硬盘盘面是什么 硬盘有几种类型和优缺点

最迷人的危险2023-02-28 09:40:192508

谁能讲讲硬盘的结构?详细一点,硬盘的结构是怎样的,柱面、磁头、扇区是什么关系,容量怎么计算?硬盘的盘面数和磁头数的关系,硬盘的盘片是什么材质?硬盘盘面上的信息各代表什么?硬盘的结构是什么?

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硬盘有几种类型和优缺点

●硬盘的磁头

众所周知,一块硬盘存取数据的工作完全依靠磁头来进行的,换句话说,没有磁头,也就没有实际意义上的硬盘。那么究竟什么是磁头呢?最简单的理解,磁头就是硬盘进行读写的“笔尖”,通过全封闭式的磁阻感应读写,将信息记录在硬盘内部特殊的介质上。硬盘磁头的发展先后经历了“亚铁盐类磁头(Monolithic Head)”、“MIG(Metal In GAP)磁头”和“薄膜磁头(Thinfilm Head)”、MR磁头(Magneto Resistive Heads,即磁阻磁头)等几个阶段。前三种传统的磁头技术都是采取了读写合一的电磁感应式磁头,在设计方面因为同时需要兼顾读/写两种特性,因此也造成了硬盘在设计方面的局限性。第四种磁阻磁头在设计方面引入了全新的分离式磁头结构,写入磁头仍沿用传统的磁感应磁头,而读取磁头则应用了新型的MR磁头,即所谓的感应写、磁阻读,针对读写的不同特性分别进行优化,以达到最好的读/写性能。除上述几种磁头外,技术更为创新的采用多层结构,磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头(Giant Magneto Resistive Heads)也已经在2000年浮出水面,应用这种技术,可以使目前硬盘的容量在此基础上再提高10倍以上。

●硬盘的盘面

如果我们把上述硬盘磁头比喻成笔的形容成立,那么所谓硬盘的盘面自然就是这“笔”下的纸。如果你曾经有幸打开过自己的硬盘(当然是已经宣布死亡了的报废产品哟,否则后果自负),可以发现硬盘内部是由金属磁盘组成的。有单碟、有双碟,自然也有多碟。它们通过表面的磁性物质结合在一起。与我们平时使用的那些普通软磁盘存储介质的不连续颗粒相比,这种特殊物质的金属磁盘具有更高的记录密度和更强的安全性能。目前市场上主流硬盘的盘片大都是由金属薄膜磁盘构成,这种金属薄膜磁盘较之普通的金属磁盘具有更高的剩磁和高矫顽力,因此也被大多数硬盘厂商所普遍采用。除金属薄膜磁盘以外,目前已经有一些硬盘厂商开始尝试使用玻璃作为磁盘基片。与金属薄膜磁盘相比,用玻璃作为盘片有利于把硬盘盘片做得更平滑,单位磁盘密度也会更高,同时由于玻璃的坚固特性,新一代的玻璃硬磁盘在性能方面也会更加稳定。不过,这也带来了新的问题,最主要的就是一旦用玻璃材质作为盘片,玻璃材质较之金属材质的脆性就会突出地体现出来,要解决这个问题肯定会大大提高成本,因此估计玻璃磁盘就算现在投入小量生产,一两年内也不会在大范围的商业应用中普遍流行。

●硬盘的马达

有了“笔”和“纸”,要让“笔”能够在“纸”上顺利地写字,当然还要有“手”的控制,而这双控制磁头在盘片上高速工作的“手”就应该是硬盘主轴上的马达了。硬盘正因为有了马达才得以带动盘片在真空封闭的环境中高速旋转,马达高速运转时所产生的浮力使磁头飘浮在盘片上方进行工作。硬盘在工作时,通过马达的转动将用户需要存取的资料所在的扇区带到磁头下方,马达的转速越快,用户等待存取记录的时间也就越短。从这个意义上讲,硬盘马达的转速在很大程度上决定了硬盘最终的速度。在当今硬盘不断向着超大容量迈进的同时,硬盘的速度也在不断提高,这当然也就要求硬盘的马达必须能够跟上技术时代飞速发展的步伐。进入2000年,5400RPM(转/分)的硬盘即将成为历史,7200RPM势必成为今年乃至今后一段时间的主流产品。这种速度方面的提升对于硬盘的马达而言,自然也提出了更高的要求。7200RPM、10000RPM甚至15000RPM的硬盘马达肯定不会采用传统意义上的普通滚珠轴承马达,因为随着硬盘转速的不断提高,同时也会带来诸如磨损加剧、温度升高、噪声增大等一系列负面问题。传统的普通滚珠轴承马达无法妥善解决这些问题,于是先前曾广泛应用在精密机械工业上的液态轴承马达(Fluid Dynamic Bearing Motors)被引入到硬盘技术中。与传统的滚珠轴承马达不同,液态轴承马达使用的是黏膜液油轴承,这种特殊的轴承以油膜代替了原先的滚珠,一方面避免了与金属面的直接磨擦,将传统马达所带来的噪声及温度降至最低;另一方面,油膜可以有效地吸收外来的震动,使硬盘的抗震能力由以往的150G提高至1200G;再一个方面,从理论上讲,液态轴承马达无磨损,使用寿命可以达到无限长,虽然我们无法通过这一点就奢想自己的新硬盘能够“万寿无疆”,但最起码可以延长使用寿命倒是真切的事实。

●硬盘的接口类型

硬盘的接口类型主要分为EIDE和SCSI两种。

早期的EIDE接口硬盘采用了PIO Mode 4模式,其传输速率可以达到16.6MB/s,后来由于采用了UltraDMA/33(或称ATA-4)技术,传输速率一下子提高到了33.3MB/s。如今主流的新一代Ultra DMA/66接口硬盘,其接口界面已经获得了Intel与世界八大主要个人电脑制造商以及全部硬盘制造商的支持,数据传输率比UltraDMA/33翻了一倍,达66MB/s。而更高的Ultra DMA/100和Ultra DMA/166目前也已经在酝酿之中。

SCSI接口硬盘的基本数据传输率是20MB/s(8bit,50线)。在应用了Ultra WIDE标准后,其传输速率可以达到40MB/s;采用Ultra2 WIDE SCSI标准后,其传输速率还可以升至80MB/s(16bit,68线);而采用Ultra 160/m SCSI标准接口后,其传输速度更可以飙升到160MB/s。另外,目前还有一种采用FC-AL光纤通道接口的硬盘,其传输速率可以达到100MB/s的数据传输率。

如果要比较EIDE与SCSI这两种不同接口模式硬盘的优劣,从价格方面分析,EIDE的价格比较便宜,SCSI价格很高。如果从性能方面分析,EIDE接口的硬盘虽然安装容易,但其允许用户连接的设备较少,且CPU占用率较高。而SCSI接口的硬盘在这方面却表现突出:速度更快、允许增加足够的外设(EIDE提供两个通道,每个通道可挂两个EIDE设备,而SCSI却允许用户连接7个SCSI设备)、CPU占用率较低。

硬盘扇区是什么意思

传统硬盘都是由盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份组成。所有的盘片都固定在一个旋转轴上,这个轴即盘片主轴。而所有盘片之间是绝对平行的,在每个盘片的存储面上都有一个磁头,磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小。所有的磁头连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动作,而盘片以每分钟数千转到上万转的速度在高速旋转,这样磁头就能对盘片上的指定位置进行数据的读写操作。由于硬盘是精密设备,尘埃是其大敌,所以必须完全密封。

  在硬盘的正面都贴有硬盘的标签,标签上一般都标注着与硬盘相关的信息,例如产品型号、产地、出厂日期、产品序列号等。在硬盘的一端有电源接口插座、主从设置跳线器和数据线接口插座,而硬盘的背面则是控制电路板。

