{组织设计}硬盘数据组织结构

简述硬盘结构(图)硬盘在外部传输方面，主要通过接口来展现。

从2002年到现在，接口实现了从PATA到SATA的转变，但速度依然没有得到很好的改观。

在SATA 未能给速度带来多大提升的时候，SATA2应运而生，并带来了新的技术NCQ以及300MB/s的峰值带宽。

到了2009年末，SATA3终于来了。

作为新接口标准的SATA3.0，它的到来能否为硬盘带来新动向，压制日益发展的固态硬盘产品呢？首先我们了解一下目前温彻斯特硬盘的构造。

硬盘（英文名：Hard Disc Drive，简称HDD，全名温彻斯特式硬盘）是电脑中必不可少的存储媒介之一。

硬盘的组成是由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。

这些碟片外覆盖有铁磁性材料。

绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

●硬盘基本参数详解：硬盘内部结构详解转速：硬盘通常是按每分钟转速(RPM，Revolutions Per Minute)计算：该指标代表了硬盘主轴马达（带动磁盘）的转速，比如5400 RPM就代表该硬盘中主轴转速为每分钟5400转。

目前主流笔记本硬盘转速为5400RPM；台式机硬盘则为7200RPM。

但随着技术的不断进步，笔记本和台式机均有万转产品问世，但多用用于企业用户。

单碟容量：单碟容量是硬盘相当重要的参数之一。

硬盘是由多个存储碟片组合而成，而单碟容量就是指一个存储碟所能存储的最大数据量。

目前在垂直记录技术的帮助下，单碟容量从之前80GB升级到500GB或者640GB，发展速度相当快。

硬盘单碟容量提高不仅仅可以带来总容量提升，有利于降低生产成，提高工作稳定性；而且单碟容量越大其内部数据传输速率就越快。

硬盘结构示意图平均寻道时间：平均寻道时间指硬盘在盘面上移动读写磁头到指定磁道寻找相应目标数据所用的时间，单位为毫秒。

当单碟容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离减少，从而使平均寻道时间减少，加快硬盘访问速度。

硬盘背面PCB详解缓存：缓存是硬盘与外部交换数据的临时场所。

数据物理结构数据物理结构是指在计算机系统中，数据在物理存储介质上的组织和存储方式。

它决定了数据如何在存储介质上进行存储和访问。

在计算机科学中，数据物理结构是数据管理的重要概念之一。

本文将从不同角度介绍数据物理结构的相关内容。

一、磁盘存储结构磁盘是计算机中常用的存储介质之一，它具有容量大、读写速度快等优点。

磁盘的物理结构主要由磁道、扇区和柱面组成。

磁道是磁盘表面上的一个圆环，扇区是磁道上的一个弧段，柱面是由同一半径的磁道组成的一个圆柱体。

磁盘的物理结构决定了数据在磁盘上的存储和读写方式。

二、数据库物理结构数据库是存储和管理数据的系统，数据库的物理结构是指数据在数据库中的存储方式。

数据库物理结构包括数据文件、数据块和数据记录等。

数据文件是数据库中存储数据的基本单位，数据块是数据文件中存储数据的最小单位，数据记录是数据块中存储数据的基本单元。

数据库的物理结构决定了数据在数据库中的存储和访问方式。

三、文件系统物理结构文件系统是计算机中用于组织和管理文件的系统，文件系统的物理结构是指文件在存储介质上的组织方式。

文件系统物理结构包括目录、文件和文件块等。

目录是文件系统中组织和管理文件的方式，文件是存储数据的基本单位，文件块是文件系统中存储文件的最小单位。

文件系统的物理结构决定了文件在存储介质上的组织和访问方式。

四、网络物理结构网络是连接计算机和其他设备的系统，网络的物理结构是指网络中计算机和设备之间的物理连接方式。

网络物理结构包括拓扑结构、传输介质和网络设备等。

拓扑结构是网络中计算机和设备之间的连接方式，传输介质是网络中传输数据的物理媒介，网络设备是用于连接和管理网络的设备。

网络的物理结构决定了网络中数据的传输和通信方式。

五、存储器物理结构存储器是计算机中用于存储数据和程序的设备，存储器的物理结构是指存储器中数据和程序的存储方式。

存储器物理结构包括存储单元、存储单元地址和存储单元大小等。

存储单元是存储器中存储数据和程序的基本单位，存储单元地址是存储单元在存储器中的位置，存储单元大小是存储单元所能存储的数据和程序的大小。

硬盘物理结构和FAT文件结构分析一、硬盘的物理结构：硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。

硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成(图1)，其中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。

硬 盘工作时，盘片以设计转速高速旋转，设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。

当系统向硬盘写入数据时，磁头中 “写数据”电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变，并在写电流磁场消失后仍能保持，这样数据就存储下来了；当系统从硬盘中读数据时，磁头经过盘片指 定区域，盘片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化，经相关电路处理后还原成数据。

因此只要能将盘片表面处理得更平滑、磁头设计得更精密以及尽量 提高盘片旋转速度，就能造出容量更大、读写数据速度更快的硬盘。

这是因为盘片表面处理越平、转速越快就能越使磁头离盘片表面越近，提高读、写灵敏度和速 度；磁头设计越小越精密就能使磁头在盘片上占用空间越小，使磁头在一张盘片上建立更多的磁道以存储更多的数据。

二、硬盘的逻辑结构硬盘由很多盘片(platter)组成，每个盘片的每个面都有一个读写磁头。

如果有N个盘片。

就有2N个面，对应2N个磁头(Heads)，从0、1、 2开始编号。

每个盘片被划分成若干个同心圆磁道(逻辑上的，是不可见的。

)每个盘片的划分规则通常是一样的。

这样每个盘片的半径均为固定值R的同心圆再逻 辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面(Cylinders)，从外至里编号为0、1、2……每个盘片上的每个磁道又被划分为几十个扇区(Sector)， 通常的容量是512byte，并按照一定规则编号为1、2、3……形成Cylinders×Heads×Sector个扇区。

这三个参数即是硬盘的物理参 数。

我们下面的很多实践需要深刻理解这三个参数的意义。

三、磁盘引导原理3.1 MBR(master boot record)扇区计算机在按下power键以后，开始执行主板bios程序。

硬盘结构原理磁道,扇区和柱面图示/pspio/blog/item/313592607bd09b4feaf8f865.html/blog/185252硬盘工作原理（转）硬盘结构原理磁道,扇区和柱面图示我们知道硬盘中是由一片片的磁盘组成的,大家可能没有打开过硬盘,没见过它具体是什么样.不过这不要紧.我们只要理解了什么是磁道,扇区和柱面就够了.在下图中,我们可以看到一圈圈被分成18(假设)等分的同心圆,这些同心圆就是磁道(见图).不过真打开硬盘你可看不到.它实际上是被磁头磁化的同心圆.如图可以说是被放大了的磁盘片.那么扇区就是每一个磁道中被分成若干等分的区域.相邻磁道是有间隔的,这是因为磁化单元太近会产生干扰.一个小软盘有80个磁道,硬盘嘛要远远大于此值,有成千上万的磁道.每个柱面包括512个字节。

那么什么是柱面呢?看下图,我们假设它只有3片.每一片中的磁道数是相等的.从外圈开始,磁道被分成0磁道,1磁道,2磁道......具有相同磁道编号的同心圆组成柱面,那么这柱面就像一个没了底的铁桶.哈哈,这么一说,你也知道了,柱面数就是磁盘上的磁道数.每个磁面都有自己的磁头.也就是说,磁面数等于磁头数.硬盘的容量=柱面数(CYLINDER)*磁头数(HEAD)*扇区数(SECTOR)*512B.这下你也可以计算硬盘的一些参数了.什么是簇？文件系统是操作系统与驱动器之间的接口，当操作系统请求从硬盘里读取一个文件时，会请求相应的文件系统（FAT 16/32/NTFS）打开文件。

扇区是磁盘最小的物理存储单元，但由于操作系统无法对数目众多的扇区进行寻址，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个簇，然后再对簇进行管理。

每个簇可以包括2、4、8、16、32或64个扇区。

显然，簇是操作系统所使用的逻辑概念，而非磁盘的物理特性。

为了更好地管理磁盘空间和更高效地从硬盘读取数据，操作系统规定一个簇中只能放置一个文件的内容，因此文件所占用的空间，只能是簇的整数倍；而如果文件实际大小小于一簇，它也要占一簇的空间。

