硬盘的工作原理

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1、硬盘存贮设备工作原理蒋洋（1104012002）潘孝祥(1104012034)张文亮（1104012018）罗铁（1104012010）徐海诺（11040140）孙璐（1104012031）(合肥学院，计算机科学与技术系，计本2班)概括地说，硬盘工作原理是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取数据时，将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号，再利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据，写的操作正好与此相反。另外，硬盘中还有一个存储缓冲区，这是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。由于硬盘的结构比

2、软盘复杂得多，所以它的格式化工作也比软盘要复杂，分为低级格式化，硬盘分区，高级格式化并建立文件管理系统。　　硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的单片机初始化模块进行初始化工作，此时磁头置于盘片中心位置，初始化完成后主轴电机将启动并以高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的00道，处于等待指令的启动状态。当接口电路接收到微机系统传来的指令信号，通过前置放大控制电路，驱动音圈电机发出磁信号，根据感应阻值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位，并将接收后的数据信息解码，通过放大控制电路传输到接口电路，反馈

3、给主机系统完成指令操作。结束硬盘操作的断电状态，在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘面中心。在1956年IBM的一个工程小组向世界展示第一台磁盘存贮系统Ramac，1968年Winchester技术被提出，硬盘走过了50年的历程，虽然硬盘技术上有很多的进步，衍生出了SCSI、IDE、SATA等多种不同的形式，那只是为了适应新的应用需要开发的不同接口而已，硬盘的结构依然没有超越Winchester技术的定义：密封、固定并高速旋转的镀磁盘片，磁头延盘片向径移动，磁头悬浮在高速旋转的盘片上方而不与盘片接触。硬盘基本上由控制电路

4、板和盘体两大部分组成：控制电路板由接口、DSP处理器、ROM、缓存、磁头驱动电路和盘片电机驱动电路等组成；接口有电源接口和数据接口及硬盘内部的盘片电机接口、磁头接口，电源接口提供硬盘工作所需要的电流，数据接口提供与计算机交换数据的通道，盘片电机接口提供盘片电机转动所需的电流，磁头接口用于提供电路板到磁头和音圈电机的信号连接；DSP处理器用于控制信号和数据的转换、编码等操作；ROM中存储了硬盘初始化操作的部分程序，有的ROM为独立的芯片（可能是EPROM、FLASH等），有的集成到了DSP中；缓存用于暂存盘体和接口交换的数

5、据，以解决接口速度和硬盘内部读写速度的差别，缓存的大小对硬盘的数据传输率有一定的影响，随着硬盘的不断发展，缓存的容量也在不断增大；磁头驱动电路负责驱动磁头准确定位和对磁头信号进行整形放大等；电机驱动电路负责精确控制盘片的转速。盘体由盘腔、上盖、盘片电机、盘片、磁头、音圈电机和其它的辅助组件组成。为保证硬盘正常工作，盘体内的洁净度很高，为防止灰尘进入，盘体处于相对密封的状态，由于硬盘工作的过程中发热，为了保证盘腔的空气压力与外界平衡，在盘体上有呼吸孔，呼吸孔的内侧安装有一个小的空气过滤器，硬盘的设计不同，呼吸孔的位置和结构

6、也有所差别；同时由于盘体在装配完成后，要写入伺服信息，所以盘体上有伺服信息的写入口，在工厂无尘车间里将专用的写入设备从这个孔伸入盘体内写入伺服信息，写入完成后，会用铝箔将其封闭。盘体的正面盘腔一般由铝合金铸造后机加工而成，盘体的其它组件都直接或间接安装在盘腔上面，盘腔上还有将硬盘安装到其它设备上的螺丝孔。　　上盖一般由铝合金或软磁金属材料加工而成，有的是单层的，有的是由多层材料粘合而成；它的主要作用是与盘腔一起构成一个相对密封的整体，基本上都是用螺钉与盘腔连接，为了保证密封，上盖与盘腔的结合面一般都有密封垫圈。　　盘片电

7、机的主要作用就是带动盘片旋转，在控制电路板上的盘片电机驱动芯片的控制下，盘片电机带动盘片以设定的速度转动，盘片电机的转速由原来低于4000转／分，发展到现在的10000转／分，甚至15000转／分；盘片转速的提高直接决定着硬盘的寻道时间；当然，在提高转速的同时，硬盘的发热量、振动、噪声等也会对硬盘的稳定工作产生影响，所以一些新的技术也不断应用到盘片电机上，由最初的滚珠轴承电机发展到现在的液态轴承电机硬盘的盘片是硬盘的核心的组件之一，不同的硬盘可能有不同的盘片数量；所有的数据都是存储在盘片上的，盘片是在铝合金或玻璃基底上涂

8、敷很薄的磁性材料、保护材料和润滑材料等多种不同功能的材料层加工而成，其中磁性材料的物理性能和磁层结构直接影响着数据的存储密度和所存储数据的稳定性；为了提高存储密度，防止超顺磁效应的发生，各相关机构进行了大量的研究工作，不断改进磁层的物理性能和磁层结构；磁记录层的记录方式也由以前的纵向磁记录发展到现在的垂直磁记录。在硬