什么是硬盘?

什么是硬盘?
08-09-10  Leanne23 发布
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    zzxx42100

    最简单的理解方式:cpu是心脏,提供必要的电脑生存动力。硬盘是大脑,存储了电脑必备的系统和程序。显示器键盘和鼠标就是你用来和别人沟通的嘴和手。光驱软驱就是眼睛耳朵,用来采集和充实你电脑的信息量并完成输出转换。
    从计算机系统的结构来看,存储器分为内存储器和外存储器两大类。内存储器与CPU直接联系,负责各种软件的运行。外存储器包括软盘、硬盘、光盘、磁带机等。硬盘和软盘很相似,它们的工作原理大致相同,不同的是软盘与软盘驱动器是分开的,而硬盘与硬盘驱动器却是装在一起。另外,在使用时,二者速度差异很大。

    硬盘主要由:盘片,磁头,盘片转轴及控制电机,磁头控制器,数据转换器,接口,缓存等几个部分组成。

    硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上,每张盘片之间是平行的,在每个盘片的存储面上有一个磁头,磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小,所有的磁头联在一个磁头控制器上,由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径方向运动,加上盘片每分钟几千转的高速旋转,磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。硬盘作为精密设备,尘埃是其大敌,必须完全密封。

    (一)硬盘的外部结构。

    目前市场上的常见的硬盘除昆腾公司的Bigfoot(大脚)系列为5.25英寸结构外,其他都为3.25英寸产品,其中又有半高型和全高型之分。 常用的3.5英寸硬盘外形大同小异,在没有元件的一面贴有产品标签,标签上是一些与硬盘相关的内容。在硬盘的一端有电源插座、硬盘主、从状态设置跳线器和数据线联接插座。

    1.接口 包括电源插口和数据接口两部分,其中电源插口与主机电源相联,为硬盘工作提供电力保证。数据接口则是硬盘数据和主板控制器之间进行传输交换的纽带,根据联接方式的差异,分为EIDE接口和SCSI接口等。

    2.控制电路板 大多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。在电路板上还有一块高效的单片机ROM芯片,其固化的软件可以进行硬盘的初始化,执行加电和启动主轴电机,加电初始寻道、定位以及故障检测等。在电路板上还安装有容量不等的高速缓存芯片。

    3.固定盖板 就是硬盘的面板,标注产品的型号、产地、设置数据等,和底板结合成一个密封的整体,保证硬盘盘片和机构的稳定运行。固定盖板和盘体侧面还设有安装孔,以方便安装。

    (二) 硬盘的内部结构

    硬盘内部结构由固定面板、控制电路板、盘头组件、接口及附件等几大部分组成,而盘头组件(HardDiskAssembly,HDA)是构成硬盘的核心,封装在硬盘的净化腔体内,包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片及主轴驱动机构、前置读写控制电路等。

    1.浮动磁头组件 由读写磁头、传动手臂、传动轴三部分组成。磁头是硬盘技术最重要和关键的一环,实际上是集成工艺制成的多个磁头的组合,它采用了非接触式头、盘结构,加电后在高速旋转的磁盘表面飞行,飞高间隙只有0.1~0.3um,可以获得极高的数据传输率。现在转速5400rpm的硬盘飞高都低于0.3um,以利于读取较大的高信噪比信号,提供数据传输存储的可靠性。

    2.磁头驱动机构 由音圈电机和磁头驱动小车组成,新型大容量硬盘还具有高效的防震动机构。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,并在很短的时间内精确定位系统指令指定的磁道,保证数据读写的可靠性。

    3.盘片和主轴组件 盘片是硬盘存储数据的载体,现在的盘片大都采用金属薄膜磁盘,这种金属薄膜较之软磁盘的不连续颗粒载体具有更高的记录密度,同时还具有高剩磁和高矫顽力的特点。主轴组件包括主轴部件如轴瓦和驱动电机等。随着硬盘容量的扩大和速度的提高,主轴电机的速度也在不断提升,有厂商开始采用精密机械工业的液态轴承电机技术。

    4.前置控制电路 前置放大电路控制磁头感应的信号、主轴电机调速、磁头驱动和伺服定位等,由于磁头读取的信号微弱,将放大电路密封在腔体内可减少外来信号的干扰,提高操作指令的准确性。

    硬盘是计算机中最重要的部件之一,按不同的接口和外形尺寸,其种类有很多,除了现在最常见的台式机中使用的3.5英寸EIDE和SATA接口的产品外,还有其他类型的硬盘。

    1、SCSI硬盘

    目前计算机中最大的速度瓶颈来自于硬盘。受制于IDE接口的局限,IDE硬盘速度的提高已趋于极限。SCSI硬盘的外观与普通硬盘基本一致,但现在SCSI硬盘的最高转速已达到了10000转/分,平均寻道时间在6ms左右,数据传输率可达到160MB/S,尤为关键的是SCSI盘的CPU占有率非常低,在5%左右。这些都使得SCSI硬盘的性能比IDE硬盘有较大的提高。现在7200转的SCSI盘价位已到了可接受的水平,如果经济条件许可,选用SCSI盘将有效提高计算机整机性能。

