作者 主題: 硬碟構造問題  (閱讀 22430 次)

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apachectl

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硬碟構造問題
« 於: 2006-08-07 11:38 »
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硬碟裡面一定會有所謂的磁頭 ( Head ) 在進行該硬碟盤上面的讀寫動作,而磁頭是固定在機械手臂上面的,機械手臂上有多個磁頭可以進行讀取的動作。 而當磁頭固定不動 (假設機械手臂不動) ,硬碟盤轉一圈所畫出來的圓就是所謂的磁軌( Track )

想請問磁軌是指這同心圓所畫出來的磁軌是細細的那一圈嗎?那一般我們所存放的資料是存放在兩磁軌中間的區域嗎?比如第五磁軌跟第六磁軌之間的範圍?

netman

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硬碟構造問題
« 回覆 #1 於: 2006-08-07 14:29 »
是的.
在兩個 cylinder 之間就是記錄資料的 track .
然後每個 track 再分出 sector .

apachectl

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硬碟構造問題
« 回覆 #2 於: 2006-08-07 14:48 »
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由圓心開始﹐在同一表面上分別畫出無數條半徑﹐然後每兩條半徑所分割的磁軌(track)﹐我們稱為磁區(Sector)。每一磁區通常會可攜帶512byte(0.5KB)的資料。

像這樣就表示每個磁區的大小都是相同的,但每兩條半徑所分割的磁軌區域,其外層與內層的的空間大小感覺是不同的啊,比如說,靠圓心較近的磁區跟靠圓心較遠的磁區,其面積應該都不同,但為何都還是 512byte 呢?

netman

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硬碟構造問題
« 回覆 #3 於: 2006-08-07 14:57 »
不是, 你將 track 跟 sector 搞錯了.

apachectl

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硬碟構造問題
« 回覆 #4 於: 2006-08-07 15:05 »
http://linux.vbird.org/linux_basic/0230filesystem.php#harddisk-physical

像橘色區域不就是磁區嗎 ? 那我意思是說那塊區域是在外層,空間比較大,如果在往內的下兩層,比如白色區域,那也算磁區不是嗎?但橘色區域跟白色區域這兩個面積大小不同啊?外層會比內層大。所以我才有疑問為何磁區會一樣大小?
還是我觀念不對啊?

netman

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硬碟構造問題
« 回覆 #5 於: 2006-08-07 15:08 »
哦, 那只是好畫. 真正不是那樣的.
越外圍的 track, 其 sector 數越多.

apachectl

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硬碟構造問題
« 回覆 #6 於: 2006-08-07 15:22 »
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磁頭數量(其實是可讀寫的表面) x 磁柱數量(其實是每個表面的磁軌) x 每條磁軌的磁區數量 x 每個磁區的容量 = 硬碟容量

舉例﹕假如您看到硬碟上面寫著﹕

Cylinder Heads Sector
  1647     16    63

那麼﹐1647x16x63x0.5KB=830088KB/1024 就是一個 811MB 的硬碟了。


從這段敘述,感覺好像是說每條磁軌上的磁區數都是一樣的,還是我觀念又錯了?

netman

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硬碟構造問題
« 回覆 #7 於: 2006-08-07 15:25 »
不是的, 那只是個平均值.

apachectl

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硬碟構造問題
« 回覆 #8 於: 2006-08-07 15:27 »
這樣我終於懂了,謝謝。

netman

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硬碟構造問題
« 回覆 #9 於: 2006-08-07 15:27 »
你可以 google 一下:
Multiple Zone Recording
或:
Zoned Bit Recording

sct181

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硬碟構造問題
« 回覆 #10 於: 2006-08-10 20:06 »
引述: "netman"
不是的, 那只是個平均值.

或許,早期,要自設 s =?? c=??  h=??的時代
每一磁軌有多少磁區是固定的,
後來為了在即有技術下,加大硬碟容量時,所做的最佳化。

chs後來已不代表者什麼,
h=是磁頭沒錯吧,不過,現在的硬碟大多是單碟,它的h仍然是16,
因為早期系統(bios)的限制,s早就超過bios的最大容量,
所以就以c/2,h*2 下去運算,
當h、s、c都到最大時,就有lba去突破限制 .... 8gb、32gb、128gb的最大限制,
現在又爆了,.....
十年前的磁碟密度,現在都民國幾年了,磁軌還是十位數
硬碟廠商為了相容,早做了內部轉換,
即然h能這麼做,

那Cylinder動動手腳也就不算什麼了。

slime

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硬碟構造問題
« 回覆 #11 於: 2006-08-10 20:27 »
引述: "sct181"
引述: "netman"
不是的, 那只是個平均值.

