硬盤的結構
關于硬盤結構的文章已經非常多了,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、技術資料甚至教科書里面講述的硬盤結構模式,已經是非常老式的硬盤結構了。對于現在的新硬盤來說,都已經全部不采用這樣的結構,而是采用了更為復雜、也更加科學的結構方式。
在老式硬盤中,采用的都是比較古老的CHS (Cylinder/Head/Sector)結構體系。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構生產硬盤。也就是硬盤盤片的每一條磁道都具有相同的扇區數,由此產生了所謂的3D參數(Disk Geometry),即是磁頭數(Heads)、柱面數(Cylinders)、扇區數(Sectors)以及相應的3D尋址方式。
CHS結構體系
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其中:磁頭數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);扇區數表示每一條磁道上有幾個扇區,最大為63(用6個二進制位存儲);每個扇區一般是512個字節,理論上講你可以取任何一個你喜歡的數值,但好像至今還沒有發現取別的值的。
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結構體系中,每個磁道的扇區數相等,所以外道的記錄密度要遠低于內道,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,現在硬盤廠商都改用等密度結構生產硬盤。這也就是說,每個扇區的磁道長度相等,外圈磁道的扇區比內圈磁道多。采用這種結構后,硬盤不再具有實際的3D參數,尋址方式也改為線性尋址,即以扇區為單位進行尋址。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部安裝了一個地址翻譯器,由它負責將老式3D參數翻譯成新的線性參數。這也是為什么現在硬盤的3D參數可以有多種選擇的原因(不同的工作模式可以對應不同的3D參數,如LBA、LARGE、NORMAL)。而隨著磁盤密度的增加、機構的進一步復雜、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“系統保留區”的區域,用來儲存硬盤的各種信息、參數和控制程序,有的甚至把硬盤的Fireware也做到了系統保留區里面(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的流程,加快生產速度和降低生產成本,但是從另一方面,卻又大大增加了硬盤出現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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