電腦硬盤基礎(chǔ)知識(shí)解析
從生產(chǎn)、物理到邏輯層面去講述硬盤不為人知的一面。我相信只要讀者看完這些內(nèi)容，對(duì)硬盤的認(rèn)知產(chǎn)生巨大變化，也為自己日后購(gòu)買提供強(qiáng)力的知識(shí)保障。下面就讓小編帶你去看看電腦硬盤基礎(chǔ)知識(shí)解析，希望能幫助到大家!
硬盤基本知識(shí)及拯救硬盤的方法基礎(chǔ)知識(shí)講解
1.磁道，扇區(qū)，柱面和磁頭數(shù)
硬盤最基本的組成部分是由粗大金屬材料作成的涂以磁性介質(zhì)的盤片，多種不同容量硬盤的盤片數(shù)多于。每個(gè)盤片有兩面，都可記錄信息。盤片被分為許多扇形的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域叫一個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)可存儲(chǔ)128×2的N次方(N=0.1.2.3)字節(jié)信息。在DOS中每扇區(qū)是128×2的2次方=512字節(jié)，盤片表面上以盤片中心為圓心，不盡相同半徑的同心圓稱做磁道。硬盤中，不盡相同盤片相同半徑的磁道所一組的圓柱叫做柱面。磁道與柱面都是堅(jiān)稱有所不同半徑的圓，在許多場(chǎng)合，磁道和柱面可以互相交換運(yùn)用于，我們想到，每個(gè)磁盤有兩個(gè)面，每個(gè)面都有一個(gè)磁頭，習(xí)慣用磁頭號(hào)來區(qū)分。扇區(qū)，磁道(或柱面)和磁頭數(shù)密切相關(guān)了硬盤結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)，幫手這些參數(shù)可以贏取硬盤的容量，辛計(jì)算公式為：存儲(chǔ)容量=磁頭數(shù)×磁道(柱面)數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)
要點(diǎn)：
(1)硬盤有數(shù)個(gè)盤片，每盤片兩個(gè)面，每個(gè)面一個(gè)磁頭
(2)盤片被分割為多個(gè)扇形區(qū)域即扇區(qū)
(3)同一盤片多種不同半徑的同心圓為磁道
(4)不盡相同盤片相同半徑包含的圓柱面即柱面
(5)公式：存儲(chǔ)容量=磁頭數(shù)×磁道(柱面)數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)
(6)信息記錄可說明為：__磁道(柱面)，__磁頭，__扇區(qū)
2.簇
“簇”是DOS順利進(jìn)行分配的最少單位。當(dāng)建立一個(gè)非常大的文件時(shí)，如是一個(gè)字節(jié)，則它在磁盤上并不是只占總一個(gè)字節(jié)的空間，
而是集中于整個(gè)一簇。DOS視各有不同的存儲(chǔ)介質(zhì)(如軟盤，硬盤)，完全相同容量的硬盤，簇的大小也不一樣。簇的大小可在專指磁盤
參數(shù)塊(BPB)中得到。簇的概念僅受限制于數(shù)據(jù)區(qū)。
本點(diǎn)：
(1)“簇”是DOS展開分配的之比單位。
(2)完全相同的存儲(chǔ)介質(zhì)，相同容量的硬盤，各不相同的DOS版本，簇的大小也不一樣。
硬盤基礎(chǔ)知識(shí)你敢說了解多少?看完就懂!
