電腦硬盤基礎知識解析

從生產、物理到邏輯層面去講述硬盤不爲人知的一面。我相信只要讀者看完這些內容，對硬盤的認知產生巨大變化，也爲自己日後購買提供強力的知識保障。下面就讓小編帶你去看看電腦硬盤基礎知識解析，希望能幫助到大家!

硬盤基本知識及拯救硬盤的方法基礎知識講解

1.磁道，扇區，柱面和磁頭數

硬盤最基本的組成部分是由粗大金屬材料作成的塗以磁性介質的盤片，多種不同容量硬盤的盤片數多於。每個盤片有兩面，都可記錄信息。盤片被分爲許多扇形的區域，每個區域叫一個扇區，每個扇區可存儲128×2的N次方(N=)字節信息。在DOS中每扇區是128×2的2次方=512字節，盤片表面上以盤片中心爲圓心，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。磁道與柱面都是堅稱有所不同半徑的圓，在許多場合，磁道和柱面可以互相交換運用於，我們想到，每個磁盤有兩個面，每個面都有一個磁頭，習慣用磁頭號來區分。扇區，磁道(或柱面)和磁頭數密切相關了硬盤結構的基本參數，幫手這些參數可以贏取硬盤的容量，辛計算公式爲：存儲容量=磁頭數×磁道(柱面)數×每道扇區數×每扇區字節數

要點：

(1)硬盤有數個盤片，每盤片兩個面，每個面一個磁頭

(2)盤片被分割爲多個扇形區域即扇區

(3)同一盤片多種不同半徑的同心圓爲磁道

(4)不盡相同盤片相同半徑包含的圓柱面即柱面

(5)公式：存儲容量=磁頭數×磁道(柱面)數×每道扇區數×每扇區字節數

(6)信息記錄可說明爲：__磁道(柱面)，__磁頭，__扇區

2.簇

“簇”是DOS順利進行分配的最少單位。當建立一個非常大的文件時，如是一個字節，則它在磁盤上並不是只佔總一個字節的空間，

而是集中於整個一簇。DOS視各有不同的存儲介質(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

參數塊(BPB)中得到。簇的概念僅受限制於數據區。

本點：

(1)“簇”是DOS展開分配的之比單位。

(2)完全相同的存儲介質，相同容量的硬盤，各不相同的DOS版本，簇的大小也不一樣。

硬盤基礎知識你敢說了解多少?看完就懂!

其中最核心的部件是一磁盤、磁頭、音圈馬達、主軸電機。

主軸電機帶動磁盤，音圈馬達推動磁頭。在這四個部件的共同作用下，硬盤得以準確快速的保存來自計算機傳送的數據。

當然別的部件，電路板、磁頭架、這些也是保障硬盤工作的必要部件。

但在硬盤當中只有這四個部件纔可以活動，所以在工廠執行自測試的項目中，90%以上的流程都是調校這四個部件互相的配合度，是機械硬盤核心部件。

這裏我就將重點的幾個部件進行詳細講解。

磁頭技術發展非常迅猛，從最初的薄膜感應磁頭(TFI) 到磁阻磁頭(MR) 到巨磁阻磁頭(GMR)

再到隧穿磁阻磁頭(TMR)直至當今的二維記錄磁頭(TDMR) 。

對於已經淘汰的磁頭技術瞭解的意義不大，畢竟本文不是專門研究磁頭的，我只重點講一講時下最流行的TDMR磁頭。

不過，在談及TDMR磁頭之前，我們必須要先了解下當今磁頭結構的鼻祖一一-MR磁頭。

在MR磁頭出現之前，傳統的TEI磁頭是讀寫功能合一-的薄膜式感應磁頭。但磁頭的讀和寫的工作性質有着天壤之別。

所以這種磁頭在設計時必須同時兼顧讀和寫二種功能，正是因爲TEI磁頭的侷限性，硬盤容量遲遲無法得到提升。

上世紀八十年代，IBM公司發明了MR磁頭。

MR磁頭另闢蹊徑將磁頭設計爲讀寫分離的工作形式。寫入仍採用傳統的TEI磁頭進行寫操作，讀磁頭則採用MR磁頭，即感應寫、磁阻讀，完全解決了TEI磁頭的弊端。並且，針對兩種磁頭的物理特性進行參數優化，以達到最佳性能。

