硬盘物理结构和逻辑结构
什么是文件的逻辑结构和物理结构
什么是文件的逻辑结构和物理结构
文件的逻辑结构和物理结构是指文件存储结构的两种不同类型。
逻辑结构是指文件在计算机系统内部是如何组织存储的结构。
它主要是文件概念中的内容-编排结构，是一种管理文件内容的方式，一般来说，文件的逻辑结构就是要求文件中的内容应该按照什么顺序排列或组织，这取决于文件内容概念的类型。
常见的逻辑结构有记录结构、层次结构和网状结构。
文件的物理结构是指文件在计算机磁盘上的实际存储结构。
主要用来描述文件中各字段或数据项在物理磁盘上怎么存储的。
文件的物理结构包括固定格式结构、变长格式结构和索引文件结构。
通常来说，文件的逻辑结构和物理结构是相互协调和互动的，文件逻辑结构制定文件如何组织和管理，而文件物理结构负责文件如何存储在计算机磁盘上。
它们一起起到管理文件中的数据的作用，从而使得文件在存取时保持一致的状态，从而更加方便快捷地管理文件。
硬盘物理结构
硬盘物理结构先看下硬盘物理结构1 硬盘物理结构硬盘物理上主要是盘片、机械手臂、磁头、和主轴等组成. 在盘片逻辑划分上又分为磁道、扇区, 例如下图:2 盘片磁道、扇区磁道:当硬盘盘片旋转时, 磁头若保持在一个位置上, 则磁头会在盘片表面划出一个圆形轨迹, 这些圆形轨迹就叫做磁道. 以盘片中心为圆心, 由此可以划分出很多磁道来, 这些磁道用肉眼是根本看不到的, 因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区, 硬盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的, 盘片上的磁道由外向内依次从“0”开始进行编号.柱面:由于硬盘可以由很多盘片组成, 不同盘片的相同磁道就组成了柱面(cylinder), 如图1所示.磁头:假设有N个盘片组成的硬盘, 那么有2N个盘面(一个盘片有2面), 那么磁头也就有2N个, 即每个盘面有一个磁头.扇区:早期的硬盘盘片的盘面以圆心开始向外放射状将磁道分割成等分的弧段, 这些弧段便是硬盘的扇区(如图2). 每个扇区一般规定大小为512byte, 这里大家应该比较疑惑, 外圈周长很明显比内圈要长, 怎么可能每个扇区都是512byte?其实答案早期硬盘外圈存储比内圈存储密度低一些, 所以外圈很长但是仍然只能存储512byte, 因此如果我们知道了柱面数(磁道数) Cylinders、磁头数Heads、扇区数Sectors, 基本上硬盘的容量我们能够计算出来硬盘总容量= Cylinders * Heads * Sectors * 512byte. 但是由于早期硬盘外圈密度低, 导致盘片利用率不高, 现在的硬盘盘片则采用内外存储密度一致的方式, 每个磁道都划分成以512byte大小的弧段, 这样也造成了内外磁道上扇区数量会不一样, 外圈上的扇区数要多于内圈扇区数.硬盘寻址方式硬盘存取、读取数据, 首先要做的就是寻址, 即定位到数据所在的物理地址, 在硬盘上就要找到对应的柱面、磁头以及对应的扇区, 那么怎么寻址呢？有两种方式: CHS和LBACHS模式:CHS（Cylinder/Head/Sector）寻址模式也称为3D模式, 是硬盘最早采用的寻址模式, 它是在硬盘容量较小的前提下产生的.硬盘的C/H/S 3D参数既可以计算出硬盘的容量, 也可以确定数据所在的具体位置. 这是因为扇区的三维物理地址与硬盘上的物理扇区一一对应, 即三维物理地址可完全确定硬盘上的物理扇区. 三维物理地址通常以C/H/S的次序来书写, 如C/H/S为0/1/1, 则第一个数字0指0柱面, 第二个数字1指1磁头（盘面）, 第三个数字1指1扇区, 表示该数据位于硬盘1盘面上的0磁道1扇区. 现在定位已完成, 硬盘内部的参数和主板BIOS之间进行协议, 正确发出寻址信号, 从而正确定位数据位置.早期硬盘一个磁道上分63个扇区, 物理磁头最多16个（8个盘片, 盘片多了硬盘那就真要加厚了）. 采用8位寻址方式, 8位二进制位的最大值是256（0-255）, 可以表示磁头数, 而扇区只有63个（1-63）, 只需要其中6个二进制位即可表示, 剩下2位拿去表示柱面, 柱面数用10(8+2)位来表达, 达到1024个柱面（0-1023）, 因此总扇区数（1024×16×63）. 