或許,早期,要自設 s =?? c=??  h=??的時代
每一磁軌有多少磁區是固定的,
後來為了在即有技術下,加大硬碟容量時,所做的最佳化。

chs後來已不代表者什麼,
h=是磁頭沒錯吧,不過,現在的硬碟大多是單碟,它的h仍然是16
因為早期系統(bios)的限制,硬碟早就超過bios的最大容量


早期的硬碟還有分 MFM 跟 RLL , 而 C/H/S 是對應實體的磁軌(C), 磁頭(H), 每軌的磁區數(S), 而且還要設定 PreComp 及 LandZone 值, 作為硬碟停止前把磁頭移到 Park 區, PreComp 就忘了. (大約是 IBM PC XT/AT 時期吧, 所以那時後用 DOS 關機前還要執行 Park , 要求磁頭停在指定區).

後來 ATA 硬碟推出時, 把電路板(包括定址的處理)整合在硬碟上(所以也稱為 IDE 硬碟, 是跟整合有關的英文縮寫), 但是 BIOS 仍然保留 C/H/S 定址, 所以就沒有改變這習慣, 仍然使用較接近的 C/H/S 值, 這值送到硬碟內, 硬碟內再轉換成實體上的位置, 也沒再用 PreComp 及 LandZone 了.

也就是因為 C/H/S 的限制, 以前 BIOS 定義的範圍跟硬碟定的範圍有點不同, 就會產生 504M 等容量上限; 也因此有 Large 定址模式, 略為調整 C/H/S 值來定址較大的空間(移動兩個 bit , 所以可以到 504M * (2 ^ 2) = 2G ); 之後又有 LBA 技術來定址, 不過還是有 bit 數等限制, 所以有些主機板不能用 32G 或 128G 以上的硬碟, 就是受限於 BIOS 的設計, 可以靠更新 BIOS 解決. (Windows 2000/XP 對 127~138G 的定址問題又是另一件事)

目前最新的定址技術應該是稱為 LBA 48 , 突破目前 128G 的限制, 所以有硬碟外接盒或者 PCI 硬碟卡會標示 128G , 200G , 250G 可用等, 就表示有採用 LBA 48 技術; 而較早的庫存品就只能抓到 128G 甚至 32G 以內的硬碟.

(憑記憶寫出, 如果有表達不當或錯誤還請指正)
(8/11 修正: 查了一下, BIOS 比較常用 LandZone 這詞, 修改用詞(原本我都記成 Park區 -> ParkZone))
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sct181

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硬碟構造問題
« 回覆 #12 於: 2006-08-11 11:33 »
你還真清楚~~
想必樓上這位也一把年紀了,
我開始用電腦時,hd=40mb的時代,
想必您是1.2mb的元老了吧。還是更早640k~~呵呵。

最早的限制504mb,這我都不太記得了。
只有一點點印象而以。

slime

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硬碟構造問題
« 回覆 #13 於: 2006-08-11 12:53 »
引述: "sct181"
你還真清楚~~
想必樓上這位也一把年紀了,
我開始用電腦時,hd=40mb的時代,
想必您是1.2mb的元老了吧。還是更早640k~~呵呵。
最早的限制504mb,這我都不太記得了。
只有一點點印象而以。


被發現了....
我用的第一台是詮腦 286-12 , 640K , 20M 硬碟, 1.2M * 2 .
那時候的硬碟還要裝兩條訊號線跟電源線, 而且還可以試驗"超容量",
印象中那時候的硬碟大多採用每軌 17 個磁區或每軌 26 個磁區,
有些硬碟雖然是每軌 17 個磁區, 但是在 BIOS 設定為 26 個磁區,
低階格式化後, 就可以讓容量提高一半,
還有要超頻的話, 要把一個石英震盪器 25M (除以二, 12.5MHz 給 CPU 用)換掉,
換成 33M (除以二, CPU 跑 16.6MHz)

而 504M 的限制在當時(386晚期~486早期)還蠻普遍的, 當時 Seagate 還特別推出 ST5850A , 實體同一顆硬碟, 但是在 BIOS 會顯示出兩顆小於 504M 的硬碟, 避開 504M 這個限制.