    除此以外,SCSI接口和EIDE接口相比还有一个很大的技术优势,那就是SCSI接口中的设备可以同时使用数据总线进行数据传输,而EIDE接口中联接在同一条数据线上的设备只能交替(占用数据线)进行传输;EIDE只能联接四块设备,而SCSI接口可以联接7至15台设备。目前SCSI硬盘接口有三种,分别是50针、68针和80针。我们常见到硬盘型号上标有“N”“W”“SCA”,就是表示接口针数的。N即窄口(Narrow),50针;W即宽口(Wide),68针;SCA即单接头(Single ConnectorAttachment),80针。其中80针的SCSI盘一般支持热插拔。

    2、活动硬盘

    以前个人计算机,主要的存储设备是固定硬盘和软盘。固定硬盘为计算机提供了大容量的存储介质,但是其盘片无法更换,存储的信息也不便于携带和交换。而软盘则容量太小,可靠性也差。

    一般活动硬盘同样采用Winchester硬盘技术,所以具有固定硬盘的基本技术特征,速度快,平均寻道时间在12毫秒左右,数据传输率可达10M/s,容量能达到10GB以上。活动硬盘的盘片和软盘一样,是可以从驱动器中取出和更换的,存储介质是盘片中的磁合金碟片。根据容量不同,活动硬盘的盘片结构分为单片单面、单片双面和双片双面三种,相应驱动器就有单磁头、双磁头和四磁头之分。活动硬盘接口方式SCSI、并口、USB等四种方式。用户可以根据自己的需求和计算机的配置情况选择不同的接口方式。不过活动硬盘只是昙花一现的产品。随着使用笔记本硬盘的USB移动硬盘价格的下跌和USB接口的普及,使得USB移动硬盘已经取代了活动硬盘。

    3、笔记本硬盘

    笔记本电脑内部空间狭小、电池能量有限,再加上移动中的难以避免的磕碰,对其部件的体积、功耗和坚固性等提出了很高的要求。由于笔记本电脑硬盘比通常的桌面硬盘有着更高的品质要求,生产的厂家不多,当今笔记本硬盘市场85%以上的份额被Hitachi(日立、IBM)、Toshiba(东芝)和富士通这三家公司占领。

    笔记本硬盘最大的特点就是小巧轻便,它的直径一般仅为2.5英寸(还有1.8英寸的产品),厚度也远低于3.5英寸硬盘。大多数产品厚度仅有9.5mm,重量尚不足百克,堪称小巧玲珑。目前笔记本电脑硬盘的发展方向就是外形更小、质量更轻、容量更大。除了常见的为2.5英寸规格,还有一种为1.8英寸规格,主要由东芝生产,随着轻薄机型的热销,1.8寸笔记本硬盘的前景也十分广阔,收购了IBM硬盘事业部的日立也在今年发布了1.8寸的笔记本硬盘产品:Travelstar C4K40-20。另外东芝和富士通都曾经推出过PC卡接口的1.8英寸硬盘,老机器用来升级容量十分方便。现在Iomega公司计划在2004年中期推出采用DCT(数字捕捉技术)的移动式1.8英寸硬盘。这种硬盘小到可以装进笔记本电脑的PC Card中,容量可达到2.5GB以上,而价格仅10美元。

    4、微型硬盘

    越来越小也是硬盘的发展方向之一,除了1.8寸的硬盘,更小的1英寸HDD(Micro Drive),容量已达到了4GB,其外观和接口为CF TYPEⅡ型卡,传送模式为Ultra DMA mode 2。

    随着数码产品对大容量和小体积存储介质的要求,早在1998年IBM就凭借强大的研发实力最早推出容量为170/340MB的微型硬盘。而现在,日立、东芝、南方汇通等公司,继续推出了4GB甚至更大的微型硬盘。微型硬盘最大的特点就是体积小巧容量适中,大多采用CF II插槽,只比普通CF卡稍厚一些。微型硬盘可以说是凝聚了磁储技术方面的精髓,其内部结构与普通硬盘几乎完全相同,在有限的体积里包含有相当多的部件。新第一代1英寸以下的硬盘也上市,东芝将是最早推出这种硬盘的公司之一,其直径仅为0.8英寸左右(SD卡大小),容量却高达4GB以上。

    5、固态硬盘

    现在市场上由各种快闪存储器构成的小型存储卡应用很广泛了,其中有一种特殊的闪存存储器采用了标准IDE接口,因此也被称为“固态硬盘”,具有很强的耐冲击性能和抗干扰能力,在工业控制计算机等设备中应用很广泛,而随着信息家电的不断涌入家庭,以固态硬盘为主的便携记录媒体市场将会更加红火。随着新型闪存器件容量的急速增长和价格的下跌,固态硬盘将是今后PC存储设备发展的趋势。

    08-09-10 | 添加评论 | 打赏

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    love6743

    硬盘就是很硬的盘子,不是磁器的

    08-09-10 | 添加评论 | 打赏

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