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硬盘的内部结构

03月03日 编辑 39baobao.com

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硬盘的主要构件包括马达、盘片、磁头和控制系统等等。其中,盘片和磁头是硬盘最为核心的部件,它们负担着数据的存储以及读取和写入的重任。

我们俗称的“玻璃盘片”或者“铝盘片”仅仅指的是盘片基体材料,盘片的结构其实并不简单。为了能够记录大量的信息,并且快速准确地被磁头读取和写入,需要先进的磁记录物质和辅助涂层。一张硬盘盘片的单面由多个不同的层复合而成,最上层是有机氟高分子材料组成的润滑层,保证磁头更加平稳地运行;接下来是由坚硬的碳材料构成的保护层,保护数据层不受物理损坏。再下面的磁记录层呈三明治结构,在两层钴-铂-铬-硼磁记录介质层(反铁磁性耦合介质,AFC)中间夹有厚度仅有0.6nm的金属钌层(仙女之尘技术)。磁记录层之下还有铬底层,然后才是盘片基体材料。

硬盘存储密度的飞速发展离不开磁头技术的配合。磁头技术也经历了多次革命,为了满足越来越高的存储需要,磁畴的尺寸越来越小,因此磁头的尺寸也变得越来越小,但同时效率却越来越高。从老式的锰铁磁体磁头到磁阻磁头,目前大量使用的巨磁阻磁头也已历经数代,未来还将出现隧道磁阻磁头和电流垂直平面磁头等更加先进的磁头。

磁盘是如何构成的

一、硬盘的构成 硬盘由两部分构成: 1.磁头-盘片组件(Head Disk Assembly),简称头盘组件(HDA); 2.印刷电路板组件(Printed Circuit Board Assembly),简称PCBA。 在HDA的腔体内,是硬盘的磁盘片,磁盘片的数据结构,依磁道从低到高,由下列五部分组成:

(1)MBR:主引导区记录(Master Boot Record) MBR位于硬盘的柱面0、磁头0、扇区1的位置,也即俗称的零磁道位置。

它是由分区命令Fdisk产生的。MBR结束标志为55AA。用杀毒软件KV300+的F6功能即可查看,其默认画面即为MBR。 (2)DBR:DOS启动记录(DOS Boot Record) DBR位于硬盘的柱面0、磁头

1、扇区1的位置。它是由格式化命令Format产生的。DBR结束标志为55AA。在KV300+的F6功能下,按F1,所显示的画面即为DBR信息。

(3)FAT:文件分配表(File Allocation Table) FAT表位于柱面0、磁头

1、扇区2的位置。

FAT表的大小由硬盘容量决定,硬盘容量愈大,FAT表相应愈大。

(4)DIR区:根目录区(Directory) DIR区是根目录区的意思。当我们在DOS提示符下键入DIR并按回车键ENTER,显示器上所显示的内容即为该区内容。

(5)DATA区:数据区 DATA区负责硬盘中数据的存储。当将数据复制到硬盘时,数据就存放在DATA区。

二、硬盘的工作模式 目前,增强型IDE(EIDE)硬盘的工作模式分为三种:NORMAL、LBA和LARGE模式。

NORMAL模式即普通模式。这是原有IDE方式。在此方式下对硬盘访问时,BIOS和IDE控制器对参数不作任何转换。此模式下支持的最大柱面数为1024,最大磁头数为16,最大扇区数为63,每扇区字节数为512。因此支持最大硬盘容量为:512*63*16*1024=528MB LBA(Logical Block Addressing)模式即逻辑块地址模式。在LBA模式下,设置的柱面、磁头、扇区等参数并不是实际的物理参数。

在访问硬盘时,由IDE控制器把由柱面、磁头、扇区等参数确定的逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址。在LBA模式下,可设置的最大磁头数为255,其余参数与普通模式相同。由此可计算出可访问的硬盘容量为:512*63*255*1024=8.4G LARGE模式即大模式。当硬盘的柱面超过1024而又不为LBA支持时,可采用此种模式。LARGE模式采用的方法为把柱面数除以2,把磁头数乘以2,即使柱面数减少,但总容量不变。

相反的转换过程由BIOS的INT 13H完成,以便取得正确的硬盘地址。LARGE模式支持最大硬盘容量为:512*63*32*512=1GB 现在的高容量硬盘都是设置成LBA,其他两种已经很少用了。

三、硬盘的启动 硬盘的启动过程如下: 第一步 BIOS测试硬盘。 第二步 加载硬盘启动程序,确认硬盘分配表。 第三步 加载DOS启动程序,确认BIOS参数区。 第四步 加载IO.SYS、MSDOS.SYS启动文件。

第五步 加载CONFIG.SYS文件。 第六步 加载COMMAND.COM系统文件。 第七步 加载AUTOEXEC.BAT批处理文件。 排除实例 要排除硬盘故障,当然要有适当的工具。以下是笔者常用的工具,仅供各位朋友参考。 软盘一张(1.44MB、3.5英寸)、DOS6.22系统盘、Win98启动盘、Win95(OSR2)启动盘、MAXTOR的Lformat.exe低级格式化软件、KV300+杀毒盘。 硬盘故障大致可分为硬故障和软故障两大类 硬故障即PCBA板损坏、盘片划伤、磁头音圈电机损坏等。

由于硬故障维修要求的基本知识及维修条件较高,本文在此不作介绍。 软故障即硬盘片数据结构由于某种原因,比如说病毒导致硬盘数据结构混乱甚至不可被识别而形成的故障。一般来说,主板BIOS硬盘自动检测(IDE HDD AUTO DETECTION)功能能够检测到硬盘参数时,均为软故障。

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