磁盤的結構


磁盤結構:

傳統的硬盤盤結構是像下面這個樣子的,它有一個或多個盤片,用於存儲數據。

盤片多采用鋁合金材料;中間有一個主軸,所有的盤片都繞着這個主軸轉動。

一個組合臂上面有多個磁頭臂,每個磁頭臂上面都有一個磁頭,負責讀寫數據。

 

 

 

 

 

磁盤一般有一個或多個盤片。每個盤片可以有兩面,即第一個盤片的正面為0面,反面為 1 面;第二個盤片的正面為 2 面…依次類推。

磁頭的編號也和盤面的編號是一樣的,因此有多少個盤面就有多少個磁頭。

盤面正視圖如下圖,磁頭的傳動臂只能在盤片的內外磁道之間移動。

因此不管開機還是關機,磁頭總是在盤片上面。

關機時,磁頭停在盤片上面,抖動容易划傷盤面造成數據損失,為了避免這樣的情況,所以磁頭都是停留在起停區的,起停區是沒有數據的。

 

 

 

每個盤片的盤面被划分成多個狹窄的同心圓環,數據就存儲在這樣的同心圓環上面,我們將這樣的圓環稱為磁道 (Track)。

每個盤面可以划分多個磁道,最外圈的磁道是0號磁道,向圓心增長依次為1磁道、2磁道…

磁盤的數據存放就是從最外圈開始的。

 

 

 

根據硬盤的規格不同,磁道數可以從幾百到成千上萬不等。

每個磁道可以存儲數 Kb 的數據,但是計算機不必要每次都讀寫這么多數據。

因此,再把每個磁道划分為若干個弧段,每個弧段就是一個扇區 (Sector)。

扇區是硬盤上存儲的物理單位,現在每個扇區可存儲 512 字節數據。

也就是說,即使計算機只需要某一個字節的數據,但是也得把這個 512 個字節的數據全部讀入內存,再選擇所需要的那個字節。

 

 

 

柱面是我們抽象出來的一個邏輯概念,簡單來說就是處於同一個垂直區域的磁道稱為柱面 ,即各盤面上面相同位置磁道的集合。

需要注意的是,磁盤讀寫數據是按柱面進行的,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,只有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。數據的讀寫是按柱面進行的,而不是按盤面進行,所以把數據存到同一個柱面是很有價值的。

磁盤被磁盤控制器所控制(可控制一個或多個),它是一個小處理器,可以完成一些特定的工作。比如將磁頭定位到一個特定的半徑位置;從磁頭所在的柱面選擇一個扇區;讀取數據等。

 

 

 

現代硬盤尋道都是采用CHS(Cylinder Head Sector)的方式,硬盤讀取數據時,讀寫磁頭沿徑向移動,移到要讀取的扇區所在磁道的上方,這段時間稱為尋道時間(seek time)。因讀寫磁頭的起始位置與目標位置之間的距離不同,尋道時間也不同。磁頭到達指定磁道后,然后通過盤片的旋轉,使得要讀取的扇區轉到讀寫磁頭的下方,這段時間稱為旋轉延遲時間(rotational latencytime)。然后再讀寫數據,讀寫數據也需要時間,這段時間稱為傳輸時間(transfer time)。

根據上文的信息,我們可以得出磁盤容量的計算公式為:

硬盤容量 = 盤面數 × 柱面數 × 扇區數 × 512字節


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