Сколько байт в секторе магнитного диска на жестком диске

Обновлено: 21.11.2024

Магнитный диск — это запоминающее устройство, использующее процесс намагничивания для записи, перезаписи и доступа к данным. Он покрыт магнитным покрытием и хранит данные в виде дорожек, пятен и секторов. Жесткие диски, zip-диски и гибкие диски являются распространенными примерами магнитных дисков.

Techopedia объясняет магнитный диск

Магнитный диск в основном состоит из вращающейся магнитной поверхности (называемой диском) и механического рычага, который перемещается по нему. Вместе они образуют «гребенку». Механическая рука используется для чтения и записи на диск. Данные на магнитном диске считываются и записываются с использованием процесса намагничивания.

Диск продолжает вращаться с высокой скоростью, в то время как головка руки движется по его поверхности. Поскольку все устройство герметично, голова плавает в тонкой воздушной пленке. Когда на головку подается небольшой ток, крошечные точки на поверхности диска намагничиваются, и данные сохраняются. И наоборот, к этим крошечным точкам на диске может подаваться слабый ток, когда головке нужно считать данные.

Данные организованы на диске в виде дорожек и секторов, где дорожки — это круговые деления диска. Треки дополнительно делятся на сектора, которые содержат блоки данных. Все операции чтения и записи на магнитный диск выполняются по секторам. Плавающие головки требуют очень точного управления для чтения/записи данных из-за близости дорожек.

Ранним устройствам не хватало точности современных устройств, и они позволяли размещать на каждом диске только определенное количество дорожек. Большая точность головок позволила гораздо большему количеству дорожек быть плотно упакованными в последующих устройствах. Вместе с изобретением RAID (избыточный массив недорогих дисков) — технологии, объединяющей несколько дисков, емкость хранилища более поздних устройств год от года увеличивалась.

Магнитные диски традиционно использовались в качестве дополнительных запоминающих устройств в компьютерах и десятилетиями представляли собой основную технологию. С появлением твердотельных накопителей (SSD) магнитные диски перестали считаться единственным вариантом, но по-прежнему широко используются.

Первый магнитный жесткий диск, созданный IBM в 1956 году, представлял собой большую машину, состоящую из 50 21-дюймовых (53-сантиметровых) дисков. Несмотря на свой размер, он мог хранить всего 5 мегабайт данных. С тех пор магнитные диски увеличили свою емкость во много раз, а их размер соответственно уменьшился.

Размер современных жестких дисков составляет всего около 3,5 дюймов (около 9 см), а их емкость легко достигает одного или более терабайт. Та же участь постигла и дискеты, размер которых сократился с исходных 8 дюймов в конце 60-х до гораздо меньших 3,5 дюймов в начале 90-х. Однако гибкие диски со временем устарели после появления компакт-дисков в конце 1990-х годов и теперь почти полностью исчезли.

Какой наиболее распространенный размер сектора на магнитном диске? В прошлом традиционный размер сектора жесткого диска составлял 512 байт. На сегодняшний день стандартный размер сектора жесткого диска составляет 4096 байт (расширенный формат 4K). Подробнее читайте в этом посте или посетите официальный сайт редактора разделов MiniTool.

Быстрая навигация:

Какой самый распространенный размер сектора на магнитном накопителе?

Есть вопрос о размере сектора жесткого диска:

Какой наиболее распространенный размер сектора на магнитном диске?

Ответ: «d. 512 байт».

Однако это не точный ответ, особенно для современных накопителей, ответ неверный. Почему? Просто прочитайте следующее содержание.

Что такое размер сектора?

Что означает размер сектора? Чтобы получить знания, вы должны, прежде всего, узнать что-то об отрасли.

В общем случае сектор — это физическая часть магнитного или оптического диска (CD/DVD). Просто обратитесь к приведенной ниже схеме из Википедии.

B – Геометрический сектор

C – сектор трека

Обычно под «сектором» мы подразумеваем сектор дорожки и пересечение дорожки и геометрического сектора (радиуса) на жестком диске. По приведенной выше картинке можно понять, что чем ближе сектор к центру винчестера, тем больше (физически) сектор. Однако это не тот «размер сектора», о котором мы обычно говорим.

