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硬盘的结构

从计算机系统的结构来看,存储器分为内存储器和外存储器两大类。内存储器与CPU直接联系,负责各种软件的运行。外存储器包括软盘、硬盘、光盘、磁带机等。硬盘和软盘很相似,它们的工作原理大致相同,不同的是软盘与软盘驱动器是分开的,而硬盘与硬盘驱动器却是装在一起。另外,在使用时,二者速度差异很大。

  硬盘主要由:盘片,磁头,盘片转轴及控制电机,磁头控制器,数据转换器,接口,缓存等几个部分组成。   硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上,每张盘片之间是平行的,在每个盘片的存储面上有一个磁头,磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小,所有的磁头联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运动,加上盘片每分钟几千转的高速旋转,磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。硬盘作为精密设备,尘埃是其大敌,必须完全密封。

  (一)硬盘的外部结构。

  目前市场上的常见的硬盘除昆腾公司的Bigfoot(大脚)系列为5.25英寸结构外,其他都为3.25英寸产品,其中又有半高型和全高型之分。 常用的3.5英寸硬盘外形大同小异,在没有元件的一面贴有产品标签,标签上是一些与硬盘相关的内容。在硬盘的一端有电源插座、硬盘主、从状态设置跳线器和数据线联接插座。

  1.接口 包括电源插口和数据接口两部分,其中电源插口与主机电源相联,为硬盘工作提供电力保证。数据接口则是硬盘数据和主板控制器之间进行传输交换的纽带,根据联接方式的差异,分为EIDE接口和SCSI接口等。

  2.控制电路板 大多采用贴片式元件焊接,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。在电路板上还有一块高效的单片机ROM芯片,其固化的软件可以进行硬盘的初始化,执行加电和启动主轴电机,加电初始寻道、定位以及故障检测等。在电路板上还安装有容量不等的高速缓存芯片。

  3.固定盖板 就是硬盘的面板,标注产品的型号、产地、设置数据等,和底板结合成一个密封的整体,保证硬盘盘片和机构的稳定运行。固定盖板和盘体侧面还设有安装孔,以方便安装。

  (二) 硬盘的内部结构

  硬盘内部结构由固定面板、控制电路板、盘头组件、接口及附件等几大部分组成,而盘头组件(HardDiskAssembly,HDA)是构成硬盘的核心,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、盘片及主轴驱动机构、前置读写控制电路等。


图为:揭开外盖后的硬盘,结构一目了然

  1.浮动磁头组件 由读写磁头、传动手臂、传动轴三部分组成。磁头是硬盘技术最重要和关键的一环,实际上是集成工艺制成的多个磁头的组合,它采用了非接触式头、盘结构,加电后在高速旋转的磁盘表面飞行,飞高间隙只有0.1~0.3um,可以获得极高的数据传输率。现在转速5400rpm的硬盘飞高都低于0.3um,以利于读取较大的高信噪比信号,提供数据传输存储的可靠性。


图为:放大了的磁头部分   

2.磁头驱动机构 由音圈电机和磁头驱动小车组成,新型大容量硬盘还具有高效的防震动机构。高精度的轻型磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位,并在很短的时间内精确定位系统指令指定的磁道,保证数据读写的可靠性。

  3.盘片和主轴组件 盘片是硬盘存储数据的载体,现在的盘片大都采用金属薄膜磁盘,这种金属薄膜较之软磁盘的不连续颗粒载体具有更高的记录密度,同时还具有高剩磁和高矫顽力的特点。主轴组件包括主轴部件如轴瓦和驱动电机等。随着硬盘容量的扩大和速度的提高,主轴电机的速度也在不断提升,有厂商开始采用精密机械工业的液态轴承电机技术。   4.前置控制电路 前置放大电路控制磁头感应的信号、主轴电机调速、磁头驱动和伺服定位等,由于磁头读取的信号微弱,将放大电路密封在腔体内可减少外来信号的干扰,提高操作指令的准确性。

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