轉自：https://blog.csdn.net/liang0000zai/article/details/14929853
盤面，磁道,柱面,扇區
磁盤結構及讀寫特性（另一篇）
http://book.51cto.com/art/201012/238190.htm
1. 盤面
一個盤片都有兩個盤面（Side），即上、下盤面，一般每個盤面都會利 用，都可以存儲數據，成為
有效盤片，也有極個別的硬盤盤面數為單數。每一個這樣的有效盤面都有一個盤面號，按順序從上至下從
“0”開始依次編號。在硬盤系 統中，盤面號又叫磁頭號，因為每一個有效盤面都有一個對應的讀寫磁頭。
硬盤的盤片組在2～14片不等，通常有2～3個盤片，故盤面號（磁頭號）為0～3或 0～5。
2. 磁道
磁盤在格式化時被划分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道（Track）。磁道從外向內從0開始順序
編號。硬盤的每一個盤面有300～1 024個磁道，新式大容量硬盤每面的磁道數更多。信息以脈沖串的形式記
錄在這些軌跡中，這些同心圓不是連續記錄數據，而是被划分成一段段的圓弧，這些圓弧 的角速度一樣。
由於徑向長度不一樣，所以，線速度也不一樣，外圈的線速度較內圈的線速度大，即同樣的轉速下，外圈在
同樣時間段里，划過的圓弧長度要比內圈 划過的圓弧長度大。每段圓弧叫做一個扇區，扇區從“1”開始編
號，每個扇區中的數據作為一個單元同時讀出或寫入。一個標准的3.5寸硬盤盤面通常有幾百到 幾千條磁道
。磁道是“看”不見的，只是盤面上以特殊形式磁化了的一些磁化區，在磁盤格式化時就已規划完畢。
3. 柱面
所有盤面上的同一磁道構成一個圓柱，通常稱做柱面（Cylinder），每個圓柱上的磁頭由上而下從“0”
開始編號。數據的讀/寫按柱面進行，即磁 頭讀/寫數據時首先在同一柱面內從“0”磁頭開始進行操作，依
次向下在同一柱面的不同盤面即磁頭上進行操作，只在同一柱面所有的磁頭全部讀/寫完畢后磁頭 才轉移到
下一柱面，因為選取磁頭只需通過電子切換即可，而選取柱面則必須通過機械切換。電子切換相當快，比在
機械上磁頭向鄰近磁道移動快得多，所以，數據 的讀/寫按柱面進行，而不按盤面進行。也就是說，一個磁
道寫滿數據后，就在同一柱面的下一個盤面來寫，一個柱面寫滿后，才移到下一個扇區開始寫數據。讀數
據也按照這種方式進行，這樣就提高了硬盤的讀/寫效率。
一塊硬盤驅動器的圓柱數（或每個盤面的磁道數）既取決於每條磁道的寬窄（同樣，也與磁頭的大小
有關），也取決於定位機構所決定的磁道間步距的大小。
4.扇區
操作系統以扇區（Sector）形式將信息存儲在硬盤上，每個扇區包括512個字節的數據和一些其他信息。
一個扇區有兩個主要部分：存儲數據地點的標識符和存儲數據的數據段。
扇區的第一個主要部分是標識符。標識符，就是扇區頭標，包括組成扇區三維地址的三個數字：扇區所
在的磁頭（或盤面）、磁道（或柱面號）以及扇區在磁 道上的位置即扇區號。頭標中還包括一個字段，其
中有顯示扇區是否能可靠存儲數據，或者是否已發現某個故障因而不宜使用的標記。有些硬盤控制器在扇區
頭標中 還記錄有指示字，可在原扇區出錯時指引磁盤轉到替換扇區或磁道。最后，扇區頭標以循環冗余校
驗（CRC）值作為結束，以供控制器檢驗扇區頭標的讀出情況， 確保准確無誤。
扇區的第二個主要部分是存儲數據的數據段，可分為數據和保護數據的糾錯碼（ECC）。在初始准備期間
