admin管理员组

文章数量:1530827

写在前面的话

文章主要是着重介绍一下机械硬盘结构,寻址。

固态硬盘

固态硬盘wiki

固态硬盘或固态驱动器(英语:Solid-state driveSolid-state disk,简称SSD)是一种主要以闪存(NAND Flash)作为永久性存储器的电脑存储设备。
固态硬盘采用SATA、PCI Express、mSATA、M.2、ZIF、IDE、U.2、CF、CFast等接口。

简单说固态硬盘拆开里面都是这种集成电路,只看得见一堆电子元器件!

最大的好处就是存取速度相对于机械硬盘快很多,缺点是相当于机械硬盘比较贵,但是现在都2021了,也不太贵了…

机械硬盘

机械硬盘就不一样了,因为机械二字,拆开来里面就有步进电机等机械装置。里面盘片采用铝合金为基片,并在表面涂上磁性物质来记录二进制位。

如图就是一块拆开的硬盘结构,中间是用于记录数据的铝合金盘片,固定在中心的轴上,由一个高速旋转的马达驱动,附在盘片表面的扁平锥状物,就是用于在盘片上读写数据的磁头。

磁头[Head]

每个盘片都有两个磁头,上面一个下面一个,磁头也有编号从0开始编号,第1个盘片,上面的磁头为0,下面的磁头为1,第2个盘片上面的磁头为2,下面的磁头为3,依次类推。

磁道[Track]

当盘片高速旋转时,磁头就会绕着转轴画圆,这样的一个圆圈轨迹就是磁道,磁道是记录数据的轨迹。

柱面[Cylinder]

由于所有磁头都是联动的,故每个盘面上的同一条磁道又可以形成一个圆柱,称之为柱面

柱面是一个用来优化数据读写的概念。

硬盘记录数据并不是先将一个盘面使用完,再去使用另一个盘面。

为了加速数据再磁盘上的读写,解决方案就是尽量不移动磁头
这样,当0面的磁道不足以容纳要写入的数据时,应当把剩余的部分写再1面的同一磁道上,如果还写不下,那就继续把剩余的部分写再2面的同一磁道。
也就是说数据的访问是以柱面来组织的。

扇区[Sector]

磁道划分为更小的单位就是扇区,一个扇区的可以存储512字节大小的数据。

每个扇区有地址场数据场

GAP是间隔字段,用于起隔离作用,通常GPA是12字节的0。
每个扇区地址场的地址字段存放着相关扇区的柱面号、磁头号和扇区号,因此同通过读取地址场中的地址信息就可以唯一地确定一个扇区

地址场 校验位
以循环冗余校验(CRC)值作为结束,以供控制器检验扇区头标的读出情况,确保准确无误。

数据场 校验位
保护数据的纠错码(ECC)

寻址方式

CHS

3D参数寻址CHS(Cylinder/Head/Sector),也即是柱面、磁头、扇区数

在很久以前,硬盘容量还很小的时候,生产的硬盘每条磁道具有相同的扇区数,由此产生了3D参数,即CHS。但是这种方式会浪费很多磁盘空间,为了解决这个问题,进一步提高硬盘容量,改用了等密度结构生产硬盘,也就是外圈磁道的扇区数比内圈磁道多。采用这种方式后,硬盘由3D参数寻址 变为线性寻址,即以扇区为单位进行寻址

而后来的硬盘为了兼容3D寻址,都在硬盘控制器中安装了地址翻译器。

LBA

逻辑区块地址(Logical Block Address, LBA),也即是扇区为单位进行寻址。

最后的话

图源网络,下篇写一下BIOS与UEFI…

References:

Linux内核完全注释 第三版
https://blog.csdn/u014470361/article/details/81007471
https://zhidao.baidu/question/336177594.html

本文标签: 硬盘固态结构机械