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硬盘

硬盘作为计算机主要的外部存储设备，随着设计技术的不断更新和广泛应用，不断向容量更大、体积更小、速度更快、性能更可靠、价格更便宜的方向发展。

除昆腾的Bigfoot系列为5.25英寸结构外，目前市场上的硬盘均为3.25英寸产品，其中5.25英寸有半高和全高两种类型。

我们先简单介绍一下硬盘的外部结构。

1. 接口

它包括电源插座和数据接口两部分。电源插座与主机电源连接，为硬盘工作提供电源。数据接口是硬盘数据与主板控制器之间传输和交换的纽带。根据连接方式的不同，分为EIDE接口和SCSI接口。 EIDE 接口因其成本低且易于使用而被大多数硬盘驱动器使用。 SCSI 接口需要使用额外的 SCSI 卡。虽然其价格较高，但传输性能优良，多用于计算机网络服务器和高端图形工作站。

2.控制电路板

焊接采用SMD元件，包括主轴调速电路、磁头驱动和伺服定位电路、读写电路、控制和接口电路等。电路板上还有高效的微控制器ROM芯片。其固化软件可实现硬盘初始化、上电启动主轴电机、上电初始寻道、定位及故障检测等功能。为了稳定运行和加强散热，控制电路板裸露在硬盘表面。硬盘驱动器。电路板上还安装有缓存芯片，通常为128KB或256KB。为了获得更高的传输效率，最新的产品已逐渐采用512KB甚至2048KB的数据缓存。

3.固定盖

其实就是硬盘的面板，用来标记产品型号、产地、设置数据等，它与底板结合在一起，形成一个密封的整体，保证硬盘的稳定运行。磁盘盘片和机构。

4. 安装螺丝孔

硬盘安装方面，对于3.25英寸产品星空·综合体育官网入口，固定盖和侧面均设有安装孔，放置方便灵活。

接下来我们来介绍一下硬盘的内部结构

硬盘的内部结构由固定面板、控制电路板、盘头部件、接口和配件组成。磁盘磁头组件是硬盘的核心，封装在硬盘的净化腔内，包括浮动磁头组件和磁头驱动机构。 、盘片及主轴驱动机构、前端读写控制电路等。

1. 浮头组件

它由读写头、传动臂和传动轴三部分组成。磁头是硬盘技术中最重要、最关键的部分。它实际上是采用集成技术制成的多个磁头的组合。它采用非接触式磁头和磁盘结构。通电后，它在高速旋转的圆盘表面飞行，飞得很高。间隙仅为0.1-0.3μm，可实现极高的数据传输速率。如今，转速为5400rpm的硬盘的飞行高度小于0.3μm，有利于读取更大的高信噪比信号，并提供数据传输和存储的可靠性。由于早期硬盘使用的磁感应磁头在读写使用和设计方面的局限性，新的大容量硬盘产品采用了新型的MR磁阻磁头。

MR磁阻磁头采用读写分离的磁头结构。传统的磁感应磁头用于写入操作，MR磁头用于读取操作。单独的设计可以针对不同的磁头特性分别进行优化，以获得最佳的读写性能。

由于MR磁头采用特殊材料制成，在磁场作用下，MR元件的电阻值和电流会发生变化。当磁头飞过磁盘表面时星空体育平台官网入口，它通过电阻的变化来感知信号，因此对信号变化相当敏感，数据读取困难。准确度也非常高。同时MR磁头具有极窄的磁道密度，可以使磁盘磁道非常细，相应的整体密度也会增加，从而使硬盘的单盘容量可以达到GB（1GB=1024MB） 。随着技术的发展，磁道密度更窄、多层结构以及磁阻效应更好的材料的GMR巨磁阻磁头也被应用于超大容量硬盘中。

2. 机头驱动机构

新型大容量硬盘由音圈电机和磁头驱动车组成，还具有高效的防震机制。高精度轻量级磁头驱动机构可以准确地驱动和定位磁头，在极短的时间内将其精确定位在系统命令指定的磁道上，保证了数据读写的可靠性。磁头机构中的电机有步进电机、力矩电机和音圈电机三种。前两种用于低容量硬盘，现已被淘汰。大容量硬盘多采用音圈电机驱动。

音圈是一个带有磁棒的线圈，与插入中间的磁头相连。当电流通过线圈时，磁棒就会发生位移，进而驱动载有磁头的小车，并由控制器根据磁头在磁盘上位置的信息编码来获取。磁头移动达到精确定位的距离。音圈电机是密封控制系统，可以自动调节，比早期的驱动电机速度更快，安全系数高。

3. 圆盘及主轴组件

光盘是硬盘存储数据的载体。当今大多数光盘都使用金属薄膜光盘。这种金属薄膜比软盘的不连续颗粒载体具有更高的记录密度。

主轴组件包括轴瓦、驱动电机等主轴部件。随着硬盘容量的扩大，主轴电机的转速也在不断提高，这就导致了传统滚珠轴承电机的磨损增大、温度升高、噪音增大等缺点，对硬盘容量的增加产生了负面影响。速度。因此，制造商开始采用来自精密机械行业的液轴电机技术。液体轴承电机采用粘膜液体油轴承。使用油膜代替滚珠可以避免金属表面的直接摩擦，并将噪音和温度降低到最低限度。油膜具有有效吸收振动的能力，可以提高主轴部件的抗冲击能力。理论上，液体轴承电机无磨损星空体育官方网站，寿命无限，是目前超高速硬盘的发展趋势。

4、预控电路

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较弱，将放大电路密封在腔体中可以减少外界的干扰。信号并提高操作指令的准确性。 。

5.其他新技术

PRML（本地响应最大相似度）读取通道技术。 PRML技术应用于硬盘信号读取时，可以避免磁道过窄带来的信号干扰，大大提高磁盘的密度。同时，由于磁盘密度的增加，磁头可以在同一时间内读取更多的信号，从而提高了读取速度。基于最大相似原理的多点采样，可以将磁头读取的信号与标准信号进行比较，得到最匹配的信号然后进行传输，从而大大提高了数据读取的准确性。 PRML技术的普遍采用，不同程度地提高了硬盘的容量、速度和可靠性。

SMART技术，即自我监控、分析和报告技术，可以监控磁头、磁盘、电机、电路等。硬盘的监控电路和上位机上的监控软件监控运行状态和历史记录对监控对象的值与预设的安全值进行分析比较，当出现超出安全值范围的情况时，自动向用户发出警告。更先进的技术还可以自动降低硬盘的运行速度，将重要的数据文件转移到其他安全扇区。 SMART技术可以有效预测潜在的硬盘故障，提高数据安全性。

最后介绍一下硬盘的工作原理

硬盘上电正常工作后，由控制电路中的独立初始化模块进行初始化工作。此时，磁头放置在磁盘的中央。初始化完成后，主轴电机启动并高速旋转。装载磁头的小车机构将移动并浮动硬盘驱动器。磁头置于磁盘表面00磁道上，处于启动状态等待指令。当接口电路接收到微机系统的指令信号时，通过前置放大器控制电路驱动音圈电机发出磁信号，磁头根据感应电阻值的变化正确定位盘片数据信息，并将接收到的数据信息进行解码，通过放大控制电路传送到接口电路，反馈给主机系统，完成指令操作。硬盘操作完成断电状态后，浮动磁头在反扭弹簧的作用下驻留在盘片中央。