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硬碟結構基礎知識

計算機硬體 閱讀(1.09W)

對於熟悉的硬碟,突然之間有好多疑問,電腦C、D、E、F盤在硬碟哪裡呢?主分割槽、擴充套件分割槽分別對應的哪些扇區?主引導記錄和系統分割槽表在哪裡呢?為什麼有些硬碟貴,有些便宜,引數之間的差距到底意味著什麼?下面一起來了解一下吧!

硬碟結構基礎知識

一、從硬碟外觀入手

在深入硬碟內部之前,我們有必要從整體的角度去審視一下硬碟,這裡僅簡單的說一說,下圖一是一塊硬碟圖片:

圖一

我們的筆記本硬碟、桌上型電腦硬碟、行動硬碟,基本上都是這樣的“大”方塊,接下來我們從多個角度來審視一下硬碟:

(1)大小:大小會有所不同,一般桌上型電腦的為3.5寸大小,筆記本和行動硬碟的為2.5寸大小,還有一些1.8寸、1.3寸、1.0寸、0.85寸等大小的。

(2)介面:我們平時的行動硬碟,就是usb介面的;對於桌上型電腦和筆記本,硬碟在裡面安裝著,就不是usb介面了,主要有IDE、SATA介面,看下圖二:

圖二

IDE就是我們說的並口,桌上型電腦為40針的一個介面,筆記本為44針的一個介面,只有一個介面,直接插在電腦裡面,不過現在這種介面很少見了;另外一種SATA介面,由兩部分組成:一個7針的介面(資料介面)和一個15針介面(電源介面)。另外我們的行動硬碟是USB介面的,其實可以看成是桌上型電腦或膝上型電腦硬碟,裡面有個SATA轉USB的PCB板,你可能會說,我能不能把我的行動硬碟拆開,然後把那個SATA轉USB的PCB板拆掉,然後當桌上型電腦或筆記本硬碟?不太好弄,因為目前很多原裝的行動硬碟內部已經沒有了SATA口,直接通過內部電路形式,以USB介面作為出口,供大家使用了,所以拆開行動硬碟也不好再利用了;你可能又問,那我的桌上型電腦或者筆記本硬碟是SATA介面的,能不能拆下來,當行動硬碟用呢?這個可以通過一個SATA轉USB的線來實現,這種線網上就有賣的,如果哪天想折騰一下自己的`電腦或者電腦硬碟有問題想拆下來恢復一下資料,那麼可以買根這樣的線試試,前段時間有個朋友的電腦啟動不了,我就是這樣把他的硬盤裡面的資料給恢復了。

(3)前後面:前後面都是鐵皮包著,外面寫點兒廠家資訊,沒有什麼可說的。

上面看了一下硬碟的整體外觀,真正區分硬碟不同的以及內部的樣子,還需要我們去開啟硬碟,看看裡面有什麼。我們一面一面的開啟,下圖三給出了一個硬碟大卸八塊圖。

圖三

開啟硬碟正面

我們開啟硬碟的一面,能看到一個綠色的電路板,這裡就是對硬碟進行控制的電路,以及一些晶片,具體可以看下下面圖四:

圖四

三、開啟硬碟背面

前面囉囉嗦嗦了那麼多,真正要講的其實才剛剛開始,我們開啟硬碟的背面,才能看到資料到底儲存在哪裡?資料到底是怎麼讀寫的等等。

不同種類的硬碟,開啟背面後,你看到的東西可能不同,這裡的種類分為三種:

(1)SSD硬碟,既固態硬碟。

(2)HDD硬碟,即機械硬碟。

(3)HHD混合硬碟。他們的區別先不講,後面會慢慢提到。我們先開啟我們目前最常用,也相對最便宜的硬碟HDD機械硬碟,看看它裡面到底是什麼樣的,可以看看圖五.

圖五

上圖中可以看到各個組成部分,我們一部分一部分來講解。

(1)盤面:箭頭所指“磁碟”的地方,看著它是不是長的像光碟一樣,這個盤就是來儲存資料的,它不僅僅只有一張,而且是上下好幾張在一起的。

(2)磁頭(Head):我們知道盤面是儲存資料的,那麼它的資料怎麼讀寫的呢,就是通過磁頭來讀寫的。磁頭有電感應式的,也有MR磁阻式的,這個磁頭就是能夠把盤面上儲存的磁資訊轉換為電訊號,進而能夠讀取資訊了。這裡注意,一個盤面有正反兩面,因此也對應正反兩個頭,分別對著盤面的正反兩面;盤面是多個上下疊放,因此也有多個磁頭與之對應,所以一般情況下:盤面數量=磁頭數量。(目前有些多磁頭技術的應用,一個盤面可能對應多個磁頭,這裡先不考慮這種情況)。

(3)主軸馬達:盤面和磁頭如果是固定不動的,那麼磁頭是無法讀到盤面其他地方的資料的,因此有一個主軸馬達,帶動著盤面高速旋轉,這個就是轉速,也就是我們平時看到的磁碟轉速,或者硬碟轉速,一般有5400,7200,10000以上的等等,速度越快,資料讀寫的越快,但是那麼快轉速,自然發熱和功耗也多了。

(4)音圈馬達和磁頭臂:如果僅僅是盤面在主軸馬達帶動下轉還不夠,那樣的話磁頭僅僅能夠讀盤面的一圈資料,因此還需要磁頭也能運動,就是在音圈馬達和磁頭臂共同作用下,沿著盤面半徑方向運動,這樣就能夠讀整個盤面的內容了。磁頭在盤面高速旋轉下,在空氣流的作用下,會抬起很微小的高度,來讀寫資料。所以如果在硬碟正在讀寫資料的時候,去震動硬碟,那麼很有可能使磁頭和盤面相碰,進而損耗硬碟,因此,硬碟讀寫過程中要減少震動。

備註:這裡的主軸馬達和音圈馬達為什麼能夠精確的定位到需要讀取的資料的地方呢?就是通過硬碟正面電路板裡面的控制電路來精確控制的,而定址方式可以採用CHS(柱面,磁頭,扇區)定址方式或線性定址。

(5)空氣過濾片:進出空氣來匯出熱量,同時他有一個濾片在上面,過濾空氣中的灰塵。

備註:前面提到了SSD固態硬碟,它不像這裡的一樣採用磁性盤面來儲存資料,而是採用快閃記憶體顆粒來儲存,無旋轉,而是由控制單元和儲存單元組成的,因此讀取速度更快,抗震動性更強。

好了,大體上講解了主要的組成部分,接下來,需要更加細緻的去理解一下,往細緻裡面去看,自然也增加了一些新的名詞。

(1)磁軌(Track):我們讓磁頭固定住,然後讓盤面旋轉,那麼磁頭所劃出的同心圓,就稱為一個磁軌,如果再加上磁頭的運動,那麼磁碟上就形成了從外到裡的一圈圈的磁軌。