硬盘工作原理
硬盘工作原理
1956年IBM的一个工程小组向世界展示第一台磁盘存贮系统Ramac，1968年Wincheste r技术被提出，硬盘走过了50年的历程，虽然硬盘技术上有很多的进步，衍生出了SCSI、IDE、SATA等多种不同的形式，那只是为了适应新的应用需要开发的不同接口而已，硬盘的结构依然没有超越Wenchester技术的定义：密封、固定并高速旋转的镀磁盘片，磁头延盘片向径移动，磁头悬浮在高速旋转的盘片上方而不与盘片接触。
硬盘基本上由控制电路板和盘体两大部分组成：
控制电路板由接口、DSP处理器、ROM、缓存、磁头驱动电路和盘片电机驱动电路等组成；接口有电源接口和数据接口及硬盘内部的盘片电机接口、磁头接口，电源接口提供硬盘工作所需要的电流，数据接口提供与计算机交换数据的通道，盘片电机接口提供盘片电机转动所需的电流，磁头接口用于提供电路板到磁头和音圈电机的信号连接；DSP处理器用于控制信号和数据的转换、编码等操作；ROM中存储了硬盘初始化操作的部分程序，有的ROM为独立的芯片（可能是EPROM、FLASH等），有的集成到了DSP中；缓存用于暂存盘体和接口交换的数据，以解决接口速度和硬盘内部读写速度的差别，缓存的大小对硬盘的数据传输率有一定的影响，随着硬盘的不断发展，缓存的容量也在不断增大；磁头驱动电路负责驱动磁头准确定位和对磁头信号进行整形放大等；电机驱动电路负责精确控制盘片的转速。
盘体由盘腔、上盖、盘片电机、盘片、磁头、音圈电机和其它的辅助组件组成。为保证硬盘正常工作，盘体内的洁净度很高，为防止灰尘进入，盘体处于相对密封的状态，由于硬盘工作的过程中发热，为了保证盘腔的空气压力与外界平衡，在盘体上有呼吸孔，呼吸孔的内侧安装有一个小的空气过滤器，硬盘的设计不同，呼吸孔的位置和结构也有所差别；同时由于盘体在装配完成后，要写入伺服信息，所以盘体上有伺服信息的写入口，在工厂无尘车间里将专用的写入设备从这个孔伸入盘体内写入伺服信息，写入完成后，会用铝箔将其封闭。盘体的正面
盘体的背面
空气过滤器
盘腔一般由铝合金铸造后机加工而成，盘体的其它组件都直接或间接安装在盘腔上面，盘腔上还有将硬盘安装到其它设备上的螺丝孔。
上盖一般由铝合金或软磁金属材料加工而成，有的是单层的，有的是由多层材料粘合而成；它的主要作用是与盘腔一起构成一个相对密封的整体，基本上都是用螺钉与盘腔连接，为了保证密封，上盖与盘腔的结合面一般都有密封垫圈。
盘片电机的主要作用就是带动盘片旋转，在控制电路板上的盘片电机驱动芯片的控制下，盘片电机带动盘片以设定的速度转动，盘片电机的转速由原来低于4000转／分，发展到现在的10000转／分，甚至15000转／分；盘片转速的提高直接决定着硬盘的寻道时间；当然，在提高转速的同时，硬盘的发热量、振动、噪声等也会对硬盘的稳定工作产生影响，所以一些新的技术也不断应用到盘片电机上，由最初的滚珠轴承电机发展到现在的液态轴承电机
硬盘的盘片是硬盘的核心的组件之一，不同的硬盘可能有不同的盘片数量；所有的数据都是存储在盘片上的，盘片是在铝合金或玻璃基底上涂敷很薄的磁性材料、保护材料和润滑材料等多种不同功能的材料层加工而成，其中磁性材料的物理性能和磁层结构直接影响着数据的存储密度和所存储数据的稳定性；为了提高存储密度，防止超顺磁效应的发生，各相关机构进行了大量的研究工作，不断改进磁层的物理性能和磁层结构；磁记录层的记录方式也由以前的纵向磁记录发展到现在的垂直磁记录。在硬盘出厂前，会在盘片上写入伺服信息，将硬盘的盘面划分成一个一个的同心圆，称为磁道，多个盘片的相同位置的磁道形成了一个同心圆柱，这就是硬盘的柱面，在每个磁道上又划分出相同存储容量的扇区作为存储数据的最小单位。要让硬盘正常工作，硬盘必须有相应的初始化和管理程序，其中有部分写在盘片的特定区域，这就是我们常说的固件区，对于不同的硬盘，这个区域的物理位置是不同的，所记录的程序的数量和功能也有差别。由于生产过程中不可能保证整个盘片完全一致，必然有少部分扇区无法稳定读写数据，这就是我们所说的坏道，在每个硬盘出厂前都要进行老化试验，将坏道的位置写入硬盘固件区的工厂坏道表(p-List)中；同时在硬盘使用过程中，有少量的扇区由于种种原因可能也无法正确读写数据，这些坏道的位置也可以写入到硬盘固件区的增长坏道表(G-List)中。
磁头也是硬盘的核心组件，磁头的性能对硬盘的数据存储密度和内部传输率有很大的影响，磁头最早应用的是铁磁物质，1979年发明了薄膜磁头，使硬盘进一步减小体积、增大容量、提高读写速度成为了可能，80年代末期IBM研发了MR磁阻磁头，后来又研发了G MR巨磁阻磁头，现在的硬盘都是采用GMR磁头，是利用特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据；磁头在工作的过程中并不与盘片接触，而是在盘片高速旋转带动的空气动力的作用下以很低的高度在盘片上面飞行，为了提高磁头的灵敏度，磁头的飞行高度在不断降低；磁头一般跟金属磁头臂、音圈电机线圈和预放电路等组成一个组件，磁头在音圈电机的带动下根据读写数据的需要做往复运动来定位数据所在的磁道
由于磁头需要靠盘片旋转带动的空气动力来飞行，那么在硬盘不工作或盘片电机的转速还没有达到预定值时，磁头无法飞行，而磁头的读写面和盘片都很光滑，如果他们直接接触必然导致粘连而妨碍盘片起转或导致磁头和盘片损伤，为此磁头在不工作时需要停泊在数据区以外的区域；硬盘有两种方式来满足这个要求：第一种方式是在盘片内侧开辟一个环形的磁头停泊区，磁头不工作时停泊在这个地方，为了防止粘连，停泊区被有意加工成带有一定粗糙度的区域，以便磁头停泊在这里时磁头和盘片之间有一定的空气，但这样必然导致硬盘启停时磁头和盘片要发生较严重的摩擦而损伤磁头，所以硬盘还有一个启停次数的指标；第二种方式是在盘片的外面安装一个磁头停泊架，当磁头不工作时停泊在停泊架上，这样正常情况下磁头永远也不会和盘片表面接触，也就不存在启停次数的问题
为了防止硬盘不工作时发生意外，不同的硬盘还设计了不同的磁头锁定机构，当硬盘不工作或盘片没有达到预定转速时，磁头锁定机构将磁头锁定在停泊位置，有些网友反映晃动硬盘时硬盘里有响声，就是由磁头锁定机构发出的；为了防止磁头工作时出现意外而导致磁头撞击盘片电机的主轴或移动到盘片或停泊架以外，还设计有磁头限位装置。
