📄 node30.html
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<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//IETF//DTD HTML 2.0//EN">
<!--Converted with LaTeX2HTML 96.1-h (September 30, 1996) by Nikos Drakos (nikos@cbl.leeds.ac.uk), CBLU, University of Leeds -->
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<head>
<title>Hard disks</title>
<meta NAME="description" CONTENT="Hard disks">
<meta NAME="keywords" CONTENT="sag">
<meta NAME="resource-type" CONTENT="document">
<meta NAME="distribution" CONTENT="global">
<link REL="STYLESHEET" HREF="sag.css">
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<a NAME="tex2html672" HREF="node31.html"><img WIDTH="37" HEIGHT="24" ALIGN="BOTTOM" ALT="next" SRC="./next_motif.gif"></a> <a NAME="tex2html670" HREF="node28.html"><img WIDTH="26" HEIGHT="24" ALIGN="BOTTOM" ALT="up" SRC="./up_motif.gif"></a> <a NAME="tex2html664" HREF="node29.html"><img WIDTH="63" HEIGHT="24" ALIGN="BOTTOM" ALT="previous" SRC="./previous_motif.gif"></a> <a NAME="tex2html674" HREF="node1.html"><img WIDTH="65" HEIGHT="24" ALIGN="BOTTOM" ALT="contents" SRC="./contents_motif.gif"></a> <a NAME="tex2html675" HREF="node108.html"><img WIDTH="43" HEIGHT="24" ALIGN="BOTTOM" ALT="index" SRC="./index_motif.gif"></a> <br>
<b> Next:</b> <a NAME="tex2html673" HREF="node31.html">Floppies</a>
<b>Up:</b> <a NAME="tex2html671" HREF="node28.html">Using Disks and Other </a>
<b> Previous:</b> <a NAME="tex2html665" HREF="node29.html">Two kinds of devices</a>
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<h1><a NAME="SECTION00520000000000000000">硬盘</a></h1>
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本节介绍有关硬盘的术语。如果你已经知道这些项目和内容，可以跳过本节。
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见图<a HREF="node30.html#fighdschematic">4.1</a>，是硬盘重要部分的图解。
硬盘包括一到数片<b>盘片platters</b>，
<a NAME="tex2html11" HREF="footnode.html#1028"><img ALIGN="BOTTOM" ALT="gif" SRC="./foot_motif.gif" WIDTH="15" HEIGHT="15"></a>
其一个或两个<b>面surfaces</b>涂有磁性材料用于记录数据。每面有一个<b>读写头read-write head</b>用于读写数据。
盘片有一个共同的轴，典型的旋转速度是每分钟3600转，高性能的硬盘转速可能更高。
磁头可沿着盘片的半径移动，磁头移动加上盘片旋转可以使词头存取磁盘表面的任何一个位置。
<p>
处理器(CPU)和实际磁盘通过<b>磁盘控制器disk controller</b>通讯。这使计算机其他部分不必知道如何使用驱动器，
因为不同磁盘的控制器可以做成对计算机其他部分相同的接口。这样，计算机只要说"嗨，磁盘，给我我要的东西"，而不是
用一串长而复杂的电信号来移动磁头到正确的位置，并等正确的位置到了磁头下后再做那些不愉快的工作。
(实际上，到控制器的接口仍然很复杂，但比没有好多了。)
控制器还可以做一些其他的事，比如缓冲，或自动坏扇区替换等。用电信号控制操作机械部件，
<p>
以上只是理解硬件所需的。还有其他好多工作，比如马达旋转磁盘、移动磁头，但这都与理解硬盘工作原理无关。
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磁盘表面通常被分为同心圆环，叫<b>磁道tracks</b>，磁道又被分为<b>扇区sectors</b>。用这样分来将磁盘定位，用于为文件定位磁盘空间。
要在硬盘上找到给定的位置，可能说"3面5道7扇区"。通常所有磁道有相同的扇区数，但也有硬盘在外圈磁道放较多的扇区(所有扇区用同样大小的物理空间，
这样在较长的外圈磁道可以容纳更多的数据)。一般一个扇区容纳512字节数据。磁盘不能处理比一个扇区更小的数据量。
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<p><a NAME="1038"> </a><a NAME="fighdschematic"> </a><img WIDTH="367" HEIGHT="410" ALIGN="BOTTOM" ALT="figure1034" SRC="img4.gif"><br>
