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硬盤結構基礎知識

時間:2015-06-11 21:26來源:未知 作者:www.lkoth.tw 點擊:
對于熟悉的硬盤,突然之間有好多疑問,電腦C、D、E、F盤在硬盤哪里呢?主分區、擴展分區分別對應的哪些扇區?主引導記錄和系統分區表在哪里呢?為什么有些硬盤貴,有些便宜,參

        對于熟悉的硬盤,突然之間有好多疑問,電腦C、D、E、F盤在硬盤哪里呢?主分區、擴展分區分別對應的哪些扇區?主引導記錄和系統分區表在哪里呢?為什么有些硬盤貴,有些便宜,參數之間的差距到底意味著什么?操作系統如何和硬盤打交道的?操作系統中的文件到底是怎么存儲在硬盤里面的?什么是扇區、簇?硬盤到底是怎么存儲數據的?。。。。這些問題的解決,也許只需要了解很少的硬盤內部知識,可是我仍然想打開硬盤內部,看看里面到底是些什么......(圖片均來自互聯網)

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一、從硬盤外觀入手

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  在深入硬盤內部之前,我們有必要從整體的角度去審視一下硬盤,這里僅簡單的說一說,下圖一是一塊硬盤圖片: (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

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圖一 (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

  我們的筆記本硬盤、臺式機硬盤、移動硬盤,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盤:

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(1)大小:大小會有所不同,一般臺式機的為3.5寸大小,筆記本和移動硬盤的為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。

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(2)接口:我們平時的移動硬盤,就是usb接口的;對于臺式機和筆記本,硬盤在里面安裝著,就不是usb接口了,主要有IDE、SATA接口,看下圖二: (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

 

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圖二 (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

IDE就是我們說的并口,臺式機為40針的一個接口,筆記本為44針的一個接口,只有一個接口,直接插在電腦里面,不過現在這種接口很少見了;另外一種SATA接口,由兩部分組成:一個7針的接口(數據接口)和一個15針接口(電源接口)。另外我們的移動硬盤是USB接口的,其實可以看成是臺式機或筆記本電腦硬盤,里面有個SATA轉USB的PCB板,你可能會說,我能不能把我的移動硬盤拆開,然后把那個SATA轉USB的PCB板拆掉,然后當臺式機或筆記本硬盤?不太好弄,因為目前很多原裝的移動硬盤內部已經沒有了SATA口,直接通過內部電路形式,以USB接口作為出口,供大家使用了,所以拆開移動硬盤也不好再利用了;你可能又問,那我的臺式機或者筆記本硬盤是SATA接口的,能不能拆下來,當移動硬盤用呢?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盤有問題想拆下來恢復一下數據,那么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里面的數據給恢復了。 (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

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  (3)前后面:前后面都是鐵皮包著,外面寫點兒廠家信息,沒有什么可說的。

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  上面看了一下硬盤的整體外觀,真正區分硬盤不同的以及內部的樣子,還需要我們去打開硬盤,看看里面有什么。我們一面一面的打開,下圖三給出了一個硬盤大卸八塊圖。 (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

 

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圖三 (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

二、打開硬盤正面

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   我們打開硬盤的一面,能看到一個綠色的電路板,這里就是對硬盤進行控制的電路,以及一些芯片,具體可以看下下面圖四: (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

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圖四

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三、打開硬盤背面

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  前面啰啰嗦嗦了那么多,真正要講的其實才剛剛開始,我們打開硬盤的背面,才能看到數據到底存儲在哪里?數據到底是怎么讀寫的等等。

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  不同種類的硬盤,打開背面后,你看到的東西可能不同,這里的種類分為三種:(1)SSD硬盤,既固態硬盤。(2)HDD硬盤,即機械硬盤。(3)HHD混合硬盤。他們的區別先不講,后面會慢慢提到。我們先打開我們目前最常用,也相對最便宜的硬盤HDD機械硬盤,看看它里面到底是什么樣的,可以看看圖五. (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

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圖五 (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

  上圖中可以看到各個組成部分,我們一部分一部分來講解。

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(1)盤面:箭頭所指“磁盤”的地方,看著它是不是長的像光盤一樣,這個盤就是來存儲數據的,它不僅僅只有一張,而且是上下好幾張在一起的。 (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

 

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(2)磁頭(Head):我們知道盤面是存儲數據的,那么它的數據怎么讀寫的呢,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存儲的磁信息轉換為電信號,進而能夠讀取信息了。這里注意,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,這里先不考慮這種情況)。

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(3)主軸馬達:盤面和磁頭如果是固定不動的,那么磁頭是無法讀到盤面其他地方的數據的,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盤轉速,或者硬盤轉速,一般有5400,7200,10000以上的等等,速度越快,數據讀寫的越快,但是那么快轉速,自然發熱和功耗也多了。 (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

 

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(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數據,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,來讀寫數據。所以如果在硬盤正在讀寫數據的時候,去震動硬盤,那么很有可能使磁頭和盤面相碰,進而損耗硬盤,因此,硬盤讀寫過程中要減少震動。 (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

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備注:這里的主軸馬達和音圈馬達為什么能夠精確的定位到需要讀取的數據的地方呢?就是通過硬盤正面電路板里面的控制電路來精確控制的,而尋址方式可以采用CHS(柱面,磁頭,扇區)尋址方式或線性尋址。

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

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備注:前面提到了SSD固態硬盤,它不像這里的一樣采用磁性盤面來存儲數據,而是采用閃存顆粒來存儲,無旋轉,而是由控制單元和存儲單元組成的,因此讀取速度更快,抗震動性更強。 (電腦入門到精通網 www.lkoth.tw)

 

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

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(1)磁道(Track):我們讓磁頭固定住,然后讓盤面旋轉,那么磁頭所劃出的同心圓,就稱為一個磁道,如果再加上磁頭的運動,那么磁盤上就形成了從外到里的一圈圈的磁道。看下圖:

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