数据的组织结构在当今数字化的时代，数据已经成为了一种极其重要的资源，就如同石油在工业时代的地位一样。

然而，要想让这些海量的数据发挥出最大的价值，就离不开对其进行合理有效的组织。

数据的组织结构就像是一个精心设计的图书馆书架，它决定了我们能否快速、准确地找到我们所需要的信息。

那么，什么是数据的组织结构呢？简单来说，它指的是数据在计算机系统或者数据库中存储和管理的方式。

这包括了数据的分类、排序、索引以及数据之间的关系等方面。

一个好的数据组织结构能够提高数据的访问效率，减少存储空间的浪费，并且方便数据的更新和维护。

我们先来谈谈数据的分类。

分类是将具有相似特征的数据归为一类的过程。

比如，在一个学生管理系统中，我们可以将学生的数据按照年级、专业、性别等进行分类。

这样，当我们需要查找某个特定年级或者专业的学生信息时，就可以快速地定位到相关的数据集合，而不需要在整个数据库中进行搜索。

数据的排序也是非常重要的一环。

排序可以让数据按照一定的顺序排列，比如按照学号的升序或者成绩的降序。

排序后的数据在查找和比较时会更加方便。

想象一下，如果一个班级的成绩没有排序，老师要找出前几名的学生就会变得非常困难。

而当成绩按照从高到低排序后，这个任务就变得轻松多了。

索引则像是一本书的目录。

它可以帮助我们快速地定位到数据所在的位置。

例如，在一个大型的数据库中，如果没有索引，每次查找数据都需要从头开始遍历整个数据集，这将是一个极其耗时的过程。

而通过建立索引，比如为学生的学号建立索引，我们就可以直接通过学号快速找到对应的学生信息，大大提高了查找的速度。

除了上述的这些基本元素，数据之间的关系也是数据组织结构中需要重点考虑的方面。

常见的数据关系有一对一、一对多和多对多。

一对一关系比较简单，比如一个学生对应一个学号。

一对多关系则更为常见，比如一个班级对应多个学生，一个部门对应多个员工。

多对多关系相对复杂一些，比如学生和课程之间的关系，一个学生可以选择多门课程，一门课程也可以被多个学生选择。

数据的组织结构在当今数字化的时代，数据如同海洋一般浩瀚无垠。

而如何有效地管理和利用这些数据，关键就在于理解数据的组织结构。

数据的组织结构就像是一座大厦的框架，决定了数据的存储、访问和处理方式，对数据的价值挖掘和应用有着至关重要的影响。

首先，让我们来谈谈线性结构。

这是一种较为简单和直观的数据组织方式，就像是排队的人群，数据元素一个接一个地排列。

在这种结构中，最常见的就是数组和链表。

数组就像是一排固定的座位，每个座位都有一个编号，通过编号可以快速找到对应的元素。

但它也有缺点，如果要插入或删除一个元素，可能需要移动大量的数据，效率较低。

链表则像是一串珠子，每个珠子通过链子连接在一起，插入和删除元素相对容易，只需要修改连接关系，但查找特定元素就没有数组那么快捷。

接着是树形结构，它就像是一棵倒立的树，有根节点、分支节点和叶子节点。

比如二叉树，每个节点最多有两个子节点。

这种结构在搜索和排序方面有着出色的表现。

比如二叉查找树，左子树的节点值小于根节点，右子树的节点值大于根节点，通过这种规则，可以快速找到目标数据。

还有平衡二叉树，通过自动调整树的结构，保持左右子树的高度差较小，进一步提高了查找效率。

再来说说图形结构。

图形结构中的数据元素可以任意连接，就像是一张错综复杂的关系网。

它可以很好地表示多对多的关系。

比如社交网络中人与人的关系，城市交通网络中地点之间的道路连接等。

在图形结构中，有顶点和边的概念，边表示顶点之间的关系。

常见的图形算法有最短路径算法、最小生成树算法等，用于解决各种实际问题。

除了上述几种常见的数据组织结构，还有哈希表这种通过哈希函数将关键字映射到存储位置的数据结构。

哈希表查找速度非常快，但也可能会出现哈希冲突的情况，需要通过合适的解决方法来处理。

在实际应用中，选择合适的数据组织结构取决于具体的需求。

如果需要频繁地进行查找操作，并且数据量相对较小，数组可能是个不错的选择；如果数据的插入和删除操作较多，链表可能更合适；如果要处理层次关系或进行高效的搜索排序，树形结构往往能发挥优势；而对于复杂的关系表示，图形结构则更为适用。

