硬盘的物理扇区与逻辑扇区

4.1.3　硬盘的物理扇区与逻辑扇区

1．硬盘的柱面、磁头和扇区

（1）柱面

由于硬盘的盘体是由多个盘片重叠在一起构成的，每个盘片的每个面都被划分成不同半径的同心圆磁道，整个盘体中所有磁面的半径相同的同心磁道就称为“柱面”。在一般的情况下，我们称谓硬盘的逻辑盘容量划分时，往往用柱面数而不用磁道数。例如说硬盘的某逻辑盘有750或1000个柱面，而不说有750或1000个磁道。

（2）磁头

硬盘“磁面”的概念与软盘类似，它是指一个盘片的两个面，其编号方式为：第一个盘片的第一个面为0，下一面为1；第二个盘片的第一个面为2，下一面为3；其余以此类推。在硬盘中，一般来说在对硬盘进行读/写操作时，不再称磁面0、磁面1、磁面2，而是称其为磁头0、磁头1、磁头2。

（3）扇区

在老式扇区中，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（柱面、磁头、扇区）参数，寻址方式也改为实际的线性寻址方式，即以逻辑扇区为单位进行。

为了与使用3D寻址的老软件兼容（例如使用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，即不同的工作模式，对应不同的3D参数，例如LBA、LARGE和NORMAL。

逻辑扇区是物理扇区的一组连续数字（从0开始）的编号。例如，一个逻辑扇区的表示方法是“2736扇区”，而不用3D参数“100柱面、2磁头、1扇区”。

由于采用了线性寻址方式，硬盘在进行数据读/写操作时，操作系统不再直接使用3D物理扇区进行分配，而是使用逻辑扇区数。

使用逻辑扇区有以下两种原因：

1）逻辑扇区可使硬盘在进行读/写操作时脱离柱面。DOS/Windows操作系统假设硬盘的全部存储区域都由一系列的扇区组成，每个扇区固定地包含512个字节。

2）在硬盘中每4、8、16个或更多的扇区组成一个簇，在对一个具体的簇进行读/写操作时，操作系统划分一个一维数据的逻辑扇区号，要比表明“簇200”在“柱面40、磁头2、扇区5～12”要简单。如果一个簇的扇区跨越在两个盘面（即两个磁头）之间，用“柱面、磁头、扇区”的表示方法就更复杂了。

2．物理扇区与逻辑扇区的对应关系

以一个具有4磁头、每道17个扇区的硬盘为例，来说明逻辑扇区的编号方式。

（1）柱面0、磁头0和扇区1为硬盘的主引导扇区，操作系统不可在此区进行读/写操作。

（2）逻辑扇区从DOS分区空间的起始处（例如柱面0、磁头1、扇区1）开始编号，该磁道上的1～17扇区的逻辑扇区号为0～16。

（3）DOS移到柱面1、磁头2、扇区1开始编号，该磁道上的1～17扇区的逻辑扇区号为17～33。

（4）再移到柱面1和磁头0，继续编号，直到编完硬盘最后一个柱面（盘体的最内圈）的最后一个磁头（该例是磁头3）的最后一个扇区。

硬盘的第一个物理扇区称为硬盘的主引导记录扇区（MBR），而DOS区域的第一个或者说在磁盘上“分区”的第一个扇区称为DOS引导记录扇区（DBR）。