硬盘构造的基本原理

《硬盘构造的基本原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、目前流行的硬盘储存器都具有非常完善而先进的内置式程序保障系统，它包括硬盘微处理器执行码和大量硬盘运行所需的各种各样的数据表。硬盘内置式程序总的容量大小可以达到几个Mbit。一旦硬盘的这种程序出现被损坏情况，那么，即使硬盘的整个机械装置和电子器件完好无损，硬盘还是会出现部分或完全的工作故障。    本篇文章描述了硬盘程序保障的基本原理，硬盘的结构和地址分配。硬盘的空间结构    对一个硬盘来说，不是所有的空间都用来储存用户的数据信息。有相当一部分空间对用户来说是看不见的，它包括服务区(ServiceAr

2、ea)和备用区(ReserveArea)（详见图1）。图1    服务区是用来储存服务信息，即硬盘的内部程序和一些辅助表格。备用区是用来替换用户工作区内的故障扇区和磁道。这两个区域在硬盘正常工作状态下是访问不到的。用户只能访问到工作区的数据（通常情况下，这个区域被称为硬盘的逻辑空间），而硬盘的容量标签中标注的正是这一部分空间的容量，如HDD160GLBA:320173056。一个LBA（逻辑块地址）就等于一个扇区，即512bit。这样一来，知道了一个硬盘的LBA总体数量，也就知道了硬盘容量的大小。  

3、  硬盘在正常工作（用户）状态下，对工作区（连续不断的逻辑扇区）的访问是通过LBA进行，即在0到最大LBA之间进行。    要想接触到服务区，只有在一种专门的工作状态下，即技术工作状态下才可能实现。而要想进入这一工作状态，则需要一把“钥匙”指令，给出了“钥匙”指令之后，就可以打开一组补充的技术指令。借助这些技术指令就可以进行诸如读/写服务区的扇区信息、获取服务区模块和表格配置图、获取扇区分配表、进行LBA与PCHS(PhysicalCylinderHeadSector)（物理磁柱-磁头-扇区）互换、进

4、行低级格式化，以及读/写硬盘的闪存器等操作。服务信息服务信息对硬盘运行来说是必须要有的，它可以分为以下几类：——微程序的管理模块（overlay）；——配置和设置表；——缺陷表；——工作记录表（SelfScan,Calibrator程序的工作结果）。    硬盘微处理器的工作程序属于硬盘工作所必需的一组程序。它包括初始诊断程序、伺服电机旋转控制程序、磁头定位程序、与硬盘控制器及缓冲存储器的信息交换程序等。所有这些合起来称作硬盘程序。在有些型号的硬盘中，工作程序被配置在微控制器的内部存储器或外部闪存器中

5、（如2.5"的“TOSHIBA”硬盘）。但是，对大部分型号的硬盘来说，它的部分工作程序存储在磁盘的服务区上，而在电路板的缓冲存储器中，存储的是初始化程序、定位程序，以及从磁盘服务区向内存储器读与复制的工作程序初始加载器。由于程序是从服务区向微处理器的缓冲存储器中重新加载，而这里也是微处理器的工作地点，所以，它们的名字叫做“管理程序或overlay程序”（详见图2）。图2    在服务区内，“overlay”是以模块的形式，即程序的终端进行配置的，它包括模块标题、模块主体，以及用于检测该模块完整性的检测

6、综合区。当“overlay”加载到缓冲存储器时，硬盘微处理器对每个被加载的模块检测总数进行计算，然后将其与模块的检测总数比特进行比较。如果比较检测总数的结果不一致，那么，这个模块就会被认为已经损坏，而且不能被加载到缓冲储存器中。这正是大多数具有“overlay”程序硬盘出现工作故障的常见原因。通常，在出现这种故障时，硬盘是不能够完整地运行的，也就是说，不是所有的“overlay”程序都能够被加载到缓冲存储器之中，并参与硬盘的工作。不同的“overlay”程序出现损坏，故障会表现出不同的形式来。例如，硬

7、盘一直会处在“忙碌”状态，不能够准备就绪，或者在硬盘的辨认过程中，“BIOS”会确认硬盘的出厂名称（Mammoth,N40P,Calypso等），或者型号在“BIOS”中会被确定出来，但此时的容量大小只有0G等。    硬盘的配置和设置表包含有关于磁盘空间的逻辑和物理信息。这些表格对于电路板（一个家族的所有硬盘的电路板都是统一的）来说是必需的，是为了让电路板独立地设置到这一家族的这一类型号上，也就是说使电路板正确地选择型号名称、最大LBA值，正确地确定物理磁头的数量和Zone分配表。    在设计某一

8、型号的硬盘时，如容量为160G的双磁盘硬盘时，自然而然一个磁盘上的容量为80G,而一个磁盘的一个表面容量，即四分之一硬盘的容量为40G。所以说，生产商在不需要投入很大研发费用的同时,可以向市场推出很多型号和容量都不同的硬盘。如在一些容量小的型号硬盘中，可以使用一些由于某些参数原因而不能够被所有型号硬盘所使用的零件。举例说明，在容量最小的一些硬盘中，生产商可以使用某一表面具有缺陷的磁盘，因为在这个硬盘中，该表面是不使用的。    配置表与工作程序一样，是以