硬盘的基本结构和工作原理硬盘是计算机中不可或缺的存储设备之一，它通过机械方式将数据存储在内部的盘片上。

本文将详细介绍硬盘的基本结构和工作原理。

一、硬盘的基本结构硬盘主要由以下几个基本组件构成：1. 盘片（Platters）：硬盘内部通常有多个盘片，每个盘片都由高速旋转的金属或玻璃材料制成。

数据被存储在盘片的磁道上，磁头可以在盘片上读取或写入数据。

2. 磁头（Read/Write Heads）：每个盘片上都有两个磁头，一个用于读取数据，另一个用于写入数据。

磁头会在盘片上移动，通过磁力来读取或修改磁道上的数据。

3. 磁道（Tracks）：盘片表面被划分为多个同心圆，每个圆称为一个磁道。

一个磁道可以存储大量的数据，硬盘的容量取决于磁道的数量和密度。

4. 扇区（Sectors）：每个磁道被分成多个扇区，每个扇区可以存储固定大小的数据块。

通常，一个扇区的大小为512字节或更多。

5. 主轴（Spindle）：主轴是盘片旋转的中心轴，它通过电机的驱动下高速旋转，使得磁头能够准确地读取或写入数据。

6. 电机和控制电路（Motor and Controller）：电机负责驱动盘片的旋转，而控制电路则负责控制磁头的移动和访问盘片上的数据。

二、硬盘的工作原理硬盘的工作原理主要分为读取和写入两个过程。

1. 读取数据：当计算机需要读取硬盘上的数据时，控制电路会发送指令使得正确的磁头移动到指定的磁道上。

一旦磁头到达目标磁道，主轴开始旋转，磁头就可以读取该磁道上的数据。

读取过程是通过磁头感应磁道上的磁场变化来实现的。

2. 写入数据：在写入数据时，同样需要将磁头移动到指定的磁道上。

主轴开始旋转后，磁头会根据指令将数据写入对应的扇区。

写入数据的过程是通过通电使得磁头改变磁道上的磁性来实现的。

硬盘通过以上的读取和写入过程来完成对数据的存储和访问，数据的读取速度和写入速度取决于盘片的转速、磁头的位置移动速度以及数据传输的接口速度。

三、硬盘容量和性能的影响因素硬盘的容量和性能受多个因素影响，主要包括以下几个方面：1. 盘片密度：盘片的密度决定了每个磁道上可存储的数据量，密度越大，硬盘的容量就越大。

硬盘的分区结构及其数据储存解析硬盘的分区结构及其数据储存解析 1、主分区 主分区，也称为主磁盘分区，和扩展分区、逻辑分区⼀样，是⼀种分区类型。

主分区中不能再划分其他类型的分区，因此每个主分区都相当于⼀个逻辑磁盘(在这⼀点上主分区和逻辑分区很相似，但主分区是直接在硬盘上划分的，逻辑分区则必须建⽴于扩展分区中)⼀个硬盘主分区⾄少有1个，最多4个。

激活的主分区是硬盘的启动分区，他是独⽴的，也是硬盘的第⼀个分区，正常分的话就是C驱。

2、扩展分区 分出主分区后，其余的部分可以分成扩展分区但扩展分区是不能直接使⽤的，他是以逻辑分区的`⽅式来使⽤的，所以说扩展分区可分成若⼲逻辑分区。

它们的关系是包含的关系，所有的逻辑分区都是扩展分区的⼀部分。

3、逻辑分区 逻辑分区是硬盘上⼀块连续的区域，不同之处在于，每个主分区只能分成⼀个驱动器，每个主分区都有各⾃独⽴的引导块，可以⽤fdisk设定为启动区。

⼀个硬盘上最多可以有4个主分区，⽽扩展分区上可以划分出多个逻辑驱动器。

这些逻辑驱动器没有独⽴的引导块，不能⽤fdisk设定为启动区。

主分区和扩展分区都是dos分区。

数据存储原理 1、⽂件的读取 操作系统从⽬录区中读取⽂件信息(包括⽂件名、后缀名、⽂件⼤⼩、修改⽇期和⽂件在数据区保存的第⼀个簇的簇号)，我们这⾥假设第⼀个簇号是0023。

