寫在前面的話：對於熟悉的硬盤，突然之間有好多疑問，電腦C、D、E、F盤在硬盤哪里呢？主分區、擴展分區分別對應的哪些扇區？主引導記錄和系統分區表在哪里呢？為什么有些硬盤貴，有些便宜，參數之間的差距到底意味着什么？操作系統如何和硬盤打交道的？操作系統中的文件到底是怎么存儲在硬盤里面的？什么是扇區、簇？硬盤到底是怎么存儲數據的？。。。。這些問題的解決，也許只需要了解很少的硬盤內部知識，可是我仍然想打開硬盤內部，看看里面到底是些什么......（圖片均來自互聯網）
===正文開始====
一、從硬盤外觀入手
在深入硬盤內部之前，我們有必要從整體的角度去審視一下硬盤，這里僅簡單的說一說，下圖一是一塊硬盤圖片：
圖一
我們的筆記本硬盤、台式機硬盤、移動硬盤，基本上都是這樣的“大”方塊，接下來我們從多個角度來審視一下硬盤：
（1）大小：大小會有所不同，一般台式機的為3.5寸大小，筆記本和移動硬盤的為2.5寸大小，還有一些1.8寸、1.3寸、1.0寸、0.85寸等大小的。
（2）接口：我們平時的移動硬盤，就是usb接口的；對於台式機和筆記本，硬盤在里面安裝着，就不是usb接口了，主要有IDE、SATA接口，看下圖二：
圖二
IDE就是我們說的並口，台式機為40針的一個接口，筆記本為44針的一個接口，只有一個接口，直接插在電腦里面，不過現在這種接口很少見了；另外一種SATA接口，由兩部分組成：一個7針的接口（數據接口）和一個15針接口（電源接口）。另外我們的移動硬盤是USB接口的，其實可以看成是台式機或筆記本電腦硬盤，里面有個SATA轉USB的PCB板，你可能會說，我能不能把我的移動硬盤拆開，然后把那個SATA轉USB的PCB板拆掉，然后當台式機或筆記本硬盤？不太好弄，因為目前很多原裝的移動硬盤內部已經沒有了SATA口，直接通過內部電路形式，以USB接口作為出口，供大家使用了，所以拆開移動硬盤也不好再利用了；你可能又問，那我的台式機或者筆記本硬盤是SATA接口的，能不能拆下來，當移動硬盤用呢？這個可以通過一個SATA轉USB的線來實現，這種線網上就有賣的，如果哪天想折騰一下自己的電腦或者電腦硬盤有問題想拆下來恢復一下數據，那么可以買根這樣的線試試，前段時間有個朋友的電腦啟動不了，我就是這樣把他的硬盤里面的數據給恢復了。
（3）前后面：前后面都是鐵皮包着，外面寫點兒廠家信息，沒有什么可說的。
上面看了一下硬盤的整體外觀，真正區分硬盤不同的以及內部的樣子，還需要我們去打開硬盤，看看里面有什么。我們一面一面的打開，下圖三給出了一個硬盤大卸八塊圖。
圖三
二、打開硬盤正面
我們打開硬盤的一面，能看到一個綠色的電路板，這里就是對硬盤進行控制的電路，以及一些芯片，具體可以看下下面圖四：
圖四
三、打開硬盤背面
前面啰啰嗦嗦了那么多，真正要講的其實才剛剛開始，我們打開硬盤的背面，才能看到數據到底存儲在哪里？數據到底是怎么讀寫的等等。
不同種類的硬盤，打開背面后，你看到的東西可能不同，這里的種類分為三種：（1）SSD硬盤，既固態硬盤。（2）HDD硬盤，即機械硬盤。（3）HHD混合硬盤。他們的區別先不講，后面會慢慢提到。我們先打開我們目前最常用，也相對最便宜的硬盤HDD機械硬盤，看看它里面到底是什么樣的，可以看看圖五.