Размер сектора, на который мы обычно ссылаемся, — это емкость сектора для сохранения цифровых данных.Размер сектора магнитного накопителя определяется и фиксируется при изготовлении диска, и изменить его размер сектора нельзя даже с помощью дополнительных программ.

Каков типичный размер сектора диска? Обычно размер сектора жестких дисков составляет 512 байт, а размер сектора дисков CD-ROM и DVD-ROM — 2048 байт (2 КБ). в то время как современные жесткие диски используют размер сектора 4096 байт (4 КБ), который также называется расширенным форматом (AF). Кроме того, существуют жесткие диски с размером сектора 1024 байта (1 КБ).

Сектор — это наименьшая единица хранения данных. Даже если файл слишком мал, чтобы занимать весь сектор, система выделит один сектор для хранения этого файла и предотвратит хранение в этом секторе других файлов, заполнив оставшееся пространство «нулем». Итак, для любых файлов каждый из них будет занимать целое число секторов.

Этот пост отвечает на вопрос «можно ли навсегда удалить поврежденный сектор с жесткого диска». Кроме того, он также предлагает решения, которые помогут вам выполнить логическое восстановление поврежденных секторов.

Размер сектора и размер кластера

Говоря о теме «наиболее распространенный размер сектора на магнитном диске», большинство людей думают о размере кластера, и многих из них смущают эти два термина, и немногие даже думают, что эти два термина являются то же самое. Конечно, это не так! Что такое размер кластера? В чем разница между размером кластера и размером сектора?

Точно так же, чтобы узнать размер кластера, вы должны сначала узнать «кластер». Кластер, как правило, представляет собой объединение нескольких смежных секторов. См. рисунок выше. Следовательно, размер кластера является целым числом размера сектора. Обычно размер кластера составляет от 1 до 128 секторов. Например, если размер сектора жесткого диска составляет 512 байт, то размер его кластера может составлять минимум 512 байт (1 сектор) или максимум 131 072 байта (128 секторов).

Совет. Кластер — это наименьший логический объем дискового пространства, который может быть выделен для хранения файла. Таким образом, он также известен как размер единицы распределения. Иногда кластеру не обязательно быть физически непрерывным на диске; он может охватывать несколько дорожек и даже может быть несмежным пространством на той же дорожке.

Хотя размер сектора диска неизменен, размер кластера можно изменить. Вы можете изменить размер кластера без форматирования с помощью стороннего программного обеспечения, такого как MiniTool Partition Wizard. Тем не менее, размер кластера одного и того же раздела одинаков. Поскольку на жестком диске может быть много разделов, на одном и том же диске может быть множество типов кластеров.

Фейсбук
Твиттер
Ссылка
Реддит

ОБ АВТОРЕ

Должность: обозреватель

Окончил университет в 2014 году и в том же году начал работать техническим редактором. Письма связаны в основном с управлением жесткими дисками и резервным копированием и восстановлением компьютерных данных. За годы глубокого погружения в компьютерные технологии Хелен успешно помогла тысячам пользователей устранить досадные проблемы.

Лично Хелен любит поэзию, научно-фантастические фильмы, спорт и путешествия. И она считает, что вся ее жизнь – это лучшее устройство от бога.

Жесткий диск — это запечатанный блок, содержащий несколько пластин в стеке. Жесткие диски могут быть установлены в горизонтальном или вертикальном положении. В этом описании жесткий диск установлен горизонтально.

Электромагнитные головки чтения/записи расположены над и под каждой пластиной. Когда пластины вращаются, приводные головки перемещаются к центральной поверхности и выдвигаются к краю. Таким образом, головки дисков могут достигать всей поверхности каждого диска.

Создание дорожек

На жестком диске данные хранятся тонкими концентрическими полосами. Головка привода, находясь в одном положении, может читать или записывать кольцевое кольцо или полосу, называемую дорожкой. На 3,5-дюймовом жестком диске может быть более тысячи дорожек. Секции внутри каждой дорожки называются секторами. Сектор — это наименьшая физическая единица хранения на диске, и почти всегда его размер составляет 512 байт (0,5 КБ).

