《硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)》word版

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1、硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)硬盤,結(jié)構(gòu)追溯歷史從1956年9月，IBM的一個(gè)工程小組向世界展示了第一臺(tái)磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)IBM350RAMAC（RandomAccessMethodofAccountingandControl）至今，磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)歷了近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展。經(jīng)歷了這45年，磁盤的變化可以說是非常巨大得，最早的那臺(tái)RAMAC容量只有5MB，然而卻需要使用50個(gè)直徑為24英寸的磁盤。但現(xiàn)在一塊容量高達(dá)100GB的硬盤只需要3張磁盤片即可。當(dāng)然，IBM350RAMAC與現(xiàn)在的硬盤有很大的差距，它只能算是硬盤的開山鼻祖?，F(xiàn)代硬盤的真正原形，可以追溯到1973年，那時(shí)

2、IBM公司推出的Winchester（溫氏）硬盤，它的特點(diǎn)是：“工作時(shí)，磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的盤片上方，而不與盤片直接接觸。使用時(shí)，磁頭沿高速旋轉(zhuǎn)的盤片上做徑向移動(dòng)”，這便是現(xiàn)在所有硬盤的雛形。今天高端硬盤容量雖然高達(dá)上百GB，但它卻仍然沒有脫離“溫徹斯特”的動(dòng)作模式。下面是兩張IBM公司于1980年在IBM-XT上的一塊10M的硬盤圖，可以看出，除了外型略大，無論外觀還是內(nèi)部結(jié)構(gòu)和現(xiàn)在最先進(jìn)的硬盤并無大的差別。圖1：IBM10MB硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2：IBM10MB硬盤的外觀圖技術(shù)的前進(jìn)，總是將電腦系統(tǒng)朝人們喜歡的方面發(fā)展，而體積更小、速度更快、容量

3、更大、使用更安全就是廣大用戶對(duì)硬盤的最大期望。出于這樣的目的，硬盤工程師們?yōu)槠渥龀隽嗽S多努力，例如研究讀寫更靈敏的磁頭、更先進(jìn)的接口類型、存儲(chǔ)密度更高的磁盤盤片及更有效的數(shù)據(jù)保持技術(shù)等。這些技術(shù)上的突破使得硬盤不僅越來越先進(jìn)，而且也更加穩(wěn)定，這些也就是現(xiàn)在的硬盤與圖1中所示硬盤的最大區(qū)別。深入了解硬盤之外部結(jié)構(gòu)二、深入了解硬盤平時(shí)我們了解硬盤，多是從產(chǎn)品外觀、產(chǎn)品特征及磁盤性能等方面去認(rèn)識(shí)，而硬盤的內(nèi)部到底是什么呢？相信許多用戶都不是很清楚，因?yàn)榱私庥脖P內(nèi)部結(jié)構(gòu)的機(jī)會(huì)實(shí)在太少了。我們經(jīng)常聽說磁頭、盤片、接口等，但它們都長(zhǎng)怎么樣我們卻不是很清楚？還有所

4、謂的玻璃盤片，主軸電機(jī)等又是什么呢？帶著這些問題，接下來筆者將對(duì)硬盤進(jìn)行一次大解剖，使大家能更深入地了解硬盤。在實(shí)際動(dòng)手之前，還是先了解一些硬盤結(jié)構(gòu)理論知識(shí)?？偟脕碚f，硬盤主要包括：盤片、磁頭、盤片主軸、控制電機(jī)、磁頭控制器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口、緩存等幾個(gè)部份。所有的盤片都固定在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上，這個(gè)軸即盤片主軸。而所有盤片之間是絕對(duì)平行得，在每個(gè)盤片的存儲(chǔ)面上都有一個(gè)磁頭，磁頭與盤片之間的距離比頭發(fā)絲的直徑還小。所有的磁頭連在一個(gè)磁頭控制器上，由磁頭控制器負(fù)責(zé)各個(gè)磁頭的運(yùn)動(dòng)。磁頭可沿盤片的半徑方向動(dòng)作，而盤片以每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)的速度在高速旋轉(zhuǎn)，這樣磁頭就能對(duì)

5、盤片上的指定位置進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。硬盤是精密設(shè)備，塵埃是其大敵，所以必須完全密封。此次，筆者非常有幸從西部數(shù)據(jù)（WesternDigital）公司哪拿到了一塊最新硬盤，產(chǎn)品型號(hào)為WD200BB，如圖3、4所示。從型號(hào)上可以判斷，它是一款容量為20GB的7200RPM高速硬盤，產(chǎn)品序列號(hào)為WMA9L1203351，產(chǎn)地為馬來西亞，出廠日期是2001年8月15日。在接下來的說明中，筆者就以此塊硬盤為例進(jìn)行深入解剖及說明。圖3：待拆的西數(shù)WD200BB硬盤圖4：硬盤的具體產(chǎn)品信息1、外部結(jié)構(gòu)圖3所示的WD200BB硬盤是3.5英寸的普通IDE硬盤，它是屬

6、于比較常見的產(chǎn)品，也是用戶最經(jīng)常接觸的。除此，硬盤還有許多種類，例如老式的普通IDE硬盤是5.25英寸，高度有半高型和全高型。除此，還有體積小巧玲瓏的筆記本電腦，塊頭巨大的高端SCSI硬盤及非常特殊的微型硬盤。在硬盤的正面都貼有硬盤的標(biāo)簽，標(biāo)簽上一般都標(biāo)注著與硬盤相關(guān)的信息，例如產(chǎn)品型號(hào)、產(chǎn)地、出廠日期、產(chǎn)品序列號(hào)等，圖4所示的就是WD200BB的產(chǎn)品標(biāo)簽。在硬盤的一端有電源接口插座、主從設(shè)置跳線器和數(shù)據(jù)線接口插座，而硬盤的背面則是控制電路板。從圖5中可以清楚地看出各部件的位置。總得來說，硬盤外部結(jié)構(gòu)可以分成如下幾個(gè)部份：圖5：硬盤背面及各部件名稱硬

7、盤接口、控制電路板及固定面板(1)、接口。接口包括電源接口插座和數(shù)據(jù)接口插座兩部份，其中電源插座就是與主機(jī)電源相連接，為硬盤正常工作提供電力保證。數(shù)據(jù)接口插座則是硬盤數(shù)據(jù)與主板控制芯片之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換的通道，使用時(shí)是用一根數(shù)據(jù)電纜將其與主板IDE接口或與其它控制適配器的接口相連接，經(jīng)常聽說的40針、80芯的接口電纜也就是指數(shù)據(jù)電纜，數(shù)據(jù)接口可以分成IDE接口和SCSI接口兩大派系。(2)、控制電路板。大多數(shù)的控制電路板都采用貼片式焊接，它包括主軸調(diào)速電路、磁頭驅(qū)動(dòng)與伺服定位電路、讀寫電路、控制與接口電路等。在電路板上還有一塊ROM芯片，里面固化的

8、程序可以進(jìn)行硬盤的初始化，執(zhí)行加電和啟動(dòng)主軸電機(jī)，加電初始尋道、定位以及故障檢測(cè)等。在電路板上還安裝有容量不