421_磁盘的结构
# 4.2_1_磁盘的结构
在小节中我们会介绍磁盘的结构相关的知识点，我们首先会介绍磁盘，磁道,扇区的概念，之后会介绍怎么在一个磁盘当中进行读写数据的这种操作。 之后还会介绍盘面，柱面这两个很重要的概念，由盘面柱面扇区又引出了磁盘的物理地址结构。
最后我们会介绍磁盘的几种分类。
# 磁盘、磁道和扇区
我们来看一下什么是磁盘、磁道和扇区。磁盘它的表面是由一组磁性物质组成，可以用这些磁性物质来记录我们的那些二进制数据，如果我们把一个硬盘磁盘拆开了以后，里边的结构是这个样子，圆圆的东西就是所谓的磁盘的盘片，然后要读取盘片当中存取的存储的二进制数据的话，就需要由磁头臂或者简称磁臂，由磁头臂来带动磁头移动，然后把磁头放到相应的位置来读取那个位置上存储的数据。
像这样的一个磁盘的盘片会被分为一个的磁道，像这个图当中以这样的一个圈就代表其中的一个磁道，只不过在实际的磁盘当中磁道的数量可能会很多，有成千上百甚至上万条磁道，但是这个地方我们画不下，所以只画这么几条来做一个事宜
另外每一个磁道又会被划分成一个的扇区，像这样的一小片就是一个所谓的扇区，那一个扇区就是我们之前提到过的一个磁盘块，每个扇区存放的数据量都是相同的，比如说每个扇区是1KB，也就是说一个磁盘块的大小是1KB这么多，
在这个图当中大家会发现在磁盘的中间会有一个马达，然后马达转动的时候就可以带动整个磁盘的转动。
另外我们可以给这些扇区进行编号，比如说这些是0号扇区，这些是一号扇区，这些二号三号，以此类推
由于每一个扇区中存放的数据量都是相同的，所以我们最内侧的扇区它的面积是最小的，但是它所存储的数据量又和其他的这些扇区又都相同，因此最内侧的扇区它的数据密度是最大的，这是磁道和扇区相关的概念。
# 如何在磁盘中读/写数据
接下来我们看一下怎么从磁盘当中读写数据呢？首先需要把磁头移动到想要读或者写的扇区所在的磁道上，这个磁头会由磁头臂带动，然后这个磁头的移动位置就是固定的这样的两个方向，要么往这边，
另外我们的磁盘可以由中间的马达带动然后转起来，如果目标扇区从磁头下面划过的话，就可以完成对扇区的数据的读写操作，比如说我们的磁盘分为了这样的一些磁道和扇区，然后我们的磁头此时是停留在最外边扇区，最外边磁道
如果我们想要读取的那些扇区在橙色的磁道上的话，我们首先是需要让这个磁头臂移动，带动磁头把磁头放到这个位置
之后当磁盘转动的时候，就可以把那些我们想要读的扇区从磁头的下面划过，这样的话就可以完成对上区的读或者写的操作了。所以大家需要注意的是，如果要对一个扇区进行读或者写操作的话，那么需要通过磁头臂来带动磁头，让磁头放到扇区对应的磁道上。
这个地方我们只看了磁盘当中的一个盘面，但事实上这个磁盘当中它是有很多个这样的盘面，这样的盘片把它垒起来的，就像这个样子，相应的每一个，盘面上都会有一个磁头，然后这些磁头都会由磁头臂统一的带动着往里或者往外这样的移动。
我们可以给这些盘面进行一个编号，比如说这是0号盘面，1号盘面、2号盘面、以此类推，每一个盘面都会有一个专门用于读取盘面数据的磁头。另外在有的磁盘当中，这样的一个盘片有可能会对应两个盘面，也就是正面是一个盘面，然后背面还可以是另外一个盘面。
还有一点大家需要注意的是，所有的这些磁头都是统一的连在同一个磁壁上的，所以所有的这些磁头只能共进退，也就是说这个磁头往里移动的时候，其他这些磁头肯定也必须跟着往里移动，这些磁头往外移动的时候，其他的也必须跟着往外移动。
另外所有的这些盘面当中，相对位置相同的这些磁道组成了柱面，比如说在这个图当中，所有黄色的这些磁道，它们在各个盘面上相对位置都是相同的，所以由这些磁道组成了一个柱面，
所以其实磁盘的物理地址可以用这样的三元组来表示，柱面号、盘面号和扇区号，柱面号是用来定位这些盘面的某一个磁道的，然后盘面号就是用来选择到底是哪一个盘面当中的磁道，而扇区号又是用来选择在这个磁道当中到底是哪个扇区，所以如果用这样的三元组的话，可以定位到某一个盘面当中的某一个扇区。
咱们在之前文件的物理结构小节当中会经常提到文件数据存放在外存当中的几号块，这个块号其实就可以转换成这种柱面号、盘面号还有扇区号这样的一种地址形式。
所以如果要读取一个文件，在某一个盘块当中的数据的话，那么磁盘会根据这个地址来找到磁盘块对应的位置。首先是根据柱面号来移动磁臂，让磁头指向指定的柱面。第二，会根据盘面号选择到底激活哪一个盘面对应的磁头。比如说此时要读的是第一个盘面，那么就会激活这个磁头。第三，在磁盘旋转的过程当中，所有的这些扇区都会从磁头下面划过，这样的话磁盘就可以读取扇区号对应的扇区当中的数据了，所以这是磁盘的物理地址的结构，柱面号、盘面号和扇区号。
# 磁盘分类
接下来我们再来看一下磁盘有哪些分类，像刚才咱们一直在讲的磁盘，它是一种磁头可以移动的这种磁盘，这种磁盘叫做活动头磁盘，可以通过磁臂来回的伸缩来带动磁头，从而就可以定位到指定的磁道。
还有一种磁盘，它的磁头是不可移动的，这种磁盘称为固定头磁盘，不过这种磁盘当中每一个磁道都会有一个与它对应的磁头，因此这些磁头其实不需要移动，我们想要读取某一个磁道的数据的时候，只需要激活与它对应的磁头就可以了。相应的其他的这些盘面其实也会有这样一个的磁头，只不过这个画起来比较麻烦，所以就不再画了
这是按照磁头是否可以移动来进行划分的两种分类活动头磁盘和固定头磁盘。
另外如果从这些盘片到底是否可以更换，又可以把磁盘划分为可换盘磁盘，还有固定盘磁盘。可换盘磁盘就是盘片可以更换的，固定盘磁盘就是盘片不可以更换的。
# 小结
那么在这个小节中我们介绍了磁盘的结构，大家要能够理解磁道扇区，柱面、盘面这些最基本的概念，由柱面、盘面，扇区这些概念，我们可以知道磁盘的物理地址结构可以分为这样的三元组，可以用柱号、面号、盘面号还有扇区号来定位整个磁盘当中的某一个特定的扇区，这个物理地址的结构也是很常考察的。
另外大家一定需要理解的是在读取某一个扇区的数据的时候，那么磁头是需要把它移动到目标扇区对应的磁到相应的位置，而磁头的移动需要耗费一定的时间，而这一点在咱们下个小节当中也会有更具体的应用。
总之要读取某一个扇区或者某一个磁道上的数据的时候，我们需要移动磁头，在这个小节的最后我们介绍磁盘的分类，大家能够有个印象就可以了。比较可能进行考察的是固定头磁盘当中每一个磁道都会对应一个磁头，而移动头磁盘当中每一个盘面只会有一个磁头，这点有可能在选择题当中进行考察。
