3.3　塊設備

與內存對話需要時間。想象一下，每次你需要一杯面粉時，都得去商店買，所以還是去商店買一整袋面粉回來比較方便。大型存儲設備使用的就是這個思想。設想一下去商店買“比特位”吧。

磁盤驅動器，也稱為大容量存儲器，非常適合存儲大量數據。寫這本書的時候，一個8TB的硬盤售價不到200美元。一些機構會使用大容量存儲設備來記錄一些儀式。磁盤驅動器將位存儲在旋轉的磁盤上，有點像轉盤。位會周期性地回到某個位置，你可以把它們取下來或放上去。在磁盤驅動器中，磁頭代替了手。

與其他類型的存儲器相比，磁盤驅動器運行速度相對較慢。如果你想要一個東西，可這個東西剛剛從磁頭經過，那么待幾乎整個旋轉過程進行完，它才會再次出現。現代磁盤的旋轉速度為每分鐘7 200轉，旋轉一周所需時間略長于8毫秒。磁盤驅動器最大的問題是它們是機械的，存在磨損問題。軸承磨損是磁盤失效的主要原因之一。商用設備和消費級設備之間的區別主要是生產時使用的潤滑脂用量不同，一分錢不到的東西，廠家卻能收幾百塊錢。磁盤驅動器通過磁化磁盤上的區域來存儲數據，這使得它們和磁芯存儲器一樣具有非易失性。

磁盤驅動器是在速度和密度之間權衡的產物。磁盤驅動器的速度很慢，因為在磁頭下面顯示位需要時間，但由于數據被帶到了磁頭處，所以地址和數據連接不再需要空間，這就與DRAM中的情況不同了。圖3-28展示了磁盤驅動器的內部結構。磁盤驅動器被封裝在密封的容器內以防灰塵使其失效。

磁盤是按塊尋址的，而不是按字節尋址的。塊（歷史上稱為扇區）是可以訪問的最小單元。磁盤曾經的扇區有512字節，較新設備的扇區有4 096字節。這意味著如果要更改磁盤上的某個字節，就必須讀取整個塊，更改字節，然后再將整個塊寫回。磁盤包含一個或多個盤片，如圖3-29所示。

由于所有扇區都包含相同數量的位，因此每個盤片中心的位密度（bit/mm2）比盤片外部邊緣的位密度更大。顯然外軌道上有足夠多的空間容納位，所以不一致的密度很浪費。較新的磁盤通過將磁盤劃分為一組徑向區來解決這個問題，實際上外部區域的扇區比內部區域的扇區更多。

有幾個數字描述了磁盤驅動器的性能。現代磁盤的執行器臂上有一個磁頭，該磁頭在磁盤上徑向移動；磁頭的位置將磁盤劃分成磁道。尋道時間是將磁頭從一個磁道移動到另一個磁道所需的時間。當然，如果每個磁道都有一個磁頭會快得多，因為這樣就不需要尋道時間了。老舊的磁盤驅動器也確實是這樣的，但是現代磁盤上磁道之間距離太近了，不可能使每個磁道都有一個磁頭。除尋道時間外，磁盤旋轉也需要時間，這部分磁盤旋轉的時間稱為旋轉延遲，通常在毫秒級。

磁盤驅動器通常也被稱為硬盤驅動器。最初，所有的磁盤驅動器都是硬盤驅動器。當廉價的可移動存儲設備軟盤出現時，磁盤驅動器和硬盤驅動器便有區別了。軟盤是可彎曲的，因此稱磁盤驅動器為“硬盤”使二者易于區分。

磁盤驅動器的一個過時的變體是磁鼓存儲器，就像它聽起來的那樣：一個旋轉的磁鼓，上面有條紋磁頭。

磁帶是另一種使用磁帶盤的非易失性存儲技術。它的運行速度比磁盤驅動器的慢得多，而且需要很長時間才能將磁帶卷繞到要求的位置。早期的蘋果電腦使用消費級的盒式磁帶來制作磁帶存儲器。

光盤與磁盤相似，只不過光盤應用的是光而不是磁，比如CD和DVD。光盤的一大優點是可以通過印刷批量生產。預印盤是只讀存儲器。也有可一次性寫入的與PROM等效的版本（CD-R、DVD-R），以及可擦除可重寫的版本（CD-RW）。光盤的部分特寫如圖3-30所示。