1.机械硬盘的实物内部结构及原理
上图是一个2.5英寸的、消费级的机械硬盘，是SATA接口的。SATA接口有两个插口：数据插口和电源插口。
机械硬盘内部最主要的结构是机械臂和盘片。盘片从表面看好像是一个，实际上是两个盘片堆叠在一起的。磁盘通过磁臂不断的摆动来读取数据，这个摆动的过程就是一个寻道的过程。当加电后，磁盘的盘片旋转，且磁臂在不停的摆动。马达驱动机械臂进行摆动。
每个盘片上都会有一个磁臂，盘片上面是磁性介质，磁性介质就像是一个小型的磁铁一样，存储着0和1。每一个小型的磁铁存着1bit的数据，有南极和北极之分，根据极性方向的不同，存储着0或1。
写入数据时，实际上是对这些小型磁铁进行翻转的过程，磁头会将这些小型磁铁的磁极进行翻转，从而形成不同的数字，也就是0或1。
读取数据时，则是读取这些小型磁铁的方向，进行一个数字的转换。
磁头和盘片的距离很短，只有5nm。
2.机械硬盘的逻辑结构及访问特性
机械硬盘中存储数据的物理结构是盘片，盘片上由很多磁性介质构成，这些磁性介质是一环一环的在盘片上进行排布的，这些环称之为磁道。每个磁道可以被切割成若干部分，每一部分称为一个扇区。扇区通常是一个固定大小的区间，目前常规的机械磁盘扇区的大小为512字节。一个磁道内扇区的数量确定之后，就可以知道一个磁道内可以存储多少数据。
磁盘的数据需要通过机械臂上的磁头来读取，机械臂会根据指令在不同的磁道间进行摆动来读取数据。磁盘是由多个盘片构成的，可以由两个、三个或四个盘片来构成一个物理磁盘。使用多个盘片的目的是为了提高磁盘的整体容量，因为单个盘片可存储的数据是有限的，所以通过多个盘片来提高磁盘的整体容量。将多个盘片相同扇区连接起来可以构成一个圆柱体，这个圆柱体就称为柱面。
存储容量 = 磁头数 x 磁道（柱面）数 x 每道扇区数 x 每扇区字节数
磁盘读写数据耗时的相关概念：
1.寻道时间：下发的读写指令会带着一个偏移量，磁盘的驱动程序会计算要读写的数据在哪一个磁道上，驱动磁臂寻找相应的磁道。从原始磁道到目的磁道所需要耗费的时间称为寻道时间。
2.旋转时间：虽然磁头已经到达磁道，但是想读取的数据还没有到达磁头的位置，需要等待磁盘转到这个位置，整个转动的时间就是旋转时间。旋转时间与磁盘的转速相关，目前磁盘转速有7200转和15000转。
3.读写时间：当数据的开始位置到达磁头后，磁头开始读写数据，到读写的数据的结尾，需要花费时间，这个时间就是读写时间。对于读数据来说就是读时间，对于写数据来说就是写时间。
正是因为机械硬盘需要通过机械臂频繁摆动来寻找数据，所以机械磁盘的随机读写性能非常差。
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