硬盘基础知识:磁头柱面扇区理解

By: Ailson Jack
Date: 2018.11.11

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1、基础知识

整个硬盘上一般有很多的盘片组成，沿着盘片半径的方向被划分成了很多同心圆，这就是磁道，每条磁道由很多的扇形区域组成，叫做扇区（扇区是从磁盘读出和写入信息的最小单位，通常大小为512字节），不同盘片上的同半径磁道组成了柱面，这些都是磁盘物理上的概念，知道便可。有了这些概念，便可以计算磁盘的容量：

磁盘容量 = 磁头数x磁道(柱面)数x每道扇区数x每扇区字节数

磁头（head）数：每个盘片一般有上下两面，分别对应1个磁头，共2个磁头，因此，用哪个磁头就可以表示数据在哪个磁面；

磁道（track）数：磁道从盘片外圈往内圈编号0磁道，1磁道…，靠近主轴的同心圆用于停靠磁头，不存储数据；

柱面（cylinder）数：等于磁道数量，所有磁片中半径相同的同心磁道构成“柱面"，意思是这一系列的磁道垂直叠在一起，就形成一个柱面的形状。简单地理解，柱面就是磁道；

扇区（sector）数：每个磁道都被切分成很多扇形区域，每个磁道的扇区数量相同；

圆盘（platter）数：就是盘片的数量。

磁盘的结构图如下所示：

2、相对扇区号的计算

3.5寸1.44M 软盘，有两个磁头，正反两面各一个；80个磁道（即80个圆圈）；每个磁道有18个扇区；每个扇区为512字节。

软盘容量 = 512字节/扇区 * 2面 * 80磁道（柱面）/面 * 18扇区/磁道 = 1440 KB

磁头，即面：编号[0, 1]

80个磁道，即柱面（圆圈）：编号[0, 79]

18个扇区：编号[1, 18]

相对扇区号[0, 2879]：相对扇区号按照柱面排序，即从最外头的圆圈到最里头的圆圈。

0柱面正面（即磁头号为0）的1-18扇区为0-17号相对扇区，0柱面反面（即磁头号为2）的1-18扇区为18-35号相对扇区，然后是1柱面，2柱面，直到79柱面。

(1)、知道柱面号，磁头号，扇区号计算相对扇区号

由上面可知0号柱面包含了相对扇区号[0,35]，1号柱面包含相对扇区号[36,71]，依次类推。

设相对扇区号为N，则

柱面号CH = N / 36；

令x = N % 36；

则x范围为[0,35]，其中[0,17] 为磁头号0， [18,35]为磁头号1.

则磁头号DH = x / 18；

令y = x % 18; y范围[0, 17]

则扇区号CL = y + 1。

相对扇区号：N = 36*CH + 18*DH + CL。

(2)、知道相对扇区号，计算柱面号、磁头号、扇区号

N = 36*CH + 18*DH + CL;

由此式子，也可计算：

CH = N / 36

DH = (N % 36) / 18

CL = (N % 36) % 18 + 1

3、硬盘上的引导信息

硬盘的第一个扇区被称之为Boot Sector。由MBR (MasterBoot Record)、DPT (Disk Partition Table) 和 Boot Record ID 三部分组成。

MBR又称作主引导记录，占用 Boot Sector 的前 446 个字节(0 ~ 0x1BD)。存放系统主引导程序，负责从活动分区中装载并运行系统引导程序。

DPT 即主分区表，占用 64 个字节 (0x1BE ~ 0x1FD)，记录了磁盘的基本分区信息。主分区表分为四个分区项，每项 16 字节，分别记录了每个主分区的信息 (因此最多可以有 4 个主分区)。

Boot Record ID 即引导区标记，占用两个字节 (0x1FE ~ 0x1FF)。对于合法引导区，它等于 0xAA55，这是判别引导区是否合法的标志。

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