硬盘知识大杂烩（二）

硬盘知识大杂烩（二）

  硬件篇

  咱们现打开一个硬盘，解开神秘面纱，看看里面的秘密（见下图）。

硬盘主要由盘片、磁头和电子控制板组成。

其中盘片就是记录信息（数据和程序）载体，正常工作时是高速旋转的。磁头读取数据，磁头工作时在操作系统及控制电子版的控制下经常移动（盘片的径向方向移动），到相应的地方读取盘片上的数据，并送至内存、 CPU ，做进一步的处理。电子控制板控制盘片马达及磁头，协调的工作。同时里面有着硬盘的固件，表明厂家及磁盘参数等数据。

当系统向硬盘写入数据时，磁头中“写数据”电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变，并在写电流磁场消失后仍能保持，这样数据就存储下来了；当系统从硬盘中读数据数据恢复时，磁头经过盘片指定区域，盘片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化，经相关电路处理后还原成数据。

 

基本名词和概念

有关硬盘数据结构的基本名词、概念一大堆，有的还要花费一点时间才能真正理解。初次接触的人头会晕（比如我），难者不会，会者不难。耐着性子，慢慢啃，耐不住就闪人吧，别糟蹋自己了。下面罗列均是一些比较重要的。

 

柱面 C Cylinder 、磁头数 H Head 、扇区 S Sector  （ CHS ）

  硬盘 由很多 盘片(platter) 组成，每个 盘片 的每个面都有一个读写 磁头 。如果有 N 个 盘片 。就有 2N 个面，对应 2N 个 磁头(Heads) ，从 0 、 1 、 2 开始编号。每个 盘片 被划分成若干个同心圆磁道 ( 逻辑上的，是不可见的。 ) 每个 盘片 的划分规则通常是一样的。这样每个 盘片 的半径均为固定值 R 的同心圆再逻辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面 (Cylinders) ， 从外至里 编号为 0 、 1 、 2…… 每个 盘片 上的每个磁道又被划分为几十个扇区 (Sector) ，通常的 容量 是 512byte ，并按照一定规则编号为 1 、 2 、 3…… 形成 Cylinders×Heads×Sector 个扇区。这三个参数即是 硬盘 的物理参数。我们下面的很多实践需要深刻理解这三个参数的意义。

这是一种三维参数进行空间定位的方法。计算机就是根据这些参数确定相应的磁头，到相应的柱面（环道）和相应的扇区处读取数据。估计过去的硬盘由许多盘片和磁头构成的，现在磁盘仅有一片盘片一个磁头，但沿用了三维参数进行空间定位的方法。平面结构是完全可以用三维参数进行空间定位的。

 

标定扇区位置除了用 CHS 法，还有一种方法：绝对扇区号。两者是一一对应的。比如 CHS 为 0 0 1= 绝对 0 扇区， CHS 为 0 0 2= 绝对 1 扇区… CHS 为 0 0 63= 绝对 62 扇区， CHS 为 0 1 1= 绝对 63 扇区 …， 可以看出 CHS 相当于一个三位数， S 为个位， H 为十位， C 为百位，其中 S 大于 63 时进位，自身变为 1 ； H 大于 254 时进位，自身变为 0 。这里还有一个要注意的是， C 、 H 最小值是 0 ， S 最小值则是 1 。

从空间上理解，假设数据依次输入到（即存盘）硬盘里：先写第一个磁道的第一个扇区，写满一个磁道的 63 个扇区，就转为下一个磁头…，等这个柱面全写完，再移到下个柱面第一磁头第二个磁道，如此和绝对扇区号对应。后面讲的每个分区实际就是是厚度不同的空心同心圆筒。呵呵，慢慢理解去吧。