3.1硬盘结构
结构图
3.1.1 盘面上的数据组织
硬盘首先在逻辑上被划分为此道、柱面、扇区。
每个盘面都有一个读写磁头,磁头起初停在盘面最内圈,即线速度最小的地方。这是一个特殊区域,它不存放任何数据,称为起停区或着陆区。启停区外就是数据区。在最外圈,离主轴最远的地方是0磁道,硬盘数据存放的就是从最外圈开始的。
1.盘面
硬盘的每一个盘面都有两个盘面,即上下盘面。每个盘面都能利用,都可以做数据存储,成为有效盘片,每一个这样的有效盘面都有一个盘面号从上到下的顺序从0开始依次编号。盘面好又叫磁头号。
2.磁道
磁盘在格式化时被划分为许多同心圆,这些同心圆轨迹被叫做磁道。磁道时从最外圈向内圈从0开始顺序编号。硬盘的每一个盘面有300~1024个磁道,新式大容量硬盘每面的磁道数更多。每段圆弧交租一个扇区,扇区从1开始编号,每个扇区中的数据作为一个单元,同时读出或者写入,是读写的最小单位
3.柱面
所有盘面上的同一磁道,在竖直方向上构成一个援助,通常称作柱面。每个圆柱上的磁头由上而下,从0开始编号。数据的读写按柱面进行,即磁头的读写数据时,首先在同一柱面内从0磁头开始进行操作,依次向下在同一柱面的不同盘面(即磁头上)进行操作。只有在同一柱面所有的磁头全部读写完后磁头才转移到下一柱面,因为磁头只需要通过电子切换即可,而柱面则必须通过机械切换,即寻道。
4.扇区
(1)扇区头标
将每个环形磁道进行等距离切割,形成等长度的圆弧,每个圆弧就是一个扇区。划分扇区的目的是为了使数据存储更加条理化,就像一个大仓库要划分更多的房间一样。每个扇区可以存放512B的数据和一些其他信息。一个扇区主要有两部分:存储数据地点的标识符和存储数据的数据段。
扇区头标包括组成扇区的三级地址的三个数字。柱面、磁头和扇区三者简称CHS。磁头通过读取当前扇区的头标中的CHS地址,就可以知道当前是处于盘片上的哪个位置。
LBA编址方式不再划分柱面和磁头号,这些数据由硬盘自身保留,而磁盘对外提成算的地址全部为线性的地址,即LBA地址。
(2)扇区编号和交叉因子
MFM (Modified Frequency Modulation, 改进型调频制编码)
如果是读数据,控制电路会计算此数据的ECC码,然后把ECC码与已记录的ECC码相比较;如果是写数据,控制电路会计算出此数据的ECC码存储到数据部分的末尾。在控制电路对此扇区中的数据进行必要的处理期间,磁盘会继续旋转。由于对信息的后续处理,需要耗费一定的时间,在这段时间磁盘可能已经旋转了相当的角度。
从同一个盘面的一个磁道转到另一个磁道,也就是从一个柱面转到下一个柱面,这个动作叫换道。
换道时候,以原先的磁道所在位置为基准,把新的磁道上全部扇区编号移动约一个或几个扇区位置,这就是磁盘扭斜。
3.1.1 硬盘控制电路简介
一个磁性子是一个区域,这个区域存在若干磁性分子,这些磁性分子聚集道一起,直到磁头可以感觉到它的磁性为止。此外,磁盘中还需要电路。
3.1.3 磁盘的IO单位
磁盘读写的时候,都是以扇区为最小寻址单位的,一个扇区的大小是512B。无论读写是否能够用完一个扇区,这个扇区都要算用完了。