什么是硬盘硬盘物理特征介绍详解
一、硬盘的物理特征
先从硬盘的外观看看它长啥样
在从硬盘的物理结构可以看到它由以下部分:盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份。
所有的盘片(一般硬盘里有多个盘片,盘片之间平行)都固定在一个主轴上。在每个盘片的存储面上都有一个磁头,磁头与盘片之间的距离很小(所以剧烈震动容易损坏),磁头连在一个磁头控制器上,统一控制各个磁头的运动。磁头沿盘片的半径方向动作,而盘片则按照指定方向高速旋转,这样磁头就可以到达盘片上的任意位置了。
硬盘基本的物理结构就是这样子的。
二、硬盘的数据组织(所谓软件、固件逻辑部分)
那么硬盘到底是如何工作的呢?至于硬盘是如何进行读写的,必须要知道硬盘是如何管理使用磁盘的,所谓硬盘的数据组织。硬盘将扇区划分在磁盘盘片上,然后将这些扇区编号,统一管理。按照软件(含固件)指令移动磁头按照磁道轨迹在盘片上来回运动,定位扇区,进而读、写。下面是一下枯燥的术语,有兴趣的可以看一下。
扇区:
整个硬盘上一般有很多的盘片组成,每个盘片如同切西瓜一样被“切”成一块一块的扇面,同时沿着半径的方向被划分成了很多同心圆,就是传说中的磁道,每条磁道被扇面切成很多的扇形区域叫做扇区(扇区是从磁盘读出和写入信息的最小单位,通常大小为512字节),不同盘片上的同半径磁道组成了柱面,这些都是磁盘物理上的概念,知道便可。
磁盘的容量:
磁头数 × 磁道(柱面)数 × 每道扇区数 × 每扇区字节数
磁头(head)数:
每个盘片一般有上下两面,分别对应1个磁头,共2个磁头;
磁道(track)数:
磁道是从盘片外圈往内圈编号0磁道,1磁道...,靠近主轴的同心圆用于停靠磁头,不存储数据;
柱面(cylinder)数:
同磁道数量;
扇区(sector)数:
每个磁道都别切分成很多扇形区域,每道的扇区数量相同;
圆盘(platter)数:
就是盘片的数量。
寻址模式:
LBA(Logical Block Addressing)。在LBA地址中,地址不再表示实际硬盘的实际物理地址(柱面、磁头和扇区)。LBA编址方式将CHS这种三维寻址方式转变为一维的线性寻址,它把硬盘所有的物理扇区的C/H/S编号通过一定的规则转变为一线性的编号,系统效率得到大大提高,避免了烦琐的磁头/柱面/扇区的寻址方式。在访问硬盘时,由硬盘控制器再将这种逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址。
LBA下的编号,扇区编号是从0开始。
逻辑扇区号LBA的公式:
LBA(逻辑扇区号)=磁头数 × 每磁道扇区数 × 当前所在柱面号 + 每磁道扇区数 × 当前所在磁头号 + 当前所在扇区号 – 1
例如:CHS=0/0/1,则根据公式LBA=255 × 63 × 0 + 63 × 0 + 1 – 1= 0
也就是说物理0柱面0磁头1扇区,是逻辑0扇区。
其实硬盘“很简单”,你知道扇区在哪,然后把字节读出或写入。
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