前面说一个扇区大小为512byte, 这也就是说, 如果以C/H/S寻址模式寻址, 则IDE硬盘的最大容量只能为1024×16×63×512B= 500MB左右.可以思考下, 在8位寻址模式下, 其实可以寻址的硬盘最大容量为1024×256×63×512B =8G,那为啥CHS模式硬盘只支持到500MB呢？原因很简单, 我们的硬盘盘片不可能让128片盘片重叠起来吧, 那会是多厚？？如果采用28位寻址方式, 那么可以寻址137G, 盘片也不可能一直堆叠下去.LBA(Logical Block Addressing)经常去买硬盘的人都知道, 目前硬盘经常都说单碟、双碟, 其实意思就是说硬盘盘片只有1个或者2个, 而且都只是用一面, 单碟一个磁头而已, 但是硬盘容量确是几百G, 而且硬盘柱面往往都大于1024个柱面, CHS是无法寻址利用完这些硬盘容量的.另外由于老硬盘的扇区划分方式对硬盘利用率不高, 因此出现了现在的等密度盘, 外圈的扇区数要比内圈多, 原来的3D寻址方式也就不能适应这种方式, 因此也就出现了新的寻址方式LBA, 这是以扇区为单位进行的线性寻址方式, 即从最外圈柱面0开始, 依次将扇区号编为0、1….等等, 举个例子, 假设硬盘有1024个柱面, 由于是等密度硬盘, 柱面0(最外圈)假设有128个扇区, 依次编号为0-127, 柱面1有120个扇区, 则依次编号为127-246, …..依次最内圈柱面127只有扇区64个, 则编号到最后.因此要定位到硬盘某个位置, 只需要给出LBA 数即可, 这个就是逻辑数.在LBA 模式下, 为了保留原来CHS时的概念, 也可以设置柱面、磁头、扇区等参数, 但是他们并不是实际硬盘的物理参数, 只是为了计算方便而出的一个概念, 1023之前的柱面号都一一物理对应, 而1023以后的所有柱面号都记录成1023磁头最大数可以设置为255, 而扇区数一般是每磁道63个, 硬盘控制器会把由柱面、磁头、扇区等参数确定的地址转换为LBA 数. 这里我们再此明确两个概念:物理扇区号:一般我们称CHS模式下的扇区号为物理扇区号, 扇区编号开始位置是1逻辑扇区号:LBA下的编号, 扇区编号是从0开始.CHS模式转换到逻辑扇区号LBA计算公式LBA(逻辑扇区号)=磁头数×每磁道扇区数×当前所在柱面号+ 每磁道扇区数×当前所在磁头号+ 当前所在扇区号–1例如: CHS=0/0/1, 则根据公式LBA=255 ×63 ×0 + 63 ×0 + 1 –1= 0也就是说物理0柱面0磁头1扇区, 是逻辑0扇区.硬盘分区我们知道, 一般使用硬盘, 我们首先会对硬盘进行分区, 然后对分区使用某个文件系统格式(NTFS、FAT、ext2/ext3)进行分区格式化, 然后才能正常使用. 那么分区是怎么回事呢？我们常见的windows中说到的c、d、e盘是怎么划分出来的呢？其实, 在装windows系统过程中, 一般我们只需要填写每个分区的大小, 看不出来分区过程的实际工作情况, 我们可以从linux系统分区过程反而能反应底层实际分区情况.柱面是分区的最小单位, 即分区是以某个某个柱面号开始到某个柱面号结束的.如图, 柱面1~200我们可以分为一个区, 柱面201~500再划分为一个区, 501~1000再划分为一个区, 以此类推. 大家可以看到, 柱面0没有在任何分区里面, 为何？这里说说, 前面说到硬盘从外圈(柱面0)到内圈扇区是依次编号, 看似各个扇区没有什么区别, 但是这里硬盘的柱面0的第一个扇区(逻辑扇区0, CHS表示应该是0/0/1)却是最重要的, 因为硬盘的第一个扇区记录了整个硬盘的重要信息, 第一个扇区(512个字节)主要记录了两部分:①MBR(Master Boot Record): 主引导程序就放在这里, 主引导程序是引导操作系统的一个程序, 但是这部分只占446字节.