音圈电机由一到两个高磁场强度的磁体及外围的磁钢组成封闭磁场和音圈电机线圈组成，在磁头驱动电路的控制下，依读写数据的要求带动磁头在盘片上方作往复运动使磁头定位在需要的数据磁道上
硬盘通电以后，DSP首先运行ROM中的程序，部分硬盘会检查各部件的完整性，然后盘片电机起转，当转速达到预定转速时，磁头开始动作定位到盘片的固件区，读取硬盘的固件程序和坏道表，固件区在硬盘上的物理位置并不是一定的，完全由硬盘的设计决定；同时，并不是所有的固件都一定要写在盘片上，在硬盘的所有固件中，只有硬盘的密码是一定写在其固件区的；部分硬盘会先将ROM中记忆的系列号与盘片上的进行比较，如果不一致，硬
盘会终止初始化工作，如果固件的关键扇区或文件损坏，硬盘可能出现敲盘、不能被BIOS 识别或识别错误等故障；当所有必须的固件正常读出后，磁头会定位到硬盘的0柱面、0磁头、1扇区，也就是我们常说的0道，一般来说，硬盘的0磁头位于靠近盘片电机也就是硬盘的底部，而0道靠近盘片的边缘，然后我们才能对硬盘进行操作
移动硬盘工作原理
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。 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，这点将在“磁带录音机是怎么工作的有介绍”，但这已经不是属于IT硬件的范畴了。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 数据储存在盘片表面的扇区(Sector)和磁道(track)里，磁道是一系列的同心圆，而扇区则是磁道组成的圆状表面，如下： 上图黄色部分展示的就是典型的磁道，而蓝色部分则是扇区。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
各种RAID的工作原理..
各种RAID的工作原理 RAID是通过磁盘阵列与数据条块化方法相结合，以提高数据可用率的一种结构。IBM早于1970年就开始研究此项技术。RAID 可分为RAID级别1到RAID级别6, 通常称为：RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3,RAID 4, RAID 5,RAID6。每一个RAID级别都有自己的强项和弱项。"奇偶校验"定义为用户数据的冗余信息, 当硬盘失效时，可以重新产生数据。 RAID 0：RAID 0 并不是真正的RAID结构，没有数据冗余。RAID 0 连续地分割数据并并行地读/写于多个磁盘上。因此具有很高的数据传输率。但RAID 0在提高性能的同时，并没有提供数据可靠性,如果一个磁盘失效，将影响整个数据。因此RAID 0 不可应用于需要数据高可用性的关键应用。 RAID 1：RAID 1通过数据镜像实现数据冗余，在两对分离的磁盘上产生互为备份的数据。RAID 1可以提高读的性能, 当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据。RAID 1是磁盘阵列中费用最高的, 但提供了最高的数据可用率。当一个磁盘失效，系统可以自动地交换到镜像磁盘上, 而不需要重组失效的数据。 RAID 2：从概念上讲, RAID 2 同RAID 3类似, 两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上, 条块单位为位或字节。然而RAID 2 使用称为"加重平均纠错码"的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息, 使得RAID 2技术实施更复杂。因此,在商业环境中很少使用. RAID 3：不同于RAID 2, RAID 3使用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效, 奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据。如果奇偶盘失效,则不影响数据使用。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率, 但对于随机数据, 奇偶盘会成为写操作的瓶颈。 RAID 4：同RAID 2, RAID 3一样, RAID 4, RAID 5也同样将数据条块化并分布于不同的磁盘上, 但条块单位为块或记录。RAID 4使用一块磁盘作为奇偶校验盘, 每次写操作都需要访问奇偶盘, 成为写操作的瓶颈. 在商业应用中很少使用。 RAID 5：RAID 5没有单独指定的奇偶盘, 而是交叉地存取数据及奇偶校验信息于所有磁盘上。在RAID5 上, 读/写指针可同时对阵列设备进行操作, 提供了更高的数据流量。RAID 5更适合于小数据块, 随机读写的数据.RAID 3 与RAID 5相比, 重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输,需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID 5来说, 大部分数据传输只对一块磁盘操作, 可进行并行操作。在RAID 5中有"写损失", 即每一次写操作,将产生四个实际的读/写操作, 其中两次读旧的数据及奇偶信息, 两次写新的数据及奇偶信息。 RAID 6：RAID 6 与RAID 5相比,增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法, 数据的可靠性非常高。即使两块磁盘同时失效,也不会影响数据的使用。但需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间, 相对于RAID 5有更大的"写损失"。RAID 6 的写性能非常差, 较差的性能和复杂的实施使得RAID 6很少使用。 在计算机发展的初期，“大容量”硬盘的价格还相当高，解决数据存储安全性问题的主要方法是使用磁带机等设备进行备份，这种方法虽然可以保证数据的安全，但查阅和备份工作都相当繁琐。1987年，Patterson、Gibson和Katz这三位工程师在加州大学伯克利分校发表了题为《A Case of Redundant Array of Inexpensive Disks（廉价磁盘冗余阵列方案）》的论文，其基本思想就是将多只容量较小的、相对廉价的硬盘驱动器进行有机组合，使其性能超过一只昂贵的大硬盘。这一设计思想很快被接受，从此RAID技术得到了广泛应用，数据存储进入了更快速、更安全、更廉价的新时代。 磁盘阵列对于个人电脑用户，还是比较陌生和神秘的。印象中的磁盘阵列似乎还停留在这样