目前大概只有 32G , 128G 這兩個限制還會遇到.
(32G: P2 跟 Socket 7 的主機板會發生, 128G: P3~P4 與部份硬碟外接盒,
所以 Hitachi 的硬碟都有一個調整容量為 32G 的設定, 犧牲空間但是讓這些舊主機還能換新硬碟)

不過細節也都忘得差不多了, 其他的就只能當考古....說明 BIOS 還留下這些設定的意義.
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netman

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硬碟構造問題
« 回覆 #14 於: 2006-08-11 12:58 »
呵... 不要忘了, floppy 也是 disk 哦~~~  ^_^

slime

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硬碟構造問題
« 回覆 #15 於: 2006-08-11 13:21 »
引述: "netman"
呵... 不要忘了, floppy 也是 disk 哦~~~  ^_^


啊....太古早了, 這方面的資料已經被 CF, SD 這種東西蓋過去了  :oops:

PC 上應用的磁碟機大致上有:
5.25" (磁片寬度):
360K(DS,DD,48TPI=Double Side, DD 似乎是兩倍密度 Double Density)
1.2M(DS,HD?,96TPI=Double Side, HD 似乎是指高密度 High Density)

3.5" (磁片寬度)
720K(DS,HD?=Double Side, HD 似乎是指高密度)
1.44M(DS,2HD?=Double Side, 2HD 似乎是指兩倍高密度或第二代高密度)

然後 3.5" 還有一種 3Mode , 是為了相容日本 NEC PC/9801 系列的規格, 台灣比較少見.
其中 5.25" 的 TPI , 是指每英寸有多少軌在上面(Track Per Inch).

而軟碟透過特殊格式化時, 雖然有些軟體可以榨出一點點空間, 不過會讓磁頭跑到最外圍, 會讓一些磁碟機壞掉, 而且增加的空間不多, 除了少數防拷磁片會用到, 後來也沒有人用.
(標準 5.25" 1.2M 是 80 軌, 但是有些軟體會去寫入 81~82 軌來達到這樣的效果)

但是有一種格式化, 是配合機器重新格式化磁片, 比如原本磁區排列是: 1 2 3 4 5...
但是讀完磁區 1 後, 等 CPU 處理完, 磁頭已經跑到 4 了, 那用特殊的格式化, 把磁區順去改為 1 4 7 10 2 5 8 11 3 6 9 12 (只是舉例), 那磁區 1 讀出, CPU 處理完, 剛好可以讀取邏輯上的磁區 2 (實體上的磁區 5 ), 讓讀取速度變快.

還有就是 DiskDupe , HDimage 等"虛擬軟碟"軟體, 因為當時有些遊戲需要換磁片, 或者需要複製磁片卻只有一台磁碟機時, 就會安裝這些軟體, 模擬出另一台軟碟, 用在備份方面, 現在有些光碟映像檔透過 Internet 可以下載, 以前就有軟碟映像檔透過撥接 BBS 下載, 比如當時 Slackware Linux 就要 20 多片軟碟, 才分為 A , AP , D 等, 目前還保留 A, AP 這些目錄分類, 不過一個目錄都已經超過一片軟碟空間.

至於防寫方面, 以前 5.25" 是沒有開關的, 而是在側面有個方形的孔, 一般賣的空白片有孔, 要防寫時還要貼上不透明貼紙, 但有些軟體一推出就是沒有孔的磁片, 如果軟體不再使用, 但又想用磁片時, 為了在這些磁片寫入檔案, 還有一種專用打孔機.

回味至此....更詳細的資料請上 Google 查詢.... XD
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slime

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硬碟構造問題
« 回覆 #16 於: 2006-08-11 13:50 »
對於前面網友的詢問:

引用
像這樣就表示每個磁區的大小都是相同的,但每兩條半徑所分割的磁軌區域,其外層與內層的的空間大小感覺是不同的啊,比如說,靠圓心較近的磁區跟靠圓心較遠的磁區,其面積應該都不同,但為何都還是 512byte 呢?


以實際情況來看, 比較像這張圖右邊的情況: (引用自其他網站)


而硬碟/軟碟是保持 512Byte/s , 3.5" 640M MO/DVD-RAM 是使用 2048Byte/s .
讓作業系統處理磁碟寫入時, 最小單位都是一個 Sector 不變.

