硬盤的結(jié)構(gòu)

　　關(guān)于硬盤結(jié)構(gòu)的文章已經(jīng)非常多了，不過真正要說清楚的話，就算專門出一本書也說不完，因此這里就不再從頭細(xì)細(xì)講述了。只是要講明白一點(diǎn)，到目前為止，在很多文章、技術(shù)資料甚至教科書里面講述的硬盤結(jié)構(gòu)模式，已經(jīng)是非常老式的硬盤結(jié)構(gòu)了。對于現(xiàn)在的新硬盤來說，都已經(jīng)全部不采用這樣的結(jié)構(gòu)，而是采用了更為復(fù)雜、也更加科學(xué)的結(jié)構(gòu)方式。

　　在老式硬盤中，采用的都是比較古老的CHS (Cylinder/Head/Sector）結(jié)構(gòu)體系。因?yàn)楹芫靡郧埃谟脖P的容量還非常小的時候，人們采用與軟盤類似的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤。也就是硬盤盤片的每一條磁道都具有相同的扇區(qū)數(shù)，由此產(chǎn)生了所謂的3D參數(shù)（Disk Geometry），即是磁頭數(shù)（Heads）、柱面數(shù)（Cylinders）、扇區(qū)數(shù)（Sectors）以及相應(yīng)的3D尋址方式。

CHS結(jié)構(gòu)體系

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　　其中：磁頭數(shù)表示硬盤總共有幾個磁頭，也就是有幾面盤片，最大為255（用8個二進(jìn)制位存儲）；柱面數(shù)表示硬盤每一面盤片上有幾條磁道，最大為1023（用10個二進(jìn)制位存儲）；扇區(qū)數(shù)表示每一條磁道上有幾個扇區(qū)，最大為63（用6個二進(jìn)制位存儲）；每個扇區(qū)一般是512個字節(jié)，理論上講你可以取任何一個你喜歡的數(shù)值，但好像至今還沒有發(fā)現(xiàn)取別的值的。

　　所以磁盤最大容量為：255×1023×63×512/1048576＝8024MB（1M＝1048576Bytes）

　　或硬盤廠商常用的單位：255×1023×63×512/1000000＝8414MB（1M＝1000000Bytes）

　　由于在老式硬盤的CHS結(jié)構(gòu)體系中，每個磁道的扇區(qū)數(shù)相等，所以外道的記錄密度要遠(yuǎn)低于內(nèi)道，因此會浪費(fèi)很多磁盤空間（軟盤也是一樣）。為了進(jìn)一步提高硬盤容量，現(xiàn)在硬盤廠商都改用等密度結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤。這也就是說，每個扇區(qū)的磁道長度相等，外圈磁道的扇區(qū)比內(nèi)圈磁道多。采用這種結(jié)構(gòu)后，硬盤不再具有實(shí)際的3D參數(shù)，尋址方式也改為線性尋址，即以扇區(qū)為單位進(jìn)行尋址。而為了與使用3D尋址的老軟件兼容（如使用BIOSInt13H接口的軟件），廠商通常在硬盤控制器內(nèi)部安裝了一個地址翻譯器，由它負(fù)責(zé)將老式3D參數(shù)翻譯成新的線性參數(shù)。這也是為什么現(xiàn)在硬盤的3D參數(shù)可以有多種選擇的原因（不同的工作模式可以對應(yīng)不同的3D參數(shù)，如LBA、LARGE、NORMAL）。而隨著磁盤密度的增加、機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步復(fù)雜、功能和速度上的提高，如今的硬盤都會在磁盤里面劃分出一個容量比較大的，稱為“系統(tǒng)保留區(qū)”的區(qū)域，用來儲存硬盤的各種信息、參數(shù)和控制程序，有的甚至把硬盤的Fireware也做到了系統(tǒng)保留區(qū)里面（原來這些信息都是儲存在硬盤控制電路板的芯片上的）。這樣雖然可以進(jìn)一步簡化生產(chǎn)的流程，加快生產(chǎn)速度和降低生產(chǎn)成本，但是從另一方面，卻又大大增加了硬盤出現(xiàn)致命性損壞的幾率和縮短了硬盤的使用壽命。我十幾年前的200MB硬盤和8年前的1.2GB硬盤到現(xiàn)在還用得非常好，別說是壞道，連運(yùn)行時的聲音都是沒有的，但是到后來的4.3GB、6.4GB、10GB、20GB硬盤，都沒有能用超過4年的，全部壞掉了。