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      首先簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)一下硬盤(pán)的物理結(jié)構(gòu)，硬盤(pán)內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，只能從大的顆粒度去看內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。

      總體來(lái)說(shuō)，硬盤(pán)結(jié)構(gòu)包括：盤(pán)片、磁頭、盤(pán)片主軸、控制電機(jī)、磁頭控制器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口、緩存等幾個(gè)部份。所有的盤(pán)片（一般硬盤(pán)里有多個(gè)盤(pán)片，盤(pán)片之間平行）都固定在一個(gè)主軸上。在每個(gè)盤(pán)片的存儲(chǔ)面上都有一個(gè)磁頭，磁頭與盤(pán)片之間的距離很小（所以劇烈震動(dòng)容易損壞），磁頭連在一個(gè)磁頭控制器上，統(tǒng)一控制各個(gè)磁頭的運(yùn)動(dòng)。磁頭沿盤(pán)片的半徑方向動(dòng)作，而盤(pán)片則按照指定方向高速旋轉(zhuǎn)，這樣磁頭就可以到達(dá)盤(pán)片上的任意位置了。

先上幾張美圖：

基本的結(jié)構(gòu)就是這樣子的，至于硬盤(pán)是如何進(jìn)行讀寫(xiě)的，必須要知道磁盤(pán)盤(pán)片是如何劃分的？否則你只知道磁頭在盤(pán)片上動(dòng)來(lái)動(dòng)去。

盤(pán)片上涉及的基本概念

       整個(gè)硬盤(pán)上一般有很多的盤(pán)片組成，每個(gè)盤(pán)片如同切西瓜一樣被“切”成一塊一塊的扇面，同時(shí)沿著半徑的方向被劃分成了很多同心圓，就是傳說(shuō)中的磁道，每條磁道被扇面切成很多的扇形區(qū)域叫做扇區(qū)（扇區(qū)是從磁盤(pán)讀出和寫(xiě)入信息的最小單位，通常大小為512字節(jié)），不同盤(pán)片上的同半徑磁道組成了柱面，這些都是磁盤(pán)物理上的概念，知道便可。有了這些概念，我?guī)捅憧梢杂?jì)算磁盤(pán)的容量：

磁頭數(shù) × 磁道(柱面)數(shù) × 每道扇區(qū)數(shù) × 每扇區(qū)字節(jié)數(shù)

l         磁頭（head）數(shù)：每個(gè)盤(pán)片一般有上下兩面，分別對(duì)應(yīng)1個(gè)磁頭，共2個(gè)磁頭；

l         磁道（track）數(shù)：磁道是從盤(pán)片外圈往內(nèi)圈編號(hào)0磁道，1磁道...，靠近主軸的同心圓用于停靠磁頭，不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；

l         柱面（cylinder）數(shù)：同磁道數(shù)量；

l         扇區(qū)（sector）數(shù)：每個(gè)磁道都別切分成很多扇形區(qū)域，每道的扇區(qū)數(shù)量相同；

l         圓盤(pán)（platter）數(shù)：就是盤(pán)片的數(shù)量。

硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)定位

      每個(gè)扇區(qū)可存儲(chǔ)128×2的N次方（N＝0.1.2.3）字節(jié)的數(shù)據(jù)（一般為512B），扇區(qū)為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的最小單元，從上圖可知，外圈的扇區(qū)面積比內(nèi)圈大，為何存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量相同，這是因?yàn)閮?nèi)外圈使用的磁物質(zhì)密度不同，但現(xiàn)在的硬盤(pán)已經(jīng)采用內(nèi)外圈同密度物質(zhì)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)了，以減少類似“大面積小數(shù)據(jù)”的浪費(fèi)情況。（此時(shí)的內(nèi)外磁道的扇區(qū)數(shù)量將不同，具體細(xì)節(jié)省略）

      有了扇區(qū)（sector），有了柱面（cylinder），有了磁頭（head），顯然可以定位數(shù)據(jù)了，這就是數(shù)據(jù)定位(尋址)方式之一，CHS（也稱3D），對(duì)早期的磁盤(pán)（上圖所示）非常有效，知道用哪個(gè)磁頭，讀取哪個(gè)柱面上的第幾扇區(qū)就OK了。CHS模式支持的硬盤(pán)容量有限，用8bit來(lái)存儲(chǔ)磁頭地址，用10bit來(lái)存儲(chǔ)柱面地址，用6bit來(lái)存儲(chǔ)扇區(qū)地址，而一個(gè)扇區(qū)共有512Byte，這樣使用CHS尋址一塊硬盤(pán)最大容量為256 * 1024 * 63 * 512B = 8064 MB(1MB = 1048576B)（若按1MB=1000000B來(lái)算就是8.4GB）

       但現(xiàn)在很多硬盤(pán)采用同密度盤(pán)片，意味著內(nèi)外磁道上的扇區(qū)數(shù)量不同，扇區(qū)數(shù)量增加，容量增加，3D很難定位尋址，新的尋址模式：LBA(Logical Block Addressing)。在LBA地址中，地址不再表示實(shí)際硬盤(pán)的實(shí)際物理地址（柱面、磁頭和扇區(qū)）。LBA編址方式將CHS這種三維尋址方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S的線性尋址，它把硬盤(pán)所有的物理扇區(qū)的C/H/S編號(hào)通過(guò)一定的規(guī)則轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪€性的編號(hào)，系統(tǒng)效率得到大大提高，避免了煩瑣的磁頭/柱面/扇區(qū)的尋址方式。在訪問(wèn)硬盤(pán)時(shí)，由硬盤(pán)控制器再將這種邏輯地址轉(zhuǎn)換為實(shí)際硬盤(pán)的物理地址。

LBA下的編號(hào)，扇區(qū)編號(hào)是從0開(kāi)始。

邏輯扇區(qū)號(hào)LBA的公式：

LBA(邏輯扇區(qū)號(hào))=磁頭數(shù) × 每磁道扇區(qū)數(shù) × 當(dāng)前所在柱面號(hào) + 每磁道扇區(qū)數(shù) × 當(dāng)前所在磁頭號(hào) + 當(dāng)前所在扇區(qū)號(hào) – 1

例如：CHS=0/0/1，則根據(jù)公式LBA=255 × 63 × 0 + 63 × 0 + 1 – 1= 0

也就是說(shuō)物理0柱面0磁頭1扇區(qū)，是邏輯0扇區(qū)。