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硬盘的数据结构

硬盘的数据结构
硬盘的数据结构

一个完整硬盘的数据应该包括五部分:MBR,DBR,FAT,DIR区和DATA区。其中只有主引导扇区是唯一的,其它的随你的分区数的增加而增加

硬盘分区后逻辑结构图中用淡红色标明的扇区(尤以主引导扇区和第一分区引导扇区为最)是易受病毒攻击的扇区

(一)主引导扇区(0扇区)

主引导扇区位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区,包括硬盘主引导记录MBR(Main Boot Record)和分区表

DPT(Disk Partition Table)。

主引导程序代码又称第一关键代码,它的作用是找出系统当前的活动分区,负责把对应的一个操作系统的引导记录即当前活动分区的引导记录载入内存。此后,主引导记录就把控制权转给该分区的引导记录。如果主引导记录被病毒覆盖、清零,或者被某些分区软件改写,则可以用相应DOS版本的FDISK/mbr命令加以更正。

0扇区示意图

主引导扇区即主引导记录MBR(Master Boot Record),是硬盘的第一个物理扇区(0柱面,0磁头,1扇区),也就是硬盘的"0"扇区。在它的512个字节中,包括三部分:

主引导程序代码,占446字节(第一关键代码)

硬盘分区表HDPT,占用64字节(第二关键代码)

主引导扇区结束标志AA55H(第三关键代码)

硬盘的总分区数为什么不能大于4的原因(需要建立扩展分区)。

在主分区最多只能分四个主分区

不管硬盘有多大,最多也只能有四个主分区(扩展分区也是一个主分区)。通常在WIN98下使用FDISK分区工具分区时,只分了一个活动分区和一个扩展分区。

16字节表示的意义

磁头(0-254)、柱面(0-1023 )、扇区(1-63) 由来

每一分区的第1至第3字节是该分区起始地址。其中第1字节为起始磁头号(面号);第2字节的低6位为起始扇区号,高2位则为起始柱面号的高2位;第3字节为起始柱面号的低8位。因此,分区的起始柱面号是用10位二进制数表示的,最大值为210 = 1024,因逻辑柱面号从0开始计,故柱面号的显示最大值为1023。同理,用6位二进制数表示的扇区号不会超过26 - 1 = 63;用8位二进制数表示的磁头号不会超过28 - 1 = 255

16进制填写问题

(二)操作系统引导扇区(63)扇区

磁盘的逻辑O扇区统称为DOS引导扇区,又称为BOOT区(DBR)。它通常位于硬盘的0磁头、1柱面、l扇区,是操作系统可以直接访问的第一个扇区,它包括一个引导程序和一个被称为BPB的本分区参数记录表。引导程序的主要任务是当MBR将系统控制权交给它时,判断本分区跟目录前两个文件是不是操作系统的引导文件(以DOS为例,即是IO.sys

自MSDOS.sys)。如果确定存在,就把其读入内存,并把控制权交给该文件。

BPB参数块记录着本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、硬盘介质描述符、根目录大小、FAT个数,分配单元的大小等重要参数。

DBR默认占用32个扇区,实际只用第一个(即0扇区),其中第6个扇区是第1个扇区的备份。由格式化产生。

63扇区

63扇区一般也称做进入分区的I/O表或Boot 区。

69扇区

用Fdisk分区的硬盘一般在69扇区有一个63扇区的备份,在数据修复中通常是有帮助的。BPB中每个字段的字节偏移、长度和含义

(2)DBR的主要功能和工作流程

1)重新设置引导驱动器。

2)将根目录的第一个扇区(即根目录FDT中的前16个文件项)装载到内存。

3)检查FDT中的前两个文件是否为DOS的两个系统隐藏文件。

4)将其中一个系统隐藏文件IO.SYS装载到内存。

5)将控制权交给该系统隐藏文件IO.SYS。

文件分配表(FAT)

FAT(File Allocation Table)

即文件分配表,是DOS/Win9x系统的文件寻址系统,为了数据安全起见,FAT一般做两个,第二FAT为第一FAT的备份, FAT区紧接在OBR之后,其大小由本分区的大小及文件分配单元的大小决定.

FAT表

第一份一般在逻辑的第95扇区,第二份开始位置在第一份FAT结束的下一扇区).

