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扇區是磁碟存儲的最小單位嗎

發布時間: 2023-05-16 18:55:20

⑴ 扇區、磁碟塊、頁。磁碟是如何存儲數據的:磁碟的物理結構

扇區,sector

硬碟的讀寫以扇區為基本單位。磁碟上的每個磁軌被等分為若干個弧段,這些弧段稱之為扇區。硬碟的物理讀寫以扇區為基本單位。通常情況下每個扇區的大小是 512 位元組。linux 下可以使用 fdisk -l 了解扇區大小:

$ sudo /sbin/fdisk -l

Disk /dev/sda: 20 GiB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors

Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes

Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes

I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

Disklabel type: dos

Disk identifier: 0x7d9f5643

其中 Sector size,就是扇區大小,本例中為 512 bytes。

注意,扇區是磁碟物理層面的概念,操作系統是不直接與扇區交互的,而是與多個連續扇區組成的磁碟塊交互。由於扇區是物理層面的概念,所以無法在系統中進行大小的更改。

磁碟塊,IO Block

文件系統讀寫數據的最小單位,也叫磁碟簇。扇區是磁碟最小的物理存儲單元,操作系統將相鄰的扇區組合在一起,形成一個塊,對塊進行管理。每個磁碟塊可以包括  2、4、8、16、32 或 64 個扇區。磁碟塊是操作系統所使用的邏輯概念,而非磁碟的物理概念。磁碟塊的大小可以通過命令 stat /boot 來查看:

$ sudo stat /boot

  File: /boot

  Size: 4096        Blocks: 8          IO Block: 4096   directory

Device: 801h/2049d  Inode: 655361      Links: 3

Access: (0755/drwxr-xr-x)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)

Access: 2019-07-06 20:19:45.487160301 +0800

Modify: 2019-07-06 20:19:44.835160301 +0800

Change: 2019-07-06 20:19:44.835160301 +0800

Birth: -

其中 IO Block 就是磁碟塊大小,本例中是 4096 Bytes,一般也是 4K。

為了更好地管理磁碟空間和更高效地從硬碟讀取數據,操作系統規定一個磁碟塊中只能放置一個文件,因此文件所佔用的空間,只能是磁碟塊的整數倍,那就意味著會出現文件的實際大小,會小於其所佔用的磁碟空間的情況。

test2.txt是一個只包含一個字母的文本文檔。它的理論大小是一個位元組,但是由於系統的磁碟塊大小是4KB(文件的最小存儲大小單位),所以test2.txt占據的磁碟實際空間是4KB

操作系統不能對磁碟扇區直接定址操寫,主要原因是扇區數量龐大,因此才將多個連續扇區組合一起操作。磁碟塊的大小是可以通過blockdev命令更改的。

頁,page

內存的最小存儲單位。頁的大小通常為磁碟塊大小的 2^n 倍,可以通過命令 getconf PAGE_SIZE 來獲取頁的大小:

$sudo getconf PAGE_SIZE

4096

本例中為 4096 Bytes,與磁碟塊大小一致。

總結兩個邏輯單位:

頁,內存操作的基本單位

磁碟塊,磁碟操作的基本單位

命令索引

扇區大小,fdisk -l

磁碟塊大小,stat /boot

內存頁大小,getconf PAGE_SIZE

硬碟是如何存儲數據的:硬碟的物理結構

提示:硬碟分為機械硬碟和固態硬碟這2種。這里只講解機械硬碟,固態硬碟的存儲另當別論。

要想知道硬碟是如何存儲數據的,就先明白硬碟的物理結構。

1、名稱機械硬碟,由於信息載體為磁性物質,故又稱磁碟。 2、硬碟主要結構在硬碟盒裡面其實是由許許多多的圓形碟片、機械手臂、磁頭與主軸馬達所組成的。 3、工作情形實際的數據都是寫在具有磁性物質的碟片上,而讀寫主要是通過在機械手臂上的磁頭(head)來達成。實際運行時, 主軸馬達讓碟片轉動,然後機械手臂可伸展讓磁頭在碟片上頭進行讀寫的動作。

4、各主要部件說明(1)碟片和主馬達主馬達就是一個小電機,作用是讓碟片轉動起來。通常數據寫入當然就是以圓圈轉圈的方式讀寫啰!