②DPT(Disk Partition table): 硬盘分区表也在这里, 分区表就是用来记录硬盘的分区情况的, 例如c盘是1~200柱面, d盘是201~500柱面, 分区表总共只占64字节, 可以看出, 分区其实很简单, 就是在这个表里面修改一下记录就重新分区了, 但是由于只有64字节, 而一条记录就要占用16字节, 这个分区表最多只能记录4个分区信息, 为了继续分出更多分区来, 引入了扩展分区的概念, 也就是说, 在这4个分区中, 可以使用其中一条记录来记录扩展分区的信息, 然后在扩展分区中再继续划分逻辑分区, 而逻辑分区的分区记录则记录在扩展分区的第一个扇区中, 如此则可以像链表一样划分出很多分区来. 但是请注意, 一个分区表中可以有1~4条主分区, 但是最多只能有1个扩展分区.举例, 主分区可以是P1:1~200, 扩展分区P2: 2~1400, 扩展分区开始的第一个扇区可以用来记录扩展分区中划分出来的逻辑分区.分区表链分区表之间是如何关联的, 详细讲一下, 分区表是一个单向链表, 第一个分区表, 也就是位于硬盘第一个扇区中的DPT, 可以有一项记录扩展分区的起始位置柱面, 类似于指针的概念, 指向扩展分区(图3), 根据这项记录我们可以找到扩展分区的某柱面0磁头1扇区(CHS), 而这个扇区中又存放了第二个分区表, 第二个分区表第一项记录一般表述了当前所在的逻辑分区的起始/终止柱面, 第二项记录表述了下一个逻辑分区所在的0磁头1扇区(CHS),第三、第四项记录不存任何信息(图4).请看下图, 主引导记录/分区表所在的是硬盘第一个分区, 基本分区1、基本分2、基本分区3都是主分区、扩展分区内有2个逻辑分区, 每个逻辑分区的第一个扇区都是分区表, 至于引导扇区(DBR), 在系统启动一节中会提及.系统启动:之前提到MBR中安装的引导加载程序, 他的作用是什么？①提供开机菜单选项: 可以供用户选择启动哪个操作系统, 这是多重引导功能.②加载操作系统内核: 每个操作系统都有自己的内核, 需要引导程序来加载③转交给其他引导程序: 可以将工作移交给其他引导程序来进行上述操作.其实引导加载程序除了可以安装在MBR中, 还可以直接安装在每个分区的引导扇区(DBR)中, 注意下, 每个分区(主分区、逻辑分区)都有一个自己的启动扇区, 专门用来安装引导加载程序, 如上图标3结构图.系统启动过程:①首先,BIOS启动后, 读取硬盘第一个扇区MBR中的引导加载程序(可能是windows或者linux 的grub)②MBR中的引导程序提供开机菜单, 你可以选择1)直接加载windows 内核2)将工作转交给windows 分区内的引导扇区中的加载程序, 让他自己去加载内核3)转交给linux分区内引导扇区, 让他去加载linux.③根据用户选择的选项和引导加载程序中记录的分区, 到分区表找对应的分区柱面号等分区信息, 启动内核或者分区加载程序.Window安装时默认会自动将MBR和windows所在分区的引导扇区都装上引导程序, 而不会提供任何选项给用户选择, 因此如果之前装过其他操作系统, 然后再另外装一个windows时, 会把公用的MBR覆盖掉, 如此, 原来的操作系统就无法启动了. 如果先装windows, 然后装linux, linux会覆盖MBR, 然后让用户选择是否将windows等其他操作系统的启动项添加进来, 如果你选择了添加进来, 那么你在开机时就会有两个选项让用户进行选择了.后记l 这里讨论的全部是硬盘相关的东西, 光盘不在此列, 而且光盘的磁道并不是从外圈到内圈编号, 而是从内圈开始编号, 这点注意.l 硬盘第一个扇区是由MBR和分区表占据, 因此0柱面0磁头上剩下的62个扇区一般会空出来保留（这部分保留称为隐藏扇区, 因为操作系统读取不到这部分扇区, 这部分扇区是提供给BIOS读取的）, 而系统分区则从0柱面1磁头1扇区开始, 折算成LBA=255 ×63 ×0 + 63 ×1 + 1 –1= 63, 即从LBA 63号扇区开始分区. 不过查阅有的资料提及到另外一种说法, 那就是有的硬盘可能0柱面全部空下来, 如果真是这样, 那浪费可就真的大了.l 对于扩展分区的分区表我们知道也是由扩展分区的第一个扇区开始写, 而且是写到每个逻辑驱动器的第一个扇区, 同样, 扩展分区内的第一个扇区所在的磁道剩余的扇区也会全部空余出来, 这些保留的扇区操作系统也是无法读取的, 注意在扩展分区的第一个扇区里面是没有引导加载记录的. 引导加载记录都是放在隐藏扇区后面的. 可以看图3, 图4。
硬盘分区表知识——详解硬盘MBR .
