計算機存儲設備一般分為兩種——內存儲器(main memory)和外存儲器。 內存存取速度快，但容量小，價格昂貴。而且不能長期保存數據(在不通電情況下數據會消失)。

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外存儲器——磁盤

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磁盤時一種直接存取的存儲設備(DASD)。它是以存取時間變化不大為特征的。可以直接存取任何字符組，且容量大、速度較其它外存設備更快。

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磁盤的構造

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磁盤時一個扁平的圓盤(與電唱機的唱片類似)。 盤面 上有許多稱為 磁道 的圓圈，數據就記錄在這些磁道上。磁盤可以是單片的，也可以是由若干 盤片 組成的 盤組 ，每一盤片上有兩個面。如下圖6片盤組為例，除去最頂端和最底端的外側面不存儲數據之外，一共有10個面可以用來保存信息。

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當磁盤驅動器執行讀 / 寫功能時。盤片裝在一個 主軸 上，并繞 主軸 告訴旋轉，當磁道在 讀/寫頭(又叫磁頭) 下通過時，就可以進行數據的讀 / 寫了。

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一般磁盤分為固定頭盤(磁頭固定)和活動頭盤。固定頭盤的每一個磁道上都有獨立的磁頭，它是固定不動的，專門負責這一磁道上數據的讀/寫。

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活動頭盤 (如上圖)的磁頭是可移動的。每一個盤面上只有一個磁頭(磁頭是雙向的，因此正反盤面都能讀寫)。它可以從該面的一個磁道移動到另一個磁道。所有磁頭都裝在同一個動臂上，因此不同盤面上的所有磁頭都是同時移動的(行動整齊劃一)。當盤片繞主軸旋轉的時候，磁頭與旋轉的盤片形成一個圓柱體。各個盤面上半徑相同的磁道組成了一個圓柱面，我們稱為 柱面 。因此，柱面的個數也就是盤面上的磁道數。通常，每個盤面有200——400個磁道。

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磁盤的 讀/寫原理和效率

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磁盤上數據必須用一個三維地址唯一標示： 柱面號、盤面號、塊號(磁道上的盤塊)。

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讀/寫磁盤上某一指定數據需要下面3個步驟：

(1)? 首先移動臂根據柱面號使磁頭移動到所需要的柱面上，這一過程被稱為 定位 或 查找 。

(2)? 如上圖6盤組示意圖中，所有磁頭都定位到了10個盤面的10條磁道上(磁頭都是雙向的)。這時根據盤面號來確定指定盤面上的磁道。

(3) 盤面確定以后，盤片開始旋轉，將指定塊號的磁道段移動至磁頭下。

經過上面三個步驟，指定數據的存儲位置就被找到。這時就可以開始讀/寫操作了。

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訪問某一具體信息，由3部分時間組成：

● 查找時間(seek time) Ts: 完成上述步驟(1)所需要的時間。這部分時間代價最高，最大可達到0.1s左右。

● 等待時間(latency time) Tl: 完成上述步驟(3)所需要的時間。由于盤片繞主軸旋轉速度很快，約 2400—3600轉/分(電腦硬盤的性能指標之一)。因此旋轉一圈最長也不超過0.025s。

● 傳輸時間(transmission time) Tt: 數據通過系統總線傳送到內存的時間，一般傳輸一個字節(byte)大概0.02us=2*10^(-8)s

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磁盤讀取數據是以盤塊為基本單位的。 位于同一盤塊中的所有數據都能被一次性全部讀取出來。而磁盤IO代價主要花費在查找時間Ts上。因此 我們應該盡量將相關信息存放在同一盤塊，同一磁道中。或者至少放在同一柱面或相鄰柱面上，以求在讀/寫信息時盡量減少磁頭來回移動的次數，避免過多的查找時間Ts。

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【硬件原理】外部存儲器——磁盤