作用:FAT表保存着文件段与段之间的连接信息,所以操作系统在读取文件时,总是能够准确地找到文件各段的位置并正确读出。为了实现文件的链式存储,硬盘上必须准确地记录哪些簇已经被文件占用,还必须为每个已经占用的簇指明存储后续内容的下一个簇的簇号FAT的特征字符串:F8 FF FF 0F(所在扇区的起始处第1-4字节)。

(2)FAT表项赋予不同值时的含义

根录区(ROOT)1

DIR是Directory即根目录区的简写,DIR紧接在第二FAT表之后,只有FAT还不能定位文件在磁盘中的位置,FAT还必须和DIR配合才能准确定位文件的位置。

DIR记录着每个文件(目录)的起始单元(这是最重要的)、文件的属性等。

FAT32系统DIR与DA TA在一起。

根目录(ROOT)2

操作系统根据根目录中的起始簇,结合FAT表就可以知道文件在数据区中的具体位置和大小了。根目录区扇区数用下式计算:

根目录区扇区数= 根目录项数* 32 / 每扇区字节数

每个目录项恰好32字节长,存储着目录所含文件或下级子目录的名称、属性、长度、日期、时间和起始簇号

数据区

数据区是真正意义上的数据存储的地方,FAT32分区的FAT表之后,占据硬盘大部分空间。当将数据复制到硬盘时,数据就存放在数据区。

数据区开始扇=63+32+2*FAT+1

硬盘逻辑概念

磁头(0-254)、

柱面(0-1023 所有盘片构成的)、

扇区(1-63)、

磁道(每磁道共63个扇区)、

Boot区MBR

I/O表(63扇区的别称)DBR

FAT(每分区2份FAT表,第一份在95扇区)表、

目录区DIR、

数据区data

系统文件分区(FAT32、NTFS)、

簇(存储文件的最小单位第一个簇的开始值为2)、

文件系统(FAT32、NTFS)

FAT32:在Windows 2000 中,可以格式化一个不超过32 GB 的FAT32 卷,最大文件为4

GB。簇的大小是变化的,16-32GB是16KB。

NTFS(新技术文件系统):可以格式化最大的容量为2 TB,最大文件64GB。簇的大小2GB 以上(-2TB)的分区都是4KB.

各种文件系统的区别

系统管理文件是以簇为最小单位的,簇是由扇区组成的,不同的文件系统组成族的扇区数是不同的,具体

硬盘内部如此精彩——硬盘构造再揭秘

硬盘内部如此精彩——硬盘构造再揭秘 组装也是高科技 谈起参观WD泰国硬盘工厂,我们必须要明确的一点是,如果不加特别解释的话,我们通常所说的“硬盘工厂”,指的都是硬盘整机(即“硬盘驱动器”)组装厂。CPU的制造过程中也有封装的步骤,可以把这一步拿出来单独成立封装测试厂,但我们很难把CPU明确地再分解成若干部件,每种部件都有特定的供应商——要真这样的话Intel的CPU工厂只靠做些组装的活儿就能获取高额利润,那钱赚得岂不是太容易? 如果要类比的话,硬盘工厂(即整机组装厂,下同)应该与光驱生产厂更为接近,前者要用到的磁头、盘片及马达与后者要用到的光头、马达等往往都来自于供应商,大家做的都是一个组装的工作。更通俗一些的话,还可以想想PC的生产:CPU来自于Intel或AMD,主板来自于华硕、微星等有名或无名的大厂小厂,内存(条)来自于三星、英飞凌……这是大家最熟悉的组装过程了。当然,这些比喻那些硬盘供应商们听了会生气的,别的不说,就凭现代硬盘的(温彻斯特)工作原理要求内外部空气要相对隔绝这一点,就需要硬盘工厂斥巨资建立并维护Class 100(100级)甚至Class 10(10级)的净室,关键的生产步骤都在里面进行,技术要求和难度都远非PC和光驱的生产所能相比——不然,硬盘厂商也不至 于像现在这样“屈指可数”啊。 在净室中操作的工人们。环境要求:温度20℃±3℃,相对湿度40%~65%,直径大于0.5微米的微粒不超过100个,大于0.3微米的不超过300个。不同的工厂上述条件会有 出入,但都是很严格的。

