硬盘的结构及组成?

供稿:hz-xin.com     日期:2024-05-05
简述硬盘的内部结构和组成部分

硬盘的内部结构及原理,实物与动画结合讲解已发表

硬盘的结构: 硬盘的结构和软盘差不多,是由磁道 (Tracks)、扇区(Sectors)、柱面 (Cylinders)和磁头(Heads)组成的。
拿一个盘片来讲,它和软盘类似,上面被分成若干个同心圆磁道,每个磁道被分成若干个扇区,每扇区通常是512字节。
硬盘的磁道数一般介于300-3000之间,每磁道的扇区数通常是63,而早期的硬盘只有17个。
和软盘不同的是,硬盘由很多个磁片叠在一起,柱面指的就是多个磁片上具有相同编号的磁道,它的数目和磁道是相同的。
硬盘的容量如下计算: 硬盘容量=柱面数×扇区数×每扇区字节数×磁头数 标准IDE接口最多支持1024个柱面,63个扇区,16个磁头,这个最大容量为1024×63×16×512= 528,482,304字节,即528M;
增强型IDE最多可支持256个逻辑磁头,容量最大可达到8.4GB。前面我们提到过簇的概念,它是文件存储的最小单位,软盘的簇只有一个扇区。在硬盘上,簇的大小和分区大小有关:比如,当分区容量介于64M和128M之间时,每个簇有4个扇区;介于128M和256M之间时,每簇有8个扇区;而当分区容量大于1024M时,每簇的扇区数目将超过64,容量达到32KB以上。在此时一个1字节的文件在硬盘上也会占用32KB的空间。所以,你要根据具体情况来进行合理分区,以免浪费很多的硬盘空间。如果您使用的Windows 95 OSR2或者Windows 98的话,可以利用它们提供的FAT32分区,使硬盘的每一个簇小到4K。

文件系统结构,理解文件系统,要从文件储存说起。

硬盘结构:

磁盘内部不是真空,只不过里面的空气很干净。如果是真空,还不利于散热,会造成内部气体膨胀影响磁头的稳定性。

还有一些硬盘里面不是普通空气,而是惰性气体:氦(hai害)气。它的好处是密度比空气小,可以减小磁盘转动阻力。但是充满氦气磁盘如果漏气会就损坏(常见于企业级)。

 

磁盘相关专业术语:

硬盘的内部是金属盘片,将圆形的盘片划分成若干个扇形区域,这就是扇区。若干个扇区就组成整个盘片。为什么要分扇区?是逻辑化数据的需要,能更好的管理硬盘空间。 以盘片中心为圆心,把盘片分成若干个同心圆,那每一个划分圆的“线条”,就称为磁道。

硬盘内的盘片有两个面,都可以储存数据,而硬盘内的盘片往往不止一张,常见的有两张,那么,两张盘片中相同位置的磁道,就组成一个“柱面”,盘片中有多少个磁道,就有多少个柱面。盘片两面都能存数据,要读取它,必须有磁头,所以,每一个面,都有一个磁头,一张盘片就有两个磁头。

硬盘的存储容量=磁头数×磁道(柱面)数×每道扇区数×每道扇区字节数。

磁道从外向内自0开始顺序进行编号,各个磁道上的扇区数是在硬盘格式化时确定的。 

 

文件储存在硬盘上,硬盘的最小存储单位叫做"扇区"(Sector)。每个扇区储存512字节(相当于0.5KB)。 

比较古老的CHS (Cylinder/Head/Sector :磁头(Heads)、柱面(Cylinder)、扇区(Sector))结构体系. 因为很久以前,在硬盘的容量还非常小的时候,人们采用与软盘类似的结构生产硬盘。也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数,由此产生了所谓的3D参数,即是磁头数(Heads)、柱面数(Cylinders)、扇区数(Sectors)以及相应的3D寻址方式。 



