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标题: 了解硬盘 [打印本页]

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-9 20:49
标题: 了解硬盘
本帖最后由 ypjbliop 于 2016-3-9 21:05 编辑

●C/H/S（柱面/磁头/扇区）：

◇磁头（Head）：
   硬盘为数个金属磁性物叠加而成的同心圆盘片，每盘片分两面(Side)，相应的有上下两个磁头读写，一般是一个盘面号对应一个磁头号（下图右）。

◇磁道和柱面（Track and Cylinder）：
   每一盘面被划分为若干不同半径的同心圆磁道，并从外缘的“0”开始编号（下图左上）。
与此相应，由不同盘面上半径相同（相同编号）的磁道，虚拟而成的一个圆柱面(半径相同的磁道多层叠加，物理概念上并非一体)，叫柱面。0柱面在最外面，依次向里编号。
   一磁道对应一柱面（下图右），磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。

◇扇区（Sector）：
   磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区。每扇区一般可存储512字节（Byte）的信息。一个扇区又称为一个逻辑块（Logic Block）。
   在向磁盘读写数据时，都以扇区为单位。
   左下图的扇区，属早期硬盘与软盘，每个磁道的扇区数都相等，外磁道的记录密度要低得多。而现在硬盘的磁道是等密度划分的，内外磁道的扇区密度一样大。

2016-03-09_204740.png (320.56 KB, 下载次数: 39)

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-9 20:52
本帖最后由 ypjbliop 于 2016-3-9 21:06 编辑

◇CHS（3D参数）：
   Cylinder（柱面）/Head（磁头）/Sector（扇区），是硬盘的重要参数。
   一般书写时按照CHS（柱/磁/扇）的次序来做，如0，0，1。
   磁头与柱面编号从0开始，而扇区则从1开始。

早期的CHS大小（CHS取值范围）：
   柱面（C）：0～1023柱，表示硬盘每一面盘片上有几条磁道，最大为1024。
   磁头（H）：0～254个，表示硬盘总共有几个磁头，也就是有几个盘面，最大为255。
   扇区（S）：1～63扇，表示每一条磁道上有几个扇区，最大为63。
现在的CHS：
   上面介绍的CHS参数与硬盘现在真实的CHS，其实都不相同了。
   单碟（盘片）硬盘对应两个磁头；双碟只有三个磁头（其中一个被两盘片共用）；有的硬盘则只有一磁头（单面）。因此物理磁头数不可能多达255个。
   实际上，每个硬盘的盘片（碟）或磁头数是相当有限的。
   现代硬盘不但磁道上的扇区密度增大，文件系统的柱面数也突破了1024的限制，但最大磁头数和扇区数仍固定为255（或16）和63，所以硬盘的大小一般是与柱面的多少相联系的。

   硬件意义上的CHS与文件系统的CHS的转换，是由硬盘的固件来完成的。

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-9 20:55
本帖最后由 ypjbliop 于 2016-3-9 20:56 编辑

●存储计数
   显微镜下的硬盘盘片表面凹凸不平，凸起的地方被磁化，代表数字1；凹的地方是没有被磁化，代表数字0。硬盘因此可以用二进制来存储文字、图片等信息。
一位二进制数（Binary Digits，0或1）即为1bit(b,位)，比特为最小的存储单位。

◇硬盘计数单位有：b，B，KB，MB，GB，TB，PB，EB，ZB，YB，BB。

8b（bit)＝1B(Byte)；1024B＝1KB(Kilo Byte千字节)；1024KB＝1MB(Mega Byte兆字节)；1024MB＝1GB(Giga Byte吉字节又称“千兆”)；
1024GB＝1TB(Trillion Byte万亿字节太字节)；1024TB＝1PB（Peta Byte千万亿字节拍字节）；1024PB＝1EB（Exa Byte百亿亿字节艾字节）；
1024EB＝1ZB(Zetta Byte十万亿亿字节泽字节)；1024ZB＝1YB(Yotta Byte一亿亿亿字节尧字节)；1024YB＝1BB(Bronto Byte一千亿亿亿字节)。

   存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数。即：
   硬盘容量＝C（柱面数）×H（磁头数）×S（扇区数）×512Byte（每扇区字节数）。

   厂商标称硬盘容量时通常取1G＝1000MB，标称100GB的硬盘，其实际容量为100×1000×1000×1000字节/1024×1024×1024≈93.1GB，严格计算的容量会比厂家的标称值要小。

2016-03-09_205502.png (9.84 KB, 下载次数: 45)

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-9 20:57
本帖最后由 ypjbliop 于 2016-3-9 21:22 编辑

●硬盘的记录方式：

◇硬盘的工作模式：
  1.NORMAL：是最早的IDE方式，最大1024柱，16磁头，63扇，因此最大容量528MB。
  2.LARGE：当柱面大于1024时，把柱面数除以2，把磁头数乘以2，其总容量不变。
  3.LBA（现在）：由IDE控制器中的地址翻译器把CHS参数转换为单一的扇区参数。

◇硬盘的寻址方式（CHS或LBA编号）：
   我们知道，硬盘是以扇区为单位读写的，如果硬盘是一个城市的话，一个扇区就是一个家庭，而扇区的编号，就是每个家庭的门牌号码。
   硬盘的寻址方式有两种：CHS和LBA。

