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硬盘的工作原理和内部构造

2021年01月01日 17:17 华强电子网 作者：华强电子网 用户评论（0）

　　硬盘是电脑重要的储存媒介，是电脑必不可少的组成部分，但很多人并不知道硬盘的工作原理，也不知道硬盘由哪些部件组成的。为了让大家学通弄懂硬盘的工作原理，下面就给大家详细介绍一下硬盘的工作原理和内部构造。

　　1.硬盘的工作原理

　　硬件存储原理：

　　硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成，其中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。

　　硬盘工作时，盘片以设计转速高速旋转，设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。

　　写数据：系统向硬盘写入数据时，磁头中“写数据”电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变，并在写电流磁场消失后仍能保持，这样数据就存储下来了；

　　读数据：系统从硬盘中读数据时，磁头经过盘片指定区域，盘片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化，经相关电路处理后还原成数据。

　　上电启动过程：

　　计算机在按下power键以后，开始执行主板bios程序。进行完一系列检测和配置以后。开始按bios中设定的系统引导顺序引导系统。假定现在是硬盘。Bios执行完自己的程序后如何把执行权交给硬盘呢？交给硬盘后又执行存储在哪里的程序呢？

　　MBR位于整个硬盘的 0 柱面 0磁头 1 扇区（可以看作是硬盘的第一个扇区），bios在执行自己固有的程序以后就会jump到mbr中的第一条指令。将系统的控制权交由mbr来执行。

　　磁盘的读写过程：

　　系统将文件存储到磁盘上时，按柱面、磁头、扇区的方式进行，即最先是第1磁道的第一磁头下（也就是第1盘面的第一磁道）的所有扇区，然后，是同一柱面的下一磁头，……，一个柱面存储满后就推进到下一个柱面，直到把文件内容全部写入磁盘。

　　步骤一、系统读出数据时通过告诉磁盘控制器要读出扇区所在的柱面号、磁头号和扇区号（物理地址的三个组成部分）进行。

　　步骤二、磁盘控制器则直接使磁头部件步进到相应的柱面，选通相应的磁头，等待要求的扇区移动到磁头下。

　　步骤三、在扇区到来时，磁盘控制器读出每个扇区的头标，把这些头标中的地址信息与期待检出的磁头和柱面号做比较（即寻道），然后，寻找要求的扇区号。

　　步骤四、待磁盘控制器找到该扇区头标时，根据其任务是写扇区还是读扇区，来决定是转换写电路， 还是读出数据和尾部记录。

　　步骤五、找到扇区后，磁盘控制器必须在继续寻找下一个扇区之前对该扇区的信息进行后处理。如果是读数据，控制器计算此数据的ECC码，然 后，把ECC码与已记录的ECC码相比较。如果是写数据，控制器计算出此数据的ECC码，与数据一起存储。在控制器对此扇区中的数据进行必要处理期间，磁盘继续旋转。

　　断电过程 ：

　　在断电的时候由于电源的不稳定，读写磁头会不会不稳定，造成数据的混乱呢？答案是会的。

　　但是为什么我们在遇到蓝屏或紧急情况下直接断电没问题呢？

　　根据目前在网上胡乱找的资料来看，有两种解释具体的操作可能是需要根据具体厂家来定了。（非专业，仅供参考，求专家说明）

　　1）、当系统检测到电源送给系统的电压下降信号时，立刻向硬盘发送指令，使磁头返回，良好的电源可保证这一过程完成，在几十毫秒后才使整机断电。

　　2）、正常操作时磁头悬浮在盘面上，如果突然断电，控制磁头的音圈马达就会以为突然失电而失去动力，磁头就会在极短的时间内由于一个永磁铁的作用力而回到磁头托架上面去，这就是为什么硬盘在经受数次断电而没有损坏的原因。

　　目前市面上的硬盘无论是什么类型，大多数都采用温彻斯特技术。主要特点如下：一是刺头、盘片是封闭的，硬盘高速运转是，表面不起任何变化。硬盘运行时，磁头会向盘片的方向逐步移动，停止工作后才会停止，工作状态中不可能与盘片接触。

　　2.硬盘的组成

　　硬盘的组成

　　硬盘最主要的构成部分是盘片、盘体、电机。盘片就是将磁粉或玻璃依附在铝合金的圆盘上，然后这些磁粉分为几个不同区域，每个区域上都有很多小磁铁，这些磁粉在磁头的影响下发生变化，磁铁的佩列顺序发生变化，实现信息储存。盘体。盘体是很多个盘片组成的，这些盘点通过特殊手段放在封闭的盘体中，电脑运营中盘点在电机的带动下不同旋转，且速度超快，通常情况下转速分为3600、4500、5400、7200。电机。电脑硬盘的的电机属于无刷电机，高速运转下摩擦很小，长时间工作也不成问题，不过该种电机在运行过程中不要轻易移动，若移动会导致电机损伤。

　　其实硬盘的工作原理非常深奥，三言两语说不清楚，只能简单介绍下硬盘的工作方式和重要组成部分。不过非专业人士也没必要太深入了解硬盘的工作原理，只需要大概掌握即可，如果计划从事计算机行业，还是有必要详细了解硬盘的工作原理。
责任编辑：YYX

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( 发表人：姚远香 )

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