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硬盤是計算機(jī)的主要外部存儲設(shè)備。計算機(jī)中的存儲設(shè)備種類非常多，常見的主要有光盤、硬盤、U 盤等，甚至還有網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備 SAN、NAS 等，不過使用最多的還是硬盤。

如果從存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)上來區(qū)分，硬盤可分為
機(jī)械硬盤（Hard Disk Drive, HDD）和
固態(tài)硬盤（Solid State Disk, SSD），機(jī)械硬盤采用磁性碟片來存儲數(shù)據(jù)，而固態(tài)硬盤通過閃存顆粒來存儲數(shù)據(jù)。

機(jī)械硬盤(HDD)

我們先來看看最常見的機(jī)械硬盤。機(jī)械硬盤的外觀大家可能都見過，那么機(jī)械硬盤拆開后是什么樣子的呢？如圖 1 所示。

機(jī)械硬盤主要由磁盤盤片、磁頭、主軸與傳動軸等組成，數(shù)據(jù)就存放在磁盤盤片中。大家見過老式的留聲機(jī)嗎？留聲機(jī)上使用的唱片和我們的磁盤盤片非常相似，只不過留聲機(jī)只有一個磁頭，而硬盤是上下雙磁頭，盤片在兩個磁頭中間高速旋轉(zhuǎn)，類似圖 2。

也就是說，機(jī)械硬盤是上下盤面同時進(jìn)數(shù)據(jù)讀取的。而且機(jī)械硬盤的旋轉(zhuǎn)速度要遠(yuǎn)高于唱片（目前機(jī)械硬盤的常見轉(zhuǎn)速是 7200 r/min），所以機(jī)械硬盤在讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)時，非常害怕晃動和磕碰。另外，因為機(jī)械硬盤的超高轉(zhuǎn)速，如果內(nèi)部有灰塵，則會造成磁頭或盤片的損壞，所以機(jī)械硬盤內(nèi)部是封閉的，如果不是在無塵環(huán)境下，則禁止拆開機(jī)械硬盤。

機(jī)械硬盤的邏輯結(jié)構(gòu)

我們已經(jīng)知道數(shù)據(jù)是寫入磁盤盤片的，那么數(shù)據(jù)是按照什么結(jié)構(gòu)寫入的呢？機(jī)械硬盤的邏輯結(jié)構(gòu)主要分為磁道、扇區(qū)和拄面。我們來看看圖 3。

什么是磁道呢？每個盤片都在邏輯上有很多的同心圓，最外面的同心圓就是 0 磁道。我們將每個同心圓稱作磁道（注意，磁道只是邏輯結(jié)構(gòu)，在盤面上并沒有真正的同心圓）。硬盤的磁道密度非常高，通常一面上就有上千個磁道。但是相鄰的磁道之間并不是緊挨著的，這是因為磁化單元相隔太近會相互產(chǎn)生影響。

那扇區(qū)又是十么呢？扇區(qū)其實是很形象的，大家都見過折疊的紙扇吧，紙扇打開后是半圓形或扇形的，不過這個扇形是由每個扇骨組合形成的。在磁盤上每個同心圓是磁道，從圓心向外呈放射狀地產(chǎn)生分割線（扇骨），將每個磁道等分為若干弧段，每個弧段就是一個扇區(qū)。每個扇區(qū)的大小是固定的，為 512Byte。扇區(qū)也是磁盤的最小存儲單位。

柱面又是什么呢？如果硬盤是由多個盤片組成的，每個盤面都被劃分為數(shù)目相等的磁道，那么所有盤片都會從外向內(nèi)進(jìn)行磁道編號，最外側(cè)的就是 0 磁道。具有相同編號的磁道會形成一個圓柱，這個圓柱就被稱作磁盤的柱面，如圖 4 所示。

硬盤的大小是使用"磁頭數(shù) x 柱面數(shù) x 扇區(qū)數(shù) x 每個扇區(qū)的大小"這樣的公式來計算的。其中，磁頭數(shù)（Heads）表示硬盤共有幾個磁頭，也可以理解為硬盤有幾個盤面，然后乘以 2；柱面數(shù)（Cylinders）表示硬盤每面盤片有幾條磁道；扇區(qū)數(shù)（Sectors）表示每條磁道上有幾個扇區(qū)；每個扇區(qū)的大小一般是 512Byte。

硬盤的接口

機(jī)械硬盤通過接口與計算機(jī)主板進(jìn)行連接。硬盤的讀取和寫入速度與接口有很大關(guān)系。大家都見過大禮堂吧，大禮堂中可以容納很多人，但是如果只有一扇很小的門，那么人是很難進(jìn)入或出來的，這樣會造成擁堵，甚至?xí)霈F(xiàn)事故。機(jī)械硬盤的讀取和寫入也是一樣的，如果接口的性能很差，則同樣會影響機(jī)械硬盤的性能。

目前，常見的機(jī)械硬盤接口有以下幾種：

• IDE 硬盤接口（Integrated Drive Eectronics，并口，即電子集成驅(qū)動器）也稱作 "ATA硬盤" 或 "PATA硬盤"，是早期機(jī)械硬盤的主要接口，ATA133 硬盤的理論速度可以達(dá)到 133MB/s（此速度為理論平均值），IDE 硬盤接口如圖 5 所示。
  
  
  
  
  圖 5 IDE硬盤接口

• SATA 接口（Serial ATA，串口），是速度更高的硬盤標(biāo)準(zhǔn)，具備了更高的傳輸速度，并具備了更強(qiáng)的糾錯能力。目前已經(jīng)是 SATA 三代，理論傳輸速度達(dá)到 600MB/s（此速度為理論平均值），如圖 6 所示。
  
  
  
  
  圖 6 SATA硬盤接口

• SCSI 接口（Small Computer System Interface，小型計算機(jī)系統(tǒng)接口），廣泛應(yīng)用在服務(wù)器上，具有應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)、帶寬大、CPU 占用率低及熱插拔等優(yōu)點，理論傳輸速度達(dá)到 320MB/s，如圖 7 所示。
  
  
  
  
  圖 7 SCSI硬盤接口

固態(tài)硬盤（SSD）

固態(tài)硬盤和傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤最大的區(qū)別就是不再采用盤片進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，而采用存儲芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。固態(tài)硬盤的存儲芯片主要分為兩種：一種是采用閃存作為存儲介質(zhì)的；另一種是采用DRAM作為存儲介質(zhì)的。目前使用較多的主要是采用閃存作為存儲介質(zhì)的固態(tài)硬盤，如圖 8 所示。

固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤對比主要有以下一些特點，如表 1 所示。

大家可以發(fā)現(xiàn)，固態(tài)硬盤因為丟棄了機(jī)械硬盤的物理結(jié)構(gòu)，所以相比機(jī)械硬盤具有了低能耗、無噪聲、抗震動、低散熱、體積小和速度快的優(yōu)勢；不過價格相比機(jī)械硬盤更高，而且使用壽命有限。