硬盤的扇面、磁道、扇區

CHS:Cylinder、Head、Sector/Track,示意圖如下:

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Cylinder柱面數表示硬盤每面盤面上有幾條磁道,編號是從0開始,最大爲1023,表示有1024個磁道。

Head磁頭數表示磁盤共有幾個磁頭,也就是幾面盤面,編號從0開始,最大爲255,表示有256個磁頭。

Sector/Track扇區數表示每條磁道上有幾個扇區,編號從1開始,最大爲63,表示63個扇區,每個扇區爲512字節,他是磁盤的最小存儲單位。

1024個柱面 x 63個扇區 x 256個磁頭 x 512byte = 8455716864byte(即8.4G)

邏輯區塊Block:邏輯區塊是在partition進行filesystem的格式時,所指定的最小存儲單位。Block的大小爲Sector的2的次方倍數。磁頭一次可以讀取一個block。block單位的規劃要考慮到數據讀取的性能及硬盤空間的利用率。

http://blog.csdn.net/Veini/archive/2009/12/24/5069329.aspx

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雖然內外磁道的長度不一樣,但是每磁道上的扇區數還是一樣的,就是說內圈密度大,外圈密度小。


如何計算容量﹖

一般我們買硬碟首先是注重它的容量﹐其次看它的轉數(轉數越高越好)﹐磁頭讀寫速度﹐cache大小和流量等數據。那麼我們怎麼才知道容量呢﹖最簡單的是看model和廠家資料﹐但卻非通過技術途徑﹐下面就教您如何去計算硬碟的容量﹐不過首先還是瞭解一下磁碟機的構造。

如果將硬碟打開(但千萬別在您自己的硬碟上這樣做﹗因爲硬碟是密封的﹐一經打開就差不多成爲廢物了)﹐您會發現裏面有一堆以圓心爲軸的金屬碟﹐它們已經被磁化的了。所有的資料都是記錄在這些光滑的金屬碟表面之上。每個金屬磁片通常都有兩面﹐每一面都有其各自的讀寫磁頭(Head)一個。如圖﹕

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然後將磁碟旋轉﹐磁頭不移動的在表面相對所畫出來的一圈﹐可以說是一個磁軌(Track)。那麼從圓心向外以一定距離進行量度﹐將所有表面上的相同圓周的磁軌從上到下疊起來﹐抽象地看就是一個磁柱(Cylinder)了。

然後﹐也是由圓心開始﹐在同一表面上分別畫出無數條半徑﹐然後每兩條半徑所分割的磁軌﹐我們稱爲磁區(Sector)。每一磁區通常會可攜帶512byte(0.5KB)的資料。請看圖例﹕

wKiom1aA-FixtK3VAACCXon0MBM231.png

好了﹐如果以上資料(Cylinder/Heads/Sector)都知道的話﹐要求出硬碟容量就易如反掌了。公式是﹕

磁頭數量(其實是可讀寫的表面) X 磁柱數量(其實是每個表面的磁軌) X 每條磁軌的磁區數量 X 每個磁區的容量 = 硬碟容量

舉例﹕假如您看到硬碟上面寫着﹕

CylinderHeadsSector
16471663

那麼﹐1647x16x63x0.5KB=830088KB/1024 就是一個811MB 的硬碟了。如果要系統能夠讀取這個硬碟﹐這些數據是必須寫進BIOS 裏面的﹐不過現在的BIOS 大多有自動偵測功能﹐只要在BIOS 裏面選擇AUTO 就可以了﹐實在方便多了﹐尤其是換新硬碟的時候。


現今的製造技術的不斷提高﹐硬碟的磁片越來越薄﹐磁頭也越來越小﹐那麼磁片就可以越裝越多(相對的是可讀寫表面越來越多)﹐而且表面的密度也不斷提高和讀寫精度越來越高(相對的是Track和Sector也越來越多)﹐所以硬碟容量也越來越大。

不過除了這種因素外﹐增加磁碟容量的方法還有一種叫做多區記錄(Multiple Zone Recording)技術。在沒有引進這技術之前﹐每條track上面的sector數目都是一樣的﹐這樣在外圍的sector所跨的扇面很明顯比靠裏面(圓心)的要寬﹐也浪費得多。那麼在引用了MZR之後﹐我們就可以對外圍的track劃分更多的sector了﹐這樣容量也會相對增加 。


* 硬碟的物理組成

大家應該都看過硬碟吧!硬碟依據桌上型與筆記型電腦而有分爲3.5吋及2.5吋的大小。我們以3.5吋的桌上型電腦使用硬碟來說明。 在硬碟盒裏面其實是由許許多多的圓形磁碟盤、機械手臂、 磁碟讀取頭與主軸馬達所組成的,整個內部如同下圖所示:

wKioL1aA-Knz_cPdAAA4TH_1IkM033.jpg

硬碟物理構造

實際的資料都是寫在具有磁性物質的磁碟盤上頭,而讀寫主要是透過在機械手臂上的讀取頭(head)來達成。 實際運作時, 主軸馬達讓磁碟盤轉動,然後機械手臂可伸展讓讀取頭在磁碟盤上頭進行讀寫的動作。 另外,由於單一磁碟盤的容量有限,因此有的硬碟內部會有兩個以上的磁碟盤喔!

* 磁碟盤上的資料

既然資料都是寫入磁碟盤上頭,那麼磁碟盤上頭的資料又是如何寫入的呢? 其實磁碟盤上頭的資料有點像下面的圖示所示:

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磁碟盤上的資料格式

整個磁碟盤上頭好像有多個同心圓繪製出的圓形圖,而由圓心以放射狀的方式分割出磁碟的最小儲存單位,那就是磁區(Sector), 在物理組成分面,每個磁區大小爲512Bytes,這個值是不會改變的。而磁區組成一個圓就成爲磁軌(track), 如果是在多碟的硬碟上面,在所有磁碟盤上面的同一個磁軌可以組成一個磁柱(Cylinder), 磁柱也是一般我們分割硬碟時的最小單位了!

在計算整個硬碟的儲存量時,簡單的計算公式就是:

‘header數量 * 每個header負責的磁柱數量 * 每個磁柱所含有的磁區數量 * 磁區的容量’,

單位換算爲:‘header * cylinder/header * secter/cylinder * 512bytes/secter’,

簡單的寫法如下: Head x Cylinder x Sector x 512 Bytes。 

不過要注意的是,一般硬碟製造商在顯示硬碟的容量時,大多是以十進位來編號,因此市售的500GB硬碟, 理論上僅會有460GBytes左右的容量!

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