硬盘内部硬件结构和工作原理详解
硬盘内部硬件结构和工作原理详解 一般硬盘正面贴有产品标签，主要包括厂家信息和产品信息，如商标、型号、序列号、生产日期、容量、参数和主从设置方法等。这些信息是正确使用硬盘的基本依据，下面将逐步介绍它们的含义。 硬盘主要由盘体、控制电路板和接口部件等组成，如图1-1所示。盘体是一个密封的腔体。硬盘的内部结构通常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（即CACHE）和主控制芯片等单元，如图1-2所示；硬盘接口包括电源插座、数据接口和主、从跳线，如图1-3所示。 图1-1 硬盘的外观 图1-2 控制电路板 图1-3 硬盘接口 电源插座连接电源，为硬盘工作提供电力保证。数据接口是硬盘与主板、内存之间进行数据交换的通道，使用一根40针40线（早期）或40针80线（当前）的IDE接口电缆进行连接。新增加的40线是信号屏蔽线，用于屏蔽高速高频数据传输过程中的串扰。中间的主、从盘跳线插座，用以设置主、从硬盘，即设置硬盘驱动器的访问顺序。其设置方法一般标注在盘体外的标签上，也有一些标注在接口处，早期的硬盘还可能印在电路板上。 此外，在硬盘表面有一个透气孔（见图1-1），它的作用是使硬盘内部气压与外部大气压保持一致。由于盘体是密封的，所以，这个透气孔不直接和内部相通，而是经由一个高效过滤器和盘体相通，用以保证盘体内部的洁净无尘，使用中注意不要将它盖住。
1.2 硬盘的内部结构 硬盘的内部结构通常专指盘体的内部结构。盘体是一个密封的腔体，里面密封着磁头、盘片（磁片、碟片）等部件，如图1-4所示。 图1-4 硬盘内部结构 硬盘的盘片是硬质磁性合金盘片，片厚一般在0.5mm左右，直径主要有1.8in （1in=25.4mm）、2.5in、3.5in和5.25in 4种，其中2.5in和3.5in盘片应用最广。盘片的转速与盘片大小有关，考虑到惯性及盘片的稳定性，盘片越大转速越低。一般来讲，2.5in硬盘的转速在5 400 r/min～7 200 r/ min之间；3.5in 硬盘的转速在4 500 r/min～5 400 r/min之间；而5.25in硬盘转速则在3 600 r/min～4 500 r/min之间。随着技术的进步，现在2.5in硬盘的转速最高已达15 000 r/min，3.5in硬盘的转速最高已达12 000 r/min。 有的硬盘只装一张盘片，有的硬盘则有多张盘片。这些盘片安装在主轴电机的转轴上，在主轴电机的带动下高速旋转。每张盘片的容量称为单碟容量，而硬盘的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，有的甚至多达10余片，现代硬盘的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，不然控制部分就太复杂了。一个牌子的一个系列一般都用同一种盘片，使用不同数量的盘片，就出现了一个系列不同容量的硬盘产品。 盘体的完整构造如图1-5所示。
硬盘构造的基本原理
目前流行的硬盘储存器都具有非常完善而先进的内置式程序保障系统，它包括硬盘微处理器执行码和大量硬盘运行所需的各种各样的数据表。硬盘内置式程序总的容量大小可以达到几个Mbit。一旦硬盘的这种程序出现被损坏情况，那么，即使硬盘的整个机械装置和电子器件完好无损，硬盘还是会出现部分或完全的工作故障。 本篇文章描述了硬盘程序保障的基本原理，硬盘的结构和地址分配。 硬盘的空间结构 对一个硬盘来说，不是所有的空间都用来储存用户的数据信息。有相当一部分空间对用户来说是看不见的，它包括服务区(Service Area)和备用区(Reserve Area)（详见图1）。 图1 服务区是用来储存服务信息，即硬盘的内部程序和一些辅助表格。备用区是用来替换用户工作区内的故障扇区和磁道。这两个区域在硬盘正常工作状态下是访问不到的。用户只能访问到工作区的数据（通常情况下，这个区域被称为硬盘的逻辑空间），而硬盘的容量标签中标注的正是这一部分空间的容量，如HDD160G LBA:320173056。一个LBA（逻辑块地址）就等于一个扇区，即512bit。这样一来，知道了一个硬盘的LBA总体数量，也就知道了硬盘容量的大小。
硬盘在正常工作（用户）状态下，对工作区（连续不断的逻辑扇区）的访问是通过LBA进行，即在0到最大LBA之间进行。 要想接触到服务区，只有在一种专门的工作状态下，即技术工作状态下才可能实现。而要想进入这一工作状态，则需要一把“钥匙”指令，给出了“钥匙”指令之后，就可以打开一组补充的技术指令。借助这些技术指令就可以进行诸如读/写服务区的扇区信息、获取服务区模块和表格配置图、获取扇区分配表、进行LBA与PCHS (Physical Cylinder Head Sector)（物理磁柱-磁头-扇区）互换、进行低级格式化，以及读/写硬盘的闪存器等操作。 服务信息 服务信息对硬盘运行来说是必须要有的，它可以分为以下几类： ——微程序的管理模块（overlay）； ——配置和设置表； ——缺陷表； ——工作记录表（SelfScan, Calibrator程序的工作结果）。 硬盘微处理器的工作程序属于硬盘工作所必需的一组程序。它包括初始诊断程序、伺服电机旋转控制程序、磁头定位程序、与硬盘控制器及缓冲存储器的信息交换程序等。所有这些合起来称作硬盘程序。在有些型号的硬盘中，工作程序被配置在微控制器的内部存储器或外部闪存器中（如2.5"的“TOSHIBA”硬盘）。但是，对大部分型号的硬盘来说，它的部分工作程序存储在磁盘的服务区上，而在电路板的缓冲存储器中，存储的是初始化程序、定位程序，以及从磁盘服务区向内存储器读与复制的工作程序初始加载器。由于程序是从服务区向微处理器的缓冲存储器中重新加载，而这里也是微处理器的工作地点，所以，它们的名字叫做“管理程序或overlay程序”（详见图2）。
硬盘内部硬件结构和工作原理详解概论