圖五
上圖中可以看到各個組成部分，我們一部分一部分來講解。
（1）盤面：箭頭所指“磁盤”的地方，看着它是不是長的像光盤一樣，這個盤就是來存儲數據的，它不僅僅只有一張，而且是上下好幾張在一起的。
（2）磁頭（Head）：我們知道盤面是存儲數據的，那么它的數據怎么讀寫的呢，就是通過磁頭來讀寫的。磁頭有電感應式的，也有MR磁阻式的，這個磁頭就是能夠把盤面上存儲的磁信息轉換為電信號，進而能夠讀取信息了。這里注意，一個盤面有正反兩面，因此也對應正反兩個頭，分別對着盤面的正反兩面；盤面是多個上下疊放，因此也有多個磁頭與之對應，所以一般情況下：盤面數量=磁頭數量。（目前有些多磁頭技術的應用，一個盤面可能對應多個磁頭，這里先不考慮這種情況）。
（3）主軸馬達：盤面和磁頭如果是固定不動的，那么磁頭是無法讀到盤面其他地方的數據的，因此有一個主軸馬達，帶動着盤面高速旋轉，這個就是轉速，也就是我們平時看到的磁盤轉速，或者硬盤轉速，一般有5400,7200，10000以上的等等，速度越快，數據讀寫的越快，但是那么快轉速，自然發熱和功耗也多了。
（4）音圈馬達和磁頭臂：如果僅僅是盤面在主軸馬達帶動下轉還不夠，那樣的話磁頭僅僅能夠讀盤面的一圈數據，因此還需要磁頭也能運動，就是在音圈馬達和磁頭臂共同作用下，沿着盤面半徑方向運動，這樣就能夠讀整個盤面的內容了。磁頭在盤面高速旋轉下，在空氣流的作用下，會抬起很微小的高度，來讀寫數據。所以如果在硬盤正在讀寫數據的時候，去震動硬盤，那么很有可能使磁頭和盤面相碰，進而損耗硬盤，因此，硬盤讀寫過程中要減少震動。
備注：這里的主軸馬達和音圈馬達為什么能夠精確的定位到需要讀取的數據的地方呢？就是通過硬盤正面電路板里面的控制電路來精確控制的，而尋址方式可以采用CHS（柱面，磁頭，扇區）尋址方式或線性尋址。
（5）空氣過濾片：進出空氣來導出熱量，同時他有一個濾片在上面，過濾空氣中的灰塵。
備注：前面提到了SSD固態硬盤，它不像這里的一樣采用磁性盤面來存儲數據，而是采用閃存顆粒來存儲，無旋轉，而是由控制單元和存儲單元組成的，因此讀取速度更快，抗震動性更強。
好了，大體上講解了主要的組成部分，接下來，需要更加細致的去理解一下，往細致里面去看，自然也增加了一些新的名詞。
（1）磁道（Track）：我們讓磁頭固定住，然后讓盤面旋轉，那么磁頭所划出的同心圓，就稱為一個磁道，如果再加上磁頭的運動，那么磁盤上就形成了從外到里的一圈圈的磁道。看下圖：
那么多的磁道，為了好稱呼，因此給他們取了名詞，從外到里，分別叫做磁道0，磁道1，。。。，這里有三點需要說明的：一是磁道與磁道之間並不是之間相連的，而是有一段距離，要不然磁道和磁道之間磁性會相互干擾了；二是上圖中磁道畫的是一個“圓圈”，而實際上，磁道是有一定寬帶的，所以應該叫做“圓環”才對。如下圖：綠色的一個環就是一個磁道；三是磁道實際上是虛擬出來的，我們看到的就是一個像光盤一樣盤子，那些磁道只是被磁化了，我們想象成一個一個的磁道。
（2）扇區（Sector）：前面說了一個“圓環”就叫做一個磁道，里面可以存儲信息，如果再細分的話，這個磁道可以分成一截一截的，就叫做扇區，英文叫sector，上圖中藍色的部分；因此一個磁道由多個扇區組成的。每個扇區可以存儲512個字節，差不多0.5KB。
（3）柱面（Cylinder）：我們知道了磁道和扇區的概念，同時我們知道不是一個盤面存儲信息，而是多個盤面上下疊放在一起存儲信息，每個盤面都會有磁道，因此上下盤面中具有同一個編號的磁道就形成了一個圓柱，就稱為柱面。通過概念我們知道，一個磁盤的柱面數=磁道數。
再看下下面的圖，對上面的概念再加深一下理解：
四、進一步理解
前面把基礎的知識都給講了，這里總結一下：
（1）硬盤是由盤面來存儲數據的，每個盤面有許多磁道，從外到內編號依次為0,1,2,3...，每個磁道又是由許多個扇區組成的。還可以看看這個視頻增加些感性認識：探索電腦硬盤內部的秘密
（2）每個盤面對應一個磁頭來讀寫數據。
（3）相同編號的磁道組成了柱面。
因此：柱面數=磁道數，盤面數=磁頭數。
再來理解幾個概念
（1）平均訪問時間
我們知道數據是存儲在扇區里面的，我們要想讀取數據，就需要磁頭運動到指定的扇區，因此需要時間，這個時間就叫做“平均訪問時間”，這個時間由兩個部分組成，一個是磁頭找到相應磁道的時間，即“平均尋道時間”，這是靠磁頭運動來完成的；一個是找到相應的扇區，即“平均潛伏時間”，這是靠主軸帶動盤面的運動來完成的。
（2）磁盤的容量
磁盤容量=柱面數（或磁道數）*磁頭數（盤面數）*扇區數*512B，其中扇區數表示一個磁道有多少個扇區；磁道數表示一個盤面（正反兩面）有多少個磁道數；盤面數表示有多少個上下疊放的盤面。
上面的公式我們假定磁道內的扇區數目是相同，以前的磁盤技術確實是這么安排的，但是這樣有一個問題，那就是越往外，磁道的周長越長，但是扇區數一定，導致越往外圈，512B的數據量占用的空間越多，也即數據存儲密度越少，因此現在磁盤技術往往各個磁道的扇區數目不同，越往外，扇區數目越多。
（3）主引導記錄和系統分區表在哪里？
硬盤的第一個扇區（0磁道0磁頭1扇區）被保留為主引導扇區，里面保存了主引導記錄（MBR,Main）和硬盤分區表（DPT)。主引導記錄是一段程序代碼，可以對硬盤上安裝的操作系統進行引導；硬盤分區表存儲了硬盤的分區信息。
（4）磁頭復位節能技術
通過閑時對磁頭進行復位，來達到節能的目的。平時硬盤磁頭是怎么動的，可以看看這個視頻親眼看看硬盤是如何工作的。
就寫到這里吧，心里又有了幾個疑惑等待解決。
（5）扇區交叉和磁頭扭斜
為了提高磁盤訪問速度的，具體就不說了，太細節了。
（完）
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