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硬盘结构图解说明,谁能告诉我硬盘的详细构造

当前的硬盘架构多采用温彻斯特(Winchester)架构,由头盘组件(HDA,HeadDiskAssembly)与印刷电路板组件(PCBA,PrintCircuitBoardAssembly)组成。温

硬盘结构图解说明,谁能告诉我硬盘的详细构造

  当前的硬盘架构多采用温彻斯特(Winchester)架构,由头盘组件(HDA,Head Disk Assembly)与印刷电路板组件(PCBA,Print Circuit Board Assembly)组成。温氏硬盘是一种可移动头固定盘片的磁盘存储器,磁头定位的驱动方式主要有步进电机驱动(已淘汰)和音圈电机驱动两种。其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。

  硬盘是一个贵重的高度精密的机电一体化产品,由头盘组件HDA(Head Disk Assembly)和印刷电路板组件PCBA(Printed Circuit Board Assembly)两大部分构成。其中有盘体、主轴电机、寻道电机、读写磁头及控制电路,再加上外部的机壳与机架就组成了整个硬盘驱动器。头盘组件采用全封闭结构,包括主轴、盘片、磁头臂、摇臂等。马达采用直接耦合无电刷式,且与主轴做在一起,主轴上直接装配盘片,省去了传统的一套复杂的传动机构。磁头采用接触式启停,系统不工作时,磁头接触在磁盘表面的特定区域。机器在盘面上高了着陆区,磁头不工作时停在着陆区,而不接触数据区,减少了数据破坏的可能性。 硬盘的盘体由多个盘片组成,这些盘片重叠在一起放在一个密封的合中,它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转,其每分钟转速达4500、5400甚至7200以上。硬盘是一个贵重的高度精密的机电一体化产品,由头盘组件HDA(Head Disk Assembly)和印刷电路板组件PCBA(Printed Circuit Board Assembly)两大部分构成。其中有盘体、主轴电机、寻道电机、读写磁头及控制电路,再加上外部的机壳与机架就组成了整个硬盘驱动器。头盘组件采用全封闭结构,包括主轴、盘片、磁头臂、摇臂等。马达采用直接耦合无电刷式,且与主轴做在一起,主轴上直接装配盘片,省去了传统的一套复杂的传动机构。磁头采用接触式启停,系统不工作时,磁头接触在磁盘表面的特定区域。机器在盘面上高了着陆区,磁头不工作时停在着陆区,而不接触数据区,减少了数据破坏的可能性。 硬盘的盘体由多个盘片组成,这些盘片重叠在一起放在一个密封的合中,它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转,其每分钟转速达4500、5400甚至7200以上。硬盘的主要构件包括马达、盘片、磁头和控制系统等等。其中,盘片和磁头是硬盘最为核心的部件,它们负担着数据的存储以及读取和写入的重任。 我们俗称的“玻璃盘片”或者“铝盘片”仅仅指的是盘片基体材料,盘片的结构其实并不简单。为了能够记录大量的信息,并且快速准确地被磁头读取和写入,需要先进的磁记录物质和辅助涂层。一张硬盘盘片的单面由多个不同的层复合而成,最上层是有机氟高分子材料组成的润滑层,保证磁头更加平稳地运行;接下来是由坚硬的碳材料构成的保护层,保护数据层不受物理损坏。再下面的磁记录层呈三明治结构,在两层钴-铂-铬-硼磁记录介质层(反铁磁性耦合介质,AFC)中间夹有厚度仅有0.6nm的金属钌层(仙女之尘技术)。磁记录层之下还有铬底层,然后才是盘片基体材料。 硬盘存储密度的飞速发展离不开磁头技术的配合。磁头技术也经历了多次革命,为了满足越来越高的存储需要,磁畴的尺寸越来越小,因此磁头的尺寸也变得越来越小,但同时效率却越来越高。从老式的锰铁磁体磁头到磁阻磁头,目前大量使用的巨磁阻磁头也已历经数代,未来还将出现隧道磁阻磁头和电流垂直平面磁头等更加先进的磁头。