硬盘的主要构件包括马达、盘片、磁头和控制系统等等。其中,盘片和磁头是硬盘最为核心的部件,它们负担着数据的存储以及读取和写入的重任。
我们俗称的“玻璃盘片”或者“铝盘片”仅仅指的是盘片基体材料,盘片的结构其实并不简单。为了能够记录大量的信息,并且快速准确地被磁头读取和写入,需要先进的磁记录物质和辅助涂层。一张硬盘盘片的单面由多个不同的层复合而成,最上层是有机氟高分子材料组成的润滑层,保证磁头更加平稳地运行;接下来是由坚硬的碳材料构成的保护层,保护数据层不受物理损坏。再下面的磁记录层呈三明治结构,在两层钴-铂-铬-硼磁记录介质层(反铁磁性耦合介质,AFC)中间夹有厚度仅有0.6nm的金属钌层(仙女之尘技术)。磁记录层之下还有铬底层,然后才是盘片基体材料。
硬盘存储密度的飞速发展离不开磁头技术的配合。磁头技术也经历了多次革命,为了满足越来越高的存储需要,磁畴的尺寸越来越小,因此磁头的尺寸也变得越来越小,但同时效率却越来越高。从老式的锰铁磁体磁头到磁阻磁头,目前大量使用的巨磁阻磁头也已历经数代,未来还将出现隧道磁阻磁头和电流垂直平面磁头等更加先进的磁头。

硬盘是一个贵重的高度精密的机电一体化产品,由头盘组件HDA(Head Disk Assembly)和印刷电路板组件PCBA(Printed Circuit Board Assembly)两大部分构成。其中有盘体、主轴电机、寻道电机、读写磁头及控制电路,再加上外部的机壳与机架就组成了整个硬盘驱动器。
头盘组件采用全封闭结构,包括主轴、盘片、磁头臂、摇臂等。马达采用直接耦合无电刷式,且与主轴做在一起,主轴上直接装配盘片,省去了传统的一套复杂的传动机构。磁头采用接触式启停,系统不工作时,磁头接触在磁盘表面的特定区域。机器在盘面上高了着陆区,磁头不工作时停在着陆区,而不接触数据区,减少了数据破坏的可能性。
硬盘的盘体由多个盘片组成,这些盘片重叠在一起放在一个密封的合中,它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转,其每分钟转速达4500、5400甚至7200以上。

硬盘是一个贵重的高度精密的机电一体化产品,由头盘组件HDA(Head Disk Assembly)和印刷电路板组件PCBA(Printed Circuit Board Assembly)两大部分构成。其中有盘体、主轴电机、寻道电机、读写磁头及控制电路,再加上外部的机壳与机架就组成了整个硬盘驱动器。
头盘组件采用全封闭结构,包括主轴、盘片、磁头臂、摇臂等。马达采用直接耦合无电刷式,且与主轴做在一起,主轴上直接装配盘片,省去了传统的一套复杂的传动机构。磁头采用接触式启停,系统不工作时,磁头接触在磁盘表面的特定区域。机器在盘面上高了着陆区,磁头不工作时停在着陆区,而不接触数据区,减少了数据破坏的可能性。
硬盘的盘体由多个盘片组成,这些盘片重叠在一起放在一个密封的合中,它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转,其每分钟转速达4500、5400甚至7200以上。

外面:盘体——硬盘的主体,密封的
数据和电源接口——作用不解释(老IDE硬盘还有几个主从跳线,现在基本现在都是SATA的硬盘,用不到它了)
控制电路板——作用不解释,本来想把它归类到内部部件,但是很多硬盘它确实露在外面
内部:
盘片——存储数据用的
驱动电机——带动盘片转动的电机
读写磁头——读取写入数据用
磁头驱动臂——让读写磁头动起来的玩意儿

机械硬盘的组成(基本概念)
答:读写一次磁盘信息所需的时间可分解为:寻道时间、延迟时间、传输时间。为提高磁盘传输效率,软件应着重考虑减少寻道时间和延迟时间。虽然知道了机械硬盘的大致组成结构,但是要回答下面几个问题,还是比较难的,需要进行更深入的...

_盘的结构_盘的结构是什么
答:_盘的结构是:_(左右结构)盘(上下结构)。_盘的结构是:_(左右结构)盘(上下结构)。注音是:ㄒ一ˇㄆㄢ_。拼音是:xǐpán。_盘的具体解释是什么呢,我们通过以下几个方面为您介绍:一、词语解释【点此查看计划详细内容...

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答:硬盘主要分为固态硬盘、机械硬盘、混合硬盘。绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。主要分为固态硬盘(SSD)(SSD 盘,新式硬盘内)、机械硬盘(HDD)、混合硬盘(HHD );固态硬盘采用闪存颗粒来...

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硬盘是什么?
答:(除了一个过滤孔,用来平衡空气压力)。随着发展,可移动硬盘也出现了,而且越来越普及,种类也越来越多.大多数微机上安装的硬盘,由于都采用温切斯特(winchester)技术而被称之为“温切斯特硬盘”,或简称“温盘”。