当然,硬盘整机的制造是“来料加工”的组装过程,并不意味着硬盘厂商不具备部件的研发和生产能力。日立(Hitachi GST,以前的IBM硬盘部门)和希捷(Seagate)都采用所谓的垂直整合模式,即能够包办从磁头、盘片的研发生产直至硬盘整机制造的全过程。就像希捷公司台湾技术行销经理朱秋男先生所说,希捷拥有从部件到硬盘驱动器的全线技术,生产硬盘所用到的主要零部件中只有马达来自于日本厂家(在中国和泰国生产)。当然,这样做的代价也是巨大的,譬如希捷公司从2003年7月至2004年6月的硬盘技术研发投入达到了6.66亿美元,而在此期间其总收入为62.3亿美元,净收入5.29亿美元(若排除2004年4~6月的重组费用,为5.66亿美元)。 相比之下,WD(西部数据)公司采用的(在部件技术上的)跟随策略成本就要低很多,所冒的风险也小。同期WD的总收入为30.47亿美元,净收入1.513亿美元(若排除2003年第三季度收购Read-Rite的费用,为1.993亿美元),而在此期间的研发投入为1.84亿美元。即使考虑到不同的公司在不同时期经营业绩和研发投入会有一定的波动,这种对比 也是颇具参考价值的。 站在不同的角度去解读上述数据会得出不同的结论。笔者认同高投入才能有高产出的观点,希捷公司较高水平的利润率就与其高研发投入有很大的关系。不过,这样无疑会抬高硬盘行业的门槛,特别是对WD、三星等以生产较低利润的台式机硬盘为主的厂商更是如此——如果所有的硬盘厂商都必须采用垂直整合的业务模式,那么硬盘行业的格局就不会是今天这个样子。在这方面我们可以想想PC行业,虽然更有技术含量的IBM最终退出了这个自己一手开创的市场,但如果没有高度的分工合作带来的市场繁荣,今天用得起计算机的人能有这 么多吗? 越扯越远了,就此打住,言归正传。 部件举例之磁头上岗记(上) 强求每家硬盘厂商都走垂直整合之路不现实,但尽可能地掌握一些关键部件的技术却很有必要。特别是在盘片存储密度越来越高、磁头尺寸越来越小,以至一度因遭遇技术瓶颈而被迫放缓单碟容量提升速度的今天,缺乏盘片和磁头技术储备的硬盘厂商将会在新产品的推出上处于不利地位。迈拓(Maxtor)在2001年9月将MMC Technology变成了自己的全资子公司,现在后者已经是它最大的盘片提供者;WD则在2003年7月收购了磁头供应商Read-Rite,现在其位于加州Fremont的晶圆制造厂即得自该交易。垂直整合不是万能的, 但离核心技术太远是很容易无能的。 笔者没有去过Fremont,但有幸参观过日立GST设在深圳的磁头生产工厂。与硬盘工厂一样,磁头厂也不允许随便拍照,好在WD在其为此次访问专门准备的会议室里摆放了磁头生产过程中各个阶段的产品,我们可以一一展示给大家。

硬盘内部结构图解

硬盘内部结构图解 平时大家在论坛上对硬盘的认识和选购,大都是通过产品的外型、性能指标特征和网站公布的性能评测报告等方面去了解,但是硬盘的内部结构究竟是怎么样的呢,所谓的磁头、盘片、主轴电机又是长什么样子呢,硬盘的读写原理是什么,估计就不是那么多人清楚了。所以我就以一块二手西数硬盘WD200BB为例向大家讲解一下硬盘的内部结构,让硬件初学者们能够对硬盘有一个更深的认识。 在动手之前,先了解一些硬盘的结构理论知识。总得来说,硬盘主要包括: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。由于硬盘是精密设备,尘埃是其大敌,所以必须完全密封。现在先贴上今日的主角西数WD200BB硬盘的“玉照”,它是容量为20G的7200转的普通3.5寸IDE硬盘,属于比较常见的产品,也是用户最经常接触的。除此之外,硬盘还有许多种类,例如老式的普通IDE硬盘是5.25英寸,高度有半高型和全高型,还有体积小巧玲珑的笔记本电脑,块头巨大的高端SCSI硬盘及非常特殊的微型硬盘。

在硬盘的正面都贴有硬盘的标签,标签上一般都标注着与硬盘相关的信息,例如产品型号、产地、出厂日期、产品序列号等,上图所示的就是WD200BB的产品标签。在硬盘的一端有电源接口插座、主从设置跳线器和数据线接口插座,而硬盘的背面则是控制电路板。从下图中可以清楚地看出各部件的位置。总得来说,硬盘外部结构可以分成如下几个部份:

