第一章数据如何在介质上存储
1.1磁存储介质存储原理
1.广义的存储介质：能记录数据和信息、可长期保存的设备设施或物体
2.狭义存储介质：用来存储电子信息数据的存储介质；有两种稳定状态，能检测出哪种状态，两种状态容易转换，可用来记忆0和1的物质元件
3.三类存储介质：磁、光、电存储介质。
4.磁（表面）存储器MSM：基体+高导磁率硬矩磁材料。
5.世界上第一个硬盘：1956年，IBM公司，RAMAC（随机存取控制）
6.三种磁存储器：硬盘、软盘、磁带。
7.硬盘结构图（1-1）
8.盘片构成：铝或玻璃基片+磁铁氧化物颗粒。
9.盘片划分：数万个同心圆（磁道），每个磁道划分为同大小的区域
（扇区），每个扇区存512B的数据和一些其他信息。1个盘片有2个盘面（盘面编号从0开始）。
10.每个盘片配有一个磁头，一个磁头由上、下2个读写头固定在一个磁头臂上，磁头编号从0开始。
11.磁头工作(移动和读写)原理：沿半径移动，依次读（磁）道，垂直读写，多（磁）头同读。(径依直头—头巾医指头)
12.硬盘电动机工作特点：恒速旋转，不磨损，无噪声，无高温。
13.磁头、盘片松动或偏移的后果：无法调回原位。
作业：画出有4个盘片的硬盘示意图（类似上课画的），表明磁头臂、读写磁头、永磁铁、音圈马达、画出磁道和扇区各1个并用特殊颜色修饰。1.1.2硬盘逻辑结构(学习硬盘读写方式和寻址模式)
1.盘片划分成较小区域:磁道\扇区\柱面.
2.磁道编号:从外向内,从0开始,顺序编号.
3.扇区:从1编号,整体读写,容量固定,512B(是磁盘存储的最小单位)
4.柱面:各盘片上,同号磁道,构成整体(柱面号同磁道号,命名规则相同)
5.盘片<>(不等于)盘面,每一盘片分上下2个盘面,盘面号从0编号,从上而下,依次编号.(盘片编号从1开始)
6.盘面号=磁头号(盘面=H),盘面与读写磁头一一对应.
7.按柱面读写数据.(从外向内,从0开始,顺序读写)
8.选取磁头用电子切换,选取柱面用机械切换,”电切”快于”机切”.
9.硬盘两种寻址模式:C/H/S寻址模式(柱头扇区),LBA寻址模式(扇区的逻辑块地址)(线性寻址)
10.改用等密度结构生产的硬盘,外圈磁道的扇区数量比内圈磁道扇区数多
11.LBA中线性地址就是扇区的逻辑地址(一一对应)
12.硬盘控制器内装地址翻译器,将C/H/S参数翻译成LBA地址.
1.1.3 C/H/S寻址模式与LBA寻址模式的转换
1.磁头寄存器占8位，磁头号为0~254。---H eads
2.柱面地址占10位，柱面号为0~1023。---C ylinders
3.扇区地址占共用寄存器的低6位，扇区号为1~63。----S ectors
4.等密度结构生产的硬盘，外圈磁道的扇区比内圈磁道多。它的寻址方式
改为线性寻址，即以扇区为单位进行寻址，这种寻址模式叫做LBA，全称为Logic Block Address（即扇区的逻辑块地址）。
5.在LBA方式下，系统把所有的物理扇区都按某种规则看做线性编号的，
从0到某个最大值方式排列，并连成一条线，用一个序号确定一个唯一的物理扇区，线性地址是物理扇区的逻辑地址。
6.C/H/S中的扇区编号从1~63，而LBA方式0~62(每磁道都有63个扇区)
7.CS表示起始柱面号，HS起始磁头号，SS起始扇区号，PS每磁道扇区
数，PH每柱面磁道数。(S-START起始,P-PERCENT每)
转为LBA的公式：LBA=(C-CS)*PH*PS+(H-HS)*PS+(S-SS)
(一般:CS=0,HS=0,SS=1,PS=63,PH=255)
8.DIV为整除运算，商取整。例如10DIV3=3。MOD运算是商取余。例
如100 MOD 3=1.
9.从LBA到C/H/S的转换公式为：
C=LBA DIV (PH*PS)+CS
H=(LBA DIV PS) MOD PH+HS
S=LBA MOD PS+SS
作业：
一.已知C/H/S地址求LBA地址:1/2/3; 2/3/4; 3/4/5; 4/5/6; 5/6/7求LBA地址
二.已知LBA地址求C/H/S地址8; 18; 38; 48;58求他们的C/H/S地址
1.1.4现代硬盘的结构.
1.硬盘驱动器由两部分组成：机械部分和印刷电路板（PCB），机械部分
又称磁头-磁盘组件（HDA）。HDA是硬盘中唯一的机械部件。
PCB由若干芯片组成，包括控制机械部件的芯片、对数据进行编/解码的芯片和与外部接口交换数据的芯片等。
2.硬盘盘腔中的空气是不能有灰尘的，机械部分的组件是在每立方米少于
100个微尘粒子的工作间（“100级清洁空间”装配完成的）。
3.盘片表面:真空沉积工艺生成的氧化铬(覆盖)层（磁性物质）或钴层，使
盘片具有特殊的磁性质。以前使用氧化铁做磁性物质。
4.盘片由三相电动机驱动，磁盘的固定部分由轴承和(由稀土金属制造的)
永久磁体组成。（轴承用滚珠轴承或改良的液态轴承）。
5.磁头与芯片的生产技术:光刻技术，磁头的陶瓷表面与盘片一样光滑。
6.磁头的驱动臂是铜线制成平直的电磁线圈，悬浮在永久磁铁的磁极间。
7.驱动臂一端固定在轴承的转动杆上，另一端连接到磁头支架。磁头支架
是有弹性的，允许磁头以一定的高度“飞行”在盘片表面；飞行的高度通常为几十分之一微米。
8.推动磁头组运动的部件与扩音喇叭的线圈类似，叫音圈(马达)。
9.磁头在音圈的作用下定位于盘片表面的任意位置。
10.磁头在硬盘断电时使用特殊的臂锁固定在停泊区。两种最常用的臂锁
(使磁头自动回到停泊区)是磁性臂锁和气动臂锁。
11.HAD内的电子部件中有从磁头接收信号的前置放大器/转接器。
12.硬盘PCB电路设计基于四种芯片：系统控制芯片;Flash ROM芯片（内
含硬盘固件）;(主轴)电动机和音圈控制芯片;RAM芯片（用作缓存）13.磁盘控制器是硬盘中最复杂的部件，它决定了HDD和主机之间的数据
交换速度。
14.HDD的缓冲RAM(硬盘的缓存)的容量为512KB~8MB。
15.主轴电动机的运转有三种模式：启动模式、加速模式和稳定模式。
