硬盘磁头
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2023年2月20日发(作者：)硬盘知识详解
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硬盘知识详解?下面是店铺跟大家分享的是硬盘知识详解，欢迎大
家来阅读学习。
硬盘知识详解
硬盘的接口包括电源接口、数据接口和跳线三部分。
电源接口与主机电源相连，为硬盘工作提供动力。接口的形状呈
梯形，可以防止插反。
数据接口由两列并列的针组成，是硬盘和主板控制器之间传输数
据的接口。根据连接方式的不同，分成EIDE和SCSI两大类。EIDE接
口成本较低，速度也能满足普通用户的需求，大多数硬盘都使用它，
主板上也集成了相应的EIDE控制器和两个旧E接口。SCSI接口价格
较高，但在传输速度和CPU占用率上有不小的优势，通常在网络服务
器、图形工作站上使用。但是除了少数集成了SCSI控制器和接口的高
端主板以外，通常都要另外接一块SCSI卡才能使用。数据线是连接硬
盘和主板或SCSI卡的中介，根据接口的不同，数据线的种类也不同，
但是看起来都是由许多细线并排组成的一条灰色的带子。数据线的一
边都有一根红色的线，标志这根线是1线，把数据线插入数据接口时
把这根红线对准电源接口的方向，就不会插反。不过现在的数据接口
和数据线上都有防反插的设计，如果没有把数据线接头上的突起对准
数据接口上的缺口，是插不进去的。普通的IDE数据线是40根，和旧
E接口的40针一一对应，而支持ATA/66或者ATA/100的数据线有
80根，多出来的40根作为地线使用，以屏蔽高速传输时相互间的干
扰，不过整根线的宽度并没有增加，所以看起来每根线都细了不少。
SCSI接口的针数较IDE接口多，所以数据线也要宽不少。
跳线是用来对硬盘的状态进行设置的。IDE接口的硬盘分为主盘或
从盘两种状态，一条数据线上能同时接一主一从两个设备，必须通过
跳线进行正确的设置，否则这条数据线上的两个设备都不能正常工作。
硬盘内部结构
硬盘的内部结构主要指密封腔以内的部分，由盘头组件、固定面
板、接口和其他附件组成。
盘头组件(HAD)
盘头组件是硬盘的核心部分，数据的最终存取由它直接负责。盘
头组件包括盘片、主轴驱动机构、浮动磁头组件、磁头驱动机构和前
驱控制电路等。这些部分全部都密封在一个密封腔内。
硬盘在没有工作时，磁头停放在盘片最内圈的起停区，当硬盘通
电开始工作后，先在固化ROM的指挥下进行一系列的初始化工作，完
成以后再启动主轴电机高速旋转，磁头驱动机构则将悬浮的磁头置于
盘片表面的0道处，等接收到主机的指令后再进行定位、读取数据、
解码等一系列工作，最后通过接口线路反馈给主机。遇到因正常关机
或突发事件断电时，反力矩弹簧会将磁头自动移回起停区内，防止划
伤盘片。
盘片和主轴组件
盘片和主轴组件是两个紧密相连的部分。盘片是一个圆形的薄片，
上面涂了一层磁性材料以记录数据。除了旧M最新的75GXP系列采
用了玻璃盘片以外，大多数硬盘都采用金属盘片。各大硬盘生产厂家
都致力于使用新技术来提高盘片上数据记录的密度，使磁头在盘片上
移动相同的距离时能读取更多的数据。一个硬盘内通常放有几张盘片，
它们共同连接在主轴上。主轴由主轴电机驱动带动盘片高速旋转。旋
转速度越快，磁头在相同时间内相对盘片移动的距离就越大，也就能
读取更多的信息。但随着转速的提高，传统滚珠轴承电机磨损加剧、
发热过高、噪声加大等种种弊病就暴露无遗了。各大硬盘厂商纷纷改
用以油膜代替滚珠的液体轴承电机，不但可以减小发热和噪声，而且
增加了主轴组件的抗震能力，延长了使用寿命。所以液体轴承电机得
以大行其道，现在的高速硬盘几乎全部用它做主轴驱动电机。
浮动磁头组件
浮动磁头组件由读写磁头、传动手臂和传动轴三部分组成。在盘
片高速旋转时，传动手臂以传动轴为圆心带动前端的读写磁头在盘片
