硬盤的結(jié)構(gòu)
關(guān)于硬盤結(jié)構(gòu)的文章已經(jīng)非常多了,不過真正要說清楚的話,就算專門出一本書也說不完,因此這里就不再從頭細細講述了。只是要講明白一點,到目前為止,在很多文章、技術(shù)資料甚至教科書里面講述的硬盤結(jié)構(gòu)模式,已經(jīng)是非常老式的硬盤結(jié)構(gòu)了。對于現(xiàn)在的新硬盤來說,都已經(jīng)全部不采用這樣的結(jié)構(gòu),而是采用了更為復(fù)雜、也更加科學(xué)的結(jié)構(gòu)方式。
在老式硬盤中,采用的都是比較古老的CHS (Cylinder/Head/Sector)結(jié)構(gòu)體系。因為很久以前,在硬盤的容量還非常小的時候,人們采用與軟盤類似的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤。也就是硬盤盤片的每一條磁道都具有相同的扇區(qū)數(shù),由此產(chǎn)生了所謂的3D參數(shù)(Disk Geometry),即是磁頭數(shù)(Heads)、柱面數(shù)(Cylinders)、扇區(qū)數(shù)(Sectors)以及相應(yīng)的3D尋址方式。
CHS結(jié)構(gòu)體系
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其中:磁頭數(shù)表示硬盤總共有幾個磁頭,也就是有幾面盤片,最大為255(用8個二進制位存儲);柱面數(shù)表示硬盤每一面盤片上有幾條磁道,最大為1023(用10個二進制位存儲);扇區(qū)數(shù)表示每一條磁道上有幾個扇區(qū),最大為63(用6個二進制位存儲);每個扇區(qū)一般是512個字節(jié),理論上講你可以取任何一個你喜歡的數(shù)值,但好像至今還沒有發(fā)現(xiàn)取別的值的。
所以磁盤最大容量為:255×1023×63×512/1048576=8024MB(1M=1048576Bytes)
或硬盤廠商常用的單位:255×1023×63×512/1000000=8414MB(1M=1000000Bytes)
由于在老式硬盤的CHS結(jié)構(gòu)體系中,每個磁道的扇區(qū)數(shù)相等,所以外道的記錄密度要遠低于內(nèi)道,因此會浪費很多磁盤空間(軟盤也是一樣)。為了進一步提高硬盤容量,現(xiàn)在硬盤廠商都改用等密度結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤。這也就是說,每個扇區(qū)的磁道長度相等,外圈磁道的扇區(qū)比內(nèi)圈磁道多。采用這種結(jié)構(gòu)后,硬盤不再具有實際的3D參數(shù),尋址方式也改為線性尋址,即以扇區(qū)為單位進行尋址。而為了與使用3D尋址的老軟件兼容(如使用BIOSInt13H接口的軟件),廠商通常在硬盤控制器內(nèi)部安裝了一個地址翻譯器,由它負責(zé)將老式3D參數(shù)翻譯成新的線性參數(shù)。這也是為什么現(xiàn)在硬盤的3D參數(shù)可以有多種選擇的原因(不同的工作模式可以對應(yīng)不同的3D參數(shù),如LBA、LARGE、NORMAL)。而隨著磁盤密度的增加、機構(gòu)的進一步復(fù)雜、功能和速度上的提高,如今的硬盤都會在磁盤里面劃分出一個容量比較大的,稱為“系統(tǒng)保留區(qū)”的區(qū)域,用來儲存硬盤的各種信息、參數(shù)和控制程序,有的甚至把硬盤的Fireware也做到了系統(tǒng)保留區(qū)里面(原來這些信息都是儲存在硬盤控制電路板的芯片上的)。這樣雖然可以進一步簡化生產(chǎn)的流程,加快生產(chǎn)速度和降低生產(chǎn)成本,但是從另一方面,卻又大大增加了硬盤出現(xiàn)致命性損壞的幾率和縮短了硬盤的使用壽命。我十幾年前的200MB硬盤和8年前的1.2GB硬盤到現(xiàn)在還用得非常好,別說是壞道,連運行時的聲音都是沒有的,但是到后來的4.3GB、6.4GB、10GB、20GB硬盤,都沒有能用超過4年的,全部壞掉了。
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