硬盘是现在计算机上最常用的存储器之一。
我们都知道，计算机之所以神奇，是因为它具有高速分析处理数据的能力。
而这些数据都以文件的形式存储在硬盘里。
不过，计算机可不像人那么聪明。
在读取相应的文件时，你必须要给出相应的规则。
这就是分区概念。
分区从实质上说就是对硬盘的一种格式化。
当我们创建分区时，就已经设置好了硬盘的各项物理参数，指定了硬盘主引导记录（即Master Boot Record，一般简称为MBR）和引导记录备份的存放位置。
而对于文件系统以及其他操作系统管理硬盘所需要的信息则是通过以后的高级格式化，即Format命令来实现。
面、磁道和扇区硬盘分区后，将会被划分为面（Side）、磁道（Track）和扇区（Sector）。
需要注意的是，这些只是个虚拟的概念，并不是真正在硬盘上划轨道。
先从面说起，硬盘一般是由一片或几片圆形薄膜叠加而成。
我们所说，每个圆形薄膜都有两个“面”，这两个面都是用来存储数据的。
按照面的多少，依次称为0面、1面、2面……由于每个面都专有一个读写磁头，也常用0头(head)、1头……称之。
按照硬盘容量和规格的不同，硬盘面数(或头数)也不一定相同，少的只有2面，多的可达数十面。
各面上磁道号相同的磁道合起来，称为一个柱面(Cylinder)。
上面我们提到了磁道的概念。
那么究竟何为磁道呢？由于磁盘是旋转的，则连续写入的数据是排列在一个圆周上的。
我们称这样的圆周为一个磁道。
如果读写磁头沿着圆形薄膜的半径方向移动一段距离，以后写入的数据又排列在另外一个磁道上。
根据硬盘规格的不同，磁道数可以从几百到数千不等；一个磁道上可以容纳数KB的数据，而主机读写时往往并不需要一次读写那么多，于是，磁道又被划分成若干段，每段称为一个扇区。
一个扇区一般存放512字节的数据。
扇区也需要编号，同一磁道中的扇区，分别称为1扇区，2扇区……计算机对硬盘的读写，处于效率的考虑，是以扇区为基本单位的。
即使计算机只需要硬盘上存储的某个字节，也必须一次把这个字节所在的扇区中的512字节全部读入内存，再使用所需的那个字节。
硬盘的结构
硬盘的结构1、硬盘的外部物理结构硬盘主要由盘体、控制电路板和接口部件组成。
盘体是一个密封的腔体。
(后续将介绍硬盘的内部物理结构即是指盘体的内部结构)。
控制电路板上主要有硬盘BIOS、硬盘缓存（Cache）和主控制芯片等单元。
硬盘接口包括插座、数据接口和主、从跳线等。
2、硬盘的内部物理结构硬盘盘体是完全密封的，里面主要有磁头、盘片等部件。
硬盘的盘片材料硬度和耐磨性要求很高，所以一般采用合金材料，多数为铝合金。
(早期有塑料，陶瓷的，现在也出现了玻璃材料的)。
盘基上涂上磁性材料。
硬盘盘片厚一般在0.5mm左右，盘片的转速与盘片大小有关，考虑到惯性及盘片稳定性，盘片越大转速越低。
有些硬盘只装一张盘片，有此则有多张。
硬盘盘片安装在主轴电机的转轴上，在主轴电机的带动下作高速旋转。
每张盘片的容量称为单碟容量，而一块硬盘的总容量就是所有盘片容量的总和。
早期硬盘由于单碟容量低，所以盘片较多。
现代的硬盘盘片一般只有少数几片。
一块硬盘内的所有盘片都是完全一样的，否则控制部分就太复杂了。
盘片上的记录密度很大，而且盘片工作时会高速旋转，为保证其工作的稳定，数据保存的长久，所以硬片都是密封在硬盘内部的，内部并非真空。
不可自行拆卸硬盘，在普通环境下空气中的灰尘，都会对硬盘造成永久损害。
以上介绍的是盘片，一张单面的盘片需要一个磁头，双面的盘片则需要两个磁头。
硬盘采用高精度、轻型磁头驱动和定位系统。
这种系统能使磁头在盘面上快速移动，读写硬盘时，磁头依靠磁盘的高速旋转引起的空气动力效应悬浮在盘面上，与盘面的距离不到1微米(约为头发直径的百分之一)，可以在极短的时间内精确定位到计算机指令指定的磁道上。
注意：由于磁盘是旋转的，则连续写入的数据是排列在一个圆周上的。
我们称这样的圆周为一个磁道(Track)。
由于定位系统限制，磁头臂只能在盘片的内外磁道之间移动。
因此，不管开机还是关机，磁头总在盘片上。
所不同的是，关机时磁头停留在盘片启停区，开机时磁头“飞行”在磁盘片上方。