硬盘主要参数

硬盘(英文名:Hard Disc Drive,简称HDD,全名:温彻斯特式硬盘)作为电脑主要的存储设备之一,可以说在整个电脑系统中起着重要的作用,因为我们大多数的数据都是通过硬盘来存储的,这些数据比硬盘本身甚至整台电脑都要宝贵许多。 探秘硬盘内部结构 而我们平时了解硬盘,主要是从外观以及容量、性能等各种参数去认识,它的内部结构到底是怎么样的?相信多数人都不是很清楚。今天笔者就通过工具把一块硬盘大卸八块,跟大家一起探秘一下硬盘内部精密的结构,一起来看下吧。 另外有一点需要提醒大家:没事千万不要随意打开硬盘的外壳,因为硬盘的内部是不能沾染灰尘的,否则立即报废。我们本次的硬盘是已经不能使用的了,所以看了本篇文章的童鞋拆硬盘后导致硬盘坏了可不要来找我,嘿嘿。

在实际动手之前,我们先来了解一下硬盘结构的理论知识。总得来说,硬盘主要包括:盘片、磁头、盘片主轴、控制电机马达、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份。 一般在硬盘的正面都贴有硬盘的标签,标签上一般都标注着与硬盘相关的信息,例如产品型号、产地、出厂日期、产品序列号等。而硬盘的背面则是控制电路板,同时在硬盘的一端有数据接口和供电接口设计。

要拆解硬盘,工具是必不可少的。由于硬盘的安装螺丝是使用特殊的内六角螺丝,而且螺丝中心呈凹形,所以使用普通螺丝刀是没法拧开的。 拆掉六个螺丝之后就可以将电路板分离出来,这时可以看到,电路板和硬盘体之间还有一层软垫,以减免两者间发生短路的几率。

从上图可以看到,该硬盘采用了Marvell 88i8845E-BHY2主控芯片,内部集成了32MB缓存,而电机控制芯片则来自于SMOOTH的L7251。 出处:pconline 2010年09月09日作者:天涯为客责任编辑:lvke 要想打开硬盘,我们首先要把硬盘正面的9个安装螺丝拆卸下来。从上图可以看到,除了外围的7个螺丝外,硬盘的标签下面还隐藏有2个螺丝,大家拆卸时需要注意。

硬盘结构图

硬盘几种结构 硬盘是电脑中存贮数据的重要部件,可是由于它长期被封闭在机箱内部,属于那种“幕后英雄”,所以大部分用户可能对其了解不是很透彻。没有关系,在这里,我们将一起去冒险,对它作一个全面的了解吧。 由于SCSI硬盘平时我们接触较少,因此我们目前所提到的硬盘一般指的是IDE接口的硬盘。这种硬盘多属于温盘(Winchester),由头盘组件(HDA,Head Disk Assembly)与印刷电路板组件(PCBA,Print Circuit Board Assembly)组成。平时我们了解硬盘,多是从产品外观、产品特征及磁盘性能等方面去认识,那么硬盘的内部到底是什么样呢?相信许多用户都不太清楚,毕竟谁都不会去冒冒失失地将硬盘拆开来,所以了解硬盘内部结构的机会实在太少了。那么就随着我一起来看看吧。 1、硬盘外部结构 (1)接口:接口包括电源接口插座和数据接口插座两部分,其中电源插座就是与主机电源相连接,为硬盘正常工作提供电力保证。数据接口插座则是硬盘数据与主板控制芯片之间进行数据传输交换的通道,使用时是用一根数据线将其与主板IDE接口或与其他控制适配器的接口相连接,经常听说的40针、80芯的接口电缆也就是指数据线,数据接口可以分成IDE 接口和SCSI接口两大派系(见图1)。 图1 SCSI接口 (2)控制电路板:大多数的控制电路板都采用贴片式焊接,它包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、高速缓存、控制与接口电路等。在电路板上还有一块ROM芯片,里面固化的程序可以进行硬盘的初始化,执行加电和启动主轴电机,加电初始寻道、定位以及故障检测等。在电路板上还安装有容量不等的高速数据缓存芯片。读写电路的作用就是控制磁头进行读写操作。磁头驱动电路直接控制寻道电机,使磁头定位。主轴调速电路是控制主轴电机带动盘体以恒定速率转动的电路。缓存(Cache)对磁盘性能所带来的作用是毋庸置疑的,在读取零碎文件数据时,大缓存能带来非常大的优势。 (3)外壳:硬盘的外壳与底板结合成一个密封的整体,正面的外壳保证了硬盘盘片和机构的稳定运行。在固定面板上贴有产品标签,上面印着产品型号、产品序列号、产地、生产日期等信息,由此我们可以对这款产品作一番大致的了解。除此,还有一个透气孔,它的作用就是使硬盘内部气压与大气气压保持一致。另外,硬盘侧面还有一个向盘片表面写入伺服信号的Servo孔。 Servo孔的作用是向硬盘盘片写入伺服信号 2、硬盘内部结构 拆下控制电路板后再将外面的保护面拆后就现出了硬盘的内脏(见图4)。它由磁头、盘片、主轴、电机、接口及其他附件组成,其中磁头盘片组件是构成硬盘的核心,它封装在硬盘的净化腔体内,包括有浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片、主轴驱动装置及前置读写控制电路这几个部分。将硬盘面板揭开后,内部结构即可一目了然。

