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硬盘结构

发布时间: 2023-08-27 18:57:15

硬盘的内部由哪几部分组成

  1. 硬盘正面。又称固定面板,它与底板结合成一个密封的整体。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。

    ㈡ 硬盘的结构特点是什么

    结构特点:
    1、硬盘外部结构
    各种硬盘的外观结构都是相似的。
    (1)接口
    硬盘接口包括电源插口和数据接口两部分。数据接口分为ATA接口、SCSI接口。
    (2)电路板
    硬盘控制电路板一般是六层板,采用贴片式元件焊接,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。在电路板上还安装有高速缓存芯片,通常为8MB。
    (3)固定盖板
    固定盖板实际是硬盘的面板。面板上标注有产品的型号、产地、设置数据等,和底板结合成一个密封的整体,保证硬盘片和机构的稳定运行。2、硬盘的内部结构
    硬盘的盘体里面是一个无尘空间,下面是铝制的基座,基座上安装着主轴电机、盘片、磁头电机、磁头芯片、磁头、定位夹具等。磁头、磁头芯片、音圈电机一般安装在一起构成磁头组件。
    盘体由磁头组件和盘片构成
    1、磁头组件:主要作用是读取数据。磁头主要出现的故障是:变形、移位和老化
    2、盘片:主要作用是存储数据。盘片主要故障是产生坏道和重要数据丢失。

    ㈢ 电脑硬盘的构造

    结构
    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。

    物理结构

    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。

    硬盘
    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,

    垂直记录时磁颗粒状态表示
    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。

    逻辑结构

    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)。

    ㈣ 硬盘的结构是什么

    1、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。目前,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。
    2、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。
    3、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。
    4、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。

    ㈤ SSD固态硬盘内部结构由什么组成

    固态硬盘(Solid State Drive),简称SSD(固盘),是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,但是很多用户对于固态硬盘的内部结构就不甚了解吧,如果你有兴趣的话,可以看看我给大家科普的固态硬盘内部结构知识。

    SSD主要由电子芯片及电路板组成:

    根据固态硬盘的定义,我们可以知道固态硬盘的内部结构,其实就是由三大块主控芯片、闪存颗粒、缓存单元构成,那么接下来,我们逐一来看。

    1、固态硬盘大脑:主控芯片

    正如同CPU之于PC一样,主控芯片其实也和CPU一样,是整个固态硬盘的核心器件,其作用一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷,二则是承担了整个数据中转,连接闪存芯片和外部SATA接口。

    不同的主控之间能力相差非常大,在数据处理能力、算法上,对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同,直接会导致固态硬盘产品在性能上产生很大的差距。

    慧荣主控

    当前主流的主控芯片厂商有 marvell 迈威(俗称“马牌”)、SandForce、siliconmotion慧荣、phison群联、jmicron智微等。而这几大主控厂商,又都有着自己的相应特点,应用于不同层级的固态产品。

    以台系厂商siliconmotion慧荣为例,此款主控芯片主要特点在于能够为固态硬盘厂商提供包括软件和硬件在内的一体化主控方案,包括主控芯片、电路板以及存储单元,能够极大的提升产品的更新速度和使用寿命,并且不存在兼容等问题。

    2、核心器件:闪存颗粒单元

    作为硬盘,存储单元绝对是核心器件。在固态硬盘里面,闪存颗粒则替代了机械磁盘成为了存储单元。

    闪存(Flash Memory)本质上是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器,数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位。

    固态硬盘中闪存颗粒占据大部分比重

    在固态硬盘中,NAND闪存因其具有非易失性存储的特性,即断电后仍能保存数据,被大范围运用。

    根据NAND闪存中电子单元密度的差异,又可以分为SLC(单层次存储单元)、MLC(双层存储单元)以及TLC(三层存储单元),此三种存储单元在寿命以及造价上有着明显的区别。

    SLC(单层式存储),单层电子结构,写入数据时电压变化区间小,寿命长,读写次数在10万次以上,造价高,多用于企业级高端产品。

    MLC(多层式存储),使用高低电压的而不同构建的双层电子结构,寿命长,造价可接受,多用民用高端产品,读写次数在5000左右。

    TLC(三层式存储),是MLC闪存延伸,TLC达到3bit/cell。存储密度最高,容量是MLC的1.5倍。 造价成本最低, 使命寿命低,读写次数在1000~2000左右,是当下主流厂商首选闪存颗粒。

    海力士16nm TLC闪存颗粒

    当前,固态硬盘市场中,主流的闪存颗粒厂商主要有toshiba东芝、samsung三星、Intel英特尔、micron美光、skhynix海力士、sandisk闪迪等。