MR磁頭特點是通過電阻變化感應信號幅度，對信號強度更加敏銳，準確性也大幅提高。

MR磁頭之所以可以有效提升存儲密度，是因爲MR磁頭讀數據不受磁道寬度限制，那麼就能大幅度縮小磁道寬度，從而提升存儲密度。

因此，MR磁頭走上了歷史的舞臺。

磁頭組件

對MR磁頭有了大致瞭解之後，回過頭講- -講 目前應用最廣泛的TDMR磁頭。

這種磁頭實際上也基於MR磁頭的原理。

大家都知道，如果想要進一步提升存儲密度， 那麼就要不斷縮小磁道的寬度，增加磁道的數量，讓碟片有限的面積上劃分出更多的磁道。

如進一步的縮小碟片上磁道的間距，並對磁道寬度進行削減，那麼讀磁頭在獲取磁道信號時，就會被鄰近磁道信號所幹擾，這就會產生信噪。

爲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據讀取的準確性和完整性。

磁頭研發人員腦洞大開，在現有讀磁頭後方再增加一個磁頭組成雙磁頭串聯結構，甚至採用三磁頭結構，其中一個磁頭用於磁道定位、另外兩個則同時負責界定磁道的兩側邊緣。

這兩個側向定位磁頭能夠被用於削減鄰道所帶來的干擾，從而凸顯出目標磁道的真實信號。

這一技術，完全能夠突破當前讀取點位區無法進一步縮小的瓶頸，從而有效提升磁道密度,提供更大的存儲容量。

當今大容量尤其是氦氣硬盤，無-例外採用TDMR磁頭技術，包括疊瓦式硬盤。

這就是硬盤廠家客服提到的TDMR技術，小夥伴可明白了?

硬盤碟片

硬盤碟片多數都採用薄膜複合技術。硬盤的介質膜結構大致爲:潤滑層、碳覆層、磁性層、軟磁層、緩衝層、基板。

潤滑層和碳覆層主要保護下面的磁性層;磁性層通常爲一層或多層膜結構，常用材料有CrCoTa,

CoNiPt, CrCoPtTa; 軟底層能顯著提高磁性層的磁性能。

爲進一步提升存儲密度，可以通過降低磁頭飛行高度、增加碟片的數量、磁道密度來實現。由於硬盤體積的原因，碟片數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。

那麼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降低。

硬盤所採用的基板，主要使用鋁合金和玻璃兩種材質。其中，鋁合金基板與玻璃基板相比具有韌性較高且容易製造的優點。

3.5英寸硬盤所使用的鋁合金基板的板厚爲1.27mm.近年來爲了增加硬盤內部碟片的數量,硬盤廠家對鋁合金基板厚度進行了削減。

鋁合金基板相對玻璃基板更容易產生振抖。

振抖是指碟片高速旋轉時所產生的邊緣顫動，如果振抖較大，磁頭難以精準進行讀寫操作。

因爲振抖的產生，嚴重阻礙進一步降低磁頭飛行高度的可行性。

爲抑制振抖，硬盤廠家改用玻璃基板並對硬盤內部注入氦氣，使得硬盤旋轉更加平穩阻力更小，從而有效解決多碟片大容量硬盤讀寫的穩定性難題。

主軸電機

民用硬盤的轉速從早期3.6K RPM進化到5.4K RPM，再到7.2K RPM。而服務器高速硬盤則達到10KRPM或15K RPM。

自1995年希捷公司推出大灰熊硬盤，標誌着民用級硬盤正式邁入了7.2K的時代。

硬盤轉速以每分鐘多少轉來表示，單位表示爲RPM，RPM是Revolutions perminute的縮寫，是轉/每分鐘。RPM值越大，內部傳輸率就越快，磁頭尋道就越短，硬盤的性能就更強。

