Конструктив и адресация жестких дисков

Конструкция жестких дисков остается неизменной уже много лет. Несколько стеклянных или алюминиевых круглых пластин (platters или просто “блины”) с нанесенным специальным магнитным слоем (обычно, сплав кобальта) насажены на общий шпиндель (spindle) и вращаются вокруг него как единое целое. Кстати, в неформальном разговоре “шпинделем” часто называют весь жесткий диск. Данные записываются и считываются при помощи самой дорогой и сложной части конструкции – блока головок чтения-записи (read/write heads). Эти головки смонтированы на коромыслах (arm), за точное перемещение которых (stroke) над поверхностью блинов отвечает специальный сервопривод (voice coil actuator).

Поверхность магнитных пластин поделена на большое количество зон в форме очень узких концентрических колец. Они называются треки (tracks). В современных винчестерах количество секторов на трек не постоянно. Оно дискретно увеличивается с удалением треков от центра пластин. Все треки, расположенные на равном расстоянии от центра пластин, называются цилиндром (cylinder). Головки чтения-записи перемещаются над поверхностью пластин как единое целое и поэтому одновременно позиционируются на треки одного цилиндра. Каждый трек, в свою очередь, поделен на некоторое количество регионов, которые именуются секторами (sectors). Секторы является наименьшей единицей адресации данных на жестких дисках. Их нумерация всегда начинается с 1.

В ранних дисковых накопителях применялась адресация данных CHS (Cylinder/Head/Sector). Но способ прямой физической адресации оказался очень неудобен и поэтому во всех современных жестких дисках вместо него используется LBA (Logical Block Addressing). Его суть заключается в том, что все дисковое пространство представляется в виде непрерывной последовательности блоков с простой линейной адресацией. Номер каждого блока однозначно сопоставляется CHS адресу физического сектора жесткого диска. Очевидно, что размер блока LBA всегда равен размеру сектора. В накопителях емкостью более 120GB используется 48bit LBA.

Несмотря на то, что CHS адресация при работе современных операционных систем с дисковыми накопителями не используется, BIOS компьютеров архитектуры x86 необходимо знать физическую геометрию диска. Данная информация также используется в некоторых служебных структурах ОС, например, в таблице разделов (partition table) и загрузочном секторе (boor sector). При этом, необходимо считаться с достаточно жесткими и, несомненно, устаревшими требованиями к постоянному количеству секторов в каждом треке (sectors/track <= 63). Число головок на цилиндр не должно превышать 255.
Для того чтобы удовлетворить таким требованиям, в современных дисках используются различные методы трансляции в фиктивную геометрию CHS.

Об основных характеристиках дисков здесь...