    东芝闪存颗粒

    由于闪存颗粒是固态硬盘中的核心器件,也是主要的存储单元,因而它的制造成本占据了整个产品的70%以上的比重,极端一点说,选择固态硬盘实际上就是在选择闪存颗粒。

    3、锦上添花:缓存芯片

    缓存芯片,是固态硬盘三大件中,最容易被人忽视的一块,也是厂商最不愿意投入的一块。和主控芯片、闪存颗粒相比,缓存芯片的作用确实没有那么明显,在用户群体的认知度也没有那么深入,相应的就无法以此为噱头进行鼓吹。

    实际上,缓存芯片的存在意义还是有的,特别是在进行常用文件的随机性读写上,以及碎片文件的快速读写上。

    南亚缓存

    由于固态硬盘内部的磨损机制,就导致固态硬盘在读写小文件和常用文件时,会不断进行数据的整块的写入缓存,然而导出到闪存颗粒,这个过程需要大量缓存维系。特别是在进行大数量级的碎片文件的读写进程,高缓存的作用更是明显。

    相关阅读:CPU、内存组装注意事项

    Intel 平台请注意主板的CPU插槽是非常脆弱的,不要手贱去触摸或其它利器刮。AMD平台请注意CPU针脚,不要歪了。

    打开主板盖,取下保护塑胶片(图中没有,我的扔掉了,无法给大家展示),将CPU轻轻放入,注意卡槽,不要错了方向。装好之后盖回,压好。

    如果使用CPU 配的散热器,底座已经有散热硅胶,直接压上。锁好螺栓,检查散热器无法拔出来为装好。

    如果使用自购散热器,可能需要在CPU上面涂抹散热硅胶。有底座的装好底座。

    根据内存的缺口,插入内存条,插反了插不进去的,看清楚,听到滴答一声说明插到位了,两边的锁扣扣住内存缺口。

    将CPU风扇的线,插到主板上标识为CPU_FAN的四针的插槽,注意整理线,不要卡住风扇的转动。

    将装好CPU、内存的主板放入机箱,对好机箱上的弹片孔,锁上螺丝。固定螺丝较多,不要落下了。

    补充:组装电脑有什么优势

    组装电脑 优势一:潜在价值,物有所值

    组装电脑具有不少潜在的价值,如上论坛晒机器,上QQ群炫耀等。上网炫耀是电脑必备的能力,国内论坛高配置用户较多,自己如果不炫耀一把心理会很不好受。 QQ群里面也是,高配置的人往往就等于高水平,如果想要自己创建QQ群,那么高配置几乎是少不了的。

    组装电脑 优势二:注重芯片散热,使用寿命长

    品牌机在设计的时候往往不会考虑到强力的散热,这不仅仅是温度的问题。过高 的温度会影响芯片的使用寿命,导致PC提早出现致命性的损坏无法修复,提前退 休。

    组装电脑 优势三:价格低廉

    有的朋友会说,组装电脑的价格怎么可能便宜过品牌机呢?其实不然,面对市场竞 争的压力,现在品牌机价格也不比当年,不少品牌厂位获得更高的利润,硬件纷纷跳水。推出价格平易近人,性能垃圾的产品,价格走平民化路线,让更多小愤 青能够接受廉价阉割PC。这台品牌机的价格几乎能够配两台相同性能的PC

    组装电脑 优势四:抢进性能

    现在越来越多的品牌机厂商,想要获得更大的市场份额不得不在广告用词上做文 章,4核心(低频阉割)CPU,6GB(半残双通道低速)大容量内存,高性能(比集成显卡高)独立显卡,大容量(共享,低速成本低)显存等等……对于用户来说,货真价实的性能才是最重要的。

    ㈥ 机械硬盘的组成(基本概念)

    一个机械硬盘由下面五个部分组成(这里只包含核心部分,像金属介质、磁化材料不会涉及)

    硬盘中一般会有多个盘片组成,每个盘片包含两个面,每个盘面都对应地有一个读/写磁头。受到硬盘整体体积和生产成本的限制,盘片数量都受到限制,一般都在5片以内,但随着机械硬盘越来越大,盘片也有上百的,具体数量取决于硬盘厂商。盘片的编号自下向上从0开始,如最下边的盘片有0面和1面,再上一个盘片就编号为2面和3面。

    下图显示的是一个盘面,盘面中一圈圈灰色同心圆为一条条磁道,从圆心向外画直线,可以将磁道划分为若干个弧段,每个磁道上一个弧段被称之为一个扇区(图践绿色部分)。扇区是磁盘的最小组成单元,通常是512字节。(由于不断提高磁盘的大小,部分厂商设定每个扇区的大小是4096字节)

