硬盤內部硬件結構和工作原理1

《硬盤內部硬件結構和工作原理1》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。

1、精品文檔硬盤內部硬件結構和工作原理一般硬盤正面貼有產品標簽，主要包括廠家信息和產品信息，如商標、型號、序列號、生產日期、容量、參數(shù)和主從設置方法等。這些信息是正確使用硬盤的基本依據(jù)，下面將逐步介紹它們的含義。硬盤主要由盤體、控制電路板和接口部件等組成，如圖1-1所示。盤體是一個密封的腔體。硬盤的內部結構通常是指盤體的內部結構；控制電路板上主要有硬盤BIOS、硬盤緩存（即CACHE）和主控制芯片等單元，如圖1-2所示；硬盤接口包括電源插座、數(shù)據(jù)接口和主、從跳線，如圖1-3所示。圖1-1硬盤的外觀圖1-2控制電路板圖1-3硬盤接口電源插座連接電源，為硬盤工作提供電力保證。數(shù)據(jù)接口是硬盤與主板、內

2、存之間進行數(shù)據(jù)交換的通道，使用一根精品文檔40針40線（早期）或40針80線（當前）的IDE接口電纜進行連接。新增加的40線是信號屏蔽線，用于屏蔽高速高頻數(shù)據(jù)傳輸過程中的串擾。中間的主、從盤跳線插座，用以設置主、從硬盤，即設置硬盤驅動器的訪問順序。其設置方法一般標注在盤體外的標簽上，也有一些標注在接口處，早期的硬盤還可能印在電路板上。此外，在硬盤表面有一個透氣孔（見圖1-1），它的作用是使硬盤內部氣壓與外部大氣壓保持一致。由于盤體是密封的，所以，這個透氣孔不直接和內部相通，而是經由一個高效過濾器和盤體相通，用以保證盤體內部的潔凈無塵，使用中注意不要將它蓋住。1.2硬盤的內部結構硬盤的內部結構

3、通常專指盤體的內部結構。盤體是一個密封的腔體，里面密封著磁頭、盤片（磁片、碟片）等部件，如圖1-4所示。圖1-4硬盤內部結構硬盤的盤片是硬質磁性合金盤片，片厚一般在0.5mm左右，直徑主要有1.8in（1in=25.4mm）、2.5in、3.5in和5.25in4種，其中2.5in和3.5in盤片應用最廣。盤片的轉速與盤片大小有關，考慮到慣性及盤片的穩(wěn)定性，盤片越大轉速越低。一般來講，2.5in硬盤的轉速在5400r/min～7200r/min之間；3.5in硬盤的轉速在4500r/min～5400r/min之間；而5.25in硬盤轉速則在3600r/min～4500r/min之間。隨著技術

4、的進步，現(xiàn)在2.5in硬盤的轉速最高已達15000r/min，3.5in硬盤的轉速最高已達12000r/min。有的硬盤只裝一張盤片，有的硬盤則有多張盤片。這些盤片安裝在主軸電機的轉軸上，在主軸電機的帶動下高速旋轉。每張盤片的容量稱為單碟容量，而硬盤的容量就是所有盤片容量的總和。早期硬盤由于單碟容量低，所以，盤片較多，有的甚至多達10余片，現(xiàn)代硬盤的盤片一般只有少數(shù)幾片。一塊硬盤內的所有盤片都是完全一樣的，不然控制部分就太復雜了。一個牌子的一個系列一般都用同一種盤片，使用不同數(shù)量的盤片，就出現(xiàn)了一個系列不同容量的硬盤產品。精品文檔盤體的完整構造如圖1-5所示。圖1-5盤體的完整結構硬盤驅動器

5、采用高精度、輕型磁頭驅動/定位系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能使磁頭在盤面上快速移動，可在極短的時間內精確地定位在由計算機指令指定的磁道上。目前，磁道密度已高達5400Tpi（每英寸磁道數(shù)）或更高；人們還在研究各種新方法，如在盤上擠壓（或刻蝕）圖形、凹槽和斑點等作為定位和跟蹤標記，以提高到和光盤相等的道密度，從而在保持磁盤機高速度、高位密度和高可靠性的優(yōu)勢下，大幅度提高存儲容量。精品文檔硬盤驅動器內的電機都是無刷電機，在高速軸承支持下機械磨損很小，可以長時間連續(xù)工作。高速旋轉的盤體產生明顯的陀螺效應，所以，在硬盤工作時不宜搬動，否則，將增加軸承的工作負荷。為了高速存儲和讀取信息，硬盤驅動器的磁頭質量小，慣性

6、也小，所以，硬盤驅動器的尋道速度明顯快于軟驅和光驅。硬盤驅動器磁頭與磁頭臂及伺服定位系統(tǒng)是一個整體。伺服定位系統(tǒng)由磁頭臂后的線圈和固定在底板上的電磁控制系統(tǒng)組成。由于定位系統(tǒng)限制，磁頭臂只能在盤片的內外磁道之間移動。因此，不管開機還是關機，磁頭總在盤片上；所不同的是，關機時磁頭停留在盤片啟停區(qū)，開機時磁頭“飛行”在磁盤片上方。1.3硬盤的邏輯結構(1)硬盤上的數(shù)據(jù)是如何組織與管理的呢？硬盤首先在邏輯上被劃分為磁道、柱面以及扇區(qū)，其結構關系如圖1-6所示。精品文檔圖1-6磁頭、柱面和扇區(qū)每個盤片的每個面都有一個讀寫磁頭，磁盤盤面區(qū)域的劃分如圖1-7所示。磁頭靠近主軸接觸的表面，即線速度最小的地

7、方，是一個特殊的區(qū)域，它不存放任何數(shù)據(jù)，稱為啟停區(qū)或著陸區(qū)（LandingZone），啟停區(qū)外就是數(shù)據(jù)區(qū)。在最外圈，離主軸最遠的地方是“0”磁道，硬盤數(shù)據(jù)的存放就是從最外圈開始的。那么，磁頭是如何找到“0”磁道的位置的呢？從圖1-5中可以看到，有一個“0”磁道檢測器，由它來完成硬盤的初始定位?！?”磁道是如此的重要，以致很多硬盤僅僅因為“0”磁道損壞就報廢，這是非?？上У摹＞肺臋n圖1-7硬盤盤片的啟停區(qū)和數(shù)