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拼搏现实的明天。 2022-05-25 04:14 140阅读 0赞

## 历史 ##

## 硬盘 ##

### [磁盘矩阵][Link 1] ###

RAID，Redundant Array of Independent Disks，翻译成中文意思是"独立磁盘冗余阵列"，有时也简称磁盘阵列(Disk Array)。
    简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘)，从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。

### 硬盘 ###

硬盘中一般会有多个盘片，每个盘片包含两个面，每个盘面都对应地有一个读/写磁头（Head，简写为H）。受到硬盘整体体积和生产成本的限制，盘片数量都受到限制，一般都在5片以内。盘片的编号自下向上从0开始，如最下边的盘片有0面和1面，再上一个盘片就编号为2面和3面。
    硬盘单碟容量的增加不仅仅可以带来硬盘总容量的提升，而且也有利于生产成本的控制，提高硬盘工作的稳定性。单碟容量的增加意味着厂商要在同样大小的盘片上建立更多的磁道数（数据存储在盘片的磁道中），虽然这在技术难度上对厂商要求很高，但盘片磁道密度（单位面积上的磁道数）提高，代表着数据密度的提高，这样在硬盘工作时盘片每转动一周，磁头所能读出的数据就越多，所以在相同转速的情况下，硬盘单碟容量越大其内部数据传输速率就越快。另外单碟容量的提高使单位面积上的磁道条数也有所提高，这样硬盘寻道时间也会有所下降。

### 磁盘块 Chunks ###

读取方便：由于扇区的数量比较小，数目众多在寻址时比较困难，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个块，再对块进行整体的操作。
    分离对底层的依赖：操作系统忽略对底层物理存储结构的设计。通过虚拟出来磁盘块的概念，在系统中认为块是最小的单位。
    块是文件系统操作文件的最小单位。而扇区是磁盘读写的基本单位。
    在 Windows 下如 NTFS 等文件系统中叫做簇；在 Linux 下如 Ext4 等文件系统中叫做块（block）。每个簇或者块可以包括2、4、8、16、32、64…2的n次方个扇区。

### 4K 对齐 ###

随着时代发展，硬盘容量不断扩展，使得之前定义的每个扇区512字节不再是那么的合理，于是将每个扇区512字节改为每个扇区4096 个字节，也就是现在常说的“4K扇区”。随着NTFS成为了标准的硬盘文件系统，其文件系统的默认分配单元大小（簇）也是4096字节，为了使簇与扇区相对应，即使物理硬盘分区与计算机使用的逻辑分区对齐，保证硬盘读写效率，所以就有了“4K对齐”的概念。
    新标准的”4K扇区”的硬盘在厂商为了保证与操作系统兼容的前提下，也将扇区模拟成512B，会默认定义为4096字节大小为一个簇，但因为其引导区占用了一个磁道共63个扇区，真正的文件系统在63号扇区之后。
    我们通过计算得出前63个扇区大小为：512Bx63=32256B，并按照默认簇大小得出63扇区为：32256B÷4096B=7.875簇，即从第63个扇区结束，往后的每一个簇都会跨越两个物理单元，占据前一个单元的一小部分和后一个单元的一大部分。
    而“4K对齐”主要是将硬盘的模拟扇区(512B)对齐到8的整数倍个“实际”4K扇区，即4096B*8=32768B，其正好跨过了63扇区的特性，从第64个扇区对齐。

### 块与页的关系 ###

操作系统经常与内存和硬盘这两种存储设备进行通信，类似于“块”的概念，都需要一种虚拟的基本单位。所以，与内存操作，是虚拟一个页的概念来作为最小单位。与硬盘打交道，就是以块为最小单位。

### 分区格式 ###

计算机中存放信息的主要的存储设备就是硬盘，但是硬盘不能直接使用，必须对硬盘进行分割，分割成的一块一块的硬盘区域就是磁盘分区。
    
    在一个MBR分区表类型的硬盘中最多只能存在4个主分区。如果一个硬盘上需要超过4个以上的磁盘分块的话，那么就需要使用扩展分区了。如果使用扩展分区，那么一个物理硬盘上最多只能3个主分区和1个扩展分区。扩展分区不能直接使用，它必须经过第二次分割成为一个一个的逻辑分区，然后才可以使用。一个扩展分区中的逻辑分区可以任意多个。
    磁盘分区后，必须经过格式化才能够正式使用，格式化后常见的磁盘格式有：FAT(FAT16)、FAT32、NTFS、ext2、ext3、ext4等。

# 软件 #

## BIOS ##

BasicInput Output System，基本输入输出系统。

BIOS 程序是固化在主板上的一个只读存储器，不需要供电就可保持数据不丢失。
    BIOS 程序直接对计算机系统中的输入输出设备进行硬件级的控制，为其他软件程序与硬件设备之间建立连接提供基础。BIOS程序是计算机开机加电后第一个开始执行的程序，完成硬件检测及基本的设置功能，以确保系统能够正常工作。若硬件不正常则立即停止工作，并把出错的设备信息反馈给用户。BIOS也为操作系统及其他自启动程序的开发、加载提供接口，是计算机系统中最基础的系统软件。
    CMOS 是 BIOS 设置的结果，其存放于南桥芯片内集成的存储器中，需要不间断供电才能保持其数据不丢失。
    
    不光主板上有 BIOS，其它设备上如网卡、显卡、MODEM、数字相机、硬盘等也有所谓的BIOS，象显卡上的BIOS，来完成显卡和主板之间的通讯；硬盘的启动和使用也需要HDD BIOS来完成。这些外部设备上的BIOS也和主板的BIOS一样，采用FLASH ROM作BIOSROM芯片，同样也可以方便地升级，以修改其缺陷及增强其兼容性。

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