對於機械硬碟,最重要的結構是這些兩面塗有磁性材料的碟片,在工作時會以每分鍾7200轉的速度旋轉。碟片的作用是記錄數據,在碟片上有序的排列了很多的小顆粒材料,它們都是磁性物質,可以被永久磁化和改變磁極,這兩個磁極就分別表示了計算機二進制中的0和1。由於碟片是轉動後讀寫數據的,所以,當初設計就是在類似碟片同心圓上面切出一個一個的小區塊,這些小區塊整合成一個圓形,讓機器手臂上的磁頭去存取。這個小區塊就是磁碟的最小物理儲存單位,稱之為扇區 (sector),那同一個同心圓的扇區組合成的圓就是所謂的磁軌(track)。 扇區容量:原本硬碟的扇區都是設計成 512Byte(即0.5KB) 的容量,但因為近期以來硬碟的容量越來越大,為了減少數據量的拆解,所以新的大容量硬碟已經有 4KByte(即4KB)的扇區設計! 由於單一碟片的容量有限,因此有的硬碟內部會有兩個以上的碟片喔!由於磁碟裡面可能會有多個碟片,因此在所有碟片上面的同一個磁軌可以組合成所謂的柱面 (cylinder)。 數據存儲在碟片上的一個個扇區中。

1)1個扇區(磁軌)可存儲512Bytes的數據量;

2)一個平面中同一半徑下的多個扇區共同組成了1個磁軌;

3)一個碟片有2個盤面,每個盤面都對應一個磁頭,負責讀寫數據;

4)一個硬碟可以有多個碟片;

5)同一半徑下的多個磁軌共同組成了1個柱面。

(2)磁頭和機械手臂機械手臂的作用是控制來回磁頭移動。磁頭的作用是在碟片上讀寫數據。磁頭通過改變碟片上小顆粒磁性物質的磁極方向來完成寫入數據的功能,通過感知碟片上磁性物質的磁極方向來完成讀取數據的功能。

5、扇區中是如何表示01數據的?

硬碟是在硬質碟片(一般是鋁合金,以前 IBM 也嘗試過使用玻璃)上塗敷薄薄的一層鐵磁性材料。這些磁粉被劃分成稱為磁軌的若干個同心圓,在每個同心圓的磁軌上就好像有無數的任 意排列的小磁鐵,它們分別代表著0和1的狀態。當這些小磁鐵受到來自磁頭的磁力影響時,其排列的方向會隨之改變。利用磁頭的磁力控制指定的一些小磁鐵方 向,使每個小磁鐵都可以用來儲存信息。寫入時,磁頭線圈上加電,在周圍產生磁場,磁化其下的磁性材料;電流的方向不同,所以磁場的方向也不同,可以表示 0 和 1 的區別。讀取時,磁頭線圈切割磁場線產生感應電流,磁性材料的磁場方向不同,所以產生的感應電流方向也不同。

================================優美的分割線===================================

延伸:固態硬碟的存儲原理(微觀)

接下來來講固態硬碟,相比較於機械硬碟裡面的各種機械結構,固態硬碟就沒有太多的機械機構;它主要是靠FLASH晶元來作為儲存數據的介質;由主控晶元來承擔數據的中轉,還有調配數據儲存在快閃記憶體晶元上面

FLASH晶元儲存數據的方式也不是太難理解,就是FLASH晶元裡面分出了很多儲存單元,這些儲存單元裡面有電子的位置;當一顆電子的位置裡面沒有存放電子,它就是0;如果存放了電子,它就是1 參考:

https://zhuanlan.hu.com/p/117375905 https://www.cnblogs.com/andy9468/p/11091115.html

⑵ 磁碟地址的最小單位是什麼 是扇區么

磁軌是將磁碟紀錄區劃分為若干個記錄信息的同心圓
扇區是磁碟地址的最小單位,每個扇區可記錄等量塌枯的數據
磁碟的容量等滲和於磁軌數乘扇區數乘扇叢衫盯區內位元組數乘面數乘磁碟片數

⑶ 硬碟一次讀取或寫入的最小單位是多少

磁碟硬碟一次讀取或寫入的最小單位是位元組。

磁碟上的每個磁軌被等分為若干個弧段,這些弧段便是磁碟的扇區,每個扇區可以存放512個位元組的信息,磁碟驅動器在向磁碟讀取和寫入數據時,要以扇區為單位。



(3)扇區是磁碟存儲的最小單位嗎擴展閱讀

換算

1位元組(Byte)=8位(bit)