图1-1 硬盘的外观 图1-2 控制电路板 图1-3 硬盘接口 电源插座连接电源，为硬盘工作提供电力保证。数据接口是硬盘与主板、内存之间进行数据交换的通道，使用一根40针40线（早期）或40针80线（当前）的IDE 接口电缆进行连接。新增加的40线是信号屏蔽线，用于屏蔽高速高频数据传输过程中的串扰。中间的主、从盘跳线插座，用以设置主、从硬盘，即设置硬盘驱动器的访问顺序。其设置方法一般标注在盘体外的标签上，也有一些标注在接口处，早期的硬盘还可能印在电路板上。 此外，在硬盘表面有一个透气孔（见图1-1），它的作用是使硬盘内部气压与外部大气压保持一致。由于盘体是密封的，所以，这个透气孔不直接和内部相通，而是经由一个高效过滤器和盘体相通，用以保证盘体内部的洁净无尘，使用中注意不要将它盖住。 1.2 硬盘的内部结构 硬盘的内部结构通常专指盘体的内部结构。盘体是一个密封的腔体，里面密封着磁头、盘片（磁片、碟片）等部件，如图1-4所示。
图1-4 硬盘内部结构 硬盘的盘片是硬质磁性合金盘片，片厚一般在0.5mm左右，直径主要有1.8in （1in=25.4mm）、2.5in、3.5in和5.25in 4种，其中2.5in和3.5in盘片应用最广。盘片的转速与盘片大小有关，考虑到惯性及盘片的稳定性，盘片越大转速越低。一般来讲，2.5in硬盘的转速在5 400 r/min～7 200 r/ min之间；3.5in硬盘的转速在4 500 r/min～5 400 r/min之间；而5.25in硬盘转速则在3 600 r/min～4 500 r/min之间。随着技术的进步，现在2.5in硬盘的转速最高已达15 000 r/min，3.5in硬盘的转速最高已达12 000 r/min。 有的硬盘只装一张盘片，有的硬盘则有多张盘片。这些盘片安装在主轴电机的转轴上，在主轴电机的带动下高速旋转。每张盘片的容量称为单碟容量，而硬盘的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，有的甚至多达10余片，现代硬盘的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，不然控制部分就太复杂了。一个牌子的一个系列一般都用同一种盘片，使用不同数量的盘片，就出现了一个系列不同容量的硬盘产品。 盘体的完整构造如图1-5所示。
硬盘原理初探
硬盘原理初探 有关于硬盘原理的介绍并不像CPU、显卡以及声卡那样随处可见，但从各配件的重要性来看硬盘在计算机中的地位并不逊色于CPU、显卡以及声卡；对于从事信息工作的人来说，他的信息比他的计算机还重要，而他的信息就保存在硬盘里，所以从某种特定的角度来说，硬盘比其它任何一各配件都要重要．也正是由于以上的原因，近年来硬盘在速度、容量和稳定性等方面都有了长足的发展，但是无论其如何变化，它的基本原理是不变的，正所谓“万变不离其宗”．了解它的原理，对如何选择硬盘有很大的帮助． 美国、日本、韩国是世界上生产硬盘的主要厂商．美国的主要品牌有昆腾（Quantum）、希捷（Seagate）、迈拓(Maxtor)、IBM、西部数据（Western Digital）；日本有NEC、富士通（Fujitsu）；韩国的三星．三国之中美国一直是硬盘技术的领导者，日、韩二国产品的性能价格比要优于美国．Seagate，Quantum，Maxtor等是打入中国硬盘界的老手， Fujitsu，IBM，Samsung等是后来者．硬盘由磁头、磁盘、电路板和接口等部件所组成，虽然不复杂，但描述硬盘的术语以及有关于硬盘的各种技术和规定却是很多，如转速、接口技术、S．M．A．R．T技术、SPS和MaxSafe等等，下面就近年来硬盘变化较大的部件、术语和技术进行介绍． 磁头: 不用说大家也都知道，硬盘存取数据主要是靠磁头．磁头的发展先后经历了“亚铁盐类磁头（MONOLITHIC HEAD）”、“MIG（METAL IN GAP）磁头”、“薄膜磁头（THIN FILM HEAD）”．以上这些传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头，但是，硬盘的读、写却是两种截然不同的操作，为此，这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性，从而造成了硬盘设计上的局限．现在流行的MR磁头(Magnetoresistive heads)，即磁阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头（MR磁头不能进行写操作），读取磁头则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读．这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化，以得到最好的读/写性能．另外，MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读取数据的准确性也相应提高．而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因．目前市场上的新型大容量硬盘大都采用了MR磁头．另外，Quantum等几家公司已开发出一种采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头（Giant Magnetoresistive heads），它可使硬盘容量提高十倍以上，它的大量运用，必将带动硬盘业兴起一场变革． 单碟容量: 单碟容量是指单张盘片的容量，单碟容量越大，实现大容量硬盘也就越容易，寻找数据所需的时间也相对少一点．如今，PRML（PARTIAL RESPONSE MAXIMUM LIKELIHOOD）——局部响应最大相似性读磁道技术不仅使单碟容量大大增加，还加快了数据传输率，采取这一技术的硬盘性能都有较大提高．当这项技术应用于硬盘信号读取时，就能避免因磁道过窄造成的信号干扰，因而可以大幅度地提高盘片的密度．与此同时，由于磁盘密度的增大，磁头在相同时间内可以读取到更多的信号，这就意味着读取速度得以提高．而最大相似（Maximum likelihood）原理则是通过多点采样，把磁头读取到的信号与标准信号进行对比，以得出最匹配的信号再传送出去，从而大大地提高了数据读取的准确性．这是传统的“脉冲峰值检测”读取通道（analog peak detection read channels）无法做到的．PRML技术的普遍采