  硬盘(hard disk)是计算机中最重要的存储器之一。计算机需要正常运行所需的大部分软件都存储在硬盘上。因为硬盘存储的容量较大,区别于内存、光盘。硬盘是电脑上使用使用坚硬的旋转盘片为基础的存储设备。它在平整的磁性表面存储和检索数字数据。 磁头磁头是硬盘中最昂贵的部件,也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头,但是,硬盘的读、写却是两种截然不同的操作,为此,这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性,从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头(Magnetoresistive heads),即磁阻磁头,采用的是分离式的磁头结构:写入磁头仍采用传统的磁感应磁头(MR磁头不能进行写操作),读取磁头则采用新型的MR磁头,即所谓的感应写、磁阻读。这样,在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化,以得到最好的读/写性能。另外,MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度,因而对信号变化相当敏感,读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关,故磁道可以做得很窄,从而提高了盘片密度,达到200MB/英寸2,而使用传统的磁头只能达到20MB/英寸2,这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。MR磁头已得到广泛应用,而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头(Giant Magnetoresistive heads)也逐渐普及。磁道当磁盘旋转时,磁头若保持在一个位置上,则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹,这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的,因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区,磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的,这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响,同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘,一面有80个磁道,而硬盘上的磁道密度则远远大于此值,通常一面有成千上万个磁道。磁盘表面涂有做为纪录使用的磁性介质,其在显微镜下呈现出来的便是一个个磁颗粒。微小的磁颗粒极性可以被磁头快速的改变,并且在改变之后可以稳定的保持,系统通过磁通量以及磁阻的变化来分辨二进制中的0或者1。也正是因为所有的操作均是在微观情况下进行,所以如果硬盘在高速运行的同时受到外力的震荡,将会有可能因为磁头拍击磁盘表面而造成不可挽回的数据损失。除此之外,磁颗粒的单轴异向性和体积会明显的磁颗粒的热稳定性,而热稳定性的高低则决定了磁颗粒状态的稳定性,也就是决定了所储存数据的正确性和稳定性。但是,磁颗粒的单轴异向性和体积也不能一味地提高,它们受限于磁头能提供的写入场以及介质信噪比的限制。扇区磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段,这些弧段便是磁盘的扇区,每个扇区可以存放512个字节的信息,磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时,要以扇区为单位。1.44MB3.5英寸的软盘,每个磁道分为18个扇区。柱面硬盘通常由重叠的一组盘片构成,每个盘面都被划分为数目相等的磁道,并从外缘的“0”开始编号,具有相同编号的磁道形成一个圆柱,称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头,因此,盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS,即Cylinder(柱面)、Head(磁头)、Sector(扇区),只要知道了硬盘的CHS的数目,即可确定硬盘的容量,硬盘的容量=柱面数磁头数扇区数512B。 硬盘参数释疑硬盘的容量还非常小的时候,人们采用与软盘类似的结构生产硬盘。也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数。由此产生了所谓的3D参数 (Disk Geometry). 既磁头数(Heads),柱面数(Cylinders),扇区数(Sectors),以及相应的寻址方式。其中:磁头数(Heads)表示硬盘总共有几个磁头,也就是有几面盘片, 最大为 255 (用 8 个二进制位存储);柱面数(Cylinders) 表示硬盘每一面盘片上有几条磁道,最大为 1023(用 10 个二进制位存储);每个扇区一般是 512个字节, 理论上讲这不是必须的,但好像没有取别的值的。所以磁盘最大容量为:255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 8024 GB ( 1M =1048576 Bytes )或硬盘厂商常用的单位:255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8414 GB ( 1M =1000000 Bytes )在 CHS寻址方式中,磁头,柱面,扇区的取值范围分别为 0到 Heads - 1。0 到 Cylinders - 1。 1 到 Sectors (注意是从 1 开始)。基本 Int 13H 调用简介BIOS Int 13H 调用是 BIOS提供的磁盘基本输入输出中断调用,它可以完成磁盘(包括硬盘和软盘)的复位,读写,校验,定位,诊,格式化等功能。它使用的就是CHS 寻址方式, 因此最大识能访问 8 GB 左右的硬盘 (本文中如不作特殊说明,均以 1M = 1048576 字节为单位)。