其中最核心的部件是一磁盤、 磁頭、音圈馬達(dá)、主軸電機(jī)。
主軸電機(jī)帶動(dòng)磁盤，音圈馬達(dá)推動(dòng)磁頭。在這四個(gè)部件的共同作用下，硬盤得以準(zhǔn)確快速的保存來自計(jì)算機(jī)傳送的數(shù)據(jù)。
當(dāng)然別的部件，電路板、磁頭架、這些也是保障硬盤工作的必要部件。
但在硬盤當(dāng)中只有這四個(gè)部件才可以活動(dòng)，所以在工廠執(zhí)行自測(cè)試的項(xiàng)目中，90%以上的流程都是調(diào)校這四個(gè)部件互相的配合度，是機(jī)械硬盤核心部件。
這里我就將重點(diǎn)的幾個(gè)部件進(jìn)行詳細(xì)講解。
磁頭技術(shù)發(fā)展非常迅猛，從最初的薄膜感應(yīng)磁頭(TFI) 到磁阻磁頭(MR) 到巨磁阻磁頭(GMR)
再到隧穿磁阻磁頭(TMR)直至當(dāng)今的二維記錄磁頭(TDMR) 。
對(duì)于已經(jīng)淘汰的磁頭技術(shù)了解的意義不大，畢竟本文不是專門研究磁頭的，我只重點(diǎn)講一講時(shí)下最流行的TDMR磁頭。
不過，在談及TDMR磁頭之前，我們必須要先了解下當(dāng)今磁頭結(jié)構(gòu)的鼻祖一一-MR磁頭。
在MR磁頭出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)的TEI磁頭是讀寫功能合一-的薄膜式感應(yīng)磁頭。但磁頭的讀和寫的工作性質(zhì)有著天壤之別。
所以這種磁頭在設(shè)計(jì)時(shí)必須同時(shí)兼顧讀和寫二種功能，正是因?yàn)門EI磁頭的局限性，硬盤容量遲遲無法得到提升。
上世紀(jì)八十年代，IBM公司發(fā)明了MR磁頭。
MR磁頭另辟蹊徑將磁頭設(shè)計(jì)為讀寫分離的工作形式。寫入仍采用傳統(tǒng)的TEI磁頭進(jìn)行寫操作，讀磁頭則采用MR磁頭，即感應(yīng)寫、磁阻讀，完全解決了TEI磁頭的弊端。并且，針對(duì)兩種磁頭的物理特性進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，以達(dá)到最佳性能。
MR磁頭特點(diǎn)是通過電阻變化感應(yīng)信號(hào)幅度，對(duì)信號(hào)強(qiáng)度更加敏銳，準(zhǔn)確性也大幅提高。
MR磁頭之所以可以有效提升存儲(chǔ)密度，是因?yàn)镸R磁頭讀數(shù)據(jù)不受磁道寬度限制，那么就能大幅度縮小磁道寬度，從而提升存儲(chǔ)密度。
因此，MR磁頭走上了歷史的舞臺(tái)。
磁頭組件
對(duì)MR磁頭有了大致了解之后，回過頭講- -講 目前應(yīng)用最廣泛的TDMR磁頭。
這種磁頭實(shí)際上也基于MR磁頭的原理。
大家都知道，如果想要進(jìn)一步提升存儲(chǔ)密度， 那么就要不斷縮小磁道的寬度，增加磁道的數(shù)量，讓碟片有限的面積上劃分出更多的磁道。
如進(jìn)一步的縮小碟片上磁道的間距，并對(duì)磁道寬度進(jìn)行削減，那么讀磁頭在獲取磁道信號(hào)時(shí)，就會(huì)被鄰近磁道信號(hào)所干擾，這就會(huì)產(chǎn)生信噪。
為解決鄰近磁道所帶來的干擾,通過尋求更高的信噪比來保證數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性和完整性。
磁頭研發(fā)人員腦洞大開，在現(xiàn)有讀磁頭后方再增加一個(gè)磁頭組成雙磁頭串聯(lián)結(jié)構(gòu)，甚至采用三磁頭結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)磁頭用于磁道定位、另外兩個(gè)則同時(shí)負(fù)責(zé)界定磁道的兩側(cè)邊緣。
這兩個(gè)側(cè)向定位磁頭能夠被用于削減鄰道所帶來的干擾，從而凸顯出目標(biāo)磁道的真實(shí)信號(hào)。
這一技術(shù)，完全能夠突破當(dāng)前讀取點(diǎn)位區(qū)無法進(jìn)一步縮小的瓶頸，從而有效提升磁道密度,提供更大的存儲(chǔ)容量。
當(dāng)今大容量尤其是氦氣硬盤，無-例外采用TDMR磁頭技術(shù)，包括疊瓦式硬盤。
這就是硬盤廠家客服提到的TDMR技術(shù)，小伙伴可明白了?
