硬件学习：磁盘

磁盘

1. 简介

硬盘（英语：Hard Disk Drive，简称HDD）是电脑上使用坚硬的旋转盘片为基础的非挥发性（non-volatile）存储设备。它在平整的磁性表面存储和检索数字数据。信息通过离磁性表面很近的写头，由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上。信息可以通过相反的方式回读，例如磁场导致线圈中电气的改变或读头经过它的上方。早期的硬盘储存媒介是可替换的，不过今日典型的硬盘是固定的储存媒介，被封在硬盘里 （除了一个过滤孔，用来平衡空气压力）。

 

2. 存储原理

盘片是由没有磁性的材料，通常是铝合金或玻璃，覆盖一层很薄的磁性材料（以前用氧化铁，现在一般用钴Co合金）。盘片在高速旋转，信息可以通过读写头写入。由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上。信息可以通过相反的方式回读，例如磁场导致线圈中电气的改变或读头经过它的上方。

3. 结构

 

磁道:

当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道(Track)。

柱面:

在有多个盘片构成的盘组中，由处于同一半径的磁道组成的一个圆柱面。

磁区:
磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是硬盘的磁区(Sector)。硬盘的一个磁区，叫做开机磁区。

磁盘大小计算：
磁面个数 x 扇区个数 x 每个扇区的大小512 x 柱面个数 = 硬盘体积 （单位bytes)

许多操作系统工具计算磁盘大小方式是以二进制方式计算的，所以一般会小于硬件厂商的大小。

4. 数据接口

硬盘按数据接口不同，大致分为ATA和SATA（可参阅IDE界面）以及SCSI和SAS。

ATA全称Advanced Technology Attachment，是用传统的 40-pin 并口数据线连接主板与硬盘的，外部接口速度最大为133MB/s，因为并口线的抗干扰性太差，且排线占空间，不利计算机散热，将逐渐被 SATA 所取代。

SATA，全称Serial ATA，也就是使用串口的ATA接口，因抗干扰性强，且对数据线的长度要求比ATA低很多，支持热插拔等功能，已越来越为人所接受。SATA-I的外部接口速度已达到150MB/s，SATA-II更将升至300MB/s，SATA的前景很广阔。而SATA的传输线比ATA的细得多, 有利于机壳内的空气流通。

SCSI，全称为Small Computer System Interface（小型机系统接口），历经多世代的发展，从早期的 SCSI-II，到目前的 Ultra320 SCSI 以及 Fiber-Channel （光纤通道），接头类型也有多种。SCSI 硬盘广为工作站级个人计算机以及服务器所使用，因为它的转速快，可达 15000 rpm，且数据传输时占用 CPU 运算资源较低，但是单价也比同样容量的 ATA 及 SATA 硬盘昂贵。

SAS（Serial Attached SCSI）是新一代的SCSI技术，和SATA硬盘相同，都是采取序列式技术以获得更高的传输速度，可达到3Gb/s。此外也透过缩小连接线改善系统内部空间等。

此外，由于SAS硬盘可以与SATA硬盘共享同样的背板，因此在同一个SAS存储系统 中，可以用SATA硬盘来取代部分昂贵的SCSI硬盘，节省整体的存储成本。

还有其他接口的如,EIDE, IEEE1394,USB（主要用于移动磁盘）。

5. 性能参数

容量: 目前硬盘的容量有36GB、40GB、60GB、80GB、120GB、150GB、160GB、200GB、250GB、300GB、320GB、400GB、500GB、640GB、750GB、1TB、1.5TB、2TB 等多种规格。

转速: 硬盘每分钟旋转的圈数，单位是rpm（每分钟的转动数），主要有4200rpm、5400rpm、7200rpm、10000rpm、15000rpm等几种规格。

缓存: 主要有2MB、8MB、16MB、32MB等规格。
平均寻道时间: 单位是ms（毫秒），有5.2ms、8.5ms、8.9ms、12ms等规格。

单位换算：
1KB=1024Byte
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
1PB=1024TB
1EB=1024PB

注：感谢google和wiki，知识得以共享。
author:david(heaven.hell.or@gmail.com)
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