  外面:盘体——硬盘的主体,密封的数据和电源接口——作用不解释(老IDE硬盘还有几个主从跳线,现在基本现在都是SATA的硬盘,用不到它了)控制电路板——作用不解释,本来想把它归类到内部部件,但是很多硬盘它确实露在外面内部:盘片——存储数据用的驱动电机——带动盘片转动的电机读写磁头——读取写入数据用磁头驱动臂——让读写磁头动起来的玩意儿文件系统结构,理解文件系统,要从文件储存说起。硬盘结构:磁盘内部不是真空,只不过里面的空气很干净。如果是真空,还不利于散热,会造成内部气体膨胀影响磁头的稳定性。还有一些硬盘里面不是普通空气,而是惰性气体:氦(hai害)气。它的好处是密度比空气小,可以减小磁盘转动阻力。但是充满氦气磁盘如果漏气会就损坏(常见于企业级)。 磁盘相关专业术语:硬盘的内部是金属盘片,将圆形的盘片划分成若干个扇形区域,这就是扇区。若干个扇区就组成整个盘片。为什么要分扇区?是逻辑化数据的需要,能更好的管理硬盘空间。 以盘片中心为圆心,把盘片分成若干个同心圆,那每一个划分圆的“线条”,就称为磁道。硬盘内的盘片有两个面,都可以储存数据,而硬盘内的盘片往往不止一张,常见的有两张,那么,两张盘片中相同位置的磁道,就组成一个“柱面”,盘片中有多少个磁道,就有多少个柱面。盘片两面都能存数据,要读取它,必须有磁头,所以,每一个面,都有一个磁头,一张盘片就有两个磁头。硬盘的存储容量=磁头数×磁道(柱面)数×每道扇区数×每道扇区字节数。磁道从外向内自0开始顺序进行编号,各个磁道上的扇区数是在硬盘格式化时确定的。 文件储存在硬盘上,硬盘的最小存储单位叫做"扇区"(Sector)。每个扇区储存512字节(相当于0.5KB)。 比较古老的CHS (Cylinder/Head/Sector :磁头(Heads)、柱面(Cylinder)、扇区(Sector))结构体系. 因为很久以前,在硬盘的容量还非常小的时候,人们采用与软盘类似的结构生产硬盘。也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数,由此产生了所谓的3D参数,即是磁头数(Heads)、柱面数(Cylinders)、扇区数(Sectors)以及相应的3D寻址方式。 第13章-Linux文件系统结构-v3.pdf1.51M 来自:百度网盘点击跳转网盘硬盘的主要构件包括马达、盘片、磁头和控制系统等等。其中,盘片和磁头是硬盘最为核心的部件,它们负担着数据的存储以及读取和写入的重任。 我们俗称的“玻璃盘片”或者“铝盘片”仅仅指的是盘片基体材料,盘片的结构其实并不简单。为了能够记录大量的信息,并且快速准确地被磁头读取和写入,需要先进的磁记录物质和辅助涂层。一张硬盘盘片的单面由多个不同的层复合而成,最上层是有机氟高分子材料组成的润滑层,保证磁头更加平稳地运行;接下来是由坚硬的碳材料构成的保护层,保护数据层不受物理损坏。再下面的磁记录层呈三明治结构,在两层钴-铂-铬-硼磁记录介质层(反铁磁性耦合介质,AFC)中间夹有厚度仅有0.6nm的金属钌层(仙女之尘技术)。磁记录层之下还有铬底层,然后才是盘片基体材料。 硬盘存储密度的飞速发展离不开磁头技术的配合。磁头技术也经历了多次革命,为了满足越来越高的存储需要,磁畴的尺寸越来越小,因此磁头的尺寸也变得越来越小,但同时效率却越来越高。从老式的锰铁磁体磁头到磁阻磁头,目前大量使用的巨磁阻磁头也已历经数代,未来还将出现隧道磁阻磁头和电流垂直平面磁头等更加先进的磁头。硬盘是一个贵重的高度精密的机电一体化产品,由头盘组件HDA(Head Disk Assembly)和印刷电路板组件PCBA(Printed Circuit Board Assembly)两大部分构成。其中有盘体、主轴电机、寻道电机、读写磁头及控制电路,再加上外部的机壳与机架就组成了整个硬盘驱动器。头盘组件采用全封闭结构,包括主轴、盘片、磁头臂、摇臂等。马达采用直接耦合无电刷式,且与主轴做在一起,主轴上直接装配盘片,省去了传统的一套复杂的传动机构。磁头采用接触式启停,系统不工作时,磁头接触在磁盘表面的特定区域。机器在盘面上高了着陆区,磁头不工作时停在着陆区,而不接触数据区,减少了数据破坏的可能性。 硬盘的盘体由多个盘片组成,这些盘片重叠在一起放在一个密封的合中,它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转,其每分钟转速达4500、5400甚至7200以上。硬盘是一个贵重的高度精密的机电一体化产品,由头盘组件HDA(Head Disk Assembly)和印刷电路板组件PCBA(Printed Circuit Board Assembly)两大部分构成。其中有盘体、主轴电机、寻道电机、读写磁头及控制电路,再加上外部的机壳与机架就组成了整个硬盘驱动器。头盘组件采用全封闭结构,包括主轴、盘片、磁头臂、摇臂等。马达采用直接耦合无电刷式,且与主轴做在一起,主轴上直接装配盘片,省去了传统的一套复杂的传动机构。磁头采用接触式启停,系统不工作时,磁头接触在磁盘表面的特定区域。机器在盘面上高了着陆区,磁头不工作时停在着陆区,而不接触数据区,减少了数据破坏的可能性。 硬盘的盘体由多个盘片组成,这些盘片重叠在一起放在一个密封的合中,它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转,其每分钟转速达4500、5400甚至7200以上。

  是由磁道 (Tracks)、扇区(Sectors)、柱面 (Cylinders)和磁头(Heads)组成的。

  数据在扇区上,磁头负责写入数据!硬盘的内部构造

  http://tech.sina.com.cn/c/2002-05-16/13266.html

  硬盘的工作原理

  概括地说,硬盘的工作原理是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取数据时,将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号,再利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据,写的操作正好与此相反。另外,硬盘中还有一个存储缓冲区,这是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。由于硬盘的结构比软盘复杂得多,所以它的格式化工作也比软盘要复杂,分为低级格式化,硬盘分区,高级格式化并建立文件管理系统。