На рисунке ниже показан жесткий диск с двумя пластинами.

Части жесткого диска

Структура старых жестких дисков (например, до Windows 95) будет относиться к обозначению цилиндр/головка/сектор. Цилиндр формируется, когда все головки дисковода находятся в одном и том же положении на диске.

Наложенные друг на друга гусеницы образуют цилиндр. Эта схема постепенно устраняется с современными жесткими дисками. Во всех новых дисках используется коэффициент перевода, чтобы фактическая аппаратная компоновка выглядела непрерывной, поскольку именно так работают операционные системы, начиная с Windows 95 и выше.

Для операционной системы компьютера дорожки имеют скорее логическую, чем физическую структуру, и устанавливаются при низкоуровневом форматировании диска.Дорожки нумеруются, начиная с 0 (крайний край диска) и заканчивая дорожкой с наибольшим номером, обычно 1023 (ближе к центру). Точно так же на жестком диске имеется 1024 цилиндра (пронумерованных от 0 до 1023).

Стопка пластин вращается с постоянной скоростью. Головка привода, расположенная близко к центру диска, считывает данные с поверхности, которая проходит медленнее, чем поверхность на внешних краях диска.

Чтобы компенсировать эту физическую разницу, дорожки рядом с внешней стороной диска менее плотно заполнены данными, чем дорожки ближе к центру диска. Результатом разной плотности данных является то, что один и тот же объем данных может быть прочитан за один и тот же период времени при любом положении головки диска.

Дисковое пространство заполняется данными по стандартному плану. Одна сторона одной пластины содержит пространство, зарезервированное для информации о позиционировании аппаратных дорожек, и недоступное для операционной системы. Таким образом, дисковая сборка, содержащая две пластины, имеет три стороны, доступные для данных. Данные о позиционировании трека записываются на диск во время сборки на заводе. Контроллер системного диска считывает эти данные, чтобы поместить головки дисков в правильное положение сектора.

Секторы и кластеры

Сектор, являющийся наименьшей физической единицей хранения на диске, почти всегда имеет размер 512 байт, поскольку 512 — это степень числа 2 (2 в степени 9). Число 2 используется потому, что в самых основных компьютерных языках есть два состояния — включено и выключено.

Каждый сектор диска помечен с использованием заводских данных о расположении дорожек. Данные идентификации сектора записываются в область непосредственно перед содержимым сектора и определяют начальный адрес сектора.

Оптимальный способ хранения файла на диске — непрерывная серия, т. е. все данные в потоке хранятся в одной строке от начала до конца. Поскольку размер многих файлов превышает 512 байт, файловая система сама должна выделить сектора для хранения данных файла. Например, если размер файла составляет 800 байт, для файла выделяется два сектора по 512 КБ.

Кластер может состоять из одного или нескольких последовательных секторов. Количество секторов всегда является показателем степени 2. Кластер может состоять из 1 сектора (2^0) или, что чаще, из 8 секторов (2^3). Единственное нечетное число a секторов, из которых может состоять кластер, равно 1. Это не может быть 5 секторов или четное число, которое не является показателем степени 2. Это не будет 10 секторов, но может быть 8 или 16 секторов.

Они называются кластерами, потому что пространство зарезервировано для содержимого данных. Этот процесс защищает сохраненные данные от перезаписи. Позже, если данные добавляются к файлу и его размер увеличивается до 1600 байт, выделяются еще два кластера, сохраняя весь файл в четырех кластерах.

Если непрерывные кластеры недоступны (кластеры, расположенные рядом друг с другом на диске), вторые два кластера могут быть записаны в другом месте на том же диске, в том же цилиндре или в другом цилиндре — везде, где файловая система найдет доступны два сектора.

Файл, хранящийся таким несмежным образом, считается фрагментированным. Фрагментация может снизить производительность системы, если файловая система должна направлять головки дисков по нескольким разным адресам, чтобы найти все данные в файле, который вы хотите прочитать. Дополнительное время, затрачиваемое головками на перемещение по ряду адресов, приводит к задержке перед получением всего файла.

