電腦基礎(chǔ)知識(shí)(硬盤(pán)的組成)
在上一篇文章里面,學(xué)習(xí)啦小編給大家介紹了組裝機(jī)和品牌機(jī)區(qū)別的知識(shí),今天小編給大家介紹一下硬盤(pán)的組成。供大家參考!
電腦基礎(chǔ)知識(shí)(硬盤(pán)的組成)參考如下:
硬盤(pán)的組成
從物理角度來(lái)說(shuō),硬盤(pán)主要由硬盤(pán)的盤(pán)片、磁頭、傳動(dòng)部件、主軸、PCB底層電路板以及接口等組成。
1)硬盤(pán)盤(pán)片
硬盤(pán)在電腦系統(tǒng)中的作用主要是用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù),而數(shù)據(jù)最終是存放在硬盤(pán)的盤(pán)片上,而硬盤(pán)的其他部分都是為其服務(wù)的。硬盤(pán)盤(pán)片一般采用硬質(zhì)合金制造,表面上被涂上了磁性物質(zhì),通過(guò)磁頭的讀寫(xiě),將數(shù)據(jù)記錄在其中。由于盤(pán)片在硬盤(pán)中要高速旋轉(zhuǎn),所以硬盤(pán)的盤(pán)片表面都十分光滑,而且耐磨度都很高,多為鋁合金制作,IBM等公司也使用過(guò)其他的材料來(lái)制作盤(pán)片,如玻璃質(zhì)材等。通常一個(gè)硬盤(pán)由若干張盤(pán)片疊加而成,目前一張盤(pán)片的單碟容量已經(jīng)達(dá)到驚人的133GB,而總?cè)萘扛哌_(dá)400GB。
硬盤(pán)盤(pán)片由于需要高速運(yùn)轉(zhuǎn),通常都是密封在硬盤(pán)中的,此時(shí)如果有灰塵或細(xì)小的雜物沾在盤(pán)片上,將會(huì)對(duì)硬盤(pán)造成巨大的傷害,所以我們絕對(duì)不要私自拆卸完好的硬盤(pán)。
2)硬盤(pán)磁頭
如果我們把硬盤(pán)的盤(pán)片比喻成記錄內(nèi)容的紙張,那么磁頭就相當(dāng)于寫(xiě)字的筆。硬盤(pán)磁頭是用線圈纏繞在磁芯上制成的,當(dāng)硬盤(pán)盤(pán)片高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候,磁頭能夠通過(guò)電流的變化去感應(yīng)盤(pán)片上記錄的內(nèi)容。最早的硬盤(pán)磁頭是讀寫(xiě)合一的,但是對(duì)于讀寫(xiě)兩種不同的速度無(wú)法取得一個(gè)平衡點(diǎn),于是IBM提出將讀寫(xiě)操作分開(kāi),這就是之后的各項(xiàng)異性磁阻技術(shù)(AMR)。
和我們用手寫(xiě)字不一樣,我們寫(xiě)字的時(shí)候筆尖是要接觸到紙張的。而磁頭在讀寫(xiě)的時(shí)候雖然和盤(pán)片的距離相當(dāng)近(0.1~0.3μm),但是不能靠在盤(pán)片上,這就要求盤(pán)片旋轉(zhuǎn)的時(shí)候要非常平穩(wěn),磁頭和盤(pán)片的相對(duì)距離要保持得當(dāng)。當(dāng)硬盤(pán)在工作的時(shí)候,要盡量不去劇烈晃動(dòng)它,否則很可能會(huì)造成磁頭碰撞盤(pán)片從而縮短硬盤(pán)的壽命。
3)傳動(dòng)部件
硬盤(pán)的傳動(dòng)部件包括傳動(dòng)手臂以及傳動(dòng)軸,在傳動(dòng)手臂的末端安放了硬盤(pán)磁頭,進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。當(dāng)硬盤(pán)沒(méi)有工作時(shí),傳動(dòng)部件將磁頭停放在硬盤(pán)盤(pán)片的最內(nèi)圈的起停區(qū)內(nèi)。開(kāi)始工作時(shí),硬盤(pán)中固化在ROM芯片中的程序開(kāi)始對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行初始化,工作完成后,主軸開(kāi)始高速旋轉(zhuǎn),由傳動(dòng)部件將磁頭懸浮在盤(pán)片0磁道處待命,當(dāng)有讀寫(xiě)命令時(shí),傳動(dòng)手臂以傳動(dòng)軸為圓心擺動(dòng),將磁頭帶到需要讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的地方去。如果出現(xiàn)突然斷電的情況,硬盤(pán)的反力矩彈簧會(huì)自動(dòng)將磁頭帶回起停區(qū),防止盤(pán)片刮傷。
4)硬盤(pán)主軸
