[計算機(jī)]硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖解

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1、平時大家在論壇上對硬盤的認(rèn)識和選購，大都是通過產(chǎn)品的外型、性能指標(biāo)特征和網(wǎng)站公布的性能評測報告等方面去了解，但是硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)究竟是怎么樣的呢，所謂的磁頭、盤片、主軸電機(jī)又是長什么樣子呢，硬盤的讀寫原理是什么，估計就不是那么多人清楚了。所以我就以一塊二手西數(shù)硬盤WD200BB為例向大家講解一下硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，讓硬件初學(xué)者們能夠?qū)τ脖P有一個更深的認(rèn)識?！　≡趧邮种埃攘私庖恍┯脖P的結(jié)構(gòu)理論知識?？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、緩存等幾個部份。所有的盤片都固定在一個旋轉(zhuǎn)軸上，這個軸

2、即盤片主軸。而所有盤片之間是絕對平行的，在每個盤片的存儲面上都有一個磁頭，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磁頭控制器上，由磁頭控制器負(fù)責(zé)各個磁頭的運(yùn)動。磁頭可沿盤片的半徑方向動作，而盤片以每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)到上萬轉(zhuǎn)的速度在高速旋轉(zhuǎn)，這樣磁頭就能對盤片上的指定位置進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。由于硬盤是精密設(shè)備，塵埃是其大敵，所以必須完全密封?！　‖F(xiàn)在先貼上今日的主角西數(shù)WD200BB硬盤的“玉照”，它是容量為20G的7200轉(zhuǎn)的普通3.5寸IDE硬盤，屬于比較常見的產(chǎn)品，也是用戶最經(jīng)常接觸的。除此之外，硬盤還有許多種類，例

3、如老式的普通IDE硬盤是5.25英寸，高度有半高型和全高型，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?！　　　≡谟脖P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、產(chǎn)地、出廠日期、產(chǎn)品序列號等，上圖所示的就是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。從下圖中可以清楚地看出各部件的位置?？偟脕碚f，硬盤外部結(jié)構(gòu)可以分成如下幾個部份：　　　　一、硬盤接口、控制電路板及固定面板：　　(1)、接口。接口包括電源

4、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)接口主要分成IDE接口、SATA接口和SCSI接口三大派系?！　?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，里面固化的程序可以進(jìn)行硬盤的

5、初始化，執(zhí)行加電和啟動主軸電機(jī)，加電初始尋道、定位以及故障檢測等。在電路板上還安裝有容量不等的高速數(shù)據(jù)緩存芯片，在此塊硬盤內(nèi)結(jié)合有2MB的高速緩存?！　?3)、固定面板。就是硬盤正面的面板，它與底板結(jié)合成一個密封的整體，保證了硬盤盤片和機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行。在面板上最顯眼的莫過于產(chǎn)品標(biāo)簽，上面印著產(chǎn)品型號、產(chǎn)品序列號、產(chǎn)品、生產(chǎn)日期等信息，這在上面已提到了。除此，還有一個透氣孔，它的作用就是使硬盤內(nèi)部氣壓與大氣氣壓保持一致?！　　　∮脖P內(nèi)部結(jié)構(gòu)由固定面板、控制電路板、磁頭、盤片、主軸、電機(jī)、接口及其它附件組成，其中磁頭盤片組件是構(gòu)成硬盤的

6、核心，它封裝在硬盤的凈化腔體內(nèi)，包括有浮動磁頭組件、磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)、盤片、主軸驅(qū)動裝置及前置讀寫控制電路這幾個部份。將硬盤面板揭開后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)即可一目了然，如圖所示?！　　　　　《?、磁頭組件及磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)：　　　　(1)、磁頭組件。這個組件是硬盤中最精密的部位之一，它由讀寫磁頭、傳動手臂、傳動軸三部份組成。磁頭是硬盤技術(shù)中最重要和關(guān)鍵的一環(huán)，實(shí)際上是集成工藝制成的多個磁頭的組合，它采用了非接觸式頭、盤結(jié)構(gòu)，加后電在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤表面移動，與盤片之間的間隙只有0.1～0.3um，這樣可以獲得很好的數(shù)據(jù)傳輸率?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)速為7200RPM的硬

7、盤飛高一般都低于0.3um，以利于讀取較大的高信噪比信號，提供數(shù)據(jù)傳輸率的可靠性?！　≈劣谟脖P的工作原理，它是利用特定的磁粒子的極性來記錄數(shù)據(jù)。磁頭在讀取數(shù)據(jù)時，將磁粒子的不同極性轉(zhuǎn)換成不同的電脈沖信號，再利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些原始信號變成電腦可以使用的數(shù)據(jù)，寫的操作正好與此相反。從下圖中我們也可以看出，西數(shù)WD200BB硬盤采用單碟雙磁頭設(shè)計，但該磁頭組件卻能支持四個磁頭，注意其中有兩個磁頭傳動手臂沒有安裝磁頭?！　?2)、磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)。硬盤的尋道是靠移動磁頭，而移動磁頭則需要該機(jī)構(gòu)驅(qū)動才能實(shí)現(xiàn)。磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)由電磁線圈電機(jī)、磁頭驅(qū)動

8、小車、防震動裝置構(gòu)成，高精度的輕型磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)能夠?qū)Υ蓬^進(jìn)行正確的驅(qū)動和定位，并能在很短的時間內(nèi)精確定位系統(tǒng)指令指定的磁道。其中電磁線圈電機(jī)包含著一塊永久磁鐵，這是磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)對傳動手臂起作用的關(guān)鍵，磁鐵的吸引力足起吸住并吊起拆硬盤使