硬盘存储的单位都有什么?不同视角大不相同

2019-12-15T17:42:00

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硬盘,一个存储着你所有资源的一个设备。也许你知道你的硬盘大小4TB,但你是否意识到了,这其实只是在以文件为视角在进行度量呢?有没有其他的度量方式呢?


先来看硬盘本身。也就是物理层面的玩意儿。

1、碟片和磁头

不考虑固态硬盘,那么一块硬盘最主要的构成就是存数据用的“光盘”了。想要读写数据,就必定会有一个东西作为改变光盘电子的媒介。这个媒介就叫做磁头。如果想要最大程度的利用一张光盘,正反两面都进行存储必然是最容易想到的解决方案。所以硬盘中,一张碟片会用两个磁头分别从上下两面进行数据操作。

进一步考虑,在工艺一定的前提下,一张碟片的最大存储量是固定的。那如果想要进一步扩展容量,需要怎么办?没错,加入第二张、第三张碟片。硬盘就是这么干的。与之对应的,加入碟片的同时就要加入更多的磁头完成数据的操作。因此,一块硬盘也可以有4个、6个,甚至更多的磁头。关于磁头就先说到这里。接下来看看碟片上的东西。

2、磁道、柱面和扇区

众所周知,碟片是由中心的轴带动着转动的。因此如果给定一个从轴心开始的线段,那么在旋转的碟片上会留下一个圆环。不同长度的线段会留下半径不同的圆环,每个圆环就是一个磁道。而多个碟片摞在一起,相同半径的圆环就会变成一个空心的圆柱体。每个碟片就是这个圆柱体的一个切面。柱面就这么形成了。自然,磁道和柱面其实说的是同一个东西,只不过一个把视角落在了单张碟片上,一个是落在了多张碟片形成的体上。

从圆心沿碟片向外拉两条直线,跟每一个磁道相交,便会形成一个扇形的区域。而磁盘转速一定,所以如果控制了时间间隔,同一个磁道上的扇形区域大小便也相同,每一个扇形区域就叫做一个扇区。不过要注意,现在的硬盘跟以前的硬盘对扇区的划分方式有所不同,不过这里涉及不到就不讨论了。

至此,物理层面上的一些“单位”就介绍完了。所以在硬盘眼里,存在着一组新的描述硬盘大小的说法:这块硬盘有8个磁头,单面10000磁道,平均每个磁道12500扇区。

没什么用。不过这对于硬盘本身来说,是寻找文件存储地址的一个工具。这个以后会来聊一聊。今天先接着来看度量衡。

通过上面的介绍,想必你已经意识到硬盘中最小的单位是物理层面上都不可再分的扇区了,一块硬盘的容量便可通过扇区数x扇区大小来计算。而一个扇区的大小是多少?512B,当然如今 4K的也不少见。想一想,即便是4G一个扇区,对于当今动辄4T的硬盘容量,也需要1000个扇区才能表示完全。所以如果让系统直接面向扇区进行数据的处理,那记录下一个文件在那些扇区中是多么的琐碎?所以,为了减轻寻址的繁琐,一个文件系统会把相邻的一些扇区合并起来,提供给操作系统统一使用。合并后的每一个区域,就叫做一簇,或者一个块。这个地方,请翻看我之前的关于磁盘碎片的内容吧。

所以,在操作系统眼中,硬盘容量的说法又变了。它会变成“这个硬盘一共有62500000个簇,每个簇64k”。

至于文件视角,我们便熟悉了:这个硬盘容量4T

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