  硬盘驱动器加电正常工作后,利用控制电路中的单片机初始化模块进行初始化工作,此时磁头置于盘片中心位置,初始化完成后主轴电机将启动并以高速旋转,装载磁头的小车机构移动,将浮动磁头置于盘片表面的00道,处于等待指令的启动状态。当接口电路接收到微机系统传来的指令信号,通过前置放大控制电路,驱动音圈电机发出磁信号,根据感应阻值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位,并将接收后的数据信息解码,通过放大控制电路传输到接口电路,反馈给主机系统完成指令操作。结束硬盘操作的断电状态,在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘面中心。

  常见的家用普通硬盘转速为5400和7200

  硬盘内电机主轴的旋转速度,也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一,它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一,在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快,硬盘寻找文件的速度也就越快,相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示,单位表示为RPM,RPM是Revolutions Perminute的缩写,是转/每分钟。RPM值越大,内部传输率就越快,访问时间就越短,硬盘的整体性能也就越好。

  硬盘大致分为,磁盘 Media,读写头 Read Write Head,马达Spindle Motor & Voice Coil Motor,底座Base,电路板PCBA等几大项,组合而成。

  Media的基板是金属或玻璃材质制成,为达到高密度高稳定的质量,基板要求表面光滑平整,不可有任何暇疵,然后再将磁粉Coating 溅渡到基板表面上,最后再涂上保护润滑层。此处有2项高科技,一为,如何制造出不含杂质极细微的磁粉 二为,如何将磁粉均匀的Coating上去

  以3.5” Media计算,其内径为25mm,需扣掉最外及最内圈不保存Data的部分,实际只剩20mm,如换算成60GB Media以Bit为单位(1个Bit记录0或1,8Bit只可记录一个A,B,C…事实上不是以Bit为单位,在此为求简单易懂,固以Bit形容)

  硬盘正面

  硬盘正面的面板我们称之为固定面板,它与底板结合成一个密封的整体。

  由于硬盘内部完全密封,并不是有人说的“真空”,只是内部无尘而已,所以为了保证硬盘内部组件的稳定运行,固定面板上有一个带有过滤器的小小透气孔,该气孔主要使硬盘内部气压与大气气压保持一致,这是让磁盘盘片和磁头在硬盘内部稳定工作的关键因素。

  硬盘接口

  硬盘的外部接口包括电源线接口和数据线接口两部分,其中电源线接口与主机电源相连接,为硬盘正常工作提供电力保证。数据线接口则是硬盘与主板之间进行数据传输交换的通道,常见的数据线接口有ATA接口、SCSI接口、SATA接口三类。

  硬盘的背面

  硬盘的背面主要有控制电路板、接口及其它附件。

  硬盘的控制电路板几乎都是采用贴片式焊接,它包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。电路板上主要的芯片包括主控制芯片、数据传输芯片、高速数据缓存芯片等。

  探索硬盘内部

  固定面板下的硬盘

  这块硬盘用了10多颗特殊的六角型螺丝来固定,要花点大力气才能将固定面板揭开。面板揭开后,硬盘的内部结构终于可以一览无余了,可以看见内部主要有磁盘盘片、磁头组件这两部分。

  硬盘盘片

  硬盘内部最吸引眼球的当然是银晃晃的磁盘盘片了,有人戏称这是世界上最昂贵的镜子。盘片是硬盘存储数据的载体,现在硬盘盘片表面大多采用金属薄膜材料,它具有高的存储密度高、存储容量大、存储成本低等优点。除此之外,还有一种玻璃材质的磁盘盘片。将硬盘的固定面板取下后,就可以挪动最上面的一张盘片了,可以发现这块硬盘采用的是双盘,在两个盘片中间,有一个垫圈,取下后可以拿出另外一张盘片。

  磁头组件

  磁头组件是硬盘中最精密的部件之一,它由读写磁头、传动手臂、传动轴三部分组成。其中磁头是硬盘中最重要的部分,一块硬盘中的每张盘片都配有一个读写磁头,而这些磁头又连接在同一个传动机构上。磁头加电后在高速旋转的磁盘表面上0.1~0.3μm的地方移动,磁盘的数据。

  磁头驱动机构

  读写磁盘磁道的过程是靠移动磁头来完成的,而移动磁头则需要磁头驱动机构来实现。磁头驱动机构由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成,高精度的轻型磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位,并能在很短的时间内精确定位于系统指令指定的磁道。

  硬盘所有部件

  终于拆卸完毕了,这就是组成整个硬盘的所有部件了。 本文引我靠

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