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硬盘工作原理的解析

Watchstor.com  佚名丨2009-09-15 17:16 标签:HBA 硬盘/SSD 硬盘 

硬盘,英文名称是 Hard disk,发明于1950年。开始的时候,它的直径长达20英寸;并且只能容纳几MB(兆字节)的信息。最初的时候它并不称为Hard disk ,而是叫做“fixed disk"或者"Winchester"(IBM产品流行的代码名称);如果在某些文献里提到这些名词,我们知道它们是硬盘就可以了。随后,为了把硬盘的名称与"floppy disk"(软盘)区分开来,它的名称就演变成了"hard disk"。硬盘的内部有磁碟,作为保存信息的磁介质;而磁带和软盘里面则使用柔韧的塑料薄膜作为磁介质。 本文就来简要介绍一下硬盘工作原理。

在简单的标准上,硬盘与盒式磁带并没有太大的区别。所有的硬盘和盒式磁带都使用相同的磁性技术录制信息。硬盘和磁带录音机都从磁存储技术获得最大的效益--磁介质可以轻易地进行擦除和复写,并且信息将记录在磁道里,储存的信息可以永久保存。

想明白硬盘工作原理的最好途径是看清楚它的内部结构。注意:打开硬盘会损坏硬件,因此朋友们不要自己尝试,当然你有一个损坏的硬盘就另当别论了。

硬盘工作原理使用了铝片把表面给密封了起来,而另外的一边则布满了控制用的电子元件。电子控制器控制硬盘的读/写机制,还有转动盘片的马达。电子元件还把硬盘磁区域的信息汇编成byte(读),并把bytes转化为磁区域(写)。这些电子元件被装配在与硬盘盘片分开的小电路板上。

在电路板下面是连接盘片的马达,还有采用了高度过滤的通风孔,以便维持硬盘内部和外部的空气压力平衡。

移开了硬盘的顶盖之后,展现在大家眼前的是非常简单但却精密的内部结构。

盘片--当硬盘工作原理在工作的时候,它可以转动5,400或者72,00 rpm(通常的情况下,当然最快也有10,000rpm,SCSI硬盘甚至达到了15,000rpm)。这些盘片制造的时候有惊人的精确度,并且表面如镜子般光滑。(你甚至还在盘片里看到了作者的肖像)

臂--位于左上角,是用来保持磁头的读/写 控制机制,能够把磁头从盘片的中心移动到硬盘的边缘。臂和它的移动机制相当的轻,并且速度飞快。普通的硬盘每秒可以在盘片中心和边缘之间来会移动50次,如果用肉眼看的话,速度真的是非常惊人。

为了增加硬盘储存的信息量,很多硬盘都使用了多盘片的设计。我们打开的硬盘有三个盘片和6个读/写的磁头。

硬盘里面保持臂的移动速度和精确度都达到了不可置信的地步,它使用了高速的线性马达。

很多硬盘工作原理使用了音圈(Voice coil)的方法来移动臂部--与你的立体声系统中扬声器使用的技术类似。

数据的储存  

扇区包括了固定数量的byte---例如,256或者512byte。无论是在硬盘还是在操作系统水平,扇区都通常组成群集(cluster)。

硬盘工作原理的低级格式化过程在盘片上建立了扇区和磁道,每个扇区的开始和结束部分都被写到了盘片上,这个处理使硬盘准备开始以byte的形式保持数据。高级格式化则写入文件储存的结构,例如把文件分配表写入到扇区,这个过程使硬盘准备保持文件。

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