1.CHS寻址方式（物理地址，或CHS地址，一般使用在8.4GB以下）:
   把第一个物理扇区编号为0柱0磁1扇（0，0，1），并依此从头至尾编号整个硬盘，如150柱180磁56扇。这种编号的扇区称为CHS扇区，或“绝对扇区”。
   扇区部分的编号是1～63，称为物理扇区号（相对于LBA方式的逻辑扇区号）。
   NORMAL和LARGE，使用的都是CHS（物理）寻址方式。
   CHS方式最大寻址范围一般是：255×1024×63×512/1000/1000/1000＝8.4G。

2.LBA寻址方式（Logic Block Address 即逻辑块地址，8.4GB以上使用）:
   把硬盘扇区用自然数线性的一一编号的方式。如500G硬盘的尾扇编号为976773167。
   每个扇区号就是一LBA（逻辑地址，或逻辑扇区号），扇区则称为逻辑扇区。

LBA扇区的编号：
   LBA方式的扇区是从自然数“0”开始的。
   硬盘首扇0柱0磁1扇（0，0，1）编为逻辑“0”扇区（即MBR所在的零磁道）；（0，0，2）为“1”扇；（0，0，63）为“62”扇；（0，1，1）为“63”扇（DBR扇区）。0柱编完后再转到（1，0，1）依次进行，直至把所有的扇区都编上号。

LBA绝对扇区和相对扇区：
   全盘计数的LBA扇区，也可称为“绝对扇区”。各分区单独计数的LBA扇区，称为DOS扇区（因不包括分区前后的扇区和隐藏扇区，被视为“相对扇区”）。
   如C盘的DOS扇区，是从C盘首扇（0，1，1）开始计数，把这个DOS能访问的第一个扇区，编号为逻辑0扇（C盘逻辑0扇，即DBR扇区，常被误称为“零磁道”）。而MBR所在的（0，0，1）扇属隐藏扇区，没有DOS扇区编号，则只能调用BIOS访问。
   LBA扇区（包括全盘计数的LBA扇区，及DOS扇区），它在各种软件中的称呼往往并不相同。在WinHex中称为“逻辑扇区”，在WINPM中则称为“绝对扇区”。

LBA(逻辑扇区号)计算公式：
   LBA＝总磁头数×每磁道扇区数×当前所在柱面号＋每磁道扇区数×当前所在磁头号＋当前所在扇区号－1 例如CHS＝0/0/1，根据公式为：
   LBA＝255×63×0＋63×0＋1－1＝0，也就是说物理（0，0，1），为LBA逻辑0扇。

LBA寻址的由来：
   现在的大硬盘采用LBA寻址方式，主要是因为硬盘技术的变化。
   比如，由早期的每个磁道固定扇区数（如63个），改为了现在的等密度扇区结构（外道的扇区数大于63个)。因此写入数据时，就从每柱面的0磁头1扇区开始写入，第一个磁道写满后，就紧接着此柱的下一盘面来写。一个柱面写满后才移动磁头到下一个柱面。为了使磁盘性能最优，硬盘读写时，就采用了以扇区（即逻辑块）为单位的线性寻址方式。

LBA和CHS的使用范围：
   现在的硬盘一般都支持LBA和CHS寻址，是因为在HD控制器内部安装了一个地址翻译器，可以将C/H/S参数翻译成LBA地址。小于8.4G的分区仍需用CHS方式寻址，在大于8.4G的分区，CHS参数就没有什么意义了，此时须用LBA方式寻址。相对于LBA来说，CHS模式较为直观，所以磁盘编辑器通常采用CHS模式来作为磁盘逻辑结构划分方式。

作者: 147852369a 时间: 2016-3-9 21:06
学习学习。。。

谢谢楼主

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-9 21:36

关于十六进制（HEX为十六进制，DEC为十进制，BIN为二进制，OCT为八进制）：

十六进制按“低位在前，高位在后”存储的，那么，（9A E5 3F 01），此数应为0x13FE59AH（0x为前缀，H表明为16进制，都可省写)。55AA其值为AA55（0xAA55H）；（01 01 00）为十六进制CHS地址，表示0柱1磁1扇；（3F 00 00 00）为十六进制扇区数，大小为3F。

十六进制坐标值，如01BEH，指纵坐标为1B0，横坐标为E。

十六进制数，可用Windows中自带计算器（选程序员或科学型）换算。

作者: boy6585948 时间: 2016-3-11 10:16
支持 LZ科普，能更全面更详细点就好了，例如说SATA,SAS,M.2等；还有硬盘拆解说明！！！

作者: erui2016 时间: 2016-3-11 14:57
很详细的资料，就是没有真实的硬盘解剖照片。

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-11 15:52
过于硬件的东西用的机会很少，也不太懂，这些知识是有层次的，要专业的软硬件知识，网上有资料可以查询的，这只是一般人需要了解的。

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-11 16:00
有人以为中国人没生产过硬盘，其实是生产过的。我就见过中国产的硬盘，只是太另类了，也许是美国的技术封锁，也许是中国的技术或生产设备不行，这made in china的硬盘总之是难能可贵，又无比的遗憾。希望有志者能改变这一切，让中国制造面目一新。。。

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-11 16:03
这也许同足球一样，也是细致活啊！

作者: 3ax31a 时间: 2016-3-11 20:22
显微镜下的硬盘盘片表面凹凸不平，凸起的地方被磁化，代表数字1；凹的地方是没有被磁化，代表数字0。

这个说法怎样有点像光盘结构…………

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-12 08:58
磁盘的记录方式包括磁带，都有相通的地方吧。

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