操作系统从0023簇读取相应的数据，然后再找到FAT的0023单元，如果内容是⽂件结束标志(FF)，则表⽰⽂件结束，否则内容保存数据的下⼀个簇的簇号，这样重复下去直到遇到⽂件结束标志。

2、⽂件的写⼊ 当我们要保存⽂件时，操作系统⾸先在DIR区中找到空区写⼊⽂件名、⼤⼩和创建时间等相应信息，然后在Data区找到闲置空间将⽂件保存，并将Data区的第⼀个簇写⼊DIR区，其余的动作和上边的读取动作差不多。

3、⽂件的删除 ⽂件删除⼯作是很简单的，简单到只在⽬录区做了⼀点⼩改动――将⽬录区的⽂件的第⼀个字符改成了E5就表⽰将改⽂件删除了。

一. 硬盘逻辑结构简介1. 硬盘参数释疑到目前为止, 人们常说的硬盘参数还是古老的CHS(Cylinder/Head/Sector)参数. 那么为什么要使用这些参数,它们的意义是什么?它们的取值范围是什么?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). 既磁头数(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);柱面数(Cylinders) 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(Sectors) 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, 理论上讲这不是必须的,但好象没有取别的值的.所以磁盘最大容量为:255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 8024 GB ( 1M =1048576 Bytes )或硬盘厂商常用的单位:255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8414 GB ( 1M =1000000 Bytes )在CHS 寻址方式中, 磁头, 柱面, 扇区的取值范围分别为0到Heads - 1,0 到Cylinders - 1,1 到Sectors (注意是从1 开始).2. 基本Int 13H 调用简介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, 诊断,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).3. 现代硬盘结构简介在老式硬盘中, 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LBA, LARGE, NORMAL).4. 扩展Int 13H 简介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.二. Boot Sector 结构简介1. Boot Sector 的组成Boot Sector 也就是硬盘的第一个扇区, 它由MBR (MasterBoot Record),DPT (Disk Partition Table) 和Boot Record ID三部分组成.MBR 又称作主引导记录占用Boot Sector 的前446 个字节( 0 to 0x1BD ),存放系统主引导程序(它负责从活动分区中装载并运行系统引导程序).DPT 即主分区表占用64 个字节(0x1BE to 0x1FD),记录了磁盘的基本分区信息. 主分区表分为四个分区项, 每项16 字节,分别记录了每个主分区的信息(因此最多可以有四个主分区).Boot Record ID 即引导区标记占用两个字节(0x1FE and0x1FF), 对于合法引导区, 它等于0xAA55, 这是判别引导区是否合法的标志.Boot Sector 的具体结构如下图所示:0000 |---------------------------------------------||||||Master Boot Record||||||主引导记录(446字节)|||||||01BD ||01BE |---------------------------------------------|||01CD |分区信息1(16字节)|01CE |---------------------------------------------|||01DD |分区信息2(16字节)|01DE |---------------------------------------------|||01ED |分区信息3(16字节)|01EE |---------------------------------------------|||01FD |分区信息4(16字节)||---------------------------------------------|| 01FE |01FF||55| AA||---------------------------------------------|2. 分区表结构简介分区表由四个分区项构成, 每一项的结构如下:BYTE State: 分区状态, 0 =未激活, 0x80 = 激活(注意此项)BYTE StartHead: 分区起始磁头号WORD StartSC: 分区起始扇区和柱面号,底字节的低6位为扇区号,高2位为柱面号的第9,10 位, 高字节为柱面号的低8 位BYTE Type: 分区类型, 如0x0B = FAT32, 0x83 = Linux 等,00 表示此项未用,07 = NTFSBYTE EndHead: 分区结束磁头号WORD EndSC:分区结束扇区和柱面号, 定义同前DWORD Relative:在线性寻址方式下的分区相对扇区地址(对于基本分区即为绝对地址)DWORD Sectors: 分区大小(总扇区数)注意: 在DOS / Windows 系统下,基本分区必须以柱面为单位划分( Sectors * Heads 个扇区), 如对于CHS 为764/255/63 的硬盘,分区的最小尺寸为255 * 63 * 512 / 1048576 = 7.844 MB.3. 扩展分区简介由于主分区表中只能分四个分区, 无法满足需求,因此设计了一种扩展分区格式. 基本上说, 扩展分区的信息是以链表形式存放的,但也有一些特别的地方.首先, 主分区表中要有一个基本扩展分区项,所有扩展分区都隶属于它,也就是说其他所有扩展分区的空间都必须包括在这个基本扩展分区中.对于DOS / Windows 来说, 扩展分区的类型为0x05. 除基本扩展分区以外的其他所有扩展分区则以链表的形式级联存放, 后一个扩展分区的数据项记录在前一个扩展分区的分区表中,但两个扩展分区的空间并不重叠.扩展分区类似于一个完整的硬盘, 必须进一步分区才能使用.但每个扩展分区中只能存在一个其他分区. 此分区在DOS/Windows环境中即为逻辑盘.因此每一个扩展分区的分区表(同样存储在扩展分区的第一个扇区中)中最多只能有两个分区数据项(包括下一个扩展分区的数据项).下面是我Copy的别人的学习成果，很需要，在此对作者表示感谢表示感谢：（图片似乎看不了，将就了。