，計算機用512個虛擬信息字節（實際數據的存放地）和與這些虛擬信息字節相應的ECC數字填入這個部分。
4、硬盤的讀寫原理
系統將文件存儲到磁盤上時，按柱面、磁頭、扇區的方式進行，即最先是第1磁道的第一磁頭下（也就是
第1盤面的第一磁道）的所有扇區，然后，是同一柱面的下一磁頭，……，一個柱面存儲滿后就推進到下一個
柱面，直到把文件內容全部寫入磁盤。
系統也以相同的順序讀出數據。讀出數據時通過告訴磁盤控制器要讀出扇區所在的柱面號、磁頭號和扇
區號（物理地址的三個組成部分）進行。磁盤控制器則 直接使磁頭部件步進到相應的柱面，選通相應的磁頭，等待要求的扇區移動到磁頭下。在扇區到
來時，磁盤控制器讀出每個扇區的頭標，把這些頭標中的地址信息與 期待檢出的磁頭和柱面號做比較（即尋
道），然后，尋找要求的扇區號。待磁盤控制器找到該扇區頭標時，根據其任務是寫扇區還是讀扇區，來決
定是轉換寫電路， 還是讀出數據和尾部記錄。找到扇區后，磁盤控制器必須在繼續尋找下一個扇區之前對
該扇區的信息進行后處理。如果是讀數據，控制器計算此數據的ECC碼，然 后，把ECC碼與已記錄的ECC碼相
比較。如果是寫數據，控制器計算出此數據的ECC碼，與數據一起存儲。在控制器對此扇區中的數據進行必要
處理期間，磁盤繼續旋轉。
一個盤片都有兩個盤面（Side），即上、下盤面，一般每個盤面都會利 用，都可以存儲數據，成為
有效盤片，也有極個別的硬盤盤面數為單數。每一個這樣的有效盤面都有一個盤面號，按順序從上至下從
“0”開始依次編號。在硬盤系 統中，盤面號又叫磁頭號，因為每一個有效盤面都有一個對應的讀寫磁頭。
硬盤的盤片組在2～14片不等，通常有2～3個盤片，故盤面號（磁頭號）為0～3或 0～5。
2. 磁道
磁盤在格式化時被划分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道（Track）。磁道從外向內從0開始順序
編號。硬盤的每一個盤面有300～1 024個磁道，新式大容量硬盤每面的磁道數更多。信息以脈沖串的形式記
錄在這些軌跡中，這些同心圓不是連續記錄數據，而是被划分成一段段的圓弧，這些圓弧 的角速度一樣。
由於徑向長度不一樣，所以，線速度也不一樣，外圈的線速度較內圈的線速度大，即同樣的轉速下，外圈在
同樣時間段里，划過的圓弧長度要比內圈 划過的圓弧長度大。每段圓弧叫做一個扇區，扇區從“1”開始編
號，每個扇區中的數據作為一個單元同時讀出或寫入。一個標准的3.5寸硬盤盤面通常有幾百到 幾千條磁道
。磁道是“看”不見的，只是盤面上以特殊形式磁化了的一些磁化區，在磁盤格式化時就已規划完畢。
3. 柱面
所有盤面上的同一磁道構成一個圓柱，通常稱做柱面（Cylinder），每個圓柱上的磁頭由上而下從“0”
開始編號。數據的讀/寫按柱面進行，即磁 頭讀/寫數據時首先在同一柱面內從“0”磁頭開始進行操作，依
次向下在同一柱面的不同盤面即磁頭上進行操作，只在同一柱面所有的磁頭全部讀/寫完畢后磁頭 才轉移到
下一柱面，因為選取磁頭只需通過電子切換即可，而選取柱面則必須通過機械切換。電子切換相當快，比在
機械上磁頭向鄰近磁道移動快得多，所以，數據 的讀/寫按柱面進行，而不按盤面進行。也就是說，一個磁
道寫滿數據后，就在同一柱面的下一個盤面來寫，一個柱面寫滿后，才移到下一個扇區開始寫數據。讀數
據也按照這種方式進行，這樣就提高了硬盤的讀/寫效率。
一塊硬盤驅動器的圓柱數（或每個盤面的磁道數）既取決於每條磁道的寬窄（同樣，也與磁頭的大小
有關），也取決於定位機構所決定的磁道間步距的大小。