物理盘,逻辑盘volume、分区等基本概会、区别
物理盘,逻辑盘volume、分区等基本概会、区别【原创实用版】目录1.物理盘的概念与定义2.逻辑盘的概念与定义3.物理盘与逻辑盘的区别4.物理盘、逻辑盘与分区的关系5.总结正文1.物理盘的概念与定义物理盘指的是计算机中实际存在的硬盘或其他存储设备。
它是一个存储数据的物理载体，可以将其想象成一个大饼，而逻辑盘则是这个大饼被分成的若干份。
物理盘通常由一个或多个硬盘组成，每个硬盘又可以被分成一个或多个分区。
2.逻辑盘的概念与定义逻辑盘是指计算机中用于存储数据的独立区域，这些区域是在物理盘上划分出来的。
逻辑盘可以被格式化并安装操作系统，每个逻辑盘可以拥有自己的文件系统和应用程序。
逻辑盘的数量和容量取决于物理盘的大小和分区数量。
3.物理盘与逻辑盘的区别物理盘和逻辑盘之间的主要区别在于它们的层次结构和功能。
物理盘是存储设备的实际载体，而逻辑盘是存储设备上的独立区域。
物理盘可以包含一个或多个逻辑盘，而逻辑盘是物理盘上的一个子集。
此外，物理盘通常由操作系统管理，而逻辑盘可以被独立地格式化和分配给不同的用户或应用程序。
4.物理盘、逻辑盘与分区的关系物理盘、逻辑盘和分区之间的关系是相互关联的。
物理盘是由一个或多个硬盘组成的存储设备，而逻辑盘则是在物理盘上划分的独立区域。
分区则是逻辑盘上的一个子集，它是一组逻辑上相关的存储空间，可以被格式化并安装操作系统或应用程序。
一个物理盘可以包含多个逻辑盘，一个逻辑盘可以包含多个分区。
5.总结物理盘和逻辑盘是计算机中存储数据的两种不同概念。
物理盘是存储设备的实际载体，而逻辑盘是存储设备上的独立区域。
物理盘和逻辑盘之间的关系是层次结构上的，物理盘包含逻辑盘，逻辑盘包含分区。
硬盘基本知识：物理构造和逻辑单元
硬盘基本知识：物理构造和逻辑单元硬盘基本知识：物理构造和逻辑单元首先简单认识一下硬盘的物理结构，硬盘内部的物理结构很复杂，只能从大的颗粒度去看内部的结构。
下面是店铺为大家搜集整理出来的有关于硬盘基本知识：物理构造和逻辑单元，希望可以帮助到大家！总体来说，硬盘结构包括：盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份。
所有的盘片（一般硬盘里有多个盘片，盘片之间平行）都固定在一个主轴上。
在每个盘片的存储面上都有一个磁头，磁头与盘片之间的距离很小（所以剧烈震动容易损坏），磁头连在一个磁头控制器上，统一控制各个磁头的运动。
磁头沿盘片的半径方向动作，而盘片则按照指定方向高速旋转，这样磁头就可以到达盘片上的任意位置了。
先上几张美图：基本的结构就是这样子的，至于硬盘是如何进行读写的，必须要知道磁盘盘片是如何划分的？否则你只知道磁头在盘片上动来动去。
盘片上涉及的基本概念整个硬盘上一般有很多的盘片组成，每个盘片如同切西瓜一样被“切”成一块一块的扇面，同时沿着半径的方向被划分成了很多同心圆，就是传说中的磁道，每条磁道被扇面切成很多的扇形区域叫做扇区（扇区是从磁盘读出和写入信息的最小单位，通常大小为512字节），不同盘片上的'同半径磁道组成了柱面，这些都是磁盘物理上的概念，知道便可。
有了这些概念，我帮便可以计算磁盘的容量：磁头数× 磁道(柱面)数× 每道扇区数× 每扇区字节数l 磁头（head）数：每个盘片一般有上下两面，分别对应1个磁头，共2个磁头；l 磁道（track）数：磁道是从盘片外圈往内圈编号0磁道，1磁道...，靠近主轴的同心圆用于停靠磁头，不存储数据；l 柱面（cylinder）数：同磁道数量；l 扇区（sector）数：每个磁道都别切分成很多扇形区域，每道的扇区数量相同；l 圆盘（platter）数：就是盘片的数量。
硬盘上的数据定位每个扇区可存储128×2的N次方（N＝0.1.2.3）字节的数据（一般为512B），扇区为数据存储的最小单元，从上图可知，外圈的扇区面积比内圈大，为何存储的数据量相同，这是因为内外圈使用的磁物质密度不同，但现在的硬盘已经采用内外圈同密度物质来存储数据了，以减少类似“大面积小数据”的浪费情况。