固态硬盘基础知识

固态硬盘基础知识 作者:长风傲天 写在前面:最近固态硬盘降价,看论坛的情况也有不少景友入手了,只是没见过几位同学真正理解固态硬盘的原理和使用方法。所以写一些东西出来,还请各位方家指正。 部分内容及配图来自PCEVA论坛超级版主neeyuese,在此表示最诚挚的敬意和感谢。 我已经尽量避免写过多不易理解的概念,所以难免会有一些说法有问题,还请谅解。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1楼:固态硬盘基本原理 2楼:固态硬盘正常使用指南 3楼:固态硬盘选购的品牌参考 不想看原理的童鞋请往下走。鸡蛋板砖随意。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 机械硬盘的工作原理 要理解固态硬盘(Solid State Drive)的基本原理,首先得研究一下普通机械硬盘。借用网上的一 张图片: 上图是一款双碟的机械硬盘。任何机械硬盘的结构都是一样的:电路板上的主控制器芯片负责与芯片组之间的通信并且控制硬盘内部的运转;盘片是用磁性材料做成的,固定在硬盘中部的马达上旋转(这里就有了转速的区别:5400rpm指的是每分钟盘片旋转5400转,7200rpm则是每分钟7200转);磁头(图中那个近似于三角形的部件)则沿着盘片的径向移动。磁头的移动过程就是硬盘寻道的过程(这句话不太严谨,但是除了断电归位等情况之外绝大部分情况下都是)。至于“寻道”,则是和盘片的结构有关。

硬盘的内部结构图解

硬盘的内部结构图解 平时大家在论坛上对硬盘的认识和选购,大都是通过产品的外型、性能指标特征和网站公布的性能评测报告等方面去了解,但是硬盘的内部结构究竟是怎么样的呢,所谓的磁头、盘片、主轴电机又是长什么样子呢,硬盘的读写原理是什么,估计就不是那么多人清楚了。所以我就以一块二手西数硬盘WD200BB为例向大家讲解一下硬盘的内部结构,让硬件初学者们能够对硬盘有一个更深的认识。 在动手之前,先了解一些硬盘的结构理论知识。总得来说,硬盘主要包括: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。由于硬盘是精密设备,尘埃是其大敌,所以必须完全密封。 现在先贴上今日的主角西数WD200BB硬盘的“玉照”,它是容量为20G的7200转的普通3.5寸IDE硬盘,属于比较常见的产品,也是用户最经常接触的。除此之外,硬盘还有许多种类,例如老式的普通IDE硬盘是5.25英寸,高度有半高型和全高型,还有体积小巧玲珑的笔记本电脑,块头巨大的高端SCSI硬盘及非常特殊的微型硬盘。

在硬盘的正面都贴有硬盘的标签,标签上一般都标注着与硬盘相关的信息,例如产品型号、产地、出厂日期、产品序列号等,上图所示的就是WD200BB的产品标签。在硬盘的一端有电源接口插座、主从设置跳线器和数据线接口插座,而硬盘的背面则是控制电路板。从下图中可以清楚地看出各部件的位置。总得来说,硬盘外部结构可以分成如下几个部份: 一、硬盘接口、控制电路板及固定面板: (1)、接口。接口包括电源接口插座和数据接口插座两部份,其中电源插座就是与主机电源相连接,为硬盘正常工作提供电力保证。数据接口插座则是硬盘数据与主板控制芯片之间进行数据传输交换的通道,使用时是用一根数据电缆将其与主板IDE接口或与其它控制适配器的接口相连接,经常听说的40针、80芯的接口电缆也就是指数据电缆,数据接口主要分成IDE接口、SATA接口和SCSI接口三大派系。 (2)、控制电路板。大多数的控制电路板都采用贴片式焊接,它包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。在电路板上还有一块ROM芯片,里面固化的程序可以进行硬盘的初始化,执行加电和启动主轴电机,加电初始寻道、定位以及故障检测等。在电路板上还安装有容量不等的高速数据缓存芯片,在此块硬盘内结合有2MB 的高速缓存。 (3)、固定面板。就是硬盘正面的面板,它与底板结合成一个密封的整体,保证了硬盘盘片和机构的稳定运行。在面板上最显眼的莫过于产品标签,上面印着产品型号、产品序列号、产品、生产日期等信息,这在上面已提到了。除此,还有一个透气孔,它的作用就是使硬盘内部气压与大气气压保持一致。