计算机硬盘工作原理
计算机硬盘工作原理 概括地说，硬盘的工作原理是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取数据时，将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号，再利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据，写的操作正好与此相反。另外，硬盘中还有一个存储缓冲区，这是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。由于硬盘的结构比软盘复杂得多，所以它的格式化工作也比软盘要复杂，分为低级格式化，硬盘分区，高级格式化并建立文件管理系统。 硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的单片机初始化模块进行初始化工作，此时磁头置于盘片中心位置，初始化完成后主轴电机将启动并以高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的00道，处于等待指令的启动状态。当接口电路接收到微机系统传来的指令信号，通过前置放大控制电路，驱动音圈电机发出磁信号，根据感应阻值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位，并将接收后的数据信息解码，通过放大控制电路传输到接口电路，反馈给主机系统完成指令操作。结束硬盘操作的断电状态，在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘面中心。 它的工作原理如下图： 所谓“低格”是指对一块裸盘进行划分磁道和扇区、标注地址信息、设置交叉因子、修复逻辑坏道等低层操作，“低格”需要用专门与硬盘配套的软件，由于低格将可能损伤盘片磁介质，一般没有必要对硬盘进行这种操作。而高级格式化，将做清除硬盘上的数
据，生成BOOT区信息，初始化FAT表，标注逻辑坏道等工作。对硬盘进行高级格式化通常使用操作系统自带的FORMAT(格式化磁盘)命令。 关于硬盘低格的利弊，各方说法不一，一直无定论。以往硬盘容量不大时低格是没问题的，那时大多数主板的BIOS中就提供硬盘低格的程序。随着硬盘技术的发展，容量的增大，厂家一般都不推荐对硬盘进行低格，以免使硬盘的交错因子等参数发生改变，影响硬盘的性能与寿命。但硬盘低格确实是对解决某些问题有用(如恶性病毒、逻辑坏道)，若实在需要进行低格，应尽量采用厂家专用的低格程序。另外“低格”的过程进行得很慢，若中途出现掉电死机等意外情况，将会造成非常严重的后果，而且由于“低格”时要使硬盘的低层物理特性发生一定变化，对硬盘的寿命肯定有影响，所以一般轻易不要对硬盘进行“低格”操作。
(完整word版)硬盘的存储原理和内部架构
硬盘的存储原理和内部架构2012-11-19 21:47:21 分类：服务器与存储 本来想写个文件系统的专题，结果发现对硬盘的内部架构和存储原理还是比较模糊，因为不了解“一点”硬盘的存储原理对文件系统的认识老是感觉镜花水月，不踏实。经过搜集整理资料就由了本文的问世。 借用Bean_lee兄一句话：成果和荣耀归于前辈。 首先，让我们看一下硬盘的发展史： ?1956年9月13日，IBM的IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control)是现代硬盘的雏形，整个硬盘需要50个直径为24英寸表面涂有磁浆的盘片，它相当于两个冰箱 的体积，不过其存储容量只有5MB。 ?1971年，IBM开始采用一种名叫Merlin的技术生产硬盘，这种技术据称能使硬盘头更好地在盘片上 索引。 ?1973年，IBM 3340问世，主流采用采用红色。这个大家伙每平方英寸存储1.7MB的数据，在当时已 经创了一个纪录。许多公司共享这些系统，需要时按 照时间和存储空间租用它。租赁价值为7.81美元每 兆，这个价格比当时汽油的价格还贵38%。它拥有“温 彻斯特”这个绰号，也就是我们现在所熟知的“温氏架 构”。来源于它两个30MB的存储单元，恰好是当时出
名的“温彻斯特来福枪”的口径和填弹量。至此，硬盘的基本架构被确立。 ?1979年，IBM发明了Thin Film磁头，使硬盘的数据定位更加准确，因此使得硬盘的密度大幅提升。 ?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。 ?1982年，日立发布了全球首款容量超过1GB的硬盘。这就是容量为1.2GB的H-8598硬盘。这块硬 盘拥有10片14英寸盘片，两个读写磁头。 ?1980年代末，IBM推出MR（Magneto Resistive 磁阻）技术令磁头灵敏度大大提升，使盘片的存储密 度较之前的20Mbpsi（bit/每平方英寸）提高了数十倍，该技术为硬盘容量的巨大提升奠定了基础。1991年，IBM应用该技术推出了首款3.5英寸的1GB硬盘。 ?1970年到1991年，硬盘碟片的存储密度以每年25%~30%的速度增长；从1991年开始增长到60%～ 80%；至今，速度提升到100%甚至是200%。从1997年开始的惊人速度提升得益于IBM的GMR（Giant Magneto Resistive，巨磁阻）技术，它使磁头灵敏度进一步提升，进而提高了存储密度。
硬盘的工作原理
