磁盘盘片上的数据组织

        硬盘首先在逻辑上被划分为磁道、柱面以及扇区。

       每个盘片有两个面，每个面都有一个读写磁头，磁头起初停在盘片的最内圈，即线速度最小的地方。这是一个特殊区域，它不存放任何数据，称为启停区或着陆区。启停区外就是数据区。在最外圈，里主轴最远的地方是0磁道，硬盘数据的存放就是从最外圈开始的。硬盘有一个0磁道检测器，由它来完成硬盘的初始定位。0磁道为存放着用于操作系统启动所必需的程序代码，因为PC启动后BIOS程序在加载任何操作系统或其它程序时，总是默认从磁盘的0磁道读取程序代码来运行。

注：（0磁道是如此重要，以致于很多硬盘仅仅因为0磁道损坏就报废了，这是非常可惜的）。

      下面对盘面、磁道、柱面和扇区的含义逐一进行介绍：

• 盘面： 硬盘的盘片一般用铝合金材料做基片，高速硬盘也有用玻璃做基片的。玻璃基片更容易达到所需的平面度和光洁度，而且有很高的硬度。磁头传动装置是使磁头作径向移动的部件，通常有两种类型的传动装置，一种是齿条传动的步进电机装置，另一种是音圈电机传动装置。前者是固定推算的传动定位器，而后者则采用伺服反馈返回到正确的位置上。磁头传动装置以很小的等距离使磁头部件做径向移动，用以变换磁道。    硬盘的每一个盘片都有两个盘面，即上、下 盘面。每个盘面都能利用，都可以存储数据，成为有效盘片。每一个这样的有效盘面都有一个盘面号，按从上到下的顺序从0开始一次编号。在硬盘系统中，盘面号又叫磁头号，因为每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头。硬盘的盘片组在2~14片不等，通常有2～3个盘片，故盘面号（磁头号）为0～3或0～5.
• 磁道：  磁盘在格式化时被划分成许多同心圆，这些同心圆轨迹叫做磁道。磁道从最外圈向内圈从0开始编号。硬盘一个盘面有300～1024个磁道，新式大容量硬盘每面的磁道数更多。这些同心圆磁道不是连续记录数据，而是被划分成一段段的圆弧，这些圆弧的角速度一样。由于径向长度不一样，所以线速度也不一样，外圈的线速度较内圈的线速度大。在同样的转速下，外圈在同样的时间段里，划过的圆弧长度要比内圈划过的圆弧长度达，因此外圈数据的读写要比内圈快。
• 扇区： 每段圆弧叫做一个扇区，扇区从1开始编号，每个扇区中的数据作为一个单元同时读出和写入，是读写的最小单位。不可能发生读写半个或四分之一这种小于一个扇区的情况，因为磁头只能定位到某个扇区的开头或者结尾，而不能在扇区内部做定位。所以，一个扇区内部的数据，是连续流式记录的。一个标准的3.5英寸硬盘盘面通常有几百到几千条磁道。磁道是肉眼看不见的，只是盘面上以特殊形式磁化了的一些磁化区。划分磁道和扇区的过程，叫做低级格式化 ， 通常在硬盘出厂的时候就已经格式化完毕了。相对于低级格式化来说，高级格式化指的是对磁盘上所存储的数据进行文件系统的标记，而不是对扇区和磁道进行磁化标记。       （ 注释 ：起初的磁盘中每个磁道的扇区数名相同，但后来不同了。）
  
• 柱面：所有盘面上的同一磁道，在竖直方向上构成一个圆柱，通常称作柱面。每个圆柱上的磁头由上而下从0开始编号。数据的读写按柱面进行，即磁头读写数据时首先在同一柱面内由0磁头开始进行操作，依次向下在同一柱面的不同盘面（即磁头）上进行操作。只有在同一柱面所有的磁头全部读写完毕后磁头才转移到下一柱面，因为选取磁头只需要通过电子切换即可，而选取柱面则必须通过机械切换，即寻道。   电子切换相当快，比使用机械将磁头向邻近磁道移动要快的多，所以数据的读写按柱面进行 ，而不按盘面进行。也就是说，一个磁道写满数据后，就在同一柱面的下一个盘面来写。一个柱面写满后，才移动到下一个柱面开始写数据，这样可以减少寻道的频率。读写数据也按照这种方式进行，这样就提高了硬盘的读写效率。
• 一块硬盘驱动器的圆柱数或每个盘面的磁道数既取决于每条磁道的宽窄（也与磁头的大小有关），也取决于定位机构所决定的磁道间步距的大小。如果能将磁头做得足够精细，定位距离足够小，那么就会获得更高的磁道数和存储容量。如果磁头太大，则磁道数就要降低以容纳这个磁头，这样磁道与磁道之间的磁粉将无法利用，浪费的太多。如果能将磁头做成单个原子的精度，那么存储技术就会放生革命性的质变。
• • 注： 利用原子探针来移动物质表面的原子成特定形状，这种技术早已实现，如果将这种技术应用到数据存储领域，则存储容量和速度将会以几何倍数上升。