，如何最大程度避免写入速度的下降？
$$\begin{gathered} 第一个就是定期运行垃圾回收程序(GC) \\ 第二个更好的途径就是当数据删除时候让系统告诉SSD数据没了，让SSD立即擦掉那些数据占用的块 \end{gathered}$$

$$为减轻磁盘I/O负担，扇区对齐的字节数应该\ge 文件系统的文件蔟大小，相对的对齐字节数越大，浪费空间$$