硬盘的工作原理 ——关于eMule下载伤硬盘的话题 先说一下现代硬盘的工作原理 现在的硬盘,无论是IDE还是SCSI,采用的都是"温彻思特“技术,都有以下特点：1。磁头，盘片及运动机构密封。2。固定并高速旋转的镀磁盘片表面平整光滑。3。磁头沿盘片径向移动。4。磁头对盘片接触式启停，但工作时呈飞行状态不与盘片直接接触。 盘片：硬盘盘片是将磁粉附着在铝合金（新材料也有用玻璃）圆盘片的表面上.这些磁粉被划分成称为磁道的若干个同心圆，在每个同心圆的磁道上就好像有无数的任意排列的小磁铁，它们分别代表着0和1的状态。当这些小磁铁受到来自磁头的磁力影响时，其排列的方向会随之改变。利用磁头的磁力控制指定的一些小磁铁方向，使每个小磁铁都可以用来储存信息。 盘体：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盒中，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3600，4500，5400，7200甚至以上。 磁头：硬盘的磁头用来读取或者修改盘片上磁性物质的状态，一般说来，每一个磁面都会有一个磁头，从最上面开始，从0开始编号。磁头在停止工作时，与磁盘是接触的，但是在工作时呈飞行状态。磁头采取在盘片的着陆区接触式启停的方式，着陆区不存放任何数据，磁头在此区域启停，不存在损伤任何数据的问题。读取数据时，盘片高速旋转，由于对磁头运动采取了精巧的空气动力学设计，此时磁头处于离盘面数据区0.2---0.5微米高度的”飞行状态“。既不与盘面接触造成磨损，又能可靠的读取数据。 电机：硬盘内的电机都为无刷电机，在高速轴承支撑下机械磨损很小，可以长时间连续工作。高速旋转的盘体产生了明显的陀螺效应，所以工作中的硬盘不宜运动，否则将加重轴承的工作负荷。硬盘磁头的寻道饲服电机多采用音圈式旋转或者直线运动步进电机，在饲服跟踪的调节下精确地跟踪盘片的磁道，所以在硬盘工作时不要有冲击碰撞，搬动时要小心轻放。 原理说到这里，大家都明白了吧？ 首先，磁头和数据区是不会有接触的，所以不存在磨损的问题。 其次，一开机硬盘就处于旋转状态，主轴电机的旋转可以达到4500或者7200转每分钟，这和你是否使用FLASHGET或者ED都没有关系，只要一通电，它们就在转.它们的磨损也和软件无关。 再次，寻道电机控制下的磁头的运动，是左右来回移动的，而且幅度很小，从盘片的最内层（着陆区）启动，慢慢移动到最外层，再慢慢移动回来，一个磁道再到另一个磁道来寻找数据。不会有什么大规模跳跃的（又不是青蛙）。所以它的磨损也是可以忽略不记的。
磁盘阵列工作原理
2.1磁盘阵列工作原理 2.1.1磁盘阵列的组成 下图是磁盘阵列的示意图： O 控制器 插槽1 插槽2 插槽3 插槽 插槽 插槽 插槽 磁盘阵列主要由控制器和磁盘组组成，每个磁盘组有若干个磁盘插槽，每一个磁盘插槽可以插入一个硬盘，磁盘插槽的数量根据磁盘阵列的型号而定。控制器的作用就是管理磁盘阵列中的磁盘。一般一个磁盘阵列控制器有四个通道（channel），其中有两个设备通道（device channel），两个主机通道（host channel），每一个设备通道（device channel）接四个磁盘插槽，控制器对磁盘阵列管理结构图如下： Host1 device Chan2 chan3 backplane board 2.1.2 R AID介绍 RAID (redundant array independent disks独立的冗余磁盘阵列,原始称为redundant array inexpensive disks廉价冗余磁盘阵列)是一种磁盘阵列技术,它能够提供比单个硬盘更好的性能并通过适量冗余以提高硬盘的可靠性。 常用的RAID级别有：RAID 0、RAID 1、RAID 3、RAID 5 RAID 0不提供冗余； RAID 1提供50%冗余，即相互镜像，RAID 1至少需要两块硬盘。 RAID 3： Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4 Disk 5 Stripe1 Block 1 Block 2 Block 3 Block 4 Parity 1-4 Stripe2 Block 5 Block 6 Block 7 Block 8 Parity 5-8 Stripe3 Block 9 Block 10 Block 11 Block 12 Parity 9-12 RAID 3至少需要三块硬盘,一块硬盘专门用作校验 RAID 5： Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4 Disk 5 Stripe1 Block 1 Block 2 Block 3 Block 4 Parity 1-4 Stripe2 Block 5 Block 6 Block 7 Parity 5-8 Block 8 Stripe3 Block 9 Block 10 Parity 9-12 Block 11 Block 12 RAID 5至少需要三块硬盘,与RAID 3区别是校验区分布在三块不同的硬盘上。 2.1.3控制器对磁盘阵列空间的管理 控制器（Controller）根据所采用的RAID level把多个物理的磁盘组成一个或多个逻辑磁盘（Logical Drive），相当于硬盘的逻辑分区，这样实现了对硬盘的方便管理。 2.2磁盘阵列安装配置 2.2.1硬件组装 将磁盘阵列柜放置在两服务器中间位置。
固态硬盘工作原理
固态硬盘工作原理 固态硬盘（Solid State Drives）简称 SSD，是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元组成。 分类 固态硬盘的存储介质分为两种：一种是闪存（FLASH 芯片），另外一种是 DRAM。 基于闪存的固态硬盘是固态硬盘的主要类别，主要由控制芯片，缓存芯片和闪存芯片构成。其中控制芯片主要承担数据调配、数据中转以及连接闪存芯片和外部 SATA 接口。缓存芯片主要用于辅助控制芯片进行数据处理。而闪存芯片则是用于数据读写。
此外，基于闪存的固态硬盘中存储单元又分：SLC(Single Level Cell）单 层存储单元、MLC(Multi Leveled Cell）多层存储单元以及 TLC( Triple- cell- per-bit)三层存储单元等。 在 SLC 架构中，每 Cell 可存储 1bit 数据， MLC 架构中每 Cell 可以存 储 2bit 数据，而 TLC 架构每 Cell 可以存储 3 bit 数据。 存储原理 Flash 的最小存储单元是晶浮栅晶体管，对应于磁盘中的一个 bit 的存储 单元。SSD 中，在存储单元晶体管的栅（Gate）中，注入不同数量的电子，通 过改变栅的导电性能，来改变晶体管的导通效果，从而实现对不同状态的记录 和识别。在 SLC 架构中，栅中的电子数目多与少，带来的只有两种导通状态， 对应读出的数据就只有 0/1；MLC 架构中，栅中电子数目不同时，可以读出多 种状态，能够对应出 00/01/10/11 等不同数据。 因此，SSD 数据处理都要进行加电处理，加电的过程等同于 HDD 硬盘的 数据写入操作，断电的过程电位恢复，相当于 HDD 硬盘的擦除。