数据的组织结构在当今数字化的时代，数据如同海洋般浩瀚，而如何有效地组织和管理这些数据，以便我们能够快速、准确地获取所需的信息，成为了至关重要的问题。

数据的组织结构就像是一座大厦的框架，决定了数据的存储、访问和处理方式，直接影响着数据的利用效率和价值。

首先，让我们来理解一下什么是数据的组织结构。

简单来说，它是指数据在计算机系统或数据库中的排列和组合方式。

就好比图书馆里的书籍，如果没有合理的分类和摆放规则，我们要找到一本特定的书就会变得异常困难。

同样，数据如果没有良好的组织结构，我们在需要时也很难迅速找到并使用它。

常见的数据组织结构有数组、链表、栈、队列、树和图等。

数组是一种最简单、最直接的数据结构，它将一组相同类型的数据元素依次存储在连续的内存空间中。

这就像一排紧密排列的盒子，每个盒子里装着一个数据。

数组的优点是访问速度快，通过索引可以直接快速地获取到特定位置的数据。

但它的缺点也很明显，就是插入和删除操作比较麻烦，因为需要移动大量的数据元素。

链表则与数组不同，它的元素在内存中不一定是连续存储的。

每个链表元素包含数据部分和指向下一个元素的指针。

链表的优点是插入和删除操作相对简单，只需要修改指针即可。

但访问特定位置的元素时，需要从头开始依次遍历，效率较低。

栈和队列是两种特殊的线性结构。

栈就像是一个只能从一端进出的容器，遵循“后进先出”的原则。

例如，我们把书一本本地叠放在桌子上，最后放上去的书总是最先被拿走。

队列则类似于排队买票的人群，遵循“先进先出”的原则，先排队的人先得到服务。

树是一种层次结构的数据组织方式，其中最常见的是二叉树。

二叉树的每个节点最多有两个子节点，左子节点和右子节点。

二叉查找树是一种特殊的二叉树，它具有特定的规则，使得查找、插入和删除操作的效率都比较高。

图则是一种更加复杂的数据结构，用于表示多对多的关系。

图由顶点和边组成，可以分为有向图和无向图。

在社交网络中，用户就是顶点，用户之间的关系就是边，这种关系可以用图来很好地表示。

1、 低级格式化：对硬盘划分磁道和扇区，在扇区的地址域上标注地址信息（ CHS 物理地址），并剔岀坏磁道。

2、 分区：允许整个物理硬盘在逻辑上划分最多4个主分区，如果想划分更多的分区，可将1个主分区划分成扩展分区，然后再将扩展分区划分成一个或多个逻辑盘。

3、 MBR （Master Boot Record ）:硬盘上建立分区表的同时建立，排在最前边的一个扇区（可存放512字节）里，存放着用于硬盘正常工作的很重要代码，这些代码分三个部分：一是用于启动硬盘的一些引导指令（即主引导程序 MBR ，446字节）；二是分区表（DPT ，64字节）；三是硬盘正常的标志55AA 。