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)。

硬盘的逻辑构造

计算机是如何从硬盘引导操作系统Windows ,Linux 的? ——硬盘的逻辑结构介绍—— 作者:ygps2002@https://www.doczj.com/doc/402452550.html, 概要:结合本人实际使用的笔记本电脑情况,对计算机硬盘的分区基本知识,操作系统的引导(计算机的启动)过程,文件系统格式的主要区别等计算机基础知识进行了较详细说明,重要内容配有实际详细截图,即使没有计算机基础知识也可以一目了然,读后茅塞顿开,原来每天使用的计算机是这样启动滴!能给非计算机专业用户普及知识,计算机专业人员些许资料参考,深感安慰。本文所有的分区说明均以Windows 文件系统为参照,其他文件系统格式请慎重参考。 Key words(关键字): ? Disk(磁盘), ? Partition(分区), ? MBR(Master Boot Record/主引导区), ? PBR(Partition Boot Record/分区引导区), EPBR (Extension Partition Boot Record ) ? Cylinder(柱面),Sector(扇区),Head(磁头),CHS(Cylinder Head Sector), ? 主分区(primary partition),扩展分区(extension partition), ? 逻辑分区(logical partition),活动分区(active partition), ? 文件系统(File System),文件系统格式(File System Type) ? 双系统(dual boot ) ? IPL (Initial Program Loader ) ? MFT (Master File Table ) 一,硬盘保存数据的基本知识 硬盘(Hard Disc )的名称由来主要是相对于软盘而来,计算机大发展的前期,保存数据用的媒介主要有软盘,硬盘。硬盘是将带有磁性的多枚碟片封存在硬质壳体内,对外(计算机)用标准接口(IDE 、SCSI 、SATA 、SAS ,光纤等)来进行连接,交换数据。为了保存数据,硬盘的物理及逻辑单元划分非常重要,早期的时候,主要的划分参数跟物理构造是密不可分的。发展到现在,硬盘的物理构造(图 1.1)已经发生了结构性的变化,但对硬盘的主要参数(用于保存数据的逻辑,控制等)依然沿用了早期的术语,虽然实际物理硬盘中不一定有对应的事物。下面对几个主要概念进行介绍。 1, 简单的物理原理图(图1.2) 虽然今天的硬盘物理构造千差万别,但存取数据的逻辑构造依然沿用了早期确定下来的标准,主要有三个参数: Cylinder :柱面, Head :磁头数, Sector :扇区。 图1.2中的Platter 俗称碟片,或者盘片,每一枚 盘片上均配有一个磁头用于读取存储在盘片上的数据,想象一下看VCD 或DVD 时的盘片,它只有一面保存数据,所以只有一个磁头(Head )。碟片可以高速转动,而磁头固定在沿碟片圆心到外缘边际的任意一处半径上,可以沿半径向内靠近圆心,或向外到达碟片 图1.1 硬盘的内部物理构造 图1.2 硬盘的逻辑示意图

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CHS详解

硬盘的DOS管理结构 1.磁道,扇区,柱面和磁头数 硬盘最 基本的 组成部 分是由 坚硬金 属材料 制成的 涂以磁 性介质 的盘 片,不 同容量 硬盘的 盘片数 不等。 每个盘片有两面,都可记录信息。盘片被分成许多扇形的区域,每个区域叫一个扇区,每个扇区可存储128×2的N次方(N=0.1.2.3)字节信息。在DOS中每扇区是128×2的2次方=512字节,盘片表面上以盘片中心为圆心,不同半径的同心圆称为磁道。硬盘中,不同盘片相同半径的磁道所组成的圆柱称为柱面。磁道与柱面都是表示不同半径的圆,在许多场合,磁道和柱面可以互换使用,我们知道,每个磁盘有两个面,每个面都有一个磁头,习惯用磁头号来区分。扇区,磁道(或柱面)和磁头数构成了硬盘结构的基本参数,帮这些参数可以得到硬盘的容量,基计算公式为: 存储容量=磁头数×磁道(柱面)数×每道扇区数×每扇区字节数 要点:(1)硬盘有数个盘片,每盘片两个面,每个面一个磁头 (2)盘片被划分为多个扇形区域即扇区 (3)同一盘片不同半径的同心圆为磁道 (4)不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面 (5)公式:存储容量=磁头数×磁道(柱面)数×每道扇区数×每扇区字节数 (6)信息记录可表示为:××磁道(柱面),××磁头,××扇区 磁道:当磁盘旋转时,磁头若保持在一个位置上,则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹,这些圆形轨迹就叫做磁道。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,磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的,这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响,同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘,一面有80个磁道,而硬盘上的磁道密度则远远大于此值,通常一面有成 千上万个磁 道。 扇区:磁盘上 的每个磁道被 等分为若干个 弧段,这些弧 段便是磁盘的 扇区,每个扇 区可以存放 512个字节的 信息,磁盘驱 动器在向磁盘 读取和写入数 据时,要以扇 区为单位。 1.44MB3.5英 寸的软盘,每个磁道分为18个扇区。 柱面:硬盘通常由重叠的一组盘片构成,每个盘面都被划分为数目相等的磁道,并从外缘的“0”开始编号,具有相同编号的磁道形成一个圆柱,称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头,因此,盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS,即Cylinder(柱面)、Head(磁头)、Sector(扇区),只要知道了硬盘的CHS的数目,即可确定硬盘的容量,硬盘的容量=柱面数*磁头数*扇区数*512B。

