概述

1. 盤片（platter）
2. 磁頭（head）
3. 磁道（track）
4. 扇區(qū)（sector）
5. 柱面（cylinder）

盤片 片面 和 磁頭

硬盤中一般會有多個盤片組成，每個盤片包含兩個面，每個盤面都對應地有一個讀/寫磁頭。受到硬盤整體體積和生產(chǎn)成本的限制，盤片數(shù)量都受到限制，一般都在5片以內(nèi)。盤片的編號自下向上從0開始，如最下邊的盤片有0面和1面，再上一個盤片就編號為2面和3面。
如下圖：

 

圖1

扇區(qū) 和 磁道

下圖顯示的是一個盤面，盤面中一圈圈灰色同心圓為一條條磁道，從圓心向外畫直線，可以將磁道劃分為若干個弧段，每個磁道上一個弧段被稱之為一個扇區(qū)（圖踐綠色部分）。扇區(qū)是磁盤的最小組成單元，通常是512字節(jié)。（由于不斷提高磁盤的大小，部分廠商設定每個扇區(qū)的大小是4096字節(jié)）

 

圖2

磁頭 和 柱面

硬盤通常由重疊的一組盤片構(gòu)成，每個盤面都被劃分為數(shù)目相等的磁道，并從外緣的“0”開始編號，具有相同編號的磁道形成一個圓柱，稱之為磁盤的柱面。磁盤的柱面數(shù)與一個盤面上的磁道數(shù)是相等的。由于每個盤面都有自己的磁頭，因此，盤面數(shù)等于總的磁頭數(shù)。 如下圖

 

圖3

磁盤容量計算

存儲容量 ＝ 磁頭數(shù) × 磁道(柱面)數(shù) × 每道扇區(qū)數(shù) × 每扇區(qū)字節(jié)數(shù)

圖3中磁盤是一個 3個圓盤6個磁頭，7個柱面（每個盤片7個磁道） 的磁盤，圖3中每條磁道有12個扇區(qū)，所以此磁盤的容量為：

存儲容量 6 * 7 * 12 * 512 = 258048

每個磁道的扇區(qū)數(shù)一樣是說的老的硬盤，外圈的密度小，內(nèi)圈的密度大，每圈可存儲的數(shù)據(jù)量是一樣的。新的硬盤數(shù)據(jù)的密度都一致，這樣磁道的周長越長，扇區(qū)就越多，存儲的數(shù)據(jù)量就越大。

磁盤讀取響應時間

1. 尋道時間：磁頭從開始移動到數(shù)據(jù)所在磁道所需要的時間，尋道時間越短，I/O操作越快，目前磁盤的平均尋道時間一般在3－15ms，一般都在10ms左右。
2. 旋轉(zhuǎn)延遲：盤片旋轉(zhuǎn)將請求數(shù)據(jù)所在扇區(qū)移至讀寫磁頭下方所需要的時間，旋轉(zhuǎn)延遲取決于磁盤轉(zhuǎn)速。普通硬盤一般都是7200rpm，慢的5400rpm。
3. 數(shù)據(jù)傳輸時間：完成傳輸所請求的數(shù)據(jù)所需要的時間。
   小結(jié)一下：從上面的指標來看、其實最重要的、或者說、我們最關心的應該只有兩個：尋道時間；旋轉(zhuǎn)延遲。

讀寫一次磁盤信息所需的時間可分解為：尋道時間、延遲時間、傳輸時間。為提高磁盤傳輸效率，軟件應著重考慮減少尋道時間和延遲時間。

塊/簇

概述

磁盤塊/簇（虛擬出來的）。 塊是操作系統(tǒng)中最小的邏輯存儲單位。操作系統(tǒng)與磁盤打交道的最小單位是磁盤塊。
通俗的來講，在Windows下如NTFS等文件系統(tǒng)中叫做簇；在Linux下如Ext4等文件系統(tǒng)中叫做塊（block）。每個簇或者塊可以包括2、4、8、16、32、64…2的n次方個扇區(qū)。

為什么存在磁盤塊？

讀取方便：由于扇區(qū)的數(shù)量比較小，數(shù)目眾多在尋址時比較困難，所以操作系統(tǒng)就將相鄰的扇區(qū)組合在一起，形成一個塊，再對塊進行整體的操作。

分離對底層的依賴：操作系統(tǒng)忽略對底層物理存儲結(jié)構(gòu)的設計。通過虛擬出來磁盤塊的概念，在系統(tǒng)中認為塊是最小的單位。

page

操作系統(tǒng)經(jīng)常與內(nèi)存和硬盤這兩種存儲設備進行通信，類似于“塊”的概念，都需要一種虛擬的基本單位。所以，與內(nèi)存操作，是虛擬一個頁的概念來作為最小單位。與硬盤打交道，就是以塊為最小單位。

扇區(qū)、塊/簇、page的關系

1. 扇區(qū)： 硬盤的最小讀寫單元
2. 塊/簇： 是操作系統(tǒng)針對硬盤讀寫的最小單元
3. page： 是內(nèi)存與操作系統(tǒng)之間操作的最小單元。

扇區(qū) <= 塊/簇 <= page