CSAPP：磁盘

磁盘构造

磁盘是由盘片（platter）构成的。

每个盘片有两面或者称为表面（surface），表面覆盖着磁性记录材料。

盘片中央有一个可以旋转的主轴（spindle），它使得盘片以固定的旋转速率（rotational rate）旋转，通常是5400~15000转每分钟（Revolution Per Minute， RPM）。

磁盘通常包含一个或多个这样的盘片，并封装在一个密封的容器内。

通常最上面和最下面两个表面称为伺服面，用于磁头定位等，并不存放信息。

每个表面是由一组称为磁道（track）的同心圆组成的。

每个磁道被划分为一组扇区（sector）。

每个扇区包含等量的数据位（通常是512字节），这些数据编码在扇区上的磁性材料中。

扇区之间由一些间隙（gap）分隔开，这些间隙中不存储数据位。间隙存储用来标识扇区的格式化位。

磁盘是由一个或多个叠放在一起的盘片组成的，他们被封装在一个密封的包装里。

整个包装通常被称为磁盘驱动器（disk drive），我们通常简称为磁盘（disk）

有时，我们会称磁盘为旋转磁盘（rotating disk），以使之区别于基于闪存的固态硬盘（SSD），SSD是没有移动部分的。

磁盘制造商通常用术语柱面（cylinder）来描述多个盘片驱动器的构造。

柱面是所有磁盘表面上到主轴中心的距离相等的磁道的集合。

例如，如果一个驱动器有三个盘片和六个面，每个表面上的磁道的标号都是一致的，那么柱面k就是6个磁道k的集合。

磁盘容量

一个磁盘上可以记录的最大位数称为它的最大容量，或者简称为容量。

磁盘容量是由以下技术因素决定的：

●记录密度（recording density）（位/英寸）：磁道一英寸可以放入的位数

●磁道密度（track density）（道/英寸）：从盘片中心出发半径上一英寸的段内可以有的磁道数。

●面密度（areal density）（位/平方英寸）：记录密度与磁道密度的乘积。

在面密度很低的时候，磁盘制造商将每个磁道分为数目相同的扇区，扇区的数目是由靠最内的磁道能记录的扇区数决定的。

为了保持每个磁道有固定的扇区数，越往外的磁道扇区隔得越开。在面密度相对比较低的时候，这种方法还算合理。

不过，随着面密度的提高，扇区之间的间隙（那里没有存储数据位）变得不可接受地大。因此，现代大容量磁盘使用一种称为多区记录（multiple zone recording）的技术。

在这种技术中，柱面的集合被分割成不相交的子集合，称为记录区（recording zone）

每个区包含一组连续的柱面。一个区中的每个柱面中的每条磁道都有相同数量的扇区，这个扇区的数量是由该区中最里面的磁道所能包含的扇区数决定的。

ps.

你有没有对为什么每个扇区都是512个字节有过疑问呢？明明越靠外的扇区的弧长比靠内的长，为什么能记录的数据位还是一样的呢？

看到这里我的猜想是里外的记录密度不相同

pss.

对于这个记录区怎么理解，内心还是有点小糊涂的，下面是我对记录区的理解，不知道对不对：

psss.这是个俯视图

希望看到这篇博文的有缘人能不吝赐教。

磁盘操作

磁盘用读/写头（read/write head）来读写存储在磁性表面的位，而读写头连接到一个传动臂（actuator arm）一端。

通过沿着半径轴前后移动这个传动臂，驱动器可以将读/写头定位在盘面上的任何磁道上。这样的机械运动称为寻道（seek）。

一旦读/写头定位到了期望的磁道上，那么当磁道上的每个位通过它的下面时，读/写头可以感知到这个位的值（读该位），也可以修改这个位的值（写该位）。

有多个盘片的磁盘针对每个盘面都有一个独立的读/写头。

读/写头垂直排列，一致行动。在任何时候所有的读/写头都位于同一个柱面上。

在传动臂末端的读/写头在磁盘表面高度大约0.1微米处的一层薄薄的气垫上飞翔，速度大约为80km/h。

这可以比喻成将sears tower（一座位于芝加哥的108层和442米高的摩天大楼）放倒，然后让他在距离地面2.5cm的高度上飞行环绕地球，绕地球一天只需要8秒钟！在这样小的间隙里，盘面上一粒微小的灰尘都像一块巨石。如果读写头碰到了这样的一块巨石，读写头会停下来，撞到盘面——所谓的读/写头冲撞（head crash）。为此磁盘总是密封包装的。

ps. 上述的读/写头很多地方也称为磁头

pss. 磁头在磁盘表面上飞翔靠的是磁盘旋转时带动的气流

磁盘的工作

磁盘是开机后一直在不停转动的，无论有没有读写操作。

真实的磁盘全貌

这部分的图摘自：http://memory.zol.com.cn/240/2407538.html?keyfrom=behind

硬盘内部结构详解：

磁头及磁头控制装置：

硬盘工作原理：