硬盤基本知識：物理構造和邏輯單元

　　首先簡單認識一下硬盤的物理結構，硬盤內部的物理結構很復雜，只能從大的顆粒度去看內部的結構。下面是小編為大家搜集整理出來的有關于硬盤基本知識：物理構造和邏輯單元，希望可以幫助到大家！

　　總體來說，硬盤結構包括：盤片、磁頭、盤片主軸、控制電機、磁頭控制器、數據轉換器、接口、緩存等幾個部份。所有的盤片（一般硬盤里有多個盤片，盤片之間平行）都固定在一個主軸上。在每個盤片的存儲面上都有一個磁頭，磁頭與盤片之間的距離很小（所以劇烈震動容易損壞），磁頭連在一個磁頭控制器上，統一控制各個磁頭的運動。磁頭沿盤片的半徑方向動作，而盤片則按照指定方向高速旋轉，這樣磁頭就可以到達盤片上的任意位置了。

　　先上幾張美圖：

　　基本的結構就是這樣子的，至于硬盤是如何進行讀寫的，必須要知道磁盤盤片是如何劃分的？否則你只知道磁頭在盤片上動來動去。

　　盤片上涉及的基本概念

　　整個硬盤上一般有很多的盤片組成，每個盤片如同切西瓜一樣被“切”成一塊一塊的扇面，同時沿著半徑的方向被劃分成了很多同心圓，就是傳說中的磁道，每條磁道被扇面切成很多的扇形區域叫做扇區（扇區是從磁盤讀出和寫入信息的最小單位，通常大小為512字節），不同盤片上的同半徑磁道組成了柱面，這些都是磁盤物理上的概念，知道便可。有了這些概念，我幫便可以計算磁盤的容量：

　　磁頭數 × 磁道(柱面)數 × 每道扇區數 × 每扇區字節數

　　l 磁頭（head）數：每個盤片一般有上下兩面，分別對應1個磁頭，共2個磁頭；

　　l 磁道（track）數：磁道是從盤片外圈往內圈編號0磁道，1磁道...，靠近主軸的同心圓用于停靠磁頭，不存儲數據；

　　l 柱面（cylinder）數：同磁道數量；

　　l 扇區（sector）數：每個磁道都別切分成很多扇形區域，每道的扇區數量相同；

　　l 圓盤（platter）數：就是盤片的數量。

　　硬盤上的數據定位

　　每個扇區可存儲128×2的N次方（N＝0.1.2.3）字節的數據（一般為512B），扇區為數據存儲的最小單元，從上圖可知，外圈的扇區面積比內圈大，為何存儲的數據量相同，這是因為內外圈使用的磁物質密度不同，但現在的硬盤已經采用內外圈同密度物質來存儲數據了，以減少類似“大面積小數據”的浪費情況。（此時的內外磁道的扇區數量將不同，具體細節省略）

　　有了扇區（sector），有了柱面（cylinder），有了磁頭（head），顯然可以定位數據了，這就是數據定位(尋址)方式之一，CHS（也稱3D），對早期的磁盤（上圖所示）非常有效，知道用哪個磁頭，讀取哪個柱面上的第幾扇區就OK了。CHS模式支持的硬盤容量有限，用8bit來存儲磁頭地址，用10bit來存儲柱面地址，用6bit來存儲扇區地址，而一個扇區共有512Byte，這樣使用CHS尋址一塊硬盤最大容量為256 * 1024 * 63 * 512B = 8064 MB(1MB = 1048576B)（若按1MB=1000000B來算就是8.4GB）

　　但現在很多硬盤采用同密度盤片，意味著內外磁道上的扇區數量不同，扇區數量增加，容量增加，3D很難定位尋址，新的尋址模式：LBA(Logical Block Addressing)。在LBA地址中，地址不再表示實際硬盤的實際物理地址（柱面、磁頭和扇區）。LBA編址方式將CHS這種三維尋址方式轉變為一維的線性尋址，它把硬盤所有的物理扇區的C/H/S編號通過一定的規則轉變為一線性的編號，系統效率得到大大提高，避免了煩瑣的磁頭/柱面/扇區的尋址方式。在訪問硬盤時，由硬盤控制器再將這種邏輯地址轉換為實際硬盤的物理地址。

　　LBA下的編號，扇區編號是從0開始。

　　邏輯扇區號LBA的公式：

　　LBA(邏輯扇區號)=磁頭數 × 每磁道扇區數 × 當前所在柱面號 + 每磁道扇區數 × 當前所在磁頭號 + 當前所在扇區號 – 1

　　例如：CHS=0/0/1，則根據公式LBA=255 × 63 × 0 + 63 × 0 + 1 – 1= 0

　　也就是說物理0柱面0磁頭1扇區，是邏輯0扇區。

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