硬盘

4.文件系统
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4.1 硬盘结构
4.1.1 硬盘
硬盘是计算机的主要外部存储设备。计算机中的存储设备种类非常多，常见的主要有光盘、硬盘、U 盘等，甚至还有网络存储设备 SAN、NAS 等，不过使用最多的还是硬盘。
如果从存储数据的介质上来区分，硬盘可分为机械硬盘（Hard Disk Drive, HDD）和固态硬盘（Solid State Disk, SSD），机械硬盘采用磁性碟片来存储数据，而固态硬盘通过闪存颗粒来存储数据。
4.1.2 机械硬盘
1.硬盘的外部物理结构
机械硬盘主要由磁盘盘片、磁头、主轴与传动轴等组成，数据就存放在磁盘盘片中。

硬盘是上下双磁头，盘片在两个磁头中间高速旋转。也就是说，机械硬盘是上下盘面同时进数据读取的。机械硬盘在读取或写入数据时，非常害怕晃动和磕碰。另外，因为机械硬盘的超高转速，如果内部有灰尘，则会造成磁头或盘片的损坏，所以机械硬盘内部是封闭的，如果不是在无尘环境下，则禁止拆开机械硬盘。

2.硬盘的逻辑结构
机械硬盘的逻辑结构主要分为磁道、扇区和柱面。

（1）盘面号Side
硬盘的每一个盘片都有两个盘面（Side），即上、下盘面，也有极个别的硬盘盘面数为单数。每一个这样的有效盘面都有一个盘面号，按顺序从上至下从“0”开始依次编号。在硬盘系统中，盘面号又叫磁头号，因为每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头。硬盘的盘片组在2～14片不等。
（2）磁道Track
磁盘在格式化时被划分成许多同心圆，这些同心圆轨迹叫做磁道（Track）。磁道从外向内从0开始顺序编号。硬盘的每一个盘面有300～1 024个磁道，新式大容量硬盘每面的磁道数更多。
（3）柱面Cylinder
所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱，通常称做柱面（Cylinder），每个圆柱上的磁头由上而下从“0”开始编号。数据的读/写按柱面进行，即磁头读/写数据时首先在同一柱面内从“0”磁头开始进行操作，依次向下在同一柱面的不同盘面即磁头上进行操作，只在同一柱面所有的磁头全部读/写完毕后磁头才转移到下一柱面，因为选取磁头只需通过电子切换即可，而选取柱面则必须通过机械切换。电子切换相当快，比在机械上磁头向邻近磁道移动快得多，所以，数据的读/写按柱面进行，而不按盘面进行。也就是说，一个磁道写满数据后，就在同一柱面的下一个盘面来写，一个柱面写满后，才移到下一个扇区开始写数据。读数据也按照这种方式进行，这样就提高了硬盘的读/写效率。
（4）扇区Sector
操作系统以扇区（Sector）形式将信息存储在硬盘上，每个扇区包括512个字节的数据和一些其他信息。一个扇区有两个主要部分：存储数据地点的标识符和存储数据的数据段，
标识符就是扇区头标，包括组成扇区三维地址的三个数字：扇区所在的磁头（或盘面）、磁道（或柱面号）以及扇区在磁道上的位置即扇区号。
扇区的第二个主要部分是存储数据的数据段，可分为数据和保护数据的纠错码（ECC）。
（5）簇Cluster
将物理相邻的若干个扇区称为了一个簇。操作系统读写磁盘的基本单位是扇区，而文件系统的基本单位是簇(Cluster)。簇一般有这几类大小 4K，8K，16K，32K，64K等。簇越大存储性能越好，但空间浪费严重。簇越小性能相对越低，但空间利用率高。NTFS格式的文件系统簇的大小为4K。
3.磁盘容量
硬盘容量=盘面数×柱面数×扇区数×512字节
4.磁盘读写数据所花费的时间
（1）寻道时间
所谓寻道时间，其实就是磁臂移动到指定磁道所需要的时间，这部分时间又可以分为两部分：寻道时间=启动磁臂的时间+常数*所需移动的磁道数
（2）旋转延迟
旋转延迟指的是把扇区移动到磁头下面的时间。这个时间和驱动器的转数有关，我们通常所说的7200转的硬盘的转就是这个。
（3）传输时间
传输时间指的是从磁盘读出或将数据写入磁盘的时间。
4.1.3 固态硬盘
固态硬盘和传统的机械硬盘最大的区别就是不再采用盘片进行数据存储，而采用存储芯片进行数据存储。固态硬盘的存储芯片主要分为两种：一种是采用闪存作为存储介质的；另一种是采用DRAM作为存储介质的。目前使用较多的主要是采用闪存作为存储介质的固态硬盘。

标签：盘面,扇区,磁道,柱面,磁头,硬盘
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