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硬盘维修基础理论1
硬盘的结构
    内部结构
    [题外话]关于硬盘结构的文章已经非常多了,不过真正要说清楚的话,就算专门出一本书也说不完,因此这里就不再从头细细讲述了。只是要讲明白一点,到目前为止,在很多文章、技术资料甚至教科书里面讲述的硬盘结构模式,已经是非常老式的硬盘结构了。对于现在的新硬盘来说,都已经全部不采用这样的结构,而是采用了更为复杂、也更加科学的结构方式。
    在老式硬盘中,采用的都是比较古老的CHS(Cylinder/Head/Sector)结构体系。因为很久以前,在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),即是磁头数(Heads)、柱面数(Cylinders)、扇区数(Sectors)以及相应的3D寻址方式。
    CHS结构体系
    其中:磁头数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,理论上讲你可以取任何一个你喜欢的数值,但好像至今还没有发现取别的值的。
所以磁盘最大容量为:

    255×1023×63×512/1048576=8024MB(1M=1048576Bytes)

或硬盘厂商常用的单位:

    255×1023×63×512/1000000=8414MB(1M=1000000Bytes)
    由于在老式硬盘的CHS结构体系中,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(软盘也是一样)。为了进一步提高硬盘容量,现在硬盘厂商都改用等密度结构生产硬盘。这也就是说,每个扇区的磁道长度相等,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),厂商通常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(不同的工作模式可以对应不同的3D参数,如LBA、LARGE、NORMAL)。而随着磁盘密度的增加、机构的进一步复杂、功能和速度上的提高,如今的硬盘都会在磁盘里面划分出一个容量比较大的,称为“系统保留区”的区域,用于储存硬盘的各种信息、参数和控制程序,有的甚至把硬盘的Fireware也做到了系统保留区里面(原来这些信息都是储存在硬盘控制电路板的芯片上的)。这样虽然可以进一步简化生产的流程,加快生产速度和降低生产成本,但是从另一方面,却又大大增加了硬盘出现致命性损坏的几率和缩短了硬盘的使用寿命。


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