電腦中常用的「扇區」 「簇」 「塊」 「頁」等概念

2021-09-12 06:08:36 字數 1789 閱讀 9467

物理層面:乙個磁碟按層次分為磁碟組合 -> 單個磁碟 -> 某一盤面 -> 某一磁軌 -> 某一扇區

扇區,顧名思義,每個磁碟有多條同心圓似的磁軌,磁軌被分割成多個部分。每部分的弧長加上到圓心的兩個半徑,恰好形成乙個扇形,所以叫做扇區。扇區是磁碟中最小的物理儲存單位。通常情況下每個扇區的大小是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)

邏輯層面: 磁碟塊(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。

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。

磁碟控制器,其作用除了讀取資料、控制磁頭等作用外,還有的功能就是對映扇區和磁碟塊的關係

答案:讀寫基本單位是扇區。磁碟的原理,物理實現,磁碟控制器是按照扇區這個單位讀取等運算元據的。作業系統是通過塊簇來做為單位讀取等運算元據的。此題問磁碟的讀寫,和作業系統沒有關係,千萬不要聯絡到作業系統層面去了。

檔案系統就是作業系統的一部分,所以檔案系統操作檔案的最小單位是塊。

既然磁碟塊是乙個虛擬概念。是作業系統自己"杜撰"的。軟體的概念,不是真實的。所以大小由作業系統決定,作業系統可以配置乙個塊多大。

乙個塊大小=乙個扇區大小*2的n次方。

n是可以修改的。

磁碟讀取資料的基本單位就是乙個扇區的大小,乙個塊的大小對於磁碟來說就是一次獲取資料讀取的扇區數*扇區大小,如果是整數倍的扇區數對於磁碟的io更好,速度更快,也會更合理的利用資源。否則會對扇區進行分割。

乙個扇區是512位元組。有些硬碟廠商會提供4k大小扇區。這是物理結構。磁碟定下來的結構就是沒法修改的。所以必須要將塊設定為磁碟的大小。

隨著時代發展,硬碟容量不斷擴充套件,使得之前定義的每個扇區512位元組不再是那麼的合理,於是將每個扇區512位元組改為每個扇區4096 個位元組,也就是現在常說的「4k扇區」。隨著ntfs成為了標準的硬碟檔案系統,其檔案系統的預設分配單元大小(簇)也是4096位元組,為了使簇與扇區相對應,即使物理硬碟分割槽與計算機使用的邏輯分割槽對齊,保證硬碟讀寫效率,所以就有了「4k對齊」的概念。

新標準的」4k扇區」的硬碟在廠商為了保證與作業系統相容的前提下,也將扇區模擬成512b,會預設定義為4096位元組大小為乙個簇,但因為其引導區占用了乙個磁軌共63個扇區,真正的檔案系統在63號扇區之後。

我們通過計算得出前63個扇區大小為:512bx63=32256b

並按照預設簇大小得出63扇區為:32256b÷4096b=7.875簇

即從第63個扇區結束,往後的每乙個簇都會跨越兩個物理單元,佔據前乙個單元的一小部分和後乙個單元的一大部分。

而「4k對齊」主要是將硬碟的模擬扇區(512b)對齊到8的整數倍個「實際」4k扇區,即4096b*8=32768b,其正好跨過了63扇區的特性,從第64個扇區對齊。

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

電腦中常用的「扇區」 「簇」 「塊」 「頁」等概念

扇區是磁碟最小的物理儲存單元,但由於作業系統無法對數目眾多的扇區進行定址,所以作業系統就將相鄰的扇區組合在一起,形成乙個簇,然後再對簇進行管理。每個簇可以包括2 4 8 16 32或64個扇區。顯然,簇是作業系統所使用的邏輯概念,而非磁碟的物理特性。為了更好地管理磁碟空間和更高效地從硬碟讀取資料,作...

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物理層面 乙個磁碟按層次分為磁碟組合 單個磁碟 某一盤面 某一磁軌 某一扇區 扇區,顧名思義,每個磁碟有多條同心圓似的磁軌,磁軌被分割成多個部分。每部分的弧長加上到圓心的兩個半徑,恰好形成乙個扇形,所以叫做扇區。扇區是磁碟中最小的物理儲存單位。通常情況下每個扇區的大小是512位元組。由於不斷提高磁碟...

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