Размер кластера можно изменить для оптимизации хранения файлов. Больший размер кластера снижает вероятность фрагментации, но увеличивает вероятность того, что в кластере останется неиспользуемое пространство. Использование кластеров размером более одного сектора уменьшает фрагментацию и уменьшает объем дискового пространства, необходимого для хранения информации об используемых и неиспользуемых областях на диске.

Большинство дисков, используемых сегодня в персональных компьютерах, вращаются с постоянной угловой скоростью. Дорожки ближе к внешней стороне диска менее плотно заполнены данными, чем дорожки ближе к центру диска. Таким образом, фиксированный объем данных может быть прочитан за постоянный период времени, даже несмотря на то, что скорость поверхности диска выше на дорожках, расположенных дальше от центра диска.

Современные диски резервируют одну сторону одной пластины для информации о расположении дорожек, которая записывается на диск на заводе во время сборки диска.

Он недоступен для операционной системы. Контроллер диска использует эту информацию для точной настройки расположения головок, когда головки перемещаются в другое место на диске. Когда сторона содержит информацию о положении дорожки, эта сторона не может использоваться для данных. Таким образом, дисковая сборка, содержащая две пластины, имеет три стороны, доступные для данных.

О нас

LSoft Technologies Inc. — частная североамериканская компания-разработчик программного обеспечения.Наша цель — создавать лучшие в мире решения для восстановления данных, безопасности и резервного копирования, обеспечивая высочайшую производительность, инновации и непревзойденное обслуживание клиентов.

Один или несколько дисков установлены на шпинделе. Диски иногда называют «тарелками». Шпиндель соединен с валом приводного двигателя. Приводной двигатель непрерывно вращается с постоянной скоростью (измеряется в об/мин). Материал диска не намагничивается (используется алюминий и/или стекло), но поверхности диска покрыты очень тонким намагничивающимся покрытием.

Чтение/запись записывающих головок (одна или несколько) для каждого диска. Головки R/W прикреплены к «плечу доступа». Рычаги доступа прикреплены к «стреле». Стрела соединена с «шаговым» двигателем (также называемым «серводвигателем»). Шаговый двигатель перемещает стрелу и головки R/W в положение направляющей и останавливается в нем, прежде чем может произойти операция чтения или записи.

Следовательно, в более новых приводах диски, шпиндель, головки чтения/записи, рычаги доступа и стрела заключены в герметичный корпус, который не допускает загрязнения из внешней среды. Эта технология была разработана IBM и в прошлом была известна как дисковая технология Winchester, но с тех пор от этого термина отказались, поскольку сейчас все жесткие диски устроены таким образом.

Отрасли

Каждая дорожка разделена на целое число секторов. Размер сектора фиксирован для диска. Все ПК используют секторную организацию дорожек с секторами по 512 байт. Некоторые другие размеры секторов, используемые различными производителями, составляют 256 и 1024 байта.

Операция с одним диском = операция чтения или записи на одной дорожке. Минимальный объем данных, передаваемых между компьютером и накопителем, составляет 1 сектор. Максимальный объем, передаваемый за одну дисковую операцию, составляет 1 целую дорожку секторов. Файлы хранятся в целом количестве секторов. Другими словами, файл, занимающий 2,5 сектора, занимает целых 3 сектора.

Для большинства дисков все дорожки имеют одинаковое количество секторов. Другие дисководы имеют группы дорожек с разным количеством секторов. Если не все сектора имеют одинаковый размер, то внутренние дорожки диска будут иметь меньше секторов, чем внешние дорожки, поскольку внутренние дорожки имеют меньшую окружность, чем внешние дорожки. Некоторые жесткие диски имеют более 40 секторов на внутренних дорожках и более 50 секторов на внешних дорожках.

Например, старая 3,5-дюймовая дискета емкостью 1,44 МБ с 18 секторами на дорожку и 80 дорожками на поверхность имеет емкость дорожек:

Время доступа

Для доступа и передачи данных между компьютером и диском требуется 3 задержки.
- Задержка поиска.
- Задержка вращения.
- Задержка времени передачи.

