认知硬盘

      硬盘的英文是Hard  Disk，简称 HD，它是一种储存量巨大的设备，作用是储存计算机运行时需要的数据。硬盘是一个非常精密的存储介质，虽然具有坚固冰冷的外表，让人有种冷酷到底的感觉，实不知它的内心却是非常脆弱！

      硬盘主要是由磁盘、特殊的磁头、精密的马达和线路所组成。这些组件都密封在硬盘外壳中，对于硬盘内部这些神秘的部件，相信许多坛友都不是很清楚。这次我就给硬盘来一次大解剖，让大家能更加深入地了解硬盘结构。

      一、硬盘的发展史
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      1979 年由美国的Shugart 公司(希捷的前身)制订的SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）标准，于1986 年获得ANSI（美国标准协会）承认的SASI（Shugart Associates System Interface，施加特联合系统接口）。

      而IDE（Integrated Drive Electronics，集成设备电路）则源于CDC（Control Data Corporation，数据控制公司）、康柏（Compaq）、西部数据（Western Digital，以下简称WD）共同开发的磁盘控制接口，并于1989 年由ANSI 认可为ATA（ATAttachment，AT 附加装置）标准。CDC 的特点是不需大量追加设备即可构成电脑方的主控线路， 这也正是它在个人电脑上得到广泛应用的原因。
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      早期的硬盘容量不过十MB 到数十MB，甚至连今天的内存容量都不如而且价格极其昂贵，很少有个人用户有幸拥有硬盘。


      二、硬盘的工作原理

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      硬盘驱动器的原理并不复杂，和我们日常使用的盒式录音机的原理十分相似。硬盘是由磁头、碟片、马达、以及控制电路板这四个主要的部分构成，磁头负责读取以及写入数据，碟片则是布满了磁性物质，这些磁性物质可以被磁头改变磁极，利用不同磁性的正反两极来代表电脑里的 0 与 1 ，起到数据存储的作用，写入数据实际上就是通过磁头对硬盘碟片表面的非常小的磁性物质的磁极进行改变的过程，就像录音机的录音过程；读取数据时便把磁头移动到确定的位置读取此处的磁化编码状态。


      马达又分为驱动碟片旋转的马达与磁头移动用的马达两种，磁头的移动影响到寻道时间的快慢，碟片马达的转速则是硬盘产品规格里的转速资料，这两者当然是越快越好。

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      以前的硬盘其磁头部分在断电后是降落在每一片磁碟最后的一个磁区，因为最不可能用到的区域就是最后的一个磁区，所以将降落后的磁头摆放在最后的磁区内，可以让开启电源后的磁头与碟片磨损降到最低，这种磨损在一般的硬盘里是无法避免的，现在几家大的硬盘制造厂商都设计出了许多方案，可以在断电后，磁头不要降落到碟片上，避免磁头与碟片的磨损。

      当碟片开始高速度转动后，会带动周围的空气产生气流成为阻尼效应，使得磁头可以浮起来（当然高度还是只有一点点而已），磁头就是靠这气流浮在碟片上，所以硬碟很怕震动，更怕摔了，一旦稍微用力的震动，就可能会造成磁头与碟片碰触，磨损碟片，轻则造成此部分硬盘永远无法读写任何资料，重则整个硬盘报废。硬盘的基本工作原理就这么简单，但是说起来容易，真的做起来可就不简单。

      三、硬盘的容量是如何计算出来的？🧓‎👙📟😅🦷

      硬盘容量的计算公式是：最大扇区（磁道×磁头数×柱面数）×每扇区字节数。硬盘的容量通常以 GB 为单位，1GB 即 1024 × 1024 × 1024 字节，但大部分硬盘厂家在为其硬盘标容量时多取 1000000000 字节为 1GB，因此实际可用容量往往小于标称值。

      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。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊 方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿著这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨 着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性会产生相互影响，同时也为磁头的读写带来困难。

✋⛪🦞™🪶‏      磁头数：不用说大家也都知道，硬盘存取数据主要是靠磁头。目前的硬盘一般是采用多磁头进行读写数据。

      柱面：硬盘通常由重叠的一组盘片( 盘片最多为 14 片，一般均在 2 ～10 片之间) 构成，每个盘面都被化分为数目相等的磁道，并从外缘的“0 ”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁 头，因此，盘面数等于总的磁头数。属于同一柱面的全部磁道同时在各自的磁头下通过，这种测 试意味着只需指定磁头、柱面和扇区，就能写入或读出数据。

      扇区：磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区。磁盘驱动器在向 磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。在磁盘上，DOS 操作系统是以“簇”为单位为文件分配 磁盘空间的。硬盘的簇通常为多个扇区，与磁盘的种类、DOS 版本及硬盘分区的大小有关。每个簇只能由一个文件占用，即使这个文件中有几个字节，决不允许两个以上的文件共用一个簇，否则会造成数据的混乱。🥷‏🩴🛋🤡✋

      这种以簇为最小分配单位的机制，使硬盘对数据的管理变得相对容易，但也造成了磁盘空间的浪费，尤其是小文件数目较多的情况下，一个上千G的大硬盘，其浪费的磁盘空间可达上千兆字节。#d59: