硬碟基本知識(磁頭 磁軌 扇區 柱面)

2021-09-02 17:20:24 字數 1745 閱讀 2972

碟片(platter)

磁頭(head)

磁軌(track)

扇區(sector)

柱面(cylinder)

碟片 片面 和 磁頭

硬碟中一般會有多個碟片組成,每個碟片包含兩個面,每個盤面都對應地有乙個讀/寫磁頭。受到硬碟整體體積和生產成本的限制,碟片數量都受到限制,一般都在5片以內。碟片的編號自下向上從0開始,如最下邊的碟片有0面和1面,再上乙個碟片就編號為2面和3面。

如下圖:

圖1扇區 和 磁軌

下圖顯示的是乙個盤面,盤面中一圈圈灰色同心圓為一條條磁軌,從圓心向外畫直線,可以將磁軌劃分為若干個弧段,每個磁軌上乙個弧段被稱之為乙個扇區(圖踐綠色部分)。扇區是磁碟的最小組成單元,通常是512位元組。(由於不斷提高磁碟的大小,部分廠商設定每個扇區的大小是4096位元組)

圖2磁頭 和 柱面

硬碟通常由重疊的一組碟片構成,每個盤面都被劃分為數目相等的磁軌,並從外緣的「0」開始編號,具有相同編號的磁軌形成乙個圓柱,稱之為磁碟的柱面。磁碟的柱面數與乙個盤面上的磁軌數是相等的。由於每個盤面都有自己的磁頭,因此,盤面數等於總的磁頭數。 如下圖

圖3儲存容量 = 磁頭數 × 磁軌(柱面)數 × 每道扇區數 × 每扇區位元組數

圖3中磁碟是乙個 3個圓盤6個磁頭,7個柱面(每個碟片7個磁軌) 的磁碟,圖3中每條磁軌有12個扇區,所以此磁碟的容量為:

儲存容量 6 * 7 * 12 * 512 = 258048

每個磁軌的扇區數一樣是說的老的硬碟,外圈的密度小,內圈的密度大,每圈可儲存的資料量是一樣的。新的硬碟資料的密度都一致,這樣磁軌的周長越長,扇區就越多,儲存的資料量就越大。

旋轉延遲:碟片旋轉將請求資料所在扇區移至讀寫磁頭下方所需要的時間,旋轉延遲取決於磁碟轉速。普通硬碟一般都是7200rpm,慢的5400rpm。

讀寫一次磁碟資訊所需的時間可分解為:尋道時間、延遲時間、傳輸時間。為提高磁碟傳輸效率,軟體應著重考慮減少尋道時間和延遲時間。

概述

磁碟塊/簇(虛擬出來的)。 塊是作業系統中最小的邏輯儲存單位。作業系統與磁碟打交道的最小單位是磁碟塊。

通俗的來講,在windows下如ntfs等檔案系統中叫做簇;在linux下如ext4等檔案系統中叫做塊(block)。每個簇或者塊可以包括2、4、8、16、32、64…2的n次方個扇區。

為什麼存在磁碟塊?

讀取方便:由於扇區的數量比較小,數目眾多在定址時比較困難,所以作業系統就將相鄰的扇區組合在一起,形成乙個塊,再對塊進行整體的操作。

分離對底層的依賴:作業系統忽略對底層物理儲存結構的設計。通過虛擬出來磁碟塊的概念,在系統中認為塊是最小的單位。

作業系統經常與記憶體和硬碟這兩種儲存裝置進行通訊,類似於「塊」的概念,都需要一種虛擬的基本單位。所以,與記憶體操作,是虛擬乙個頁的概念來作為最小單位。與硬碟打交道,就是以塊為最小單位。

扇區: 硬碟的最小讀寫單元

塊/簇: 是作業系統針對硬碟讀寫的最小單元

page: 是記憶體與作業系統之間操作的最小單元。

扇區 <= 塊/簇 <= page

硬碟基本知識(磁頭 磁軌 扇區 柱面)

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