移動硬盤物理結構與詳解

一:移動硬盤的組成:

移動硬盤主要由外殼、控制部分(控制芯片,接口,電源),硬盤三部分組成。

1、外殼:


硬盤外殼一般是鋁合金或者塑料材質,一些廠商在外殼和硬盤之間填充了一些防震材質。好的硬盤外殼可以起到抗壓、抗震、防靜電、防摔、防潮、散熱等作用。一般來說,金屬外殼的抗壓和散熱性能比較好,而塑料外殼在抗震性方面相對更好一些。

2、芯片:

一般對芯片要求:低功耗,高速度性能穩定,兼容性好,價格適中

3、接口:


目前移動硬盤常見的數據接口是USB和IEEE1394兩種。USB是目前移動硬盤盒的主流接口方式,也是目前幾乎所電腦都有的接口。目前都是USB2.0標準,其理論傳輸速度最高達480Mbps(60MB/s),兼容USB1.1。IEEE1394接口又稱Firewire接口(俗稱“火線”)。

Mbps(兆位/秒),Million bits per second,指傳輸速率,也叫帶寬,反映一種數據交換能力,轉換成每秒多少字節,除以8就好了。

接口部分既有數據傳輸接口SATA,還有電源接口。

移動硬盤如果供電不足,會導致硬盤查找不到、數據傳輸出錯,甚至影響移動硬盤使用壽命。

一般內置移動硬盤有IDE,SATA接口。硬盤盒一般接口爲USB口。

目前市場上常見的移動硬盤盒按外置接口來分有四種類型: 並行接口、USB接口、IEEE1394接口及SATA接口, 它們的內置接口大都爲IDE接口, 是配合IDE接口的硬盤使用。
並行接口(即ATA接口)的硬盤盒是最早出現的硬盤盒, 是通過電腦的並行接口與電腦連接, 其特點是轉輸速度比較快、價格便宜, 缺點是安裝使用不方便, 需要獨立的開關電源。
USB接口的移動硬盤盒是目前的主流, 其最大優點是使用方便, 支持熱插拔和即插即用。

IEEE1394接口又稱Frie wire接口(中文俗稱“火線”), 數據傳輸率高, IEEE1394a 接口能提供100Mbps, 200Mbps, 400Mbps等多種傳輸格式;

SATA是Serial ATA的縮寫, 即串行ATA。這是一種完全不同於並行ATA的新型硬盤接口類型, 由於採用串行方式傳輸數據而得名。 SATA總線使用嵌入式時鐘信號, 具備了更強的糾錯能力, 與以往相比其最大的區別在於能對傳輸指令(不僅僅是數據)進行檢查, 如果發現錯誤會自動矯正, 這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。只是目前大部分電腦主板並沒有外置SATA接口, 新出的電腦主板大部分只內置了SATA接口。


二:特點

容量大,體積小,速度高,使用方便,可靠性提升

數據存儲在盤片上,對盤片的材質需要考驗,多采用硅氧盤片。這是一種比更爲堅固耐用的盤片材質,並且具有更大的存儲量和更好的可靠性,提高了數據的完整性。

採用以爲材料的磁盤驅動器,以更加平滑的盤面爲特徵,有效地降低了盤片可能影響數據可靠性和完整性的不規則盤面的數量,更高的盤面硬度使USB硬盤具有很高的可靠性。另外還具有防震功能,在劇烈震動時盤片自動停轉並將磁頭復位到安全區。防止盤片損壞。





三:內部結構

磁盤盤片:存儲數據的地方,從圖中可以看出,盤片已經被灰色的線條分割成很多小的區域,每一個區域就代表一個扇區。

主軸:主軸是由軸承和馬達構成的,主要是帶動盤片的高速運轉,根據馬達的不同,可以分爲低速盤區和高速盤區。

磁頭:它是讀取、寫入、存儲、以及清除數據的,是整個盤的核心部位。

音圈馬達:這個其實是一個定位馬達,它可以帶動磁頭沿着Z移動到各個磁道上去。

磁道:指同心圓不同半徑的區域。

工作原理:

音圈馬達帶動磁頭在磁道上的高速運轉,這個過程是一個動態的過程,在硬盤在工作的時候不要隨便的移動或是碰撞,就是這個原理的。

磁盤容量分析:

盤面:從0開始計數,2面就是指 0,1

磁道:從0開始計數,

扇區:從1開始計數

每個盤片是2面,每面有C個磁道,每個磁道有S個扇區,每個扇區N個字節(128,256,512,1024,4096),不同的硬盤不一樣,

扇區總數 = 2面 * C * S

存儲容量 = 扇區總數 * N

相對扇區號:

扇區物理號           相對扇區號

0面  0道 1扇區            0

0面  0道 2扇區            1

0面  0道 N扇區            N-1

1面  0道 1扇區            N

...

1面  0道 N扇區            2N

...

0面  1道 1扇區   

...

1面  C-1道 S扇區         2面 * C * S - 1        

就這樣依次類推


物理扇區號是用三維座標表示的,磁面C  磁道H  扇區S 組成

相對扇區號是用相對數值表示的

扇區是磁盤的最小單位

字節是內存的最小單位

位是cpu處理的最小單位


每個硬盤都有主引導記錄,詳細信息參見維基百科  http://zh.wikipedia.org/wiki/MBR

佔據磁盤的第0面,第0磁道,第1扇區,佔據512字節。記錄磁盤的基本信息。


硬盤結構

柱面:所有磁片中半徑相同的同心磁道構成“柱面",意思是這一系列的磁道垂直疊在一起,就形成一個柱面的形狀。簡單地理解,柱面數=磁道數   Cylinder 也就是上面提到的磁道

磁頭(header):每張磁片的正反兩面各有一個磁頭,一個磁頭對應一張磁片的一個面。用第幾磁頭就可以表示數據在哪個磁面。

Header 也就是上面提到的盤面

扇區:也就是上面提到的扇區。Sector
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