硬盤碟片
硬盤碟片多數(shù)都采用薄膜復(fù)合技術(shù)。硬盤的介質(zhì)膜結(jié)構(gòu)大致為:潤(rùn)滑層、碳覆層、磁性層、軟磁層、緩沖層、基板。
潤(rùn)滑層和碳覆層主要保護(hù)下面的磁性層;磁性層通常為一層或多層膜結(jié)構(gòu)，常用材料有CrCoTa,
CoNiPt, CrCoPtTa; 軟底層能顯著提高磁性層的磁性能。
為進(jìn)一步 提升存儲(chǔ)密度，可以通過降低磁頭飛行高度、增加碟片的數(shù)量、磁道密度來實(shí)現(xiàn)。由于硬盤體積的原因，碟片數(shù)目增加存在很大限制。因此只能降低磁頭的飛行高度和增加磁道密度。
那么基板材料的表面平整度越好,碟片上的各膜層就越光滑,磁頭的飛行高度和噪聲也可以相應(yīng)降低。
硬盤所采用的基板，主要使用鋁合金和玻璃兩種材質(zhì)。其中，鋁合金基板與玻璃基板相比具有韌性較高且容易制造的優(yōu)點(diǎn)。
3.5英寸硬盤所使用的鋁合金基板的板厚為1.27mm. 近年來為了增加硬盤內(nèi)部碟片的數(shù)量,硬盤廠家對(duì)鋁合金基板厚度進(jìn)行了削減。鋁合金基板相對(duì)玻璃基板更容易產(chǎn)生振抖。
振抖是指碟片高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的邊緣顫動(dòng)，如果振抖較大，磁頭難以精準(zhǔn)進(jìn)行讀寫操作。
因?yàn)檎穸兜漠a(chǎn)生，嚴(yán)重阻礙進(jìn)一步降低磁頭飛行高度的可行性。
為抑制振抖，硬盤廠家改用玻璃基板并對(duì)硬盤內(nèi)部注入氦氣，使得硬盤旋轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)阻力更小，從而有效解決多碟片大容量硬盤讀寫的穩(wěn)定性難題。
主軸電機(jī)
民用硬盤的轉(zhuǎn)速?gòu)脑缙?.6K RPM進(jìn)化到5.4K RPM，再到7.2K RPM。而服務(wù)器高速硬盤則達(dá)到10KRPM或15K RPM。
自1995年希捷公司推出大灰熊硬盤，標(biāo)志著民用級(jí)硬盤正式邁入了7.2K的時(shí)代。
硬盤轉(zhuǎn)速以每分鐘多少轉(zhuǎn)來表示，單位表示為RPM，RPM是Revolutions per minute的縮寫，是轉(zhuǎn)/每分鐘。RPM值越大，內(nèi)部傳輸率就越快，磁頭尋道就越短，硬盤的性能就更強(qiáng)。
硬盤的主軸馬達(dá)芾動(dòng)碟片高速旋轉(zhuǎn)，將所要存取資料的扇區(qū)芾到磁頭下方，轉(zhuǎn)速越快，則等待時(shí)間也就越短。因此轉(zhuǎn)速在很大程度上決定了硬盤的傳輸速度。
硬盤的主軸電機(jī)還分為滾珠軸承和液態(tài)軸承。
早期硬盤一律采用滾珠軸承，這種電機(jī)噪音大磨損嚴(yán)重，運(yùn)行穩(wěn)定性差。為解決這一痛點(diǎn)， 希捷公司率先在酷魚四代運(yùn)用了液態(tài)軸承馬達(dá)技術(shù)，徹底解決硬盤電機(jī)運(yùn)行噪音的問題。
液態(tài)軸承.與滾珠軸承馬達(dá)相比，液態(tài)軸承的優(yōu)勢(shì)非常明顯。
1、減噪降溫。避免了滾珠與軸承金屬面的直接磨擦，使設(shè)備噪音及其發(fā)熱量降至最低。
2、減震降噪。油膜可有效地吸收震動(dòng)，使設(shè)備的抗震能力得到提高。
3、減少磨損，提高設(shè)備的工作可靠性和使用壽命。
4、有效的降低因金屬磨擦而產(chǎn)生的噪聲和發(fā)熱問題。
音圈電機(jī)
音圈電機(jī)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原理與揚(yáng)聲器相同，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力作動(dòng)力的來源。
磁頭與磁頭臂及伺服定位系統(tǒng)是一-個(gè)整體。
伺服定位系統(tǒng)由磁頭臂后的線圈和電路板上的控制芯片構(gòu)成。磁頭只能在碟片上方做有限的徑向運(yùn)動(dòng)。
磁頭移動(dòng)時(shí)靠伺服系統(tǒng)來控制音圈電機(jī)的動(dòng)作，使磁頭準(zhǔn)確尋道，音圈電機(jī)主要是由磁體和線圈構(gòu)成。
磁體呈閉合形態(tài)，固定在硬盤底座上，磁頭臂有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，線圈位于磁體中央，當(dāng)有電流通過線圈時(shí)，線圈可以按某個(gè)方向靈活擺動(dòng)，帶動(dòng)磁頭臂的動(dòng)作，磁頭臂裝有前置換向放大芯片，通過柔性排線與.硬盤電路板通訊。
新手學(xué)電腦：電腦硬盤知識(shí)你了解多少?