1KB( Kilobyte,千位元組)=1024B

1MB( Megabyte,兆位元組)=1024KB

1GB( Gigabyte,吉位元組,千兆)=1024MB

1TB( Trillionbyte,萬億位元組,太位元組)=1024GB

1PB( Petabyte,千萬億位元組,拍位元組)=1024TB

1EB( Exabyte,百億億位元組,艾位元組)=1024PB

1ZB(Zettabyte,十萬億億位元組,澤位元組)=1024EB

1YB( Yottabyte,一億億億位元組,堯位元組)=1024ZB

1BB( Brontobyte,千億億億位元組)=1024YB

⑷ 扇區大小是否可以理解成硬碟分區時的最小單位

有點偏差。
一個扇區能存儲512Bytes的數據,此外還有數十個Bytes信息,包括標識(ID)、校驗值和其它信息。

硬碟分區的最小單位是磁柱(Cylinder)
硬碟存儲的最小單位是扇區(Sector)

⑸ 磁碟存儲信息的最小單位是扇區還是位元組為什麼

文件最小的單位是位元組,而磁碟是分成若干個扇區去存儲這些位元組的。

⑹ 硬碟當中存儲的最小單位是扇區嗎

磁碟上的每個磁軌被等分為若干個弧段,這些弧段便是磁碟的扇區。磁碟驅動器在向磁碟讀取和寫入數據時,要以扇區為單位。在磁碟上,DOS操作系統是以「簇」為單位為文件分配磁碟空間的。硬碟的簇通常為多個扇區,與磁碟的種類、DOS 版本及硬碟分區的大小有關。每個簇只能由一個文件佔用,即使這個文件中只有幾個位元組,決不允許兩個以上的文件共用一個簇,否則會造成數據的混亂。

希望能解決你的問題

⑺ 文件系統中分配存儲空間的基本單位是什麼

以塊為單位進行的。

為了提高存儲空間的利用率,對存儲空間的分配,通常是採用離散分配方式,以減少外存零頭,並以盤塊為基本分配單位。盤塊的大小通常為 1~8KB。

文件系統中,用於文件的描述和控制並與文件一一對應的是文件控制塊。文件存儲空間的管理就是塊空間的管理,包括空閑塊的分配、回收和組織等幾個問題。

(7)扇區是磁碟存儲的最小單位嗎擴展閱讀:

位示圖是利用二進制的一位來表示磁碟中一個盤塊的使用情況。當其值為「0」時,表示對應的盤塊空閑;為「1」時,表示已分配。有的系統把「0」作為盤塊已分配的標志,把「1」作為空閑標志。(它們在本質上是相同的,都是用一位的兩種狀態來標志空閑和已分配兩種情況。)

磁碟上的所有盤塊都有一個二進制位與之對應,這樣,由所有盤塊所對應的位構成一個集合,稱為位示圖。通常可用 m × n 個位數來構成位示圖,並使 m × n 等於磁碟的總塊數。位示圖也可描述為一個二維數組 map:Var map: array of bit;

⑻ 磁碟中存取信息的最小單位是

位元組(比特)磁碟廠家以1000為進制,系統以1024為進制.這就是為什麼320G的硬碟在系統中顯示為298G.

⑼ 操作系統對磁碟進行讀寫操作的物理單位

磁碟讀寫基本單位是扇區,操作系統是通過塊和簇來做為單位讀取等操作數據的。扇區是對硬碟而言,是物理層的,塊和簇是對文件系統而言,是邏輯層的。

扇區的空間比較小且數目眾多,在定址時比較困難,操作系統就將多個的扇區組合在一起,形成一個更大的單位,再對這個單位進薯圓悶行整體的操作。這個單位,在Windows下,FAT,FAT32和NTFS 文件系統中叫做簇(cluster);在Linux下如Ext4等文件系統中叫做塊(block)。

(9)扇區是磁碟存儲的最小單位嗎擴展閱讀:

現在的磁碟使用ZBR(Zone Bit Recording 分區域記錄)技術,碟片表面從里向外劃分為數個區域,不同區域的磁軌扇區數目不同,同一區域內各磁軌扇區數相同,碟片外圈區域磁軌長扇區數目較多,內圈區域磁軌短扇區數目較少,大體實現了等密度,從而獲得了更多的存儲空間。

大多數產品劃分了16個區域,最外圈的每磁軌扇區數正好是最內圈的二倍(373~746)。當磁碟主軸馬達按一定轉速(腔沖N轉每秒)旋轉的時候,越往外,線速度越大,單位時間內掃過的扇區數就越多,讀寫速度就數彎越高。

⑽ 磁碟的讀寫單位是什麼

磁碟的讀寫單位應該是KB。一凳弊般來說都是多少KB組成多少兆,再從多少兆組成多少GB,再從多少GB組成多少T。所以信孫一般來說磁碟的讀寫單滑粗鏈位是KB或B。