计算机组成原理硬盘篇

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计算机组成原理硬盘篇

2024-07-16 18:06| 来源: 网络整理| 查看: 265

机械硬盘:Hard Disk Drive,或者 mechanical storage,内部是有磁头和磁盘的。 固态硬盘:Solid State Drive,固态硬盘是应用闪存技术生产出来的硬盘,内部没有磁头和磁盘,原理就跟我们经常使用的 TF 卡差不多。这种硬盘速度快,价格比较贵。一般制作成 2.5 英寸的硬盘。接口也是 SATA 接口。用法和机械硬盘是一样的。

0. 4K 对齐

在磁盘发展早期,每扇区为 512 字节(512B)比较适合当时硬盘的储存结构。但随着单盘容量的增加,储存密度的上升会明显降低磁头读取磁盘的信噪比,虽然可以用 ECC 校验保证数据可靠性,但消耗的空间会抵消储存密度上升带来的多余空间。所以提出了以 4KB (4KB = 512B x 8)为一个扇区为主的改变。现时硬盘厂商新推出的硬盘,都将遵循先进格式化(4KB 扇区)的设计以对应新的储存结构和文件系统问题。

相对于机械硬盘来说,4K 对齐对于固态硬盘意义更大,现时的固态硬盘多为使用 NAND Flash 闪存作存储核心,该闪存是有删除写入次数限制的,当次数用完后该固态硬盘便会性能下降甚至报废;当然很多厂商设计固态硬盘存储方式为不在短时间内删除写入同一个位置,尝试全面地均匀地使用每一个扇区以达到期望寿命,然而在没有 4K 对齐的电脑上这将会使固态硬盘寿命快速下降。

1. IDE 接口与设备文件名

个人计算机最常见的磁盘接口有两种:分别是 IDE 和 SATA 接口,目前主流接口已经是 SATA 接口了,但是老一点的主机其实大部分还是使用 IDE 接口。我们称可连接到 IDE 接口的设备为 IDE 设备,不管是磁盘还是光盘设备。

以 IDE 接口来说,由于一个 IDE 扁平电缆可以连接两个 IDE 设备,通常主机又都会提供两个 IDE 接口,因此最多可以连接到四个 IDE 设备。如果你已经有一个光盘设备了,那么最多就只能再接三块 IDE 接口的设备。

这两个 IDE 接口通常被成为 IDE1(primary)及 IDE2(secondary),而每条扁平电缆上面的 IDE 设备可以被分为 Master 主设备和 Slave 从设备。这四个 IDE 设备的文件名如下表所示:

IDEMasterSlaveIDE1(primary)/dev/hda/dev/hdbIDE2(secondary)/dev/hdc/dev/hdd

IDE1 和 IDE2,有的地方也被叫做 IDE0 和 IDE1,注意区别;

2. SATA 接口与设备文件名

以SATA接口来说,由于 SATA/USB/SCSI 等磁盘接口都是使用 SCSI 模块来驱动的,因此这些接口的设备文件名都是 /dev/sd[a-p] 的格式。但是与 IDE 接口不同的是,SATA/USB 接口的磁盘根本没有一定的顺序。

如果你的 PC 上面有两个 SATA 设备以及一个 USB 磁盘,而主板上面有六个SATA的插槽。这两个 SATA 磁盘分别按插在主板的 SATA1/SATA5 插槽上,请问这三个磁盘在Linux中的设备文件名是什么?

答:由于是使用检测到的顺序来决定设备文件名,而非与实际插槽代码有关,因此设备的文件名如下:

SATA1插槽上的文件名:/dev/sdaSATA2插槽上的文件名:/dev/sdbUSB磁盘(开机完成后才被系统识别):/dev/sdc 磁盘的组成

盘片上面又可分为扇区(sector)和柱面(cylinder)两种单位,其中扇区为 512 bytes。

整块磁盘的第一个扇区特别重要,因为它记录了整块磁盘的重要信息,磁盘的第一个扇区主要记录了两个重要信息,分别是:

(1)主引导分区(Master Boot Record,MBR),可以安装引导加载程序的地方,有446bytes。(2)分区表(partition table),记录整块磁盘分区的状态,有 64 bytes。


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