電腦硬盤的接口形式有IDE接口，SCSI接口和串行接口(SATA接口)，我們家用電腦通常是IDE或SATA接口居多，SCSI接口服務(wù)器上用得較多。
硬盤容量
一塊硬盤的參數(shù)，最直觀的我們都是用容量來衡量的，比如說1T硬盤，2T硬盤，或者500G硬盤，那么這些容量單位是如何計(jì)算和怎么計(jì)量的呢?
硬盤的容量大小是由：盤面數(shù)、柱面數(shù)、扇區(qū)數(shù)決定的，具體計(jì)算公式：
容量=盤面數(shù)×柱面數(shù)×扇區(qū)數(shù)×512字節(jié)
電腦中存儲(chǔ)容量的計(jì)量基本單位是字節(jié)(Byte。簡(jiǎn)稱B)，8個(gè)二進(jìn)制位稱為1個(gè)字節(jié)，此外還有KB、MB、GB、TB等，它們之間的換算關(guān)系是1Byte=8bit，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。
李哥提醒：注意的是，針對(duì)硬盤U盤等存儲(chǔ)設(shè)備，廠商是按1000進(jìn)制算的。即1G=1000M=1000__1000KB=1000__1000B，所以才會(huì)出現(xiàn)40GB的實(shí)際容量大概37GB左右。
硬盤分類
現(xiàn)在市面上硬盤有機(jī)械硬盤和固態(tài)硬盤。
機(jī)械硬盤(HHD)：就是一直在使用的普通硬盤，由內(nèi)部構(gòu)成而得名，通過硬盤磁頭改變極性方式進(jìn)行讀寫操作。硬盤作為精密設(shè)備，要注意防摔防塵。
固態(tài)硬盤(SSD)：和機(jī)械硬盤不同的地方在于其是由固態(tài)存儲(chǔ)芯片組成，但是固態(tài)硬盤的接口規(guī)范和接口定義是和機(jī)械硬盤統(tǒng)一的，所以才被廣泛應(yīng)用。
HHD和SSD的優(yōu)缺點(diǎn)：
1、由于固態(tài)硬盤內(nèi)部不像機(jī)械硬盤內(nèi)部有機(jī)械零部件，只是用閃存顆粒組成，所以在防摔防震方面優(yōu)于機(jī)械硬盤。
2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)速度方面，固態(tài)硬盤是機(jī)械硬盤速度的2倍多。
3、功耗方面，固態(tài)硬盤要低于機(jī)械硬盤。
4、容量方面，機(jī)械硬盤容量可選范圍優(yōu)于固態(tài)硬盤。
5、噪音方面，固態(tài)硬盤正是由于沒有機(jī)械部件，所以發(fā)熱量小，無風(fēng)扇和機(jī)械馬達(dá)，噪音值零分貝，優(yōu)于機(jī)械硬盤。
6、價(jià)格方面，機(jī)械硬盤價(jià)格優(yōu)于固態(tài)盤。所以現(xiàn)在我們?cè)诮M裝電腦的時(shí)候，安裝一塊固態(tài)硬盤和一塊機(jī)械硬盤，固態(tài)硬盤用于安裝系統(tǒng)，機(jī)械硬盤用于存儲(chǔ)文件。
7、壽命方面，由于內(nèi)部部件的組成，固態(tài)硬盤的讀寫壽命要小于機(jī)械硬盤，所以使用壽命方面，機(jī)械硬盤優(yōu)于固態(tài)硬盤。
在使用過程中，電腦硬盤由于經(jīng)常存儲(chǔ)文件刪除文件等操作，會(huì)產(chǎn)生磁盤碎片，碎片比較小的時(shí)候?qū)τ脖P影響較小，一旦變多變大，就要導(dǎo)致硬盤讀取速度變緩。所以我們還用定期給硬盤進(jìn)行碎片整理。
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