逻辑结构与物理结构的关系
逻辑结构与物理结构的关系
逻辑结构与物理结构的关系
逻辑结构和物理结构都是软件开发的基本概念，在软件工程中都有着重要的作用，它们之间有着相互的关系。
首先，逻辑结构是指应用程序中的逻辑组织形式。
它代表了为实现和完成目标而采用的不同方法及其实现的运行时流程。
逻辑结构的基本元素包括：算法、数据结构、控制结构、模块等。
而物理结构指的是应用程序对计算机硬件所采取的实际的组织形式，也就是把应用程序以某种形式分割成不同的文件存放在计算机硬件上，如存放在磁盘或磁带等存储设备中。
这些文件包括源程序文件、头文件、程序文件、库文件、可执行文件等。
因此，可以说，物理结构是逻辑结构的一种实现形式，它实现了逻辑结构，给出了逻辑结构的具体实现方式。
反之亦然，逻辑结构正是物理结构的抽象表示，它把物理结构的复杂细节抽象化，变为一种更容易理解的形式。
因此，可以说，物理结构和逻辑结构之间是相互依赖且相互影响的关系，二者是软件工程中不可分割的部分。
在软件工程中，需要在物理结构与逻辑结构之间建立联系，以更好地实现软件的功能。
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逻辑结构与物理结构的区别和联系
逻辑结构与物理结构的区别和联系逻辑结构与物理结构是数据结构中的两个基本概念，它们描述了数据元素之间的不同组织和存储方式。
一、逻辑结构逻辑结构是指数据元素之间的逻辑关系和操作方式。
在逻辑结构中，数据元素被视为不可分割的整体，它们之间的关系是通过元素之间的语义关系来描述的。
逻辑结构通常分为以下几种类型：1.线性结构：数据元素按照一对一的关系进行排列，每个元素有且只有一个前驱和一个后继。
线性结构通常用数组或链表来实现。
2.树形结构：数据元素之间存在一对多的关系，每个元素可以有多于一个的子元素。
树形结构通常用于表示层次关系，如文件系统、XML文档等。
3.图形结构：数据元素之间存在多对多的关系，每个元素可以与多个元素相关联。
图形结构通常用于表示网络、社交关系等。
在逻辑结构中，操作通常是对整个元素进行的，如读取、修改、删除等。
逻辑结构的主要目的是为了方便程序员理解和操作数据元素之间的关系。
二、物理结构物理结构是指数据元素在计算机内存中的存储方式。
在物理结构中，数据元素被视为可独立存储的数据项，它们之间的关系是通过指针或链接来描述的。
物理结构通常分为以下几种类型：1.顺序存储结构：数据元素按照逻辑顺序依次存储在一片连续的物理空间中，每个元素占用固定大小的空间。
顺序存储结构通常用数组来实现。
2.链式存储结构：数据元素之间通过指针相互链接，每个元素包含数据域和指针域。
链式存储结构可以实现动态存储和修改，但需要额外的空间来存储指针。
3.索引存储结构：数据元素按照一定的顺序存储在一片连续的物理空间中，同时建立一个索引表来指示每个元素的位置。
索引存储结构可以提高查找效率，但需要额外的空间来存储索引表。
4.散列存储结构：数据元素按照一定的散列函数映射到一块连续的物理空间中，每个元素占用固定大小的空间。
散列存储结构可以实现快速查找和插入，但需要解决冲突问题。
在物理结构中，操作通常是对单个元素进行的，如读取、修改、删除等。
物理结构的主要目的是为了提高计算机内存的使用效率和方便程序员进行数据的存储和访问。
数据的物理存储结构和逻辑存储结构
数据的物理存储结构和逻辑存储结构数据的存储结构是指数据在计算机内部存储的方式，通常包括物理存储结构和逻辑存储结构。
其中，物理存储结构指的是数据在物理介质上的存储方式，而逻辑存储结构则指的是数据在逻辑层面上的存储方式。
一、物理存储结构1. 磁盘存储结构磁盘作为计算机存储数据最常用的介质，其物理存储结构包括派生区、分区和磁道。
分区可以被进一步分为多个扇区，每个扇区包含了特定大小的数据块。
数据在磁盘上的存储方式取决于操作系统如何管理磁盘的分区和扇区。
2. 光盘存储结构光盘存储结构通常被分为引导区、文件区和根目录区。
引导区包含操作系统程序的启动代码。