**ОЧЕНЬ** важно отметить, что во всех этих расчетах не учитывается время, необходимое ЦП для передачи данных по системной шине к/от контроллера дисковода.

Время поиска

Время поиска для дисковой операции — это время, необходимое для перемещения головки чтения/записи из текущей позиции дорожки в целевую позицию дорожки.

Что вызывает задержку?
- Головка R/W останавливается над текущей дорожкой.
- Шаговый двигатель должен перемещать остановленную головку R/W по поверхности к целевой дорожке
- Головка R/W должна стать неподвижной над целевой дорожкой

время запуска — время, в течение которого головка R/W начинает движение из состояния покоя до достижения максимальной линейной скорости.
время движения с максимальной скоростью – время, в течение которого головка движется с максимальной линейной скоростью, пока не начнет замедляться.
время останова — время, необходимое для выведения головки R/W из макс. скорость до стационарного положения над целевой дорожкой

Для шорт-трека для перемещения головки привод никогда не достигает максимальной скорости движения головки. Просто дайте время на запуск и время остановки.

Длинная дорожка для отслеживания перемещений головы называется "Поиск полного хода". Например, движение с внешней дорожки на внутреннюю или наоборот. Время запуска и остановки составляет небольшой процент от общего времени поиска полного хода. Время в пути в основном затрачивается на прохождение других дорожек с максимальной скоростью движения головки.

Большинство производителей указывают только среднее время чтения и записи. Например, WD Cavier 10,1 ГБ — 9,5 мс.

Программист не может узнать, сколько времени требуется для поиска, поскольку положение головки чтения/записи неизвестно до операции с диском. Время поиска недетерминировано (не может быть определено абсолютно).

Поэтому мы должны измерять время поиска «статистически», то есть с использованием статистических показателей значения времени поиска:
- минимальное время поиска,
- среднее время поиска,
- «ожидаемое " Время поиска, обозначаемое E(seek)
- Максимальное время поиска, Max(seek)

Обычные значения:
– минимальное время поиска составляет от 1 до 30 мс.

Задержка вращения

Задержка вращения для операции с диском — это время, необходимое для поворота диска в положение, при котором начало целевых данных находится под головкой чтения/записи. Задержка вращения зависит от скорости вращения.

Задержка является недетерминированной (в общем случае ее нельзя определить абсолютно для какой-либо операции с диском), поэтому ее следует рассматривать "статистически", то есть с использованием статистических показателей задержки:
- Максимальная задержка = время полного оборота = сек/об
- Средняя задержка = время ½ оборота = ½ максимальной задержки

Скорость вращения диска измеряется в оборотах в минуту (об/мин). Чтобы определить задержку вращения, нам нужно знать время одного вращения, другими словами, количество минут на одно вращение. Следовательно, задержка обратно пропорциональна скорости.

Время оборота может быть вычислено как обратное число оборотов за время. Итак, время на один оборот = 1 / (об/время).

Например, предположим, что у нас есть диск со скоростью вращения 3600 об/мин. Таким образом, максимальная задержка = 16,67 мс, а средняя задержка = 8,33 мс.

Время передачи

Время передачи для операции с диском — это время, необходимое для передачи данных с (или на) поверхности диска на (или с) компьютер после того, как начало данных находится под R /W голова.

Время передачи зависит от:
1 - скорости вращения
2 - плотности данных на дорожке
3 - количества данных для передачи

Скорость вращения диска и пропускная способность или плотность дорожек могут быть объединены в одно значение, которое является скоростью передачи. Вспоминая, что одна дорожка = 1 обороту, находим .
Скорость передачи = пропускная способность дорожки / скорость вращения
и, таким образом, время передачи набора данных составляет
Время передачи = скорость передачи * сумма для передачи

Например, HP9154A: обратите внимание, что скорость передачи данных производителя будет отличаться из-за кратко упомянутых выше заголовков блоков.

Пример

1. Мы рассчитали, что средняя задержка для диска на 3600 об/мин составляет 8,33 мс. Итак, как Seagate может сказать, что их устройство на 7200 об/мин имеет среднюю задержку 4,16 мс?

Читайте также: