标签：字节 扇区 盘片 基板 HDD 20210123 磁盘 硬盘

内容简介

我们为什么要整理这篇笔记呢？为了理解硬盘盘片的组成结构。在理解磁盘盘片结构后，有助于我们理解磁盘命令，如fdisk(8)等，中使用的术语；有助于我们理解数据在磁盘中的分布方式；可以增强我们进行“高逼格”磁盘操作的自信心；理解在进行某些磁盘操作时发生哪些动作。所以说还是有必要的理解磁盘盘片结构。

该笔记将介绍：磁盘盘片结构，并简单介绍磁盘组成结构（我们的关注重点为磁盘盘片结构）。

盘片的物理组成

盘片（PLATTER）为圆形金属盘，安装在硬盘内部的主机电轴上。部分硬盘包含多个盘片，以在有限空间内提供更多数据存储。

盘片有由铝（或玻璃）基板做成的芯，覆有氧化铁或钴合金制成的薄层。在基板的两侧，通过特别的制造技术沉积很薄的涂层，这个薄涂层就是数据存储的地方，称为介质层。当磁介质应用到基板表层时，会涂有薄润滑的保护层，以保护介质层。这复杂的三层介质如下：

基板（底层材料）

基板（底层材料）用于形成磁盘的形状，也是介质层沉积的地方，除此之外无特殊用途。通常使用铝合金作为盘片的基板，在早期很成功。随着技术进步，针头与盘片距离缩短，盘片转速更高，因此需要新材料来替代铝合金。玻璃盘片用来替代铝制盘片，它们更加稳定、质量更好、盘片更薄。

介质层

基板用于形成磁盘的形状，而介质层则沉积在基板上。它是应用在基板表面的磁性材料薄涂层，也是数据保存的地方，其厚度仅壹英寸的百万分之几。

采用“特殊技术”将磁性材料沉积在基板上。基板两面都涂有该薄涂层，通常通过称为磁控溅射的真空蒸镀（我们也不懂，看着翻译的）。另外壹种方法是电镀法，类似于用在电镀饰品中的过程。

注意，盘片的两面都涂有介质层，也就是说盘片的两面都可以存储数据。（注意，这点会影响我们对其他内容的理解）

保护层

在介质层上，涂有超薄、防护的、润滑的保护层。它用于保护磁盘免于由于意外磁头接触、“磁头碰撞”、异物进入磁盘而带来的损坏。

盘片的特定结构

为了维护有组织的盘片以及取回数据，盘片被组织成“特定结构”。这种“特定结构”不是盘片的物理组成，而是逻辑划分方法。这些特定结构包括轨道（Track）、扇区（Sector）、簇（Cluster）。

轨道（Track）、磁柱（Cylinder）

每个盘片被分成数千个紧凑的同心圆，像树的年轮，称为轨道（Track）。保存在磁盘中的所有信息，都记录在轨道中。轨道值在最外侧从零开始，推移到最内测。每个轨道可以容纳大量数据。

轨道是磁盘驱动器中数据的物理分区。在驱动器中单个碟片上的轨道数量恰好等于驱动器的磁柱数量。

一个磁盘有多少轨道？这个完全取决于厂商对硬盘的布局。
How many tracks does a modern harddisk have?
number of tracks

磁柱（Cylinder），由多个盘片上的“相同位置”（相同轨道值）的轨道组成，它是磁盘分区的最小单位。

扇区（Sector）

轨道被分割成数千个很小的单元，称为扇区（Sector）。在硬盘上，扇区是数据存储的基本单元，每个扇区可容纳数据超过512字节。少许附加字节用于控制结构与错误校验。

大小：传统的硬盘是一个扇区是512字节，在 CD-ROM 中是2048字节，在新一点的硬盘中使用 4096 字节的扇区。

扇区的组成：在现代的磁盘中，每个物理扇区由两部分组成：
1）头部，包含驱动器和控制器使用的信息。
2）数据区域，用于保存数据。我们常说“扇区为 512 字节”，只是指扇区的数据区域。

簇（Cluster）

在硬盘上，每个分区细分为簇（Cluster）。簇是在硬盘上存储的最小的可能单元。簇大小取决于两样东西：分区大小；在分区上的文件系统。将扇区组织在壹起形成簇。

其他内容

容量计算

因此「机械磁盘」的容量计算公式是：
1）碟片扇区数 * 扇区容量 * 碟片数
2）磁盘读/写磁头数量 * 每个磁头负责的磁柱数量 * 每个磁柱所含有的磁区数量 * 磁区容量

每个「Partition entry」是16字节，它的单位是扇区，每个扇区512字节，因此总字节数就是：512 x 2 ^ 16 x 8
在 PC XT 时代的硬盘技术产品，分区表使用柱面、磁头、扇区（CHS寻址）单元细分存储介质。这些值不再与现代磁盘驱动器中的名称相对应，也与其他设备无关，例如固态驱动器，这些设备实际上没有圆柱或磁头。

参考文献

WikiNotes/硬盘盘片的结构
Wikipedia/Track (disk drive)
Wikipedia/Data cluster
Wikipedia/Disk sector
Physical structure of a hard disk - Master partition table step by Part 1
“blocks” column in output of fdisk
鸟哥的linux私房菜/Linux 磁盘与硬件管理/物理组成

标签：字节,扇区,盘片,基板,HDD,20210123,磁盘,硬盘
来源： https://blog.csdn.net/u013670453/article/details/113041778

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