硬盤物理結(jié)構(gòu)

以下三張圖片都是磁盤的實(shí)物圖，一個(gè)磁盤是由多塊堆放的瓷片組成的，所以磁頭的結(jié)構(gòu)也是堆疊的，他要對(duì)每一塊瓷片進(jìn)行讀取，磁頭是可以在不同磁道(在瓷片的表現(xiàn)為不同直徑的同心圓，磁道間是有間隔的)之間移動(dòng)的，來(lái)完成不同磁道之間的數(shù)據(jù)讀取，同一磁道不同扇區(qū)的數(shù)據(jù)通過馬達(dá)帶動(dòng)扇區(qū)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)讀取。

磁道 扇區(qū)和柱面

磁道(Track)：

每個(gè)盤面被劃分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道；磁道從外向內(nèi)從0開始順序編號(hào)。

扇區(qū)(Sector):

將一個(gè)盤面劃分為若干內(nèi)角相同的扇形，這樣盤面上的每個(gè)磁道就被分為若干段圓弧，每段圓弧叫做一個(gè)扇區(qū)。每個(gè)扇區(qū)中的數(shù)據(jù)作為一個(gè)單元同時(shí)讀出或?qū)懭?。硬盤的第一個(gè)扇區(qū)，叫做引導(dǎo)扇區(qū)。

在老式硬盤中，盡管磁道周長(zhǎng)不同，但每個(gè)磁道上的扇區(qū)數(shù)是相等的，越往圓心扇區(qū)弧段越短，但其存儲(chǔ)密度越高。不過這種方式顯然比較浪費(fèi)空間，因此現(xiàn)代硬盤則改為等密度結(jié)構(gòu)，這意味著外圍磁道上的扇區(qū)數(shù)量要大于內(nèi)圈的磁道，尋址方式也改為以扇區(qū)為單位的線性尋址。為了兼容老式的 3D 尋址方式，現(xiàn)代硬盤控制器中都有一個(gè)地址翻譯器將 3D 尋址參數(shù)翻譯為線性參數(shù)。

為了對(duì)扇區(qū)進(jìn)行查找和管理，需要對(duì)扇區(qū)進(jìn)行編號(hào)，扇區(qū)的編號(hào)從0磁道開始，起始扇區(qū)為1扇區(qū)，其后為2扇區(qū)、3扇區(qū)……，0磁道的扇區(qū)編號(hào)結(jié)束后，1磁道的起始扇區(qū)累計(jì)編號(hào)，直到最后一個(gè)磁道的最后一個(gè)扇區(qū)(n扇區(qū))。例如，某個(gè)硬盤有1024個(gè)磁道，每個(gè)磁道劃分為63個(gè)扇區(qū)，則0磁道的扇區(qū)號(hào)為1~63，1磁道的起始扇區(qū)號(hào)為64最后一個(gè)磁道的最后一個(gè)扇區(qū)號(hào)為64512。硬盤在進(jìn)行扇區(qū)編號(hào)時(shí)與軟盤有一些區(qū)別，在軟盤的一個(gè)磁道中，扇區(qū)號(hào)一次編排，即1、2、3……n扇區(qū)。由于硬盤的轉(zhuǎn)速較高，磁頭在完成某個(gè)扇區(qū)數(shù)據(jù)的讀寫后，必須將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿C(jī)，這需要一個(gè)時(shí)間，但是這時(shí)硬盤在繼續(xù)高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成后，磁頭讀寫第二個(gè)扇區(qū)時(shí)，磁盤已經(jīng)旋轉(zhuǎn)到了另外一個(gè)扇區(qū)。因此在早期硬盤中，扇區(qū)號(hào)是按照某個(gè)間隔系數(shù)跳躍編排的。

柱面(Cylinder)：

所有盤面上的同一磁道構(gòu)成一個(gè)圓柱，稱作柱面。數(shù)據(jù)的讀/寫按柱面從外向內(nèi)進(jìn)行，而不是按盤面進(jìn)行。定位時(shí)，首先確定柱面，再確定盤面，然后確定扇區(qū)。之后所有磁頭一起定位到指定柱面，再旋轉(zhuǎn)盤面使指定扇區(qū)位于磁頭之下。寫數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)前柱面的當(dāng)前磁道寫滿后，開始在當(dāng)前柱面的下一個(gè)磁道寫入，只有當(dāng)前柱面全部寫滿后，才將磁頭移動(dòng)到下一個(gè)柱面。在對(duì)硬盤分區(qū)時(shí)，各個(gè)分區(qū)也是以柱面為單位劃分的，即從什么柱面到什么柱面；不存在一個(gè)柱面同屬于多個(gè)分區(qū)。

磁道與柱面都是表示不同半徑的圓，在許多場(chǎng)合， 磁道和柱面可以互換使用。

主引導(dǎo)扇區(qū)

主引導(dǎo)扇區(qū)位于硬盤的0磁道0柱面1扇區(qū)，共512bytes，由三大部分組成：

硬盤主引導(dǎo)記錄MBR(Master Boot Record)占446bytes

分區(qū)表DPT(Disk Partition Table)占64bytes

硬盤有效標(biāo)志(Magic Number)占2bytes。

結(jié)束標(biāo)志

扇區(qū)最后兩個(gè)字節(jié)“55AA”是MBR的結(jié)束標(biāo)志。

主分區(qū)擴(kuò)展分區(qū) 邏輯分區(qū)

硬盤分區(qū)有三種，主磁盤分區(qū)、擴(kuò)展磁盤分區(qū)、邏輯分區(qū)。

一個(gè)硬盤主分區(qū)至少有1個(gè)，最多4個(gè)，擴(kuò)展分區(qū)可以沒有，最多　　1個(gè)。且主分區(qū)+擴(kuò)展分區(qū)總共不能超過4個(gè)。邏輯分區(qū)可以有若干個(gè)。

在linux中第一塊硬盤分區(qū)為sda分區(qū)，主分區(qū)編號(hào)為sda1-4，邏輯分區(qū)從5開始。

硬盤的容量=主分區(qū)的容量+擴(kuò)展分區(qū)的容量

擴(kuò)展分區(qū)的容量=各個(gè)邏輯分區(qū)的容量之和

主分區(qū)也可成為“引導(dǎo)分區(qū)”，會(huì)被操作系統(tǒng)和主板認(rèn)定為這個(gè)硬盤的第一個(gè)分區(qū)。所以C盤永遠(yuǎn)都是排在所有磁盤分區(qū)的第一的位置上。

總結(jié)

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