目前硬盤(pán)的眾多參數(shù)中,硬盤(pán)轉(zhuǎn)速是一項(xiàng)重要的指標(biāo),而轉(zhuǎn)速的高低則由硬盤(pán)的主軸決定。目前臺(tái)式機(jī)硬盤(pán)的主流轉(zhuǎn)速是7200轉(zhuǎn)/分鐘,筆記本硬盤(pán)主流轉(zhuǎn)數(shù)是5400轉(zhuǎn)/分鐘,轉(zhuǎn)速越高的硬盤(pán)讀寫(xiě)速度也就會(huì)越快。但是隨著硬盤(pán)轉(zhuǎn)速的提升,帶來(lái)的則是硬盤(pán)穩(wěn)定性下降和巨大的噪聲。目前硬盤(pán)的主軸都采用了“液態(tài)軸承馬達(dá)”,這種馬達(dá)使用的是黏膜液油軸承,以油膜代替滾珠,有效避免了由于滾珠摩擦而帶來(lái)的高溫和噪音。同時(shí),這種技術(shù)對(duì)于硬盤(pán)防震也有很大的幫助,對(duì)于突如其來(lái)的震動(dòng),油膜能夠很好地吸收。因此,采用該技術(shù)的硬盤(pán)在運(yùn)轉(zhuǎn)中能夠承受幾十至幾百G的外力。由此一來(lái),硬盤(pán)的壽命也有了進(jìn)一步的提升。
5)PCB電路底板
在硬盤(pán)的反面,是一塊PCB電路板,上面有很多的芯片和分立元件,通過(guò)這些元器件,我們才能控制盤(pán)片轉(zhuǎn)動(dòng)、控制磁頭讀寫(xiě)我們需要的數(shù)據(jù)并通過(guò)接口傳遞出去。在硬盤(pán)的底板上,我們需要注意其中三個(gè)比較重要的芯片,它們分別是:
硬盤(pán)的主控制芯片。這個(gè)芯片在整個(gè)底板上塊頭最大,正方形身材,主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理。
緩存芯片。在主控制芯片附近,會(huì)有一個(gè)長(zhǎng)方形的芯片,這種芯片和內(nèi)存使用的芯片差不多,在這里主要負(fù)責(zé)的是給數(shù)據(jù)提供暫存空間,提高硬盤(pán)的讀寫(xiě)效率。目前主流硬盤(pán)的緩存芯片容量有2MB和8MB,最大的達(dá)到16MB,緩存容量越大,硬盤(pán)性能越好。
硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)芯片。這個(gè)芯片也是正方形模樣,比主控芯片要小很多,主要負(fù)責(zé)硬盤(pán)的馬達(dá)以及主軸馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
6)硬盤(pán)接口
硬盤(pán)的接口是指硬盤(pán)和外界的聯(lián)系方式,這里包括電源接口和數(shù)據(jù)傳輸接口。硬盤(pán)的工作需要外接電源,IDE硬盤(pán)普遍采用的是4Pin的電源接口,接口截面類梯形,有效地防止了接口的反插。另外一種是SATA電源接口,這種接口使用在SATA硬盤(pán)上。
目前最常見(jiàn)的數(shù)據(jù)傳輸接口有PATA(IDE)、SATA、SCSI三種,前兩種接口方式主要應(yīng)用在個(gè)人PC上,而SCSI接口則主要使用在服務(wù)器領(lǐng)域。
PATA(Parallel ATA)接口采用的是并行傳輸模式,該標(biāo)準(zhǔn)由Intel和Quantum(昆騰)公司提出,利用40Pin 80芯的排線連接主板和硬盤(pán),速率從最早的DMA33,DMA66到目前的DMA100、DMA133,并口的速率基本上走到了極限。
SATA(Serial ATA)接口采用的是串行傳輸模式,Intel放棄了對(duì)DMA133的支持,而提出了SATA接口標(biāo)準(zhǔn),這種模式能夠在較少的位寬下獲得高帶寬,因?yàn)閹?位寬×頻率,所以SATA在頻率上下功夫,照樣能夠獲得較高的帶寬。目前SATA1.0已經(jīng)達(dá)到了150MB/s的速率,今后還有300MB/s的速率出現(xiàn)。由于SATA信號(hào)線少,之間的干擾少,所以硬盤(pán)在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤率也會(huì)較少,提高了硬盤(pán)的工作效率。
SCSI接口的硬盤(pán)價(jià)格較高,主要使用在服務(wù)器和工作站中,部分高端主板也集成了SCSI控制器,目前主流的主板要支持SCSI設(shè)備必須購(gòu)買SCSI卡才行,所以其使用的范圍受到了一定的制約。
學(xué)習(xí)啦小編介紹了硬盤(pán)的組成相關(guān)知識(shí),希望你喜歡。