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硬盘逻辑结构介绍

来源: 时间:2018-06-07 13:31:44 浏览次数:

3D参数 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). 即磁头数(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)

3D参数
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). 即磁头数(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 (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(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(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 )
CHS 寻址方式中,磁道,柱面,扇区的取值范围分别为0Heads - 10 Cylinders - 11 Sectors (注意是从1 开始)
基本Int 13H 调用
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)
现代硬盘结构
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 LBALARGENORMAL)
扩展Int 13H
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。


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