磁盘存储的构造、容量及操作

磁盘存储的构造、容量及操作

1.磁盘构造
磁盘由一个或多个叠放在一起的盘片构成，每个盘片有两个表面，每个表面由磁道组成，每个磁道被划分为一组扇区，每个扇区包含相等数量的数据位（通常是512字节），扇区间由间隙分隔开，间隙存储用来标识扇区的格式化位。
盘片中心有一个可旋转的主轴，使盘片以固定旋转速率旋转。
所有盘片表面上到主轴中心的距离相等的磁道的集合叫做柱面。
2.磁盘容量
磁盘容量的技术因素：

• 记录密度（位/英寸）：磁道一英寸的段中可以放入的位数。
• 磁道密度（道/密度）：从盘片中心出发半径上一英寸的段内可以有的磁道数。
• 面密度（位/平方英寸）：记录密度与磁道密度的乘积。

计算磁盘容量的公式

$磁盘容量=\frac{字节数}{扇区}\times \frac{平均扇区数}{磁道}\times \frac{磁道数}{表面}\times \frac{表面数}{盘片}\times \frac{盘片数}{磁盘}$

即$$字节数\times 平均扇区数\times 磁道数\times 表面数\times 盘片数$$
像K、M、G和T这样的前缀的含义依赖于上下文。
对于DRAM和SRAM容量相关的计量单位，通常$K=2^{10}$，$M=2^{20}$，$G=2^{30}$，$T=2^{40}$。
对于想磁盘和网络这样的I/O设备容量相关的计量单位，通常$K=10^3$，$M=10^6$，$G=10^9$，$T=10^{12}$。
3.磁盘操作
磁盘用读/写头来读写存储在磁性表面的位，而读写头连接到一个传动臂一端。
通过沿着半径抽前后移动这个传动臂，驱动器可以将读/写头定位在盘片上任何磁道上，这样的机械运动称为寻道。
磁盘以扇区大小的块来读写数据。对扇区的访问时间分三部分：

• 寻道时间：移动摆动臂所需的时间
  平均寻道时间 $T_{avgseek}$通常为3~9ms。

• 旋转时间：最大旋转延迟

$T_{maxrotation}=\frac{1}{RPM}\times \frac{60s}{1min}$

平均旋转时间 $T_{avgrotation}$是$T_{maxrotation}$的一半。

• 传送时间：

$T_{avgtransfer}=\frac{1}{RPM}\times \frac{1}{(平均扇区数/磁道)}\times \frac{60s}{1min}$