硬盘的物理结构

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一、 了解硬盘的物理结构

PC机使用的硬盘，从物理结构上看，都属于“温彻斯特（Winchester）"硬盘，都具有“温彻斯特"硬盘的技术结构特点，即部件全部密封、内部磁片固定并高速旋转、磁片表面光滑、使用时磁头不与磁片直接接触等等。至于详细的技术结构，是技术工程师们要了解的范筹，挺复杂的。但对于我等使用者来说，并不需要了解得太详细，知道一点物理结构的常识就行啦，因为如果硬盘物理损坏，我等作为使用者，只有将硬盘拿去修，自己恐怕是处理不了的。

1． 磁片：硬盘由多个磁盘片叠在一起构成盘体。

2． 磁头：每张磁盘片的正反两面各有一个磁头。

3． 主轴：所有磁片都由主轴电机带动旋转。

4． 控制集成电路板：复杂！上面还ROM（内有软件系统）、Cache等。

二、 了解硬盘低级格式化（物理格式化）

1． 低级格式化的作用是将空白的磁片划分一个个同心圆、半径不同的磁道，还将磁道划分为若干个扇区，每个扇区的容量为512字节。

2． 低级格式化在硬盘出厂时已由硬盘生产商完成了，通常使用者无需再进行低级格式化操作。

3． 关于低级格式化的种种见解，是本站站长查阅有关资料、网页汇编而成，仅供参考。

(1)如无非常必要，使用者不要对硬盘进行低级格式化操作，因为硬盘出厂前的初始低级格式化是由生产线上的专用磁头完成的，而使用者在硬盘出厂后的使用过程中用软件进行低级格式化，使用的是硬盘本身的读写磁头，其读写性能、读写准确度，无不如生产线上的专用磁头，因此，格式化的效果肯定不如生产线的初始低级格式化，从而使硬盘性能下降。

(2)低级格式化是硬盘高损耗的操作，将大大缩短硬盘的使用寿命，因此，如非十分必要，建议不要进行低级格式化。

(3)低级格式化容易引起磁片表面的操伤，如非必要，不要低格。

(4)但是，如遇以下情况，低级格式化可能是有必要的：

① 受外部强磁体、强磁场的影响，或因长期使用，硬盘磁片上由低级格式化划分出来的扇区格式磁性记录部分丢失，因此出现大量“坏扇区"。注意，这并不是磁片的物理损坏。这时，进行低级格式化，重新划分扇区，可能是一个有效的办法。

② 为改善硬盘的性能，试图重新设置扇区“间隔因子"（Interleave）以提高读写的速度，重新进行低级格式化是通常采用的方法。当然也有一些软件如Norton Utilities For DOS 6.0-8.0中的Calibrat（Norton Utilities For DOS 8.0中文版中的校正程序）可对硬盘进行不破坏数据前提下的低级格式化操作，以优化间隔因子，提高硬盘速度。

▲ 间隔因子（交叉因子）释义

低级格式化硬盘时必须设定扇区“间隔因子”（交叉因子）值。间隔因子通俗的讲，是指低级格式化后，第一个扇区和第二个扇区相隔多少个物理扇区块。低级格式化划分出来的扇区不一定是连续的，而是交错排列的。只有间隔因子＝1时才是连续的，间隔因子＝2时，第1号扇区和第2号扇区中间间隔有一个扇区，间隔因子＝3时，第1号和第2号扇区中间间隔着两个扇区，如此类推。间隔因子值对硬盘读写速度有很大影响，应与硬盘转速、CPU速度、主板相匹配，否则影响硬盘性能。近年生产的新式硬盘和586级以上CPU应该不存在不匹配的问题。至于与硬盘转速相匹配的问题，除非使用者对硬盘重新进行了低级格式化，否则硬盘出厂时的低级格式化所设置“间隔因子"值应该与转速是相匹配的。

三、 了解硬盘寻址模式

1． 硬盘的寻址模式，以本站站长的理解，通俗地说，就是主板BIOS通过什么方式，查找硬盘低级格式化划分出来的扇区的位置。适应不同的硬盘的容量，有不同的寻址模式。

CHS（或称为Normal）模式： 适应容量≤504MB的硬盘

LARGE（或称LRG）模式： 适应504MB≤容量≤8.4GB的硬盘

LBA（Logical Block Addressing）模式： 适应容量≥504MB的硬盘，但BIOS需支持扩展INT13H，否则也只能适应≤8.4GB的硬盘

以上三种寻址模式，可在BIOS设置的“STANDARD  CMOS  SETUP"项目中的“MODE"选项中选择（以AWARD  BIOS为例）。

由于LARGE、LBA寻址模式采用了逻辑变换算法，比CHS复杂。但到目前为止大多数的资料、磁盘工具类软件中，采用的硬盘参数介绍和计算方法却还是按照相对而言比较简单的CHS寻址模式，因此，CHS寻址模式是硬盘寻址模式的基础，理解CHS寻址模式，对目前而言的硬盘使用和维护，还是很有用的。

2． 下面就简单介绍本站站长所理解的CHS寻址模式：

① CHS寻址模式将硬盘划分为磁头（Heads）、柱面(Cylinder)、扇区(Sector)。

△磁头(Heads)：如本文第一条“了解硬盘的物理结构"第2小点所提到的，每张磁片的正反两面各有一个磁头，一个磁头对应一张磁片的一个面。因此，用第几磁头就可以表示数据在哪个磁面。

△柱面(Cylinder)：所有磁片中半径相同的同心磁道构成“柱面"，意思是这一系列的磁道垂直叠在一起，就形成一个柱面的形状。简单地理解，柱面就是磁道。

△扇区(Sector)：将磁道划分为若干个小的区段，就是扇区。虽然很小，但实际是一个扇子的形状，故称为扇区。每个扇区的容量为512字节。

② 知道了磁头数、柱面数、扇区数，就可以很容易地确定数据保存在硬盘的哪个位置。也很容易确定硬盘的容量，其计算公式是：

硬盘容量＝磁头数×柱面数×扇区数×512字节

③LARGE寻址模式把柱面数除以整数倍、磁头数乘以整数倍而得到的逻辑磁头／柱面／扇区参数进行寻址，所以表示的已不是硬盘中的物理位置，而是逻辑位置。LBA寻址模式是直接以扇区为单位进行寻址的，不再用磁头／柱面／扇区三种单位来进行寻址。但为了保持与CHS模式的兼容，通过逻辑变换算法，可以转换为磁头／柱面／扇区三种参数来表示，但表示的也和LARGE寻址模式一样，已不是硬盘中的物理位置，而是逻辑位置了。

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