计算机组成原理 磁盘

### 磁盘结构

磁盘存储器主要由四个部分构成：磁盘驱动器、磁头部件、盘片组件以及磁盘控制器[^1]。其中，磁盘控制器作为磁盘存储器和主机之间的接口，遵循不同的标准协议如IDE、SCSI或SATA。

#### 磁盘物理结构

- **盘片**：数据被记录在旋转的圆形金属或玻璃基底上形成的同心圆轨道内。
- **磁道与扇区**：每个盘面上划分成多个环形区域称为磁道；每条磁道又被细分为若干个最小可寻址单位——扇区。

#### 数据读写过程

当执行一次I/O操作时：

- 主机会向磁盘控制器发送指令请求访问特定位置的数据；
- 控制器解析命令并定位到对应的柱面号（即一组处于相同半径上的磁道）、磁头编号及起始扇区地址；
- 随后移动臂带动磁头沿轴线方向快速滑动至目标磁道上方，并等待盘片转动使所需扇区经过磁头下方完成实际的数据传输动作。

#### 性能指标考量

对于不同类型的硬盘产品而言，在设计之初就会针对性能参数做出权衡取舍。例如希捷推出的Cheetah 15K.5属于面向企业级应用场合下的高速度SCSI硬盘型号，其转速高达15,000 RPM从而提供了较低延迟特性；相比之下Barracuda系列则更侧重于提供大容量空间来满足个人用户日常文件保存需求[^3]。

class DiskDrive:
    def __init__(self, rpm, capacity):
        self.rpm = rpm          # 转速(RPM)
        self.capacity = capacity# 容量(GB)

cheetah_15k5 = DiskDrive(rpm=15000, capacity=73) 
barracuda = DiskDrive(rpm=7200, capacity=500)