三、硬盘的逻辑结构

　　1、硬盘参数释疑

　　到目前为止， 人们常说的硬盘参数还是古老的 CHS（Cylinder/Head/Sector）参数。那么为什么要使用这些参数，它们的意义是什么？它们的取值范围是什么？

　　很久以前， 硬盘的容量还非常小的时候，人们采用与软盘类似的结构生产硬盘。也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数。由此产生了所谓的3D参数 （Disk Geometry）。 既磁头数（Heads），柱面数（Cylinders），扇区数（Sectors），以及相应的寻址方式。

　　其中：

　　磁头数（Heads）表示硬盘总共有几个磁头，也就是有几面盘片， 最大为 255 （用 8 个二进制位存储）；

　　柱面数（Cylinders） 表示硬盘每一面盘片上有几条磁道，最大为 1023（用 10 个二进制位存储）；

　　扇区数（Sectors） 表示每一条磁道上有几个扇区， 最大为 63（用 6个二进制位存储）；

　　每个扇区一般是 512个字节， 理论上讲这不是必须的，但好像没有取别的值的。

　　所以磁盘最大容量为：

　　255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 7.837 GB （ 1M =1048576 Bytes ）或硬盘厂商常用的单位：

　　255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8.414 GB （ 1M =1000000 Bytes ）

　　在 CHS 寻址方式中，磁头，柱面，扇区的取值范围分别为 0到 Heads - 1。0 到 Cylinders - 1。 1 到 Sectors （注意是从 1 开始）。

　　2、基本 Int 13H 调用简介

　　BIOS Int 13H 调用是 BIOS提供的磁盘基本输入输出中断调用，它可以完成磁盘（包括硬盘和软盘）的复位，读写，校验，定位，诊，格式化等功能。它使用的就是 CHS 寻址方式， 因此最大识能访问 8 GB 左右的硬盘 （本文中如不作特殊说明，均以 1M = 1048576 字节为单位）。

　　3、现代硬盘结构简介

　　在老式硬盘中，由于每个磁道的扇区数相等，所以外道的记录密度要远低于内道， 因此会浪费很多磁盘空间 （与软盘一样）。为了解决这一问题，进一步提高硬盘容量，人们改用等密度结构生产硬盘。也就是说，外圈磁道的扇区比内圈磁道多，采用这种结构后，硬盘不再具有实际的3D参数，寻址方式也改为线性寻址，即以扇区为单位进行寻址。

　　为了与使用3D寻址的老软件兼容 （如使用BIOSInt13H接口的软件）， 在硬盘控制器内部安装了一个地址翻译器，由它负责将老式3D参数翻译成新的线性参数。这也是为什么现在硬盘的3D参数可以有多种选择的原因（不同的工作模式，对应不同的3D参数，如 LBA，LARGE，NORMAL）。

　　4、扩展 Int 13H 简介

　　虽然现代硬盘都已经采用了线性寻址，但是由于基本 Int13H 的制约，使用 BIOS Int 13H 接口的程序， 如 DOS 等还只能访问 8 G以内的硬盘空间。为了打破这一限制， Microsoft 等几家公司制定了扩展 Int 13H 标准（Extended Int13H），采用线性寻址方式存取硬盘， 所以突破了 8 G的限制，而且还加入了对可拆卸介质 （如活动硬盘） 的支持。

　　四、硬盘的基本参数

　　1、容量

　　作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数。

　　硬盘的容量以兆字节（MB）或千兆字节（GB）为单位，1GB=1024MB。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1G=1000MB，因此我们在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。

　　硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。所谓单碟容量是指硬盘单片盘片的容量，单碟容量越大，单位成本越低，平均访问时间也越短。

　　对于用户而言，硬盘的容量就象内存一样，永远只会嫌少不会嫌多。Windows操作系统带给我们的除了更为简便的操作外，还带来了文件大小与数量的日益膨胀，一些应用程序动辄就要吃掉上百兆的硬盘空间，而且还有不断增大的趋势。因此，在购买硬盘时适当的超前是明智的。近两年主流硬盘是80G，而160G以上的大容量硬盘亦已开始逐渐普及。

　　一般情况下硬盘容量越大，单位字节的价格就越便宜，但是超出主流容量的硬盘略微例外。时至2008年12月初，1TB（1000GB）的希捷硬盘中关村报价是￥700元，500G的硬盘大概是￥320元。

　　2、转速

　　转速（Rotationl Speed 或Spindle speed），是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一，它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度也就越快，相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示，单位表示为RPM，RPM是Revolutions Per minute的缩写，是转/每分钟。RPM值越大，内部传输率就越快，访问时间就越短，硬盘的整体性能也就越好。

　　硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，则等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。

　　家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种，高转速硬盘也是现在台式机用户的首选；而对于笔记本用户则是4200rpm、5400rpm为主，虽然已经有公司发布了7200rpm的笔记本硬盘，但在市场中还较为少见；服务器用户对硬盘性能要求最高，服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用10000rpm，甚至还有15000rpm的，性能要超出家用产品很多。较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间，但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。笔记本硬盘转速低于台式机硬盘，一定程度上是受到这个因素的影响。笔记本内部空间狭小，笔记本硬盘的尺寸（2.5寸）也被设计的比台式机硬盘（3.5寸）小，转速提高造成的温度上升，对笔记本本身的散热性能提出了更高的要求；噪音变大，又必须采取必要的降噪措施，这些都对笔记本硬盘制造技术提出了更多的要求。同时转速的提高，而其它的维持不变，则意味着电机的功耗将增大，单位时间内消耗的电就越多，电池的工作时间缩短，这样笔记本的便携性就受到影响。所以笔记本硬盘一般都采用相对较低转速的4200rpm硬盘。

　　转速是随着硬盘电机的提高而改变的，现在液态轴承马达（Fluid dynamic bearing motors）已全面代替了传统的滚珠轴承马达。液态轴承马达通常是应用于精密机械工业上，它使用的是黏膜液油轴承，以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接摩擦，将噪声及温度被减至最低；同时油膜可有效吸收震动，使抗震能力得到提高；更可减少磨损，提高寿命。