旋转的垂直反向上移动，磁头感应盘片上的磁信号来读取数据或改变
磁性涂料的磁性以达到写入信息的目的。读写磁头实际上是由集成的
多个磁头组成的，和盘片并没有直接的接触，不过与盘片之间的距离
只有0.1-0.3μm，一旦受到震荡就会和盘片相撞，产生严重的后果。
所以运转中的硬盘非常脆弱，绝对不能受到任何碰撞。
磁头驱动机构
由磁头驱动小车、电机和防震机构组成。其作用是对磁头进行驱
动和高精度的定位，使磁头能迅速、准确地在指定的磁道上进行读写。
现在的硬盘所使用的磁头驱动机构中已经淘汰了老式的步进电机和力
矩电机，以速度更快、安全性更高的音圈电机取而代之，获得更高的
平均无故障时间和更低的寻道时间。
前驱控制电路
密封在屏蔽腔体内的放大线路，主要作用是控制磁头的感应信号、
主轴电机调速、驱动磁头和伺服定位等。
硬盘性能参数
让我们一起了解一下硬盘的主要性能参数：
硬盘容量
硬盘内部往往有多个叠起来的磁盘片，所以说硬盘容量=单碟容量
X碟片数，单位为GB。硬盘容量越大越好，可以装下更多的数据。但
要特别说明的是，单碟容量对硬盘的性能有一定的影响:单碟容量越大，
硬盘的密度越高，磁头在相同时间内可以读取到更多的信息，这就意
味着读取速度得以提高。目前市场上主流硬盘的容量为80一120GB。
转速
硬盘转速(Rotationspeed)对硬盘的数据传输率有直接的影响，
从理论上说，转速越快越好，因为较高的转速可缩短硬盘的平均寻道
时间和实际读写时间，从而提高硬盘的读写速度。可任何事物都有两
面性，在转速提高的同时，硬盘的发热量也会增加，它的稳定性就会
有一定程度的降低。所以说在技术成熟的情况下，应该尽量选用高转
速的硬盘。
缓存
一般硬盘的平均访问时间为十几毫秒，但RAM(内存)的速度要比
硬盘快几百倍。所以RAM通常会花大量的时间去等待硬盘读出数据，
从而也使CPU效率下降。于是，人们采用了高速缓冲存储器(又叫高速
缓存)技术来解决这个矛盾。
简单地说，硬盘上的缓存容量是越大越好，大容量的缓存对提高
硬盘速度很有好处，不过提高缓存容量就意味着成本上升。目前市面
上的硬盘缓存容量通常为2-8MB。
平均寻道时间(Averageseektime)
意思是硬盘磁头移动到数据所在的磁道时使用的时间，单位为毫
秒(ms)。平均访问时间越短，硬盘速度越快。
硬盘的数据传输率(Datatransferrate)
也称吞吐率，它表示在磁头定位后，硬盘读或写数据的速度。硬
盘的数据传输率有两个指标。
突发数据传输率(Burstdatatransferrate)，也称为外部传输率
(Externaltransferrate)或接口传输率，即微机系统总线与硬盘缓冲区
之间的数据传输率。突发数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓冲区容
量大小有关。目前支持ATA/100的硬盘最快的传输速率能达到1
OOMb/s。
持续传输率(Sustainedtransferrate)，也称为内部传输率
(Internaltransferrate)，它反映硬盘缓冲区未用时的陛能。内部传输
率主要依赖硬盘的转速。
控制电路板
电路板上面主要集成了用于调节硬盘盘片转速的主轴调速电路、
控制磁头的磁头驱动与伺服电路、读写电路及控制与接口电路等。除
了这些保证硬盘基本功能的基础电路以外，新式的硬盘上大多还有自
己的专用电路，主要是提供S.M.A.R.下(自我监测、分析和报告系统)的
支持和各厂商自己开发的提高硬盘可靠性的技术在硬件上的支持。此
外，电路板上还有一块类似于BIOS芯片作用的ROM。其中固化的程
序可以在硬盘加电以后自动执行启动主轴电机、初始化寻道、定位和
自检等一系列初始化动作。另外，硬盘上也自带了一定数量的缓存，
其作用在前面已经介绍过。硬盘的控制芯片负责数据的交换和处理，
是硬盘的核心部件之一。