硬盘的内部结构图解

硬盘的内部结构图解 时间:2006-08-12 09:05来源:网络作者:星云 平时大家在论坛上对硬盘的认识和选购,大都是通过产品的外型、性能指标特征和网站公布的性能评测报告等方面去了解,但是硬盘的内部结构究竟是怎么样的呢,所谓的磁头、盘片、主轴电机又是长什么样子呢,硬盘的读写原理是什么,估计就不是那么多人清楚了。所以我就以一块二手西数硬盘WD200BB为例向大家讲解一下硬盘的内部结构,让硬件初学者们能够对硬盘有一个更深的认识。 在动手之前,先了解一些硬盘的结构理论知识。总得来说,硬盘主要包括: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。由于硬盘是精密设备,尘埃是其大敌,所以必须完全密封。 现在先贴上今日的主角西数WD200BB硬盘的“玉照”,它是容量为20G的7200转的普通3.5寸IDE硬盘,属于比较常见的产品,也是用户最经常接触的。除此之外,硬盘还有许多种类,例如老式的普通IDE硬盘是5.25英寸,高度有半高型和全高型,还有体积小巧玲珑的笔记本电脑,块头巨大的高端SCSI硬盘及非常特殊的微型硬盘。

在硬盘的正面都贴有硬盘的标签,标签上一般都标注着与硬盘相关的信息,例如产品型号、产地、出厂日期、产品序列号等,上图所示的就是WD200BB的产品标签。在硬盘的一端有电源接口插座、主从设置跳线器和数据线接口插座,而硬盘的背面则是控制电路板。从下图中可以清楚地看出各部件的位置。总得来说,硬盘外部结构可以分成如下几个部份:

硬盘构造

硬盘的构造 追溯历史 从1956年9月,IBM的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control)至今,磁盘存储系统已经历了近半个世纪的发展。经历了这45年,磁盘的变化可以说是非常巨大得,最早的那台RAMAC 容量只有5MB,然而却需要使用50个直径为24英寸的磁盘。但现在一块容量高达100GB的硬盘只需要3张磁盘片即可。电+脑*维+修-知.识_网(w_ww*dnw_xzs*co_m) 当然,IBM 350 RAMAC与现在的硬盘有很大的差距,它只能算是硬盘的开山鼻祖。现代硬盘的真正原形,可以追溯到1973年,那时IBM公司推出的Winchester(温氏)硬盘,它的特点是:“工作时,磁头悬浮在高速转动的盘片上方,而不与盘片直接接触。使用时,磁头沿高速旋转的盘片上做径向移动”,这便是现在所有硬盘的雏形。今天高端硬盘容量虽然高达上百GB,但它却仍然没有脱离“温彻斯特”的动作模式。电+脑*维+修-知.识_网(w_ww*dnw_xzs*co_m) 下面是两张IBM公司于1980年在IBM-XT上的一块10M的硬盘图,可以看出,除了外型略大,无论外观还是内部结构和现在最先进的硬盘并无大的差别。电+脑*维+修-知.识_网(w_ww*dnw_xzs*co_m) 图1:IBM 10MB硬盘的内部结构图