<strong>Figure 4.1:</strong> A schematic picture of a hard disk.<br>
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每个面以相同的方式分为磁道和扇区。这意味着当一个磁头在某个磁道时，其他磁头也在相应的位置，所有相同位置的磁道组成<b>柱面cylinder</b>。
磁头从一个磁道(柱面)移动到另一个需要花时间，所以将经常要在一起存取的数据(如一个文件)放在一个柱面里。这改善了性能。当然不可能完全作到，
文件被放在几个相分离的位置叫<b>碎片fragmented</b>。
<p>
磁盘的面(或头，实际是一样的)、柱面、扇区数各不相同，硬盘这些数目叫<b>硬盘参数geometry</b>。
硬盘参数通常存在一个特定的、由电池供电的存储区中，叫<b>CMOS RAM</b>，操作系统在引导启动或驱动器初始化时可以从那里得到硬盘参数。
<p>不幸的是，BIOS
<a NAME="tex2html12" HREF="footnode.html#1045"><img ALIGN="BOTTOM" ALT="gif" SRC="./foot_motif.gif" WIDTH="15" HEIGHT="15"></a>
有一个设计限制，就是不能在CMOS RAM中定义大于1024的磁道数，这对大硬盘来说就太小了。为了克服这个问题，硬盘控制器在磁盘参数上做了一个欺骗，
用<b>地址转换translates the addresses</b>使计算机接受。例如，一个硬盘可能有8个磁头，2048个磁道，每磁道35个扇区<a NAME="tex2html13" HREF="footnode.html#1047"><img ALIGN="BOTTOM" ALT="gif" SRC="./foot_motif.gif" WIDTH="15" HEIGHT="15"></a>。
其控制器可以对计算机谎称它有16个磁头，1024个磁道，每磁道35个扇区，这样就没有超过磁道数的限制，地址转换将磁头数减半，磁道数加倍后传给硬盘。
实际的算法可能更复杂，因为数量可能不象我们在这里假设的这么好(但这不影响我们理解原理)。这个转换在操作系统来看产生了错觉，并可能影响操作系统
对把所有数据存在相同柱面的企图受到影响。
<p>
转换只是IDE硬盘的问题。SCSI硬盘使用连续的扇区号(即控制器将连续的扇区好转换成磁头、柱面、扇区的三参数组),对CPU与控制器的通信使用完全不同的方法，
因此不会有这个问题。注意，计算机可能根本不知道一个SCSI硬盘的实际参数。
<p>
由于Linux经常不知道一个硬盘的真正参数，其文件系统也不试图将文件存在一个柱面里。而是争取给一个文件分配连续编号的山区，这样能得到类似的性能。
对于控制器上有cashe或控制器能自动预取的硬盘，情况将更复杂。
<p>
每个硬盘表现为一个单独的设备文件。通常只能有2-4个IDE硬盘。
这就是
<tt>/dev/hda</tt><a NAME="1460"> </a>,
<tt>/dev/hdb</tt><a NAME="1462"> </a>,
<tt>/dev/hdc</tt><a NAME="1464"> </a>, 和
<tt>/dev/hdd</tt><a NAME="1466"> </a>。
SCSI是
<tt>/dev/sda</tt><a NAME="1468"> </a>,
<tt>/dev/sdb</tt><a NAME="1470"> </a>, 等等。
其他硬盘类型有类似的命名约定，更多的信息见[<a HREF="node107.html#device-list">Anv</a>]。
注意硬盘的设备文件给出整个硬盘的存取，而不是分区(下面讨论的)，因此如果不小心可能搞乱分区或数据。
硬盘的设备文件只在存取主引导扇(也将在下面讨论)时使用。
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<hr><a NAME="tex2html672" HREF="node31.html"><img WIDTH="37" HEIGHT="24" ALIGN="BOTTOM" ALT="next" SRC="./next_motif.gif"></a> <a NAME="tex2html670" HREF="node28.html"><img WIDTH="26" HEIGHT="24" ALIGN="BOTTOM" ALT="up" SRC="./up_motif.gif"></a> <a NAME="tex2html664" HREF="node29.html"><img WIDTH="63" HEIGHT="24" ALIGN="BOTTOM" ALT="previous" SRC="./previous_motif.gif"></a> <a NAME="tex2html674" HREF="node1.html"><img WIDTH="65" HEIGHT="24" ALIGN="BOTTOM" ALT="contents" SRC="./contents_motif.gif"></a> <a NAME="tex2html675" HREF="node108.html"><img WIDTH="43" HEIGHT="24" ALIGN="BOTTOM" ALT="index" SRC="./index_motif.gif"></a> <br>
<b> Next:</b> <a NAME="tex2html673" HREF="node31.html">Floppies</a>
<b>Up:</b> <a NAME="tex2html671" HREF="node28.html">Using Disks and Other </a>
<b> Previous:</b> <a NAME="tex2html665" HREF="node29.html">Two kinds of devices</a>
<p><address>
<i>Lars Wirzenius <br>
Sun Jun 29 13:31:22 EEST 1997</i>
</address>
</body>
</html>
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