当前课程知识点:计算机文化基础 > 第5课:数据如何安好 > 怎样从存储介质读取1和0? > 怎样读取1和0(上)
刚才
我们介绍了
记录数据的各类存储介质
各种存储技术
现在我们来进一步了解
如何通过存储设备
完成对存储介质
进行数据的写入操作
和读出操作
我们以硬盘驱动器为例
具体展开
我们看看屏幕上的这几个插图
问你一个问题
为什么硬盘不能像软盘光盘那样
把它的存储介质
和存储设备分开来呢
同样是磁存储介质
但相比只有1.44兆B的
这样的软盘来说
硬盘要想做到500GB
这样大的容量
而且还要保证一个
较快的读取速度
这就要求
硬盘的构造
要做一些改造
首先是在这盘面上
它的这个磁性的微小颗粒
要极其细微
并且要非常均匀的分布排列
只有高密度才能保证大容量
具体实现
它是通过一个叫溅镀的工艺
将极为细微的磁粉
均匀的涂在了盘面上
然后
就是要实现快速存取
为了能够让磁头
在读写盘片的数据的时候
一方面
能够高速的在盘片上
来回移动
寻找定位数据
一方面
它还不能划伤这个盘片
导致数据破坏丢失
所以
磁头是不能接触到盘片的
它完全是利用盘片
在高速旋转的时候
产生的气流
将磁头悬浮在盘片上
而且
这个悬浮高度
还很有讲究
既不能太低
以免触碰到盘片
又不能太高
以免信号太弱
读不到数据
要多高呢
一般是按几个微米来衡量
甚至是
0点0几个微米
相当于我们的头发丝的
千分之一
这样一解释
你就明白了
为什么硬盘的盘片
要被预先被封装在读写装置中
它得防尘
还得防震
这就是一块硬盘实物
可以看到盘片
和硬盘的驱动器
它们都被封装在一起了
看得到的
只有它的电源的插头
以及我们看到的数据的接口
所以
硬盘不仅需要无尘的封装起来
还需要稳稳的固定在
机箱支架上
以免震动打乱磁性颗粒的分布排列
导致数据的丢失
现在你知道
硬盘制造
是一个非常复杂的技术
一般企业可胜任不了
我们知道
数据是通过
改变盘面上微小颗粒的磁性
来存储0和1的
那是不是
一个比特的信息
0或者是1
就直接对应一个磁性颗粒呢
目前还做不到这么高的精度
要做到这样高的精度
需要将磁头做到原子探针这个级别
才能达到这个理想值
如果真的能够做到这样的一个精度啊
磁盘存储就会迎来
又一个春天
事实上
一个比特的信息
在磁盘上
它对应的是一片磁颗粒区域
前面我们解决了
如何在盘片上记录数据
但是
如果不事先在上面
规划好存放的位置
数据存放和读取就得像
磁带卷那样
采用流式存放
从头依次记录到尾
这样的流式存放
那么读取数据的时候
也得这么顺序的来
流式存放会有什么问题吗
从存放的角度来说
它没什么问题
写入数据的时候
顺序往下写很快
但是
问题出现在
当你读出数据的时候
问题就显著了
怎么让你的磁头
直接定位到
你要读出数据的位置呢
很难
我这时候说的是
直接找到具体的地方
因为由于是顺序记录
所以就缺乏位置信息
它无法按位置直接定位
磁头只能从头开始
一点一点的往下找
直到找到
再执行读取操作
下一次读出数据时
又得从头开始
这种读取方式
在小范围内还行
但在一个大范围内
这样找数据
问题就太明显了
为了解决这个问题
需要事先规划盘面空间
让它具备位置信息
然后才能定位
这个规划的过程就是
磁盘低级格式化的操作
就像我们在纸张上
画出行列构成的格子一样
我们先在圆盘上划出
一道一道同心圆
然后在每一道上划出格子
同心圆就是磁道
格子就是扇区
同心圆上的格子
它就是书写文字的最小的单位一样
所以
它就像稿子上的格子一样
扇区也就是硬盘存放数据的
最小的物理单位
约定好
一个扇区它能存放512个字节
现在有一个问题要思考一下
如果我们像现在这样
从圆心开始
辐射状的划格子
这外圈的扇区
和最里面的扇区
个头上看起来
是不是差距很大呢
那么想一想
它们存放的数据能一样多吗
一样还是不一样
答案是一样多
因为它们都只代表一个扇区
都只能存放512个字节
这样划格子的方法
比较浪费空间
还没有其他的方法吗
有
想一想
课后百度一下
我们来看一下
盘面上能划出多少个磁道
一般是300到1024个磁道
当然了
我也还能做的更多
磁道它的编号是从
最外圈开始
从0号开始编
然后依次往内道顺序编号
扇区它的编号是从1开始编号
所以数据在存放时
它就是从最外圈的
0磁道1扇区
开始进行存放
注意
数据在扇区这个小范围里
数据采用的是流式连续存放
但从整个盘面来看
磁头它是根据磁道
扇区的编号
来直接找到位置的
对硬盘来说
它是一个块式的存储设备
它把数据分成了一块一块
以块的方式
存放在盘面上
块的大小有多大呢
可以是单个扇区(字节口误)
这是最小的块
也可以由多个扇区(字节口误)来组成
刚才
我们讲的是一个盘面
但硬盘
一般来说
它都会由多个盘片组成
每个盘片
它的每一个面
都有一个读写头
因此
在我们的磁盘打格子的这个过程当中
我们不仅产生了一条一条的磁道
一个一个的扇区
还会产生一个一个的柱面
什么是柱面
你想象一下
把它再多出一个空间的维度
来看一看
我们把盘面上的
同一条磁道
统一起来看
它是不是又在竖直方向上
就构成了一个一个柱面呢
硬盘数据的读写
就是按柱面来进行的
这样最省时
它只有当一个磁道
写满数据后
接着它就会在同一个柱面上的
下一个盘面的同一个磁道上
继续写数据
只有当一个柱面
都写满数据了
读写磁头
才会移动到下一个磁道
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