硬盘的工作原理

一. 硬盘的内部结构

    拆开硬盘后，我们可以看到硬盘由主轴、磁盘、磁头、磁头臂、马达等主要部件组成。

    现在的硬盘,无论是IDE还是SCSI,采用的都是"温彻思特"技术,都有以下特点：

    盘片是将磁粉附着在铝合金（新材料也有用玻璃，如IBM腾龙二代）圆盘片的表面上。这些磁粉被划分成若干个同心圆，这些同心圆被称为“磁道”。盘体由多个盘片组成，这些盘片重叠在一起放在一个密封的盒中，它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转，其每分钟转速达3600，4500，5400，7200甚至以上。

    磁头用来读取或者修改盘片上磁性物质的状态，一般说来，每一个磁面都会有一个磁头，从最上面开始，从0开始编号。磁头在停止工作时，与磁盘是接触的，但是在工作时呈飞行状态。磁头采取在盘片的着陆区接触式启停的方式，着陆区不存放任何数据，磁头在此区域启停，不存在损伤任何数据的问题。读取数据时，盘片高速旋转，由于对磁头运动采取了精巧的空气动力学设计，此时磁头处于离盘面数据区0.2---0.5微米高度的"飞行状态"。既不与盘面接触造成磨损，又能很好的读取数据。磁头之所以能够飘浮起来，完全是靠空气的浮力。如果没有空气的话磁头将与磁盘产生直接接触，除非能够制造出零磨檫力的绝对平面，否则在一瞬间就会使整个磁盘表面和磁头磨损。

    硬盘内的电机都为无刷电机，在高速轴承支撑下机械磨损很小，可以长时间连续工作。

    高速旋转的盘体产生了明显的陀螺效应，所以工作中的硬盘不宜运动，否则将加重轴承的工作负荷。硬盘磁头的寻道饲服电机多采用音圈式旋转或者直线运动步进电机，在饲服跟踪的调节下精确地跟踪盘片的磁道。

硬盘在读/写数据时，主轴电机高速旋转，在控制芯片的控制下驱动磁臂进行相应的动作，来完成数据的读/写操作。主轴电机的高速旋转是在恒定转速下工作的。如果硬盘供电变化太大，就会引起硬盘转速的改变，这时就会出现磁臂定位不准或错误，造成无正常读取数据或硬盘坏道增加。主机在需要读/写数据时，只需要发出读写某一文件的命令到硬盘。具体如何读/写是硬盘自己执行的，这些操作对于主机来说是不透明的。

　　

　　说得再明白一点，硬盘自身也是一部计算机，硬盘在启动时，首先要读取硬盘主引导区的内容，把硬盘的分区信息读入缓存，再根据主机送来的信息去读取目标操作分区的引导区信息，把目标分区的引导信息内容进行解密，再接下来去读取FAT表和根目录，这样就可以读取目标分区中的任一文件。当硬盘找到主要所要读/写的目标文件后，完成所需要的操作就可以把执行的结果暂存在硬盘的缓存中，然后再向主机发出中断请求，继而把结果送到数据总线上。这样就完成一次主机的命令操作任务。