数据完整的 一次 P/E 循环就是 NAND 的写入循环。因为 P/E 循环次数是有限的，这也就 直接影响到 SSD 的寿命。但是根据存储架构的不同，SDD 的寿命也是有差别 的。 由于 SLC 结构简单，在写入数据时电压变化的区间小，所以寿命较长，传 统的 SLC NAND 闪存可以经受 10 万次的读写。而且因为一组电压即可驱动，所 以其速度更好；而 MLC 采用较高的电压驱动，通过不同级别的电压在一个块中 记录两组位信息，这样就可以将原本 SLC 的记录密度理论提升一倍。不过， MLC 的缺点也很明显，其写入寿命较短，读写方面的能力也比 SLC 低；.TLC 采 用三层存储单元，因此可以以较低的成本实现更大的容量。但是，由于 TLC 拥有 多达 8 个电平状态，因此在电位控制上更加复杂，特别是写入速度会大受影响，延迟增加。加之众多的电平状态，其使用寿命更短。
硬盘录像机工作原理：
硬盘录像机工作原理： 1、视频模——转换器是将视频模拟信号转换成数字信号 2、视频处理器用来处理视频信号，调整图像大小，提供PCI介面。 3、数字信号处理器是专门负责数字压缩功能，它相当于一个CPU与掩膜存 储器 起始存储器、映像数据库一起构成一个数字压缩处理单元 工作原理： 1、录像 在录像时由硬盘录像机的应用程序和操作系统通过PC的CPU对视频处理器下指令，由它通知视频模——数转换器截取图像信号，该信号经压缩处理后送入PC机存盘。 2、回放 回放过程是将保存与磁盘上的压缩文件通过应用程序在PC上解压缩，而不需要视频卡的支持 3、监控 在监控时由硬盘录像机的应用程序和操作系统通过PC的CPU对视频处理器下指令，由它通知视频模数转换器截取图像信号，该信号不经压缩处理，直接由视频处理器送入PC机。 4、报警 当报警功能被激活时，应用程序对送入的图像数据中被框选的一段数据进行检测，如有异动时将由操作系统告知声卡播放出报警声。 5、录音 系统通过软件控制音频后压缩卡把声音录制下来，并与视频文件连接，播放时应用程序会同时处理视频和声音文件，一并播放出来。 6、远端监看 先由本地机的应用程序告知操作系统，操作系统告知本地网络连接器完成接网动作。当远地网络连接器被接上时，本地机的应用程序告知操作系统，操作系统通过两地网络连接器和局域网（广域网）发送指令告知远端操作系统，远端操作系统通知远端机的应用程序，远端机的应用程序开始先停下正在执行的其它命令，响应本地机的指令，送出准备发送的信息给本地机。本地机应用程序
接到准备发送指令后，当准备工作完成时，会回应可以发送准备接收的信息到远地PC机，远地PC机收到信息后开始录像，并把压缩的图像信息编码送给本地机。最后，由本地机对图像进行解码并还原为一帧帧的图像。 系统主要功能： 1、多路画面实时录像。具有1—16路画面实时录像功能，具有多种录像触 发模式：手动录像、定时录像、报警录像、视频移动帧测录像。其中定时录像、视频移动帧测录像、报警录像时间段可以设置。 2、多路画面实时显示。具有1—16路画面实时显示功能，具有多种显示方 式；系统将会自动提供小于路数的分割方式，满足前端控制要求。 3、图像压缩质量设置。视频采集率、图像压缩质量、帧率可根据需要进行 调节 视频采集率：384 x 288 768 x 288
硬盘工作原理
硬盘工作原理 硬盘工作原理 概括地说，硬盘工作原理是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取数据时，将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号，再利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据，写的操作正好与此相反。另外，硬盘中还有一个存储缓冲区，这是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。由于硬盘的结构比软盘复杂得多，所以它的格式化工作也比软盘要复杂，分为低级格式化，硬盘分区，高级格式化并建立文件管理系统。 硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的单片机初始化模块进行初始化工作，此时磁头置于盘片中心位置，初始化完成后主轴电机将启动并以高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的00道，处于等待指令的启动状态。当接口电路接收到微机系统传来的指令信号，通过前置放大控制电路，驱动音圈电机发出磁信号，根据感应阻值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位，并将接收后的数据信息解码，通过放大控制电路传输到接口电路，反馈给主机系统完成指令操作。结束硬盘操作的断电状态，在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘面中心。 为了使您更深入的了解硬盘工作原理，https://www.sodocs.net/doc/f81965143.html,特别给您找到了深入介绍硬盘的资料，请您关注：硬盘工作原理-图片介绍 硬盘作为数据的载体，是电脑用户们最熟悉不过的PC配件了。不过大多数用户平时都是看到硬盘的外表，对于其精密的内部了解可能就不多了。其实硬盘的内部结构也没有想象中的那么复杂，硬盘工作原理也比较简单，下面的这篇文章将为初级读者展示硬盘内部结构及硬盘工作原理，通过拆解让大家对硬盘内部原理有一定的认识。 这次为大家介绍的，是老一代用户比较熟悉的曾经风靡一时的腾龙3代 60GXP硬盘。虽然经历了风光无限美的玻璃硬盘最后因为翻修极高而退出了历史舞台，但是60GXP作为硬盘技术的革新突破点，还是能作为硬盘发展史上的聚焦点而载入史册。注意：笔者要郑重地提醒大家，像本文所介绍这样拆解硬盘
硬盘的分类和工作原理
