硬盤維修基礎(chǔ)之硬盤組成、工作原理及磁盤碎片
硬盤大家一定不會陌生,我們可以把它比喻成是我們電腦儲存數(shù)據(jù)和信息的大倉庫。對于硬盤的維修工作來說,我們首先應(yīng)該了解硬盤的組成及硬盤的工作原理,下面我們就來說說硬盤構(gòu)成、讀寫原理及磁盤碎片產(chǎn)生原理。
硬盤的組成(構(gòu)成)
一般說來,無論哪種硬盤,都是由盤片、磁頭、盤片主軸、控制電機、磁頭控制器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口、緩存等幾個部份組成。
所有的盤片都固定在一個旋轉(zhuǎn)軸上,這個軸即盤片主軸。而所有盤片之間是絕對平行的,在每個盤片的存儲面上都有一個磁頭,磁頭與盤片之間的距離比頭發(fā) 絲的直徑還小。所有的磁頭連在一個磁頭控制器上,由磁頭控制器負(fù)責(zé)各個磁頭的運動。磁頭可沿盤片的半徑方向動作,而盤片以每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)到上萬轉(zhuǎn)的速度在高 速旋轉(zhuǎn),這樣磁頭就能對盤片上的指定位置進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。
由于硬盤是高精密設(shè)備,塵埃是其大敵,所以必須完全密封。
硬盤的工作原理
硬盤在邏輯上被劃分為磁道、柱面以及扇區(qū)。
硬盤的每個盤片的每個面都有一個讀寫磁頭,磁盤盤面區(qū)域的劃分如圖所示。
磁頭靠近主軸接觸的表面,即線速度最小的地方,是一個特殊的區(qū)域,它不存放任何數(shù)據(jù),稱為啟停區(qū)或著陸區(qū)(Landing Zone),啟停區(qū)外就是數(shù)據(jù)區(qū)。在最外圈,離主軸最遠(yuǎn)的地方是“0”磁道,硬盤數(shù)據(jù)的存放就是從最外圈開始的。那么,磁頭是如何找到“0”磁道的位置的 呢?在硬盤中還有一個叫“0”磁道檢測器的構(gòu)件,它是用來完成硬盤的初始定位。“0”磁道是如此的重要,以致很多硬盤僅僅因為“0”磁道損壞就報廢,這是 非?上У摹
早期的硬盤在每次關(guān)機之前需要運行一個被稱為Parking的程序,其作用是讓磁頭回到啟停區(qū)。現(xiàn)代硬盤在設(shè)計上已摒棄了這個雖不復(fù)雜卻很讓人不愉 快的小缺陷。硬盤不工作時,磁頭停留在啟停區(qū),當(dāng)需要從硬盤讀寫數(shù)據(jù)時,磁盤開始旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到額定的高速時,磁頭就會因盤片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流而抬起, 這時磁頭才向盤片存放數(shù)據(jù)的區(qū)域移動。
盤片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流相當(dāng)強,足以使磁頭托起,并與盤面保持一個微小的距離。這個距離越小,磁頭讀寫數(shù)據(jù)的靈敏度就越高,當(dāng)然對硬盤各部件的要求也越 高。早期設(shè)計的磁盤驅(qū)動器使磁頭保持在盤面上方幾微米處飛行。稍后一些設(shè)計使磁頭在盤面上的飛行高度降到約0.1μm~0.5μm,現(xiàn)在的水平已經(jīng)達(dá)到 0.005μm~0.01μm,這只是人類頭發(fā)直徑的千分之一。
氣流既能使磁頭脫離開盤面,又能使它保持在離盤面足夠近的地方,非常緊密地跟隨著磁盤表面呈起伏運動,使磁頭飛行處于嚴(yán)格受控狀態(tài)。磁頭必須飛行在盤面上方,而不是接觸盤面,這種位置可避免擦傷磁性涂層,而更重要的是不讓磁性涂層損傷磁頭。
但是,磁頭也不能離盤面太遠(yuǎn),否則,就不能使盤面達(dá)到足夠強的磁化,難以讀出盤上的磁化翻轉(zhuǎn)(磁極轉(zhuǎn)換形式,是磁盤上實際記錄數(shù)據(jù)的方式)。
硬盤驅(qū)動器磁頭的飛行懸浮高度低、速度快,一旦有小的塵埃進(jìn)入硬盤密封腔內(nèi),或者一旦磁頭與盤體發(fā)生碰撞,就可能造成數(shù)據(jù)丟失,形成壞塊,甚至造成 磁頭和盤體的損壞。所以,硬盤系統(tǒng)的密封一定要可靠,在非專業(yè)條件下絕對不能開啟硬盤密封腔,否則,灰塵進(jìn)入后會加速硬盤的損壞。另外,硬盤驅(qū)動器磁頭的 尋道伺服電機多采用音圈式旋轉(zhuǎn)或直線運動步進(jìn)電機,在伺服跟蹤的調(diào)節(jié)下精確地跟蹤盤片的磁道,所以,硬盤工作時不要有沖擊碰撞,搬動時要小心輕放。 這種硬盤就是采用溫徹斯特(Winchester)技術(shù)制造的硬盤,所以也被稱為溫盤,目前絕大多數(shù)硬盤都采用此技術(shù)。