4、 EBR （ Extended Boot Record ）则是与 MBR 相对应的一个概念。

MBR 里有一个 DPT （Disk Partition T able,磁盘分区表）的区域，它一共是64字节，按每16个字节一个分区表项，它最多只能容纳 4个分区。

在MBR 的DPT 里说明的分区称为主分区，如果想分更多的分区， 微软的解决方案：在 MBR 里放不多于三个主分区（通常一个），剩下的分区则由EBR 扩展分区引导记录（与MBR 结构相像的分区结构）里说明。

一个EBR 不够用时，可以增加另一个 EBR ，如此像一根根链条一样地接下去。

5、 DBR （DOS Boot Record ），就是每个逻辑盘的最前的一个扇区里，用于引导和加载相应文件管理系统的一些系统代码。

也称作操作系统引导扇区（OBR ）MBR 446空闲同左引导 扇区数据S EBR扩展分区引导 扇区数据DPT 64DBR° P1DBR55AA55AA55AA 55AAEBR扩展 分区21引导 扇区55/AA 55AA数据Start Sectors第一分区表 第二分区表 第三分区表 第四分区表几个概念:Partitionl系统保留Extended Partition逻辑E 盘磁盘寻址：1、 物理寻址 CHS （柱面 磁头 扇区）2、 逻辑寻址LBAPartition2 C 盘M B R:主引导记录（C H S0柱0磁头1扇区）:引导代码446字节（白字为PE启动标志）：分区表64个字节:结束标志55A A 分区表：扇区倒数第五行，倒数第二个字节开始，64个字节引导标志：表示活动分区；表示非活动分区。

硬盘内部结构太平洋信息网硬盘的内部结构硬盘内部结构由固定面板、控制电路板、盘头组件、接口及附件等几大部分组成，而盘头组件（Hard Disk Assembly，HDA）是构成硬盘的核心，封装在硬盘的净化腔体内，包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片及主轴驱动机构、前置读写控制电路等。

1、浮动磁头组件由读写磁头、传动手臂、传动轴三部分组成。

磁头是硬盘技术最重要和关键的一环，实际上是集成工艺制成的多个磁头的组合，它采用了非接触式头、盘结构，加电后在高速旋转的磁盘表面飞行，飞高间隙只有 0.1-0.3μm，可以获得极高的数据传输率。

现在转速达5400rpm的硬盘飞高都低于0.3μm，以利于读取较大的高信噪比信号，提供数据传输存储的可靠性。

由于早期硬盘采用的磁感应磁头在读写使用和设计上的局限性，新型大容量的硬盘产品都采用了新型MR（Magnetoresistive heads）磁阻磁头。

MR磁阻磁头采用了读写分离的磁头结构，写操作时使用传统的磁感应磁头，读操作则采用MR磁头。

分离设计可以针对磁头的不同特性分别进行优化，以得到最佳的读写性能。

由于MR磁头采用特殊材料制成，在磁场作用下可改变MR元件的电阻值和电流，当盘片飞过磁头表面时通过阻值变化去感应信号，因而信号变化相当敏感，数据读取的准确性也非常高。

同时MR磁头具有极窄的道密度，可以把盘片磁道做得很则相应整体密度将提高，从而使硬盘的单碟容量可以达到以GB为单位。

随着技术的发展，具备更窄的道密度，采用多层结构、磁阻效应更好的材制作的GMR（Giant Magnetoresistive heads）磁头也已在超大容量的硬盘中使用。

2、磁头驱动机构由音圈电机和磁头驱动小车组成，新型大容量硬盘还具有高效的防震动机构。

高精度的轻型磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位，并在很短的时间内精确定位到系统指令指定的磁道上，保证数据读写的可靠性。