硬盘最基本的组成部分是由坚硬金属材料制成的涂以磁性介质的盘片,不同容量硬盘的盘片数不等。每个盘片有两面,都可记录信息。盘片被分成许多扇形的区域,每个区域叫一个扇区,每个扇区可存储128×2的N次方(N=0.1.2.3)字节信息。在DOS中每扇区是128×2的2次方=512字节,盘片表面上以盘片中心为圆心,不同半径的同心圆称为磁道。硬盘通常由重叠的一组盘片构成,每个盘面都被划分为数目相等的磁道,并从外缘的“0”开始编号,具有相同编号的磁道形成一个圆柱,称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头,因此,盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS,即Cylinder(柱面)、Head(磁头)、Sector(扇区),只要知道了硬盘的CHS的数目,即可确定硬盘的容量,硬盘的容量=柱面数*磁头数*扇区数*512B。

机械硬盘扇区数大小有什么影响

硬盘的盘面主要有两种,一种是单面的,这样的硬盘,一盘都只有一个磁头,还有一种硬盘是双面的,那就不一定了,有的是用一个磁头读数,有少数的硬盘,也会用两个磁头。一个磁头的双面硬盘,一般来说,同质量的情况下,比不过一个磁头的或两个磁头的。

硬盘是什么材料制成的

盘片是硬盘中承载数据存储的介制,硬盘是由多个盘片叠加在一起,互相之间由垫圈隔开。硬盘盘片是以坚固耐用的材料为盘基,其上在附着磁性物质,表面被加工的相当平滑。因为盘片在硬盘内部高速旋转(有5400转、7200转、10000转,甚至15000转),因此制作盘片的材料硬度和耐磨性要求很高,所以一般采用合金材料,多数为铝合金。

硬盘盘片是随着硬盘的发展而不断进步的,早期的硬盘盘片都是使用塑料材料作为盘基,然后再在塑料盘基上涂上磁性材料就构成了硬盘的盘片。后来随着硬盘转速和容量的提高又出现的金属盘基的盘片,金属材料的盘基具有更高的记录密度、更强的硬度,在安全性上也要强于塑料盘基。目前市场中主流的硬盘都是采用铝材料的金属盘基。

而IBM等厂商还推出过以石英玻璃为盘基的“玻璃盘片”,但初期的玻璃盘片在发热等技术方面处理的并不得当,导致部分产品使用中极易出现故障。但玻璃盘片是一种比铝更为坚固耐用的盘片材质,盘片高速运转时的稳定性和可靠性都有所提高,而且玻璃盘片表面更为平滑,技术上还是领先于金属盘片的。

由于盘片上的记录密度巨大,而且盘片工作时的高速旋转,为保证其工作的稳定,数据保存的长久,硬片都是密封在硬盘内部。万万不可自行拆卸硬盘,在普通环境下空气中的灰尘,都会对硬盘造成永久伤害,更不能用器械或手指碰触盘片。

硬盘参数代表什么意思

S/N呢是序列号,P/N呢是指的是识别号。最后那个呢是希捷的识别体系

ST“X,XXXX,XX,XXX”,也就是说其硬盘编号可以分为四部分。

首先,“ST”代表的是“Seagate”,也就是说是希捷公司的产品。

然后第一部分的“X”是表示其硬盘外形和尺寸。“1”表示3.5英寸,厚度为41mm的全高硬盘;“3”表示3.5英寸,厚度为25mm的半高硬盘;“4”表示5.25英寸,厚度为82mm的硬盘;“5”表示尺寸为3.5英寸,厚度为19mm的硬盘;“9”表示为尺寸2.5英寸的硬盘。

第二部分的四个“X”是表示硬盘的容量,通常由3到4位数字组成,单位是GB。如:“1600”就是表示这硬盘的容量为160GB,而“400”或者“800”就表示其容量为40GB或者80GB了。

第三部分的两个“X”为硬盘标志,由主标志和副标志所组成。前一个数字是主标志 ,在Seagate的IDE硬盘中都是指硬盘的碟片数,如数字“2”则表示该硬盘采用了2张盘片。而在Seagate的SCSI硬盘中,其主标识则是指硬盘的转速了。有了主标识当然就会有副标识了,而后一个数字就是副标识。它是只有当主标识相同或者无效时,副标识才有意义。它一般代表硬盘的性能和代数,当数字越大,表示的代数越高,性能越好,此款硬盘也就越新。

第三部分的三个“X”主要由1到3个字母所组成,表示硬盘接口类型等。一般的桌面IDE硬盘较为简单,但如果包括了现在和早期的SCSI硬盘的话,其含义就变得较为复杂了。

“A”表示为ATA UDMA/33或UDMA/66 IDE的接口

“AS”表示为Serial ATA150的接口

“AG”表示为笔记本电脑专用的ATA的接口

“N”表示为50针Ultra SCSI的接口,其数据传输率为20MB/s

“W”表示为68针Ultra SCSI接口,其数据传输率为40MB/s

“WC”表示为80针Ultra SCSI的接口

“FC”表示为光纤,可提供高达100MB/s的数据传输率,并且支持热拔插

“WD”表示为68针Ultra Wide SCSI的接口

“LW”表示为68针Ultra-2 SCSI(LVD)的接口

“LC”表示为80针Ultra-2 SCSI(LVD)的接口

我们以Seagate酷鱼硬盘“ST3160023AS”为例子,通过例子的编号我们可以知道该硬盘是希捷公司生产的3.5英寸厚度为25mm的半高硬盘,其采用2张硬盘盘片,总容量是160GB的Serial ATA150。另外,如果你看到硬盘上印刷着“7200.7”等字符的,就说明这是希捷新推出的单碟容量80GB的硬盘系列;看到“Barracuda 7200.7 Plus”等字符,我们就了解到了这个系列的产品是采用8MB缓存,Serial ATA 150接口或者Ultra ATA 100接口的高端产品

硬盘一般分为几种类型

硬盘的物理结构

[编辑本段]

1、磁头

磁头是硬盘中最昂贵的部件,也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头,但是,硬盘的读、写却是两种截然不同的操作,为此,这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性,从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头(Magnetoresistive

heads),即磁阻磁头,采用的是分离式的磁头结构:写入磁头仍采用传统的磁感应磁头(MR磁头不能进行写操作),读取磁头则采用新型的MR磁头,即所谓的感应写、磁阻读。这样,在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化,以得到最好的读/写性能。另外,MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度,因而对信号变化相当敏感,读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关,故磁道可以做得很窄,从而提高了盘片密度,达到200MB/英寸2,而使用传统的磁头只能达到20MB/英寸2,这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。目前,MR磁头已得到广泛应用,而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头(Giant

Magnetoresistive

heads)也逐渐普及。

2、磁道

当磁盘旋转时,磁头若保持在一个位置上,则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹,这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的,因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区,磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的,这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响,同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘,一面有80个磁道,而硬盘上的磁道密度则远远大于此值,通常一面有成千上万个磁道。

3、扇区

磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段,这些弧段便是磁盘的扇区,每个扇区可以存放512个字节的信息,磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时,要以扇区为单位。1.44MB3.5英寸的软盘,每个磁道分为18个扇区。

4、柱面

硬盘通常由重叠的一组盘片构成,每个盘面都被划分为数目相等的磁道,并从外缘的“0”开始编号,具有相同编号的磁道形成一个圆柱,称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头,因此,盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS,即Cylinder(柱面)、Head(磁头)、Sector(扇区),只要知道了硬盘的CHS的数目,即可确定硬盘的容量,硬盘的容量=柱面数*磁头数*扇区数*512B。

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