硬盤的主軸馬達芾動碟片高速旋轉，將所要存取資料的扇區芾到磁頭下方，轉速越快，則等待時間也就越短。因此轉速在很大程度上決定了硬盤的傳輸速度。

硬盤的主軸電機還分爲滾珠軸承和液態軸承。

早期硬盤一律採用滾珠軸承，這種電機噪音大磨損嚴重，運行穩定性差。爲解決這一痛點，希捷公司率先在酷魚四代運用了液態軸承馬達技術，徹底解決硬盤電機運行噪音的問題。

液態軸承.與滾珠軸承馬達相比，液態軸承的優勢非常明顯。

1、減噪降溫。

避免了滾珠與軸承金屬面的直接磨擦，使設備噪音及其發熱量降至最低。

2、減震降噪。

油膜可有效地吸收震動，使設備的抗震能力得到提高。

3、減少磨損，提高設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生的噪聲和發熱問題。

音圈電機

音圈電機產生運動的原理與揚聲器相同，通電導線在磁場中受力作動力的來源。

磁頭與磁頭臂及伺服定位系統是一-個整體。

伺服定位系統由磁頭臂後的線圈和電路板上的控制芯片構成。磁頭只能在碟片上方做有限的徑向運動。

磁頭移動時靠伺服系統來控制音圈電機的動作，使磁頭準確尋道，音圈電機主要是由磁體和線圈構成。

磁體呈閉合形態，固定在硬盤底座上，磁頭臂有轉動軸承，線圈位於磁體中央，當有電流通過線圈時，線圈可以按某個方向靈活擺動，帶動磁頭臂的動作，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。

新手學電腦：電腦硬盤知識你瞭解多少?

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接口服務器上用得較多。

硬盤容量

一塊硬盤的參數，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，那麼這些容量單位是如何計算和怎麼計量的呢?

硬盤的容量大小是由：盤面數、柱面數、扇區數決定的，具體計算公式：

容量=盤面數×柱面數×扇區數×512字節

電腦中存儲容量的計量基本單位是字節(Byte。簡稱B)，8個二進制位稱爲1個字節，此外還有KB、MB、GB、TB等，它們之間的換算關係是1Byte=8bit，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。

李哥提醒：注意的是，針對硬盤U盤等存儲設備，廠商是按1000進制算的。即1G=1000M=1000__1000KB=1000__1000B，所以纔會出現40GB的實際容量大概37GB左右。

硬盤分類

現在市面上硬盤有機械硬盤和固態硬盤。

機械硬盤(HHD)：就是一直在使用的普通硬盤，由內部構成而得名，通過硬盤磁頭改變極性方式進行讀寫操作。硬盤作爲精密設備，要注意防摔防塵。

固態硬盤(SSD)：和機械硬盤不同的地方在於其是由固態存儲芯片組成，但是固態硬盤的接口規範和接口定義是和機械硬盤統一的，所以才被廣泛應用。

HHD和SSD的優缺點：

1、由於固態硬盤內部不像機械硬盤內部有機械零部件，只是用閃存顆粒組成，所以在防摔防震方面優於機械硬盤。

2、數據存儲速度方面，固態硬盤是機械硬盤速度的2倍多。

3、功耗方面，固態硬盤要低於機械硬盤。

4、容量方面，機械硬盤容量可選範圍優於固態硬盤。

5、噪音方面，固態硬盤正是由於沒有機械部件，所以發熱量小，無風扇和機械馬達，噪音值零分貝，優於機械硬盤。

6、價格方面，機械硬盤價格優於固態盤。

所以現在我們在組裝電腦的時候，安裝一塊固態硬盤和一塊機械硬盤，固態硬盤用於安裝系統，機械硬盤用於存儲文件。

7、壽命方面，由於內部部件的組成，固態硬盤的讀寫壽命要小於機械硬盤，所以使用壽命方面，機械硬盤優於固態硬盤。

在使用過程中，電腦硬盤由於經常存儲文件刪除文件等操作，會產生磁盤碎片，碎片比較小的時候對硬盤影響較小，一旦變多變大，就要導致硬盤讀取速度變緩。所以我們還用定期給硬盤進行碎片整理。