    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。柱面,其实是个“虚”的东西!它是分开的。物理上不是一体的。只是在空间上,它类似于一个桶的桶壁一样。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。 如下图

    存储容量 = 磁头数 × 磁道(柱面)数 × 每道扇区数 × 每扇区字节数
    图3中磁盘是一个 3个圆盘6个磁头,7个柱面(每个盘片7个磁道) 的磁盘,图3中每条磁道有12个扇区,所以此磁盘的容量为:
    存储容量 6 * 7 * 12 * 512 = 258048
    每个磁道的扇区数一样是说的老的硬盘,外圈的密度小,内圈的密度大,每圈可存储的数据量是一样的。新的硬盘数据的密度都一致,这样磁道的周长越长,扇区就越多,存储的数据量就越大。

    寻道时间:磁头从开始移动到数据所在磁道所需要的时间,寻道时间越短,I/O操作越快,目前磁盘的平均寻道时间一般在3-15ms,一般都在10ms左右。
    旋转延迟:盘片旋转将请求数据所在扇区移至读写磁头下方所需要的时间,旋转延迟取决于磁盘转速。普通硬盘一般都是7200rpm,慢的5400rpm。
    数据传输时间:完成传输所请求的数据所需要的时间。
    小结一下:从上面的指标来看、其实最重要的、或者说、我们最关心的应该只有两个:寻道时间;旋转延迟。
    读写一次磁盘信息所需的时间可分解为:寻道时间、延迟时间、传输时间。为提高磁盘传输效率,软件应着重考虑减少寻道时间和延迟时间。

    虽然知道了机械硬盘的大致组成结构,但是要回答下面几个问题,还是比较难的,需要进行更深入的研究:

    ㈦ 电脑硬盘有哪些组成部分

    1.盘体

    盘体从物理的角度分为磁面(Side)、磁道(Track)、柱面(Cylinder)与扇区(Sector)等4个结构。磁面也就是组成盘体各盘片的上下两毕亏个盘面,第一个盘片的第一面为0磁面,下一个为1磁面;第二个盘片的第一面为2磁面,以此类推??。磁道也就是在格式化磁盘时盘片上被划分出来的许多同心圆。最外层的磁道为0道,并向着磁面中心增长。事实上,硬盘的盘体结构与大家熟悉的软盘非常类似。只不过其盘片是由多个重叠在一起并由垫圈隔开的盘片组成,而且盘片采用金属圆片(IBM曾经采用玻璃作为材料),表面极为平整光滑,并涂有磁性物质。

    2.读写磁头组件

    读写磁头组件由读写磁头、传动手臂、传动轴三部分组成。在具体工作时,磁头通过传动手臂和传动轴以固定半径扫描盘片,以此来读写数据。磁头是集成工艺制成的多个磁头的组合,采用非接触式结构。硬盘加电后,读写磁头在高速旋转的磁盘表面飞行,飞高间隙只有0.1~0.3μm,可以获得极高的数据传输率。新型MR(Magnetoresistive heads) 磁阻磁头采用读写分离的磁头结构,写操作时使用传统的磁感应磁头,读操作则采用MR磁头。

    3.磁头驱动机构

    对于硬盘而言,磁头驱动机构就好比是一个指挥官,它控制磁头的读写,直接为传动手臂与传动轴传送指令。磁头驱动机构主要由音圈电机、磁头驱动小车和防震动机构组成。磁头驱动机构对磁头进行正确的驱动,在很短的时间内精确定位到系统指令指定的磁道上,保证数据读写的可靠性。一般而言,磁头机构的电机有步进电机、力塌稿矩电机和音圈电机三种,现在硬盘多采用音圈电机驱动。音圈是中间插有与磁头相连的磁棒的的线圈,当电流通过线圈时,磁棒就会发生位移,进而驱动装载磁头的小车,并根据控制器在盘面上磁头位置的信息编码来得到磁头移动的距离,达到准确定位的目的。

    4.主轴组件

    硬盘的主轴组件主要是轴承和马达,可以笼统地认为轴承决定一款硬盘的噪音表现,而马达决定性能。当然,这样说并不完全,但是基本上表达了这两项内容在硬盘中的重要地位。从滚珠轴承到油浸轴承再到液态轴承,硬盘轴承处于不断的改良当中,目前液态轴承已经成为绝对的主流市场。由团数孝于采用液体作为轴承,所以金属之间不直接摩擦,这样一来除了延长了主轴点解的寿命、减少发热之外,最重要一点是实现了硬盘噪声控制的突破。不过需要指出的是,采用液态轴承对于性能并没有任何好处,甚至反而会延长寻道时间。对于PC设备而言,似乎噪音与性能是一对永远难以平衡的矛盾。