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。

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