硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

初識計算機硬件系統(tǒng)——硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主講：劉亞琦《辦公自動化》2.機械硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)打開硬盤的外殼，可以看清楚硬盤的內(nèi)部組成。通常在硬盤維修或者數(shù)據(jù)恢復(fù)的工作中需要打開硬盤，一般稱為開盤。開盤應(yīng)該在潔凈度很高的環(huán)境中進行，放置灰塵對硬盤造成進一步的破壞，開盤至少需要在潔凈臺或潔凈箱中進行，條件高的話可以使用潔凈室。硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-9所示，各部件的說明見表4-2，圖4-10是磁頭及其控制機構(gòu)：

圖4-9機械硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.機械硬盤的邏輯結(jié)構(gòu)硬盤最主要的作用是用來記錄數(shù)據(jù)，在物理結(jié)構(gòu)之上還需要將硬盤盤片劃分為可以用來記錄信息的結(jié)構(gòu)才能進一步使用，邏輯結(jié)構(gòu)包涵下面幾個部分：（1）磁面（Side)：硬盤的每一個盤片都有兩個面，即上、下盤面，一般每個盤面都利用上，即都裝上磁頭可以存儲數(shù)據(jù)，成為有效盤片，也有極個別的硬盤其盤面數(shù)為單數(shù)。每一個這樣的有效盤面都有一個盤面號，按順序從上而下自“0”開始依次編號。在硬盤系統(tǒng)中，盤面號又叫磁頭號，就是因為每一個有效盤面都有一個對應(yīng)的讀寫磁頭。硬盤通常有2~3個盤片，故盤面號（磁頭號）為0~3或0~5。（2）磁道（Track）:磁盤在格式化時被劃分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道。磁道從外向內(nèi)自0開始順序編號。硬盤的每一個盤面都有300~1024個磁道，大容量硬盤每面的磁道數(shù)更多。（3）柱面（Cylinder）：上下一串盤片中，相同半徑的磁道所組成的一個圓柱型的環(huán)壁，就稱為柱面。柱面的編號與刺刀相同，從外之內(nèi)依次為0、1、2…，數(shù)據(jù)的讀/寫是柱面來進行的，而不是按盤面來進行的。也就是說，一個磁道已寫滿數(shù)據(jù)，就在同一個柱面的下一個盤面來寫，一個柱面寫滿后，踩移到下一個柱面，從下一個柱面的1扇區(qū)開始寫數(shù)據(jù)。而不是在同一盤面的寫一磁道來寫，一個盤面寫滿后在從下一個盤面的0磁道開始寫，讀數(shù)據(jù)也是按照這種方式進行，這樣就提高了硬盤的讀/寫效率。（4）扇區(qū)：信息以脈沖串的形式記錄在這磁道中，這些同心圓不是連續(xù)記錄數(shù)據(jù)，而是被劃分成一段段的圓弧。每段圓弧叫做一個扇區(qū)，扇區(qū)從“1”開始編號，每個扇區(qū)中的數(shù)據(jù)是作為一個單元同時讀出或?qū)懭氲?。扇區(qū)的大小通常是512個字節(jié)，一個小于521字節(jié)的數(shù)據(jù)也需要獨占一個扇區(qū)。扇區(qū)是硬盤邏輯結(jié)構(gòu)中存儲數(shù)據(jù)的最小單元，但是在操作系統(tǒng)中最小的數(shù)據(jù)單元為簇，一個簇有若干個扇區(qū)組成。注意：固態(tài)硬盤中沒有磁道、柱面等邏輯結(jié)構(gòu)，但是也有扇區(qū)，Win7下固態(tài)硬盤或者大硬盤的一個扇區(qū)為可以為4096（4K）字節(jié)，當(dāng)“扇區(qū)大小=簇大小=4096B”時稱為“4K對齊”，此時系統(tǒng)性能較“4K對不齊”要好。（5）扇面：結(jié)構(gòu)與柱面類似，由不同磁面上的相同編號的扇區(qū)組成。4.機械硬盤工作原理概括地說，硬盤工作原理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。另外，硬盤的緩存是為了協(xié)調(diào)硬盤與主機在數(shù)據(jù)處理速度上的差異而設(shè)的。由于硬盤的結(jié)構(gòu)比軟盤復(fù)雜得多，所以它的格式化工作也比軟盤要復(fù)雜，分為低級格式化，硬盤分區(qū)，高級格式化并建立文件管理系統(tǒng)。硬盤驅(qū)動器加電正常工作后，利用控制電路中的單片機初始化模塊進行初始化工作，此時磁頭置于盤片中心位置，初始化完成后主軸電機將啟動并以高速旋轉(zhuǎn)，磁頭浮起，裝載磁頭的小車機構(gòu)移動，將浮動磁頭置于盤片表面的00道，處于等待指令的啟動狀態(tài)。當(dāng)接口電路接收到微機系統(tǒng)傳來的指令信號，通過前置放大控制電路，驅(qū)動音圈電機發(fā)出磁信號，根據(jù)感應(yīng)阻值變化的磁頭對盤片數(shù)據(jù)信息進行正確定位，并將接收后的數(shù)據(jù)信息解碼，通過放大控制電路傳輸?shù)浇涌陔娐罚答伣o主機系統(tǒng)完成指令操作。結(jié)束硬盤操作的斷電狀態(tài)，在反力矩彈簧的作用下浮動磁頭駐留到盤面中心。4.5.2固態(tài)硬盤的結(jié)構(gòu)1.固態(tài)硬盤的外部結(jié)構(gòu)固態(tài)硬盤的接口規(guī)范、功能及使用方法與機械硬盤完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也與機械硬盤一致。固態(tài)硬盤由于沒有盤片、電機等機械結(jié)構(gòu)，因此發(fā)熱量、體積都要比傳統(tǒng)的機械硬盤小，一般固態(tài)硬盤只有2.5英寸，一些筆記本采用1.8英寸。圖是OCZVertex4128G2.5英寸固態(tài)硬盤的正背面

圖4-13

OCZVertex4128G

2.5英寸固態(tài)硬盤

2.固態(tài)硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)打開外殼，固態(tài)硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常簡單，主要就是焊接有各種芯片、電容和電阻的電路板。圖