硬盘厂商：硬盘厂商比较大的有IBM、Quantum （昆腾）、Seagate(希捷)、Maxtor(迈拓)、西部数据(Western Digital)，此外还有Samsung （三星）、Fujitsu（富士通）、JTS、NEC（日电）等 硬盘分类： 接口分类：SCSI 和光纤通道四种，IDE 接口硬盘多用于家用产品中，也部分应用于服务器ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA 等接口都属于IDE 硬盘，SCSI 接口的硬盘则主要应用于服务器市场，而光纤通道只在高端服务器上，价格昂贵。SATA 主要应用于家用市场，有SATA、SATAΙΙ、SATA ΙΙΙ，是现在的主流 尺寸分类：3.5英寸和2.5英寸（笔记本和移动硬盘），当今笔记本硬盘市场85%以上的份额被Hitachi(日立、IBM)、Toshiba(东芝)和富士通这三家公司占领.现在Iomega公司计划在2004年中期推出采用DCT(数字捕捉技术)的移动式1.8英寸硬盘。这种硬盘小到可以装进笔记本电脑的PC Card中，容量可达到2.5GB以上，而价格仅10美元. 速度分类：转速有5400rpm、7200rpm几种，还有10000rpm,15000rpm 或者更高。最高外部传输速率，IDE 100MB/S ;SATA1 150MB/S ;SATA2 300MB/S ;SATA3 600MB/S 传统硬盘——机械硬盘，（港台称之为硬碟，英文名：Hard Disc Drive 简称HDD ，全名温彻斯特式硬盘（Winchester硬盘）
）固态硬盘——（Solid State Disk或Solid State Drive，简称SSD），作电子硬盘或者固态电子盘 工作原理：
硬盘物理原理
1.笔记本电脑硬盘的工作原理 硬盘利用特定磁粒子的极性记录数据。磁头在读取数据时，将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号，然后利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据;写的操作正好与此相反。 另外，硬盘中还有一个存储缓冲区，是为协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设。由于硬盘的结构比软盘复杂，所以其格式化也比软盘复杂，分为低级格式化、硬盘分区、高级格式化及建立文件系统。硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的单片机初始化模块完成初始化，此时磁头置于盘片中心位置。初始化后，主轴电机将启动并以高速旋转，装载磁头的小车机构移动将浮动磁头置于盘片表面的00道，处于等待命令的启动状态。 当接口电路接收到电脑系统传来的命令信号后通过前置放大控制电路驱动音圈电机发出磁信号。根据感应阻值变化的磁头正确定位盘片数据信息，并将接收后的数据信息解码通过放大控制电路传输到接口电路，反馈给主机系统完成命令操作。结束硬盘操作的断电状态在反力矩弹簧的作用下将浮动磁头驻留到盘面中心。 2.笔记本电脑硬盘结构 由于受到笔记本电脑尺寸的限制，笔记本电脑硬盘也不能做得很大。第一代产品面世之时，笔记本电脑硬盘的17mm的厚度几乎没有什么机型可以装配，还有过高的发热量和噪声等。在第二代产品中，硬盘厂商将这个厚度降到了12.5mm。12.5mm可以使4200r/min硬盘顺利地装入普通笔记本电脑，但是对笔记本电脑不断向超轻薄方向发展的趋势，它却难有作为。 在过去的两年中，笔记本硬盘12.5mm产品已经逐渐被9.5mm产品所替代。这样就为轻薄笔记本电脑的发展奠定了基础。但这还只是厚度的改变，其外形并没有发生改变，它们仍然都是 2.5英寸的硬盘。也就是说，它们的盘片大小都是一样的。 就在 2.5英寸9.5mm的硬盘正在大行其道时， 1.8英寸的硬盘悄然走入了人们的视野。可以说，目前 1.8英寸笔记本硬盘技术已经成熟。它对超轻薄笔记本电脑的发展提供了必要的条件。 3.笔记本电脑硬盘接口 硬盘接口一直是人们关心的技术，随着笔记本电脑其他配件(如CPU、内存、显示等子系统)性能的大步迈进，硬盘的接口传输率越来越体现出它在整个电脑系统的瓶颈效应，硬盘接口问题越来越受到人们的关注。硬盘接口有电源接口与数据接口，其中电源插口与主机电源相连，为硬盘提供电力。数据接口则是硬盘数据和主板控制器之间传输交换的纽带，
硬盘存储原理的详细解读
硬盘原理的详细解读 （一） 一、硬盘原理之硬盘的组成 硬盘大家一定不会陌生，我们可以把它比喻成是我们电脑储存数据和信息的大仓库。一般说来，无论哪种硬盘，都是由盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份组成。 图1 硬盘组成图 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。磁头可沿盘片的半径方向动作，而盘片以每分钟数千转到上万转的速度在高速旋转，这样磁头就能对盘片上的指定位置进行数据的读写操作。
图2 盘片组成图 由于硬盘是高精密设备，尘埃是其大敌，所以必须完全密封。 二、硬盘原理之硬盘的工作原理 硬盘在逻辑上被划分为磁道、柱面以及扇区。 图3 磁道、柱面以及扇区
硬盘的每个盘片的每个面都有一个读写磁头，磁盘盘面区域的划分如图所示。 图4 磁盘盘面区域的划分 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。 早期的硬盘在每次关机之前需要运行一个被称为Parking的程序，其作用是让磁头回到启停区。现代硬盘在设计上已摒弃了这个虽不复杂却很让人不愉快的小缺陷。硬盘不工作时，磁头停留在启停区，当需要从硬盘读写数据时，磁盘开始旋转。旋转速度达到额定的高速时，磁头就会因盘片旋转产生的气流而抬起，这时磁头才向盘片存放数据的区域移动。 盘片旋转产生的气流相当强，足以使磁头托起，并与盘面保持一个微小的距离。这个距离越小，磁头读写数据的灵敏度就越高，当然对硬盘各部件的要求也越高。早期设计的磁盘驱动器使磁头保持在盘面上方几微米处飞行。稍后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。 气流既能使磁头脱离开盘面，又能使它保持在离盘面足够近的地方，非常紧密地跟随着磁盘表面呈起伏运动，使磁头飞行处于严格受控状态。磁头必须飞行在盘面上方，而不是接触盘面，这种位置可避免擦伤磁性涂层，而更重要的是不让磁性涂层损伤磁头。 但是，磁头也不能离盘面太远，否则，就不能使盘面达到足够强的磁化，难以读出盘上的磁化翻转（磁极转换形式，是磁盘上实际记录数据的方式）。