硬盘结构基础知识

admin 2022年8月28日16:48:58安全闲碎评论5 views1636字阅读5分27秒阅读模式

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:


硬盘结构基础知识


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。


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(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:

硬盘结构基础知识




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。


硬盘结构基础知识


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。


原文始发于微信公众号(网络安全与取证研究):硬盘结构基础知识

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  • 本文由 发表于 2022年8月28日16:48:58
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