磁头机构的电机有步进电机、力矩电机和音圈电机三种，前两种应用在低容量硬盘中，现已被淘汰，大容量硬盘多采用音圈电机驱动。

计算机是如何从硬盘引导操作系统Windows ，Linux 的？——硬盘的逻辑结构介绍——作者：ygps2002@概要：结合本人实际使用的笔记本电脑情况，对计算机硬盘的分区基本知识，操作系统的引导（计算机的启动）过程，文件系统格式的主要区别等计算机基础知识进行了较详细说明，重要内容配有实际详细截图，即使没有计算机基础知识也可以一目了然，读后茅塞顿开，原来每天使用的计算机是这样启动滴！能给非计算机专业用户普及知识，计算机专业人员些许资料参考，深感安慰。

本文所有的分区说明均以Windows 文件系统为参照，其他文件系统格式请慎重参考。

Key words(关键字):✓ Disk(磁盘)， ✓ Partition(分区)，✓ MBR(Master Boot Record/主引导区)，✓ PBR(Partition Boot Record/分区引导区)， EPBR （Extension Partition Boot Record ） ✓ Cylinder(柱面)，Sector(扇区)，Head(磁头)，CHS(Cylinder Head Sector)， ✓ 主分区(primary partition)，扩展分区(extension partition)， ✓ 逻辑分区(logical partition)，活动分区(active partition)， ✓ 文件系统(File System)，文件系统格式(File System Type) ✓ 双系统（dual boot ）✓ IPL （Initial Program Loader ） ✓ MFT （Master File Table ）一，硬盘保存数据的基本知识硬盘（Hard Disc ）的名称由来主要是相对于软盘而来，计算机大发展的前期，保存数据用的媒介主要有软盘，硬盘。

硬盘是将带有磁性的多枚碟片封存在硬质壳体内，对外（计算机）用标准接口（IDE 、SCSI 、SATA 、SAS ，光纤等）来进行连接，交换数据。

硬盘结构原理磁道,扇区和柱面图示/pspio/blog/item/313592607bd09b4feaf8f865.html/blog/185252硬盘工作原理（转）硬盘结构原理磁道,扇区和柱面图示我们知道硬盘中是由一片片的磁盘组成的,大家可能没有打开过硬盘,没见过它具体是什么样.不过这不要紧.我们只要理解了什么是磁道,扇区和柱面就够了.在下图中,我们可以看到一圈圈被分成18(假设)等分的同心圆,这些同心圆就是磁道(见图).不过真打开硬盘你可看不到.它实际上是被磁头磁化的同心圆.如图可以说是被放大了的磁盘片.那么扇区就是每一个磁道中被分成若干等分的区域.相邻磁道是有间隔的,这是因为磁化单元太近会产生干扰.一个小软盘有80个磁道,硬盘嘛要远远大于此值,有成千上万的磁道.每个柱面包括512个字节。

那么什么是柱面呢?看下图,我们假设它只有3片.每一片中的磁道数是相等的.从外圈开始,磁道被分成0磁道,1磁道,2磁道......具有相同磁道编号的同心圆组成柱面,那么这柱面就像一个没了底的铁桶.哈哈,这么一说,你也知道了,柱面数就是磁盘上的磁道数.每个磁面都有自己的磁头.也就是说,磁面数等于磁头数.硬盘的容量=柱面数(CYLINDER)*磁头数(HEAD)*扇区数(SECTOR)*512B.这下你也可以计算硬盘的一些参数了.什么是簇？文件系统是操作系统与驱动器之间的接口，当操作系统请求从硬盘里读取一个文件时，会请求相应的文件系统（FAT 16/32/NTFS）打开文件。

扇区是磁盘最小的物理存储单元，但由于操作系统无法对数目众多的扇区进行寻址，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个簇，然后再对簇进行管理。

每个簇可以包括2、4、8、16、32或64个扇区。

显然，簇是操作系统所使用的逻辑概念，而非磁盘的物理特性。

为了更好地管理磁盘空间和更高效地从硬盘读取数据，操作系统规定一个簇中只能放置一个文件的内容，因此文件所占用的空间，只能是簇的整数倍；而如果文件实际大小小于一簇，它也要占一簇的空间。