图2:IBM 10MB硬盘的外观图 技术的前进,总是将电脑系统朝人们喜欢的方面发展,而体积更小、速度更快、容量更大、使用更安全就是广大用户对硬盘的最大期望。出于这样的目的,硬盘工程师们为其做出了许多努力,例如研究读写更灵敏的磁头、更先进的接口类型、存储密度更高的磁盘盘片及更有效的数据保持技术等。这些技术上的突破使得硬盘不仅越来越先进,而且也更加稳定,这些也就是现在的硬盘与图1 中所示硬盘的最大区别。电+脑*维+修-知.识_网(w_ww*dnw_xzs*co_m) 深入了解硬盘之外部结构 二、深入了解硬盘 先了解一些硬盘结构理论知识。总得来说,硬盘主要包括: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得,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。硬盘是精密设备,尘埃是其大敌,所以必须完全密封。电+脑*维+修-知.识_网(w_ww*dnw_xzs*co_m) 西部数据(WesternDigital)公司产品型号为WD200BB,如图3、4 所示。从型号上可以判断,它是一款容量为20GB的7200RPM高速硬盘,产品序列号为WMA9L1203351,产地为马来西亚,出厂日期是2001年8月15日。在接下来的说明中,就以此块硬盘为例进行深入解剖及说明。电+脑*维+修-知.识_网(w_ww*dnw_xzs*co_m)

硬盘结构

1.1 硬盘的外部结构/1.2 硬盘的内部结构 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/mi n。 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。

关于硬盘的外部结构

关于硬盘的外部结构 硬盘外部结构由接口、控制电路板、外壳三个部分组成。其正面有产品标签、安装螺丝和透气孔。以下是小编给大家整理的硬盘外部结构,希望能帮到你! 1.外壳 硬盘的外壳与底板结合成一个密封的整体,正面的外壳保证了磁盘盘片和机构的稳定运行。在固定而板上贴有产品标签,上面印着产品型号、产品序列号、产地、生产日期等信息。外壳上还有一个透气孔,它的作用就是使硬盘内部气压与大气气压保持一致。另外,硬盘侧面还有一个向盘片表面写人伺服信号的孔。 2.接口 接口包括电源接口插座和数据接口插座两部分。其中,电源接口插座与主机电源插头相连接,为硬盘正常工作提供动力;数据接口插座是硬盘数椐与主板控制芯片之间进行数据传输与交换的通道。

3.控制电路板 硬盘的控制电路板一般是六层板,由许多分立电子元件外和许多芯片组成。分立元件有电阻、电容、电感等;芯片有接口芯片、缓存、数字信号处理器、前置信号处理器、电机驱动芯片、BIOS芯片等。硬盘的拧制电路板如图2所示。硬盘的控制电路板上电子元件大都采用贴片式焊接,包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、高速缓存、控制与接口电路等。BIOS芯片中间化的程序可以初始化硬盘,执行加电自检、启动主轴电机、磁头定位与故障检测等。缓存芯片用于存储数据,它对磁盘读取数据的性能有很大的作用。读写电路的作用就是控制磁头进行读写操作。磁头驱动电路直接控制寻道电机,使磁头定位。主轴调速电路可控制主轴电机带动盘片以恒定速率转动。 (1)电机驱动芯片:用于驱动硬盘的主轴电机和咅圈电机。由于现在的硬盘转速很高导致该芯片发热最大而容易损坏。 (2)前置信号处理芯片:用于加工处理磁头传来的信号。 (3)数字信号处理器:是电路板上最大的芯片,用于处理主

(整理)硬盘内部结构.

1、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。 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。

由于硬盘是高精密设备,尘埃是其大敌,所以必须完全密封。 2、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. 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。 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)。 硬盘驱动器磁头的飞行悬浮高度低、速度快,一旦有小的尘埃进入硬盘密封腔内,或者一旦磁头与盘体发生碰撞,就可能造成数据丢失,形成坏块,甚至造成磁头和盘体的损坏。所以,硬盘系统的密封一定要可靠,在非专业条件下绝对不能开启硬盘密封腔,否则,灰尘进入后会加速硬盘的损坏。另外,硬盘驱动器磁头的寻道伺服电机多采用音圈式旋转或直线运动步进电机,在伺服跟踪的调节下精确地跟踪盘片的磁道,所以,硬盘工作时不要有冲击碰撞,搬动时要小心轻放。 这种硬盘就是采用温彻斯特(Winchester)技术制造的硬盘,所以也被称为温盘,目前绝大多数硬盘都采用此技术。 3、盘面、磁道、柱面和扇区 硬盘的读写是和扇区有着紧密关系的。在说扇区和读写原理之前先说一下和扇区相关的”盘

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