第5章 硬盘驱动器ppt课件.ppt

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1、第5章硬盘驱动器5.1硬盘结构5.2硬盘接口5.3硬盘技术5.4硬盘数据结构5.5硬盘选购5.6硬盘的初始化5.7硬盘优化5.8硬盘日常维护5.9硬盘故障分析与排除第五章硬盘驱动器1973年，IBM公司推出了首台温彻斯特硬盘，它的特点是：“工作时，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触，磁头沿高速旋转的盘片上做径向移动”，这就是现在所有硬盘的雏形。虽然今天的硬盘已经发生了翻天覆地的变化，高端硬盘容量已高达上百个GB，但它仍然没有脱离“温彻斯特”的工作模式。硬盘工作的基本原理其实也很简单，就是利用磁粉粒子的极性来记录数据，通过磁头实现电磁信号的转换。磁头在读取数据时，根据磁

2、粉粒子的不同极性转换成不同的电信号。写数据时正好相反，是根据不同的电信号改变磁粉粒子的极性。5.1硬盘结构硬盘的英文全称是HardDisk（有时也简称HD），它主要由固定面板、控制电路板、磁头组、盘片组、主轴电机、接口及其它附件组成。其中磁头组和盘片组件是构成硬盘的核心，它们被封装在硬盘的净化腔体内，包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片组、主轴驱动装置及读写控制电路几个部分。5.1.1硬盘外部结构从外形上看硬盘像一个长方型的金属盒子，如图5-4示。从硬盘的正面我们通常可以看到产品标签、安装螺丝和透气孔。总的来说，硬盘外部结构可以分成接口、控制电路板、固定面板三个部分。1．接口硬盘接

3、口包括电源接口插座和数据接口插座两部份，其中电源插座与主机电源相连接，为硬盘正常工作提供电压。2．控制电路板大多数的硬盘控制电路板都采用贴片式焊接，它包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。3．固定面板硬盘的固定面板就是硬盘正面的面板，它与底板结合成一个密封的整体，保证了硬盘腔体中的盘片、磁头和其它机构能在绝对无尘的环境下稳定运行。5.1.2硬盘内部结构硬盘的内部结构主要包括盘片组、磁头驱动机构、磁头组、主轴电机等几个部分，如图5-9所示。所有的盘片都固定在一个旋转轴上，这个轴就称为盘片主轴。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

4、，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还要小。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作经向运动，而盘片以每分钟数千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。1．盘片组盘片是硬盘存储数据的载体，现在硬盘盘片大多采用铝金属薄膜材料制成。硬盘盘片组一般是由一片或几片圆形盘片叠加而成，不同容量的硬盘盘片数是不同的。每个盘片有两个面，每个面都可以记录数据，如图5-10所示。为了有效地管理数据，提高读写数据的效率，通常将盘片分成为面、磁道、扇区、柱面和着陆区。（1）面。按照磁盘面的多少，依次称为0面、1面、2面等。对应于

5、每个面都要有一个读写磁头，称为0磁头（head）、1磁头、2磁头等。为了能读写每个面上的数据，硬盘的磁头数与盘面数相同。（2）磁道。在盘片表面上以盘片圆心为中心，分出不同半径的同心圆用来存放数据，我们称这样的圆周为一个磁道（Track）。针对不同的磁道从外向内可以编上不同的号，即磁道号。（3）柱面。在硬盘中我们将不同盘片相同半径的磁道组成的空心圆柱体称为柱面（Cylinders）。这样硬盘的柱面数就等于每个面的磁道数。（4）扇区。为了有效的管理硬盘数据，将每个磁道划分成若干段，每段称为一个扇区（Sector）。并规定一个扇区存放512字节的数据，在硬盘上每个磁道上的扇区数相同，这样

6、硬盘存储容量计算公式为：硬盘容量=柱面数×磁头数×每道扇区数×512字节硬盘在划分扇区编号时和软盘划分扇区编号方法不同。在软盘的一个磁道中，逻辑扇区编号与物理扇区编号相同，并按顺序编号。而硬盘的逻辑扇区编号与物理扇区编号不一定相同，硬盘的物理扇区编号是按间隔因子方式编号的。（5）着陆区。着陆区（landingZone）是指硬盘不工作时磁头停放位置的区域，通常指定一个靠近主轴的内层柱面作为着陆区。着陆区不用来存储数据，因此可以避免硬盘受到震动时以及在开、关电源瞬间磁头紧急降落时所造成的数据丢失。目前，一般的硬盘在电源关闭时会自动将磁头停在着陆区内。2．主轴组件主轴组件包括轴承和驱动电

7、机等。3．磁头驱动机构磁头驱动机构作用是在硬盘寻道时用来移动磁头的。一般由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成。4．磁头组件磁头组件是硬盘中最精密的部件之一，它是由读写磁头、传动手臂、传动轴三个部分组成。它采用了非接触式磁头结构，加电后磁头在高速旋转的磁盘表面移动，磁头与盘片之间的间隙只有0.1～0.3m，这样可以获得很好的数据传输率、较高的信噪比和数据传输的可靠性。5.2硬盘接口硬盘接口指硬盘与计算机之间连接的通道，硬盘的接口方式可以说是硬盘一个非常重要的技术