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[转帖] 硬盘的结构与原理

本主题由 qq 于 2008-8-28 14:01 设置高亮

硬盘的结构与原理

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硬盘的结构与原理。

小小的硬盘怎么能存储这么多的资料呢?它又是怎么工作的呢?我们就带大家认识一下这个硬件大仓库中的杰出代表—硬盘。 <BR>“你的硬盘多大啊?”答曰:“10GB。”
如果是从前,这已经足够用了,刚好能装系统,再存放一点文件和资料。
可是瞧瞧现在,电脑不论是用来学习、工作或娱乐,硬盘需要的空间都越来越大,电脑城里也琳琅满目地摆着80GB、120GB的大容量硬盘。
目前媒体对市场上的电脑配件报道的最多还是显卡类,确实的显卡类是电脑配件中更新换代最快的,而且在3D游戏日益发展的今天,它自然受到大家的关注。可是电脑重还有一个最重要的配件硬盘,一直躲在机箱里面很少能得到人的关注。
一、硬盘真面目
1.外观
当一块硬盘沉甸甸地拿在手中时,你就应该知道它的分量。硬盘的正面主要是印刷的商标和一些跳线设置说明。
小提示:每块硬盘的具体跳线说明都标明在硬盘的正面,它主要是设置硬盘作为主盘还是从盘的说明,硬盘出厂时默认设置是作主盘。
硬盘的背面有一块PCB控制电路板,它上面有很多芯片及元件,大家只要记住其中三个比较重要的芯片就可以了。
A.硬盘的主控芯片,它是电路板中最大的一块芯片,负责管理硬盘的工作、接口传输和电源的供应。
B.缓存芯片,它位于主控芯片上方,实际上它是一个内存颗粒,硬盘缓存的作用在于提高硬盘的稳定性,在读写文件时提高性能。
C.驱动芯片,作用是推动马达线圈以及主轴马达的驱动器。
2.接口
硬盘与主板的连接部分就是它的接口,常见的有ATA、SATA、SCSI。ATA和SATA接口的硬盘主要应用在个人电脑上,SCSI接口的硬盘则较多地用在服务器上。接口的性能指标主要是传输率,也就是硬盘支持的外部传输率。
ATA接口传输率一般分为100MB/s 133MB/s 目前常见的ATA接口硬盘的外部传输速率模式有UltraATA/100、UltraDMA/133两种。大多数的硬盘的都支持 UltraDMA/100/133的传输速率模式。现在SATA硬盘是150MB/s或者300MB/s的传输率。
SATA硬盘的出现,缓解了磁盘系统的瓶颈问题。首先SATA是以串行的方式传送数据,这可使连接电缆数目变少,效率提高。其次,SATA有更高的起点、可发展的潜力大,Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s,这比ATA 133所能达到的133MB/s的最高数据传输率还高,而Serial ATA 2.0/3.0的数据传输率将达到300MB/s 和600MB/s。
最后,Serial ATA具有更强的系统拓展性,由于Serial ATA 采用点对点的传输协议,这样可以使每个驱动器独享带宽,而且在拓展Serial ATA设备方面会更有优势。
3.内部
拆开硬盘后,可以看到硬盘的内部结构。它主要是由磁盘盘片、磁头组件及磁头传动结构组成。
硬盘工作时,它的核心是盘片,由主轴驱动旋转,然后由磁头定位,在高速旋转的盘片上定位数据来获取数据,磁头获取的数据,首先被送入缓存,然后通过数据线传送给系统。这就是硬盘的基本运作模式。
磁头组件很复杂、精密,主要用来读取和写入数据,在它工作时,离磁盘盘片的距离相当近,而且不能接触盘片,所以平时当硬盘在运行时,我们一定要让硬盘保持平稳的状态,不能晃动它,否则硬盘就很容易损坏。
磁盘盘片是由硬质合金组成的,是在盘片上涂上一层磁性物质,现在还出现了玻璃盘片。它的主要作用就是储存数据和资料。硬盘的磁头是用线圈缠绕在磁芯上制成的 现在大都使用的是GMR(巨磁阻)磁头。
主轴结构也就是使磁盘盘片运动起来的部分,它决定了硬盘的转速。其中的马达转速越高,硬盘读取数据的速度也越快,相应地,也产生了噪音。所以很多硬盘使用了液态轴承,让硬盘的发热量和噪音都减小。
当前的硬盘的盘片及磁头均密封在金属盒中,构成一体,不可拆卸,金属盒内是高纯度气体,不是真空,有的媒体介绍说里面是真空,这里加以纠正,至于为什么要气体,不能做成真空,因为在硬盘工作期间,磁头是悬浮在盘片上面,这个悬浮是靠一个飞机头来保持平衡。飞机头与盘片保持一个适当的角度,高速旋转的时候,用气体的托力,就象飞机飞行在大气中一样,而磁头(GMR磁头)与盘片的距离一般在0.15μm左右,对气体中的悬浮颗粒要求直径不超过0.08μm,否则对磁头的读写及其运动、寿命都会造成很大的影响;结束工作时,硬盘的磁头会通过专门的机构让它停落在它的着陆区(没有数据存储的区域),早期,这个动作需要一个DOS命令来完成,如今这个动作在工作结束后可以自动完成。
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