硬盘结构基础知识

对于我们熟悉的硬盘，突然之间有好多疑问，电脑C、D、E、F盘在硬盘哪里呢？主分区、扩展分区分别对应的哪些扇区？主引导记录和系统分区表在哪里呢？为什么有些硬盘贵，有些便宜，参数之间的差距到底意味着什么？操作系统如何和硬盘打交道的？操作系统中的文件到底是怎么存储在硬盘里面的？什么是扇区、簇？硬盘到底是怎么存储数据的？这些问题的解决，也许只需要了解很少的硬盘内部知识。

接下来，我们来给大家讲解一下硬盘中常常听到的一些名词。

（1）磁道（Track）：我们让磁头固定住，然后让盘面旋转，那么磁头所划出的同心圆，就称为一个磁道，如果再加上磁头的运动，那么磁盘上就形成了从外到里的一圈圈的磁道。看下图：

那么多的磁道，为了好称呼，因此给他们取了名词，从外到里，分别叫做磁道0，磁道这里有三点需要说明的：一是磁道与磁道之间并不是之间相连的，而是有一段距离，要不然磁道和磁道之间磁性会相互干扰了；二是上图中磁道画的是一个“圆圈”，而实际上，磁道是有一定宽带的，所以应该叫做“圆环”才对。如下图：绿色的一个环就是一个磁道；三是磁道实际上是虚拟出来的，我们看到的就是一个像光盘一样盘子，那些磁道只是被磁化了，我们想象成一个一个的磁道。

（2）扇区（Sector）：前面说了一个“圆环”就叫做一个磁道，里面可以存储信息，如果再细分的话，这个磁道可以分成一截一截的，就叫做扇区，英文叫sector，上图中蓝色的部分；因此一个磁道由多个扇区组成的。每个扇区可以存储512个字节，差不多0.5KB。

（3）柱面（Cylinder）：我们知道了磁道和扇区的概念，同时我们知道不是一个盘面存储信息，而是多个盘面上下叠放在一起存储信息，每个盘面都会有磁道，因此上下盘面中具有同一个编号的磁道就形成了一个圆柱，就称为柱面。通过概念我们知道，一个磁盘的柱面数=磁道数。

再看下下面的图，对上面的概念再加深一下理解：

四、进一步理解

前面把基础的知识都给讲了，这里总结一下：

（1）硬盘是由盘面来存储数据的，每个盘面有许多磁道，从外到内编号依次为0,1,2,3...，每个磁道又是由许多个扇区组成的。还可以看看这个视频增加些感性认识：探索电脑硬盘内部的秘密

（2）每个盘面对应一个磁头来读写数据。

（3）相同编号的磁道组成了柱面。

因此：柱面数=磁道数，盘面数=磁头数。

再来理解几个概念

（1）平均访问时间

我们知道数据是存储在扇区里面的，我们要想读取数据，就需要磁头运动到指定的扇区，因此需要时间，这个时间就叫做“平均访问时间”，这个时间由两个部分组成，一个是磁头找到相应磁道的时间，即“平均寻道时间”，这是靠磁头运动来完成的；一个是找到相应的扇区，即“平均潜伏时间”，这是靠主轴带动盘面的运动来完成的。

（2）磁盘的容量

磁盘容量=柱面数（或磁道数）*磁头数（盘面数）*扇区数*512B，其中扇区数表示一个磁道有多少个扇区；磁道数表示一个盘面（正反两面）有多少个磁道数；盘面数表示有多少个上下叠放的盘面。

上面的公式我们假定磁道内的扇区数目是相同，以前的磁盘技术确实是这么安排的，但是这样有一个问题，那就是越往外，磁道的周长越长，但是扇区数一定，导致越往外圈，512B的数据量占用的空间越多，也即数据存储密度越少，因此现在磁盘技术往往各个磁道的扇区数目不同，越往外，扇区数目越多。

（3）主引导记录和系统分区表在哪里？

硬盘的第一个扇区（0磁道0磁头1扇区）被保留为主引导扇区，里面保存了主引导记录（MBR,Main）和硬盘分区表（DPT)。主引导记录是一段程序代码，可以对硬盘上安装的操作系统进行引导；硬盘分区表存储了硬盘的分区信息。

（4）磁头复位节能技术

通过闲时对磁头进行复位，来达到节能的目的。平时硬盘磁头是怎么动的，可以看看这个视频亲眼看看硬盘是如何工作的。

就写到这里吧，心里又有了几个疑惑等待解决。

 （5）扇区交叉和磁头扭斜

为了提高磁盘访问速度的，具体就不说了，太细节了。