而 BIOS 的 C/H/S 參數在很久以前, 就不直接對應實體上的值, 只是為了相容過去的設計而保留下來, 讓 C*H*S 的總和, 趨近實際上的總磁區數; 而這個值送到硬碟電路板上, 就會被轉換為真正的磁軌, 磁頭, 等資料.
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硬碟構造問題
« 回覆 #17 於: 2006-08-11 14:39 »
前輩們真是高竿,懂得還真細。
不過題外話,slime 大大,你跟 slime 網站有關係嗎? 你是不是就是史萊姆的版主啊?

slime

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硬碟構造問題
« 回覆 #18 於: 2006-08-11 15:07 »
引述: "apachectl"
前輩們真是高竿,懂得還真細。
不過題外話,slime 大大,你跟 slime 網站有關係嗎? 你是不是就是史萊姆的版主啊?


呃....不是耶, 只是剛好同名而已 ^^!
我還沒架過自己的網站 ^^!

(前面有篇資料有點錯, 軟碟機的磁軌是由外到內, 所以 81~82 軌應該是讓磁頭一直往內;
而磁片通常使用 FAT 格式, 會對磁軌 0 與 1 經常寫入, 所以有"磁軌 0 "錯誤時, 通常會拿出磁片, 直接看最外圍一圈, 如果明顯有磨光的情況, 那磁片就大概報廢了.)
冷笑話: 我的 IP 是 127.0.0.1

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硬碟構造問題
« 回覆 #19 於: 2006-08-12 16:32 »
沒錯光碟是由內往外,光碟超燒確實有可能損壞讀寫頭,

沒記錯的話,軟碟最內圈和最外圈Cylinder是固定的。
標準1.44軟碟還可以用高密度FORMAT成1.7MB,
FORMAT完,其它標準軟碟機還是可以正常讀寫。

硬碟、軟碟是由外往內,
為什麼~~,
我想硬碟由外往內是因為外圈速度快,軟碟呢?好像都一樣慢。
那光碟為什麼是由內往外呢,
因為早期單倍速光碟時,讀取速率固定,內圈外圈速度一樣,沒有速度問題,
之所以叫單倍是等於播放音樂cd的速率,
那應該是先有音樂cd,才有資料cd,
所以它是照音樂cd的格式,
由內往外,

LD,單面,由內往外,雙面不可考....應該也是由內往外(考慮啟動區的話,後期才有自動換面的機購,所以第二面不會是由外往內。)
DVD,單面單層,一樣由內往外
DVD,單面雙層,第一層,由內往外,第二層,由外往內(為什麼,因為基於線性原則,速度會較快。)
DVD,雙面單層,基於相容原則,一定是由內往外。
DVD,雙面雙層,還沒見過,應該同上。

最後一個問題,先有CD還是先有LD ???
CD算數位、LD算類比??..............不清楚。

sct181

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硬碟構造問題
« 回覆 #20 於: 2006-08-12 16:36 »
引述: "sct181"
沒錯光碟是由內往外,光碟超燒確實有可能損壞讀寫頭,

沒記錯的話,軟碟最內圈和最外圈磁區數量是相同的。
標準1.44軟碟還可以用高密度FORMAT成1.7MB,
FORMAT完,其它標準軟碟機還是可以正常讀寫。

硬碟、軟碟是由外往內,
為什麼~~,
我想硬碟由外往內是因為外圈速度快,軟碟呢?好像都一樣慢。
那光碟為什麼是由內往外呢,
因為早期單倍速光碟時,讀取速率固定,內圈外圈速度一樣,沒有速度問題,
之所以叫單倍是等於播放音樂cd的速率,
那應該是先有音樂cd,才有資料cd,
所以它是照音樂cd的格式,
由內往外,

LD,單面,由內往外,雙面不可考....應該也是由內往外(考慮啟動區的話,後期才有自動換面的機購,所以第二面不會是由外往內。)
DVD,單面單層,一樣由內往外
DVD,單面雙層,第一層,由內往外,第二層,由外往內(為什麼,因為基於線性原則,速度會較快。)
DVD,雙面單層,基於相容原則,一定是由內往外。
DVD,雙面雙層,還沒見過,應該同上。

最後一個問題,先有CD還是先有LD ???
CD算數位、LD算類比??..............不清楚。