4.扇區
操作系統以扇區（Sector）形式將信息存儲在硬盤上，每個扇區包括512個字節的數據和一些其他信息。
一個扇區有兩個主要部分：存儲數據地點的標識符和存儲數據的數據段。
扇區的第一個主要部分是標識符。標識符，就是扇區頭標，包括組成扇區三維地址的三個數字：扇區所
在的磁頭（或盤面）、磁道（或柱面號）以及扇區在磁 道上的位置即扇區號。頭標中還包括一個字段，其
中有顯示扇區是否能可靠存儲數據，或者是否已發現某個故障因而不宜使用的標記。有些硬盤控制器在扇區
頭標中 還記錄有指示字，可在原扇區出錯時指引磁盤轉到替換扇區或磁道。最后，扇區頭標以循環冗余校
驗（CRC）值作為結束，以供控制器檢驗扇區頭標的讀出情況， 確保准確無誤。
扇區的第二個主要部分是存儲數據的數據段，可分為數據和保護數據的糾錯碼（ECC）。在初始准備期間
，計算機用512個虛擬信息字節（實際數據的存放地）和與這些虛擬信息字節相應的ECC數字填入這個部分。
4、硬盤的讀寫原理
系統將文件存儲到磁盤上時，按柱面、磁頭、扇區的方式進行，即最先是第1磁道的第一磁頭下（也就是
第1盤面的第一磁道）的所有扇區，然后，是同一柱面的下一磁頭，……，一個柱面存儲滿后就推進到下一個
柱面，直到把文件內容全部寫入磁盤。
系統也以相同的順序讀出數據。讀出數據時通過告訴磁盤控制器要讀出扇區所在的柱面號、磁頭號和扇
區號（物理地址的三個組成部分）進行。磁盤控制器則 直接使磁頭部件步進到相應的柱面，選通相應的磁頭，等待要求的扇區移動到磁頭下。在扇區到
來時，磁盤控制器讀出每個扇區的頭標，把這些頭標中的地址信息與 期待檢出的磁頭和柱面號做比較（即尋
道），然后，尋找要求的扇區號。待磁盤控制器找到該扇區頭標時，根據其任務是寫扇區還是讀扇區，來決
定是轉換寫電路， 還是讀出數據和尾部記錄。找到扇區后，磁盤控制器必須在繼續尋找下一個扇區之前對
該扇區的信息進行后處理。如果是讀數據，控制器計算此數據的ECC碼，然 后，把ECC碼與已記錄的ECC碼相
比較。如果是寫數據，控制器計算出此數據的ECC碼，與數據一起存儲。在控制器對此扇區中的數據進行必要
處理期間，磁盤繼續旋轉。
讀寫原理續：磁盤的讀寫順序都是從盤片的最外面開始向內讀寫，也就是從1柱面1磁道1扇區開始（0柱面0磁道1扇區為磁盤主引導扇區），然后尋道找到對應的扇區，再根據讀寫情況，切換電路對磁盤進行或讀或寫操作。但如果扇區編號（保存在扇區頭標）是按1,2,3的數字順序排列下去，那就可能出現一個讀寫效率的問題。比如扇區編號是按上面的情況排列在磁道上，那么當磁頭對扇區1讀寫完成后，如果由於盤片的旋轉速度過快或磁盤數據讀寫速度過慢，以致磁頭准備對扇區2進行讀寫時，磁頭卻轉到扇區2中間，磁道上的扇區間隔已不足以為磁盤提供讀寫下一扇區的准備時間，那么磁盤就需旋轉一周后回頭再對扇區2進行讀寫。這樣的話，磁盤讀寫一道磁道時，磁盤旋轉的周數就等於該磁道上的扇區數，這將大大降低磁盤的讀寫速率。因此，IBM的一位工程師就創出一種“交叉因子編碼”的方式來對扇區進行編號。比如交叉因子為2:1,也就是1與2之間相差兩扇區（比如第一位為扇區1,那么扇區2就在第三位），2與3也是如此，以此類推。如果磁盤旋轉通過扇區1、2之間的間隔的時間小於磁盤的准備時間，那么讀完一磁道的數據就需要磁盤旋轉兩周，否則就需旋轉一磁道的扇區數。若是“准備時間”仍不足的話可以用交叉因子為3:1。因此通過交叉因子編碼可以大大地提高磁盤讀寫速率，並充分利用磁盤空間，防止資源浪費。