文件区可包含多个不同类型的数据文件，每个文件都被分配了一个特定的文件头和文件尾，文件头包含文件的元数据，如文件名、大小和创建时间等，文件尾部包含空数据块。
3. 固态硬盘存储结构固态硬盘存储结构与传统机械硬盘有所不同，它采用了一种称为闪存的非易失性存储技术。
固态硬盘没有物理的磁盘或了磁头，取而代之的是闪存芯片和控制器芯片。
数据存储在闪存中，其存储方式更加简单，容易实现高速访问。
二、逻辑存储结构逻辑存储结构是计算机中按照逻辑结构划分的数据存储方式。
常见的逻辑存储结构包括：1. 文件类型结构文件是计算机系统中最基本的数据单位，文件类型结构把文件存储组织成一种层次结构。
在这种结构中，每个文件都是一个独立的单元，它们之间使用树形结构进行组织。
每个文件都包含了文件头、数据和文件尾。
文件头包含文件名、文件长度、文件创建时间和修改时间等元数据，文件尾记录着文件的结束符。
2. 关系型数据库结构关系型数据库是一种经典的逻辑存储结构，它把数据存储组织成一个或多个表格。
每个表格都包含若干行数据，每一行数据称为一条记录。
表格中的每一列都包含了特定的数据元素，称为字段。
表格之间可以通过外键进行关联。
3. 对象型数据库结构对象型数据库是一种基于面向对象编程思想的逻辑存储结构。
它把数据存储组织成一种对象，并通过对象之间的继承、组合和关联等方式相互关联。
硬盘结构
硬盘1、硬盘的物理结构（1）磁头硬盘磁头，是硬盘读取数据的关键部件，它的主要作用就是将存储在硬盘盘片上的磁信息转化为电信号向外传输，而它的工作原理则是利用特殊材料的电阻值会随着磁场变化的原理来读写盘片上的数据，磁头的好坏在很大程度上决定着硬盘盘片的存储密度。
目前比较常用的是GMR（Giant Magneto Resisive）巨磁阻磁头。
磁头靠近主轴接触的表面，即线速度最小的地方，是一个特殊的区域，它不存放任何数据，称为启停区或着陆区（Landing Zone），启停区外就是数据区。
在最外圈，离主轴最远的地方是“0”磁道，硬盘数据的存放就是从最外圈开始的。
那么，磁头是如何找到“0”磁道的位置的呢？在硬盘中还有一个叫“0”磁道检测器的构件，它是用来完成硬盘的初始定位。
“0”磁道是如此的重要，以致很多硬盘仅仅因为“0”磁道损坏就报废，这是非常可惜的。
（2）磁头驱动机构一些设计使磁头在盘面上的飞行高度降到约0.1μm～0.5μm，现在的水平已经达到0.005μm～0.01μm，这只是人类头发直径的千分之一。
音圈电机和磁头驱动小车组成，新型大容量硬盘还具有高效的防震动机构。
高精度的轻型磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位，并在很短的时间内精确定位系统指令指定的磁道，保证数据读写的可靠性。
（3）盘片和主轴组件盘片是硬盘存储数据的载体，现在的盘片大都采用金属薄膜磁盘，这种金属薄膜较之软磁盘的不连续颗粒载体具有更高的记录密度，同时还具有高剩磁和高矫顽力的特点。
主轴组件包括主轴部件如轴瓦和驱动电机等。
随着硬盘容量的扩大和速度的提高，主轴电机的速度也在不断提升，有厂商开始采用精密机械工业的液态轴承电机技术。
所有的盘片都固定在一个旋转轴上，这个轴即盘片主轴。
而所有盘片之间是绝对平行的，在每个盘片的存储面上都有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小。
所有的磁头连在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。
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硬盘内部结构
硬盘磁道(Track)
硬盘内部结构
硬盘磁头(Head) 磁头是硬盘中最昂贵的部件，是硬盘技术中最重要
和最关键的一环，是硬盘中对盘片进行读写工作 的工具。
磁头解剖图
硬盘内部结构
数据恢复开盘环境
硬盘内部结构
硬盘扇区(Sector)
磁道、柱面、扇区
硬盘内部结构
硬盘固件(Firmware) 固件(Firmware)是固化在硬件中的软件.
