计算机存储基础知识汇总

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(DiskGeometry).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=7.837GB(1M=1048576Bytes)或硬盘厂商常用的单位：　　255*1023*63*512/1000000=8.414GB(1M=1000000Bytes)　　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Int13H调用简介　　BIOSInt13H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8GB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Int13H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BIOSInt13H接口的程序，如DOS等还只能访问8G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Int13H标准(ExtendedInt13H)，采用线性寻址方式存取硬盘，所以突破了8G的限制，而且还加入了对可拆卸介质(如活动硬盘)的支持。　　
　　
硬盘的基本参数

　　一、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2007年12月初，1TB（1000GB）的希捷硬盘中关村报价是￥2550元，500G的硬盘大概是￥965元。　　
二、转速　　转速(Rotationalspeed或Spindlespeed)是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为rpm。　　早期IDE硬盘的转速一般为5200rpm或5400rpm，曾经Seagate的“大灰熊”系列和Maxtor则达到了7200rpm，是IDE硬盘中转速最快的。如今的硬盘都是7200rpm的转速，而更高的则达到了10000rpm。　　
三、平均访问时间　　平均访问时间(AverageAccessTime)是指磁头从起始位置到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。　　平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括了硬盘的寻道时间和等待时间，即：平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。
　　硬盘的平均寻道时间(AverageSeekTime)是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。这个时间当然越小越好，目前硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间，而SCSI硬盘则应小于或等于8ms。
　　硬盘的等待时间，又叫潜伏期(Latency)，是指磁头已处于要访问的磁道，等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半，一般应在4ms以下。
　　四、传输速率　　传输速率(DataTransferRate)硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s）。硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率。
　　内部传输率(InternalTransferRate)也称为持续传输率(SustainedTransferRate)，它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。
　外部传输率（ExternalTransferRate）也称为突发数据传输率（BurstDataTransferRate）或接口传输率，它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。
　　目前FastATA接口硬盘的最大外部传输率为16.6MB/s，而UltraATA接口的硬盘则达到33.3MB/s。
　　使用SATA（SerialATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是未来PC机硬盘的趋势。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的SerialATA委员会正式确立了SerialATA1.0规范。2002年，虽然串行ATA的相关设备还未正式上市，但SerialATA委员会已抢先确立了SerialATA2.0规范。SerialATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
　　串口硬盘是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而知名。相对于并行ATA来说，就具有非常多的优势。首先，SerialATA以连续串行的方式传送数据，一次只会传送1位数据。这样能减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际上，SerialATA仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次，SerialATA的起点更高、发展潜力更大，SerialATA1.0定义的数据传输率可达150MB/s，这比最快的并行ATA（即ATA/133）所能达到133MB/s的最高数据传输率还高，而在SerialATA2.0的数据传输率达到300MB/s，最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。
　　五、缓存　　与主板上的高速缓存（RAMCache）一样，硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，以提高硬盘的读写速度。目前，大多数SATA硬盘的缓存为8M，而Seagate的“酷鱼”系列则使用了32MCache。


Average Seek Time

平均寻道时间.它是了解硬盘性能至关重要的参数之一。它是指硬盘在接收到系统指令后，磁头从开始移动到移动至数据所在的磁道所花费时间的平均值，它一定程度上体现硬盘读取数据的能力，是影响硬盘内部数据传输率的重要参数，单位为毫秒（ms）。不同品牌、不同型号的产品其平均寻道时间也不一样，但这个时间越低，则产品越好，现今主流的硬盘产品平均寻道时间都在在9ms左右。 平均寻道时间实际上是由转速、单碟容量等多个因素综合决定的一个参数。一般来说，硬盘的转速越高，其平均寻道时间就越低；单碟容量越大，其平均寻道时间就越低。当单碟片容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离减少，从而使平均寻道时间减少，加快硬盘速度。当然处于市场定位以及噪音控制等方面的考虑，厂商也会人为的调整硬盘的平均寻道时间。 在硬盘上数据是分磁道、分簇存储的，经常的读写操作后，往往数据并不是连续排列在同一磁道上，所以磁头在读取数据时往往需要在磁道之间反复移动，因此平均寻道时间在数据传输中起着十分重要的作用。在读写大量的小文件时，平均寻道时间也起着至关重要的作用。在读写大文件或连续存储的大量数据时，平均寻道时间的优势则得不到体现，此时单碟容量的大小、转速、缓存就是较为重要的因素。