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第5章 硬盘驱动器 5.1 硬盘的外观 5.2 硬盘的内部结构 5.3 硬盘的工作原理 5.4 硬 盘 接 口 5.5 硬盘的性能指标 5.6 硬盘的工作模式 5.7 硬盘的保养 5.8 硬盘品牌及选购 5.1 硬盘的外观 1．背面 从外观上看，硬盘具有金属外壳，其背面裸露着控制芯片、电阻等电子元件，如图5–1所示。这些电子元件裸露在外面而不包裹在金属匣子里面的原因在于这样更有利于散热。散热对硬盘的稳定运行非常重要。 2．正面 硬盘的正面贴着硬盘的标签，上面标有硬盘的生产厂家、转速、容量、工作电压等信息，如图5–2所示。 5.2 硬盘的内部结构 硬盘的内部结构主要由固定面板、控制电路板、盘头组件、接口及附件等几大部分组成。盘头组件(HDA，Hard Disk Assembly)是构成硬盘的核心，封装在硬盘的净化腔内，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，如图5–3所示。 1．浮动磁头组件 浮动磁头组件由读写磁头、传动杆和传动轴三部分组成，如图5–4所示。磁头是硬盘技术最重要和最关键的一环，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?μm～0.3?μm，可以获得极高的数据传输率。现在转速5400 r/min的硬盘飞高都低于0.3?μm，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。 2．磁头驱动机构 磁头驱动机构由音圈电机、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。 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。 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。 5．硬盘的磁道、扇区和柱面 硬盘上的数据都是存储在磁盘片上的。当磁盘旋转时，若磁头都保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面上划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫磁道。 磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧度，这些弧度便是磁盘的扇区，每个扇区可存放512个字节的信息。磁盘读取或写入数据时，都以扇区为单位。 磁盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘片上半径相同的磁道处于同一圆柱面上，称之为硬盘的柱面，如图5–6所示。可以看出，硬盘的柱面数与盘片的磁道数是相同的。 硬盘的每个盘片都有两个面，每个面都有一个读写磁头，所以硬盘的容量由三个参数决定，即： 磁盘容量=磁头数×柱面数×扇区数×512B 其中磁头数=盘面数，柱面数=每个盘面的磁道数。 例如，某IDE接口硬盘的磁道数为1120，磁头数为16，每个磁道有59个扇区，则磁盘容量为： 1120×16×59×512 B=54 132 736 013≈541 MB 5.3 硬盘的工作原理 硬盘的工作原理非常复杂，在这里我们以硬盘的一个工作流程来讲述硬盘的工作原理。当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，此时磁头置于盘片的中心位置，初始化完成后主轴电机将启动并高速旋转，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时，该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进行正确定位并将接收后的数据信息解码，然后通过放大控制电路传输到接口电路，反馈给主机系统以完成指令操作。当硬盘断电停止工作时，在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘面中心。 5.4 硬 盘 接 口 1．IDE接口 IDE(集成设备电子部件)接口也叫ATA接口，目前PC机使用的硬盘大多数都是IDE接口，如图5–7所示。