硬盘内部结构
硬盘的SMART 硬盘的SMART是S.M.A.R.T.的缩写，全称是
“Self-Monitoring，Analysis and Reporting Technology”，中表面介质材料等进行 监测，力求及时分析出硬盘可能发出的问题， 并发出警告，从而保护数据不受损失。
硬盘物理结构和逻辑结构
硬盘的发展史 硬盘基本参数 硬盘内部结构 硬盘外部结构 硬盘寻址方式
硬盘内部结构
硬盘盘片(Platter) 多数为铝合金
硬盘内部结构
硬盘内部结构图
硬盘内部结构
硬盘柱面(Cylinder) 上下一串盘片中，相同半径的磁道所组成的一个圆柱
型的环壁，就称为柱面。
现代硬盘三大生产厂商
希捷(seagate)
现代硬盘三大生产厂商
西部数据（Western Digital）
现代硬盘三大生产厂商 日立
硬盘物理结构和逻辑结构
➢硬盘的发展史 ➢硬盘基本参数 ➢硬盘内部结构 ➢硬盘外部结构 ➢硬盘寻址方式
硬盘基本参数
➢容 目前硬盘的容量有36GB、40GB、 量 45GB、60GB、75GB、80GB、
ATA/IDE接口 SATA接口 SAS接口
硬盘物理结构和逻辑结构
➢硬盘的发展史 ➢硬盘基本参数 ➢硬盘内部结构 ➢硬盘外部结构 ➢硬盘寻址方式
硬盘的寻址方式
硬盘寻址方式： 物理寻址 逻辑寻址
硬盘的寻址方式
物理寻址 C/H/S寻址称为：三 位模式寻址。
硬盘的寻址方式
逻辑寻址 LBA寻址称为线性 寻址。
5400rpm、5900rpm、7200rpm、 10000rpm、15000rpm等几种规格。转 速愈高通常数据传输速率愈好，但同时 噪音、耗电量和发热量也较高。
➢缓存
硬盘基本参数
主要有2MB、8MB、16MB、 32MB、64MB等规格。
➢平均寻 单位是ms（毫秒），有5.2ms、 道时间 8.5ms、8.9ms、12ms等规格。
SAS
即串行连接SCSI，是新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度 ，并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之
后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效 能、可用性和扩充性，并且提供与SATA硬盘的兼容性。
120GB、150GB、160GB、200GB 、250GB、300GB、320GB、 400GB、500GB、640GB、750GB 、1TB、1.5TB、2TB、2.5TB、3TB 等多种规格，但计算误差。
硬盘基本参数
✓转 硬盘每分钟旋转的圈数，单位是rpm（ 速 每分钟的转动数），有4200rpm、
硬盘的固件则相当于硬盘的操作系统，硬盘中的各部 分结构能够精确，稳定地运行，固件起着决定的作 用。
硬盘内部结构
硬盘的缺陷表(Defect Table) P表(P-list table:permanent or primary defect table) 中文翻译：永久 或基本缺陷列表。 G表(G-list table:growth defect table) 中文翻译：成长缺陷列表
1956年IBM公司制造 出世界上第一块硬盘， 它的数据为：容量 5MB、盘片直径为24 英寸、盘片数为50片、 重量上百公斤。有磁 头移动着存储数据， 实现了随机存取。
硬盘的发展历史
1980年，两位前IBM员工创立的公司开发出5.25 英寸规格的5MB硬盘，这是首款面向台式机的产 品，而该公司正是希捷公司（Seagate）公司。
硬盘外部结构
硬盘接口
ATA/IDE 全称Advanced Technology Attachment传统的 40-pin 并口数据线 连接主板与硬盘的，外部接口速度最大为133MB/s，因为并口 线的抗干扰性太差，且排线占空间，不利计算机散热，将逐渐 被 SATA 取代
SATA
串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更 强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令， 进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了 数据传输的可靠性。串行接口具有结构简单、支持热插拔的优 点。
硬盘的寻址方式
硬盘的译码表
硬盘原来用的是C/H/S的寻址方式．为了突破容量 限制．改为LBA线性寻址方式．但好多老的硬盘和 软件仍使用C/H/S寻址方式．译码表是C/H/S转换 LBA的内部程序。
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硬盘物理结构和逻辑结构
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硬盘外部结构
硬盘外部结构包括： 控制电路板 固定盖板 接口
控制电路板
1.主控芯片 2.缓存芯片 3.BIOS芯片 4.电机驱动芯片
固定盖板
硬盘的面板： 标注产品的型号、
产地、设置数据等， 和底板结合成一个 密封的整体，保证 硬盘盘片和机构的 稳定运行。固定盖 板和盘体侧面还设 有安装孔，以方便 安装。。
数据恢复第二讲
硬盘理论结构和逻辑结构 讲师：相利辉
常见存储介质介绍：
硬盘物理结构和逻辑结构
➢硬盘的发展史 ➢硬盘基本参数 ➢硬盘内部结构 ➢硬盘外部结构 ➢硬盘寻址方式
硬盘的发展历史
硬盘 （英语：Hard Disk Drive简称HDD） 由磁头盘片组件与印刷电路板组成， 高精密系统。
硬盘的发展历史