【磁头由什么组成】图解硬盘的物理结构

硬盘的结构可以分为外部结构和内部结构。

以序数500G的硬盘为例，说明硬盘的结构。

硬盘外部结构

硬盘的外部结构主要包括三部分：金属固定面板、控制板和接口。拍下一张真人照片： (美图秀秀不仅脸漂亮，硬盘也变漂亮了。刘英。)。

金属固定面板

硬盘外部有保护整个硬盘的金属面板。

金属面板和地板结合成密封的整体，确保硬盘和器官的稳定运行。

控制电路板

这个电路板是硬盘的控制电路板。该电路板的电子部件大部分是用贴膜部件焊接的，这些电子部件构成了功能上不同的电子电路，包括主轴调速电路、磁头驱动和伺服位置电路、读写电路、控制和接口电路。电路板上有几个主要芯片：主芯片、BIOS芯片、高速缓存芯片、马达驱动芯片。

接口

硬盘的顶部有几个不同的硬盘接口，包括电源插座接口、数据接口和主、从跳线接口。其中电源插座与主机电源相关联，为硬盘操作提供电源保证。这是用于设置主、从硬盘(即硬盘)访问顺序的中间主、从跳线接口。

硬盘内部结构

硬盘内部主要包括头部组件、头部驱动器组件、磁盘、主轴组件、前控制电路等。

(1)头部组件

头部组件包括读写头、电动臂、传动轴三部分。

头部组件最重要的部分是头部，另外两个部分可以看作头部的辅助设备。传动轴驱动传动臂，使磁头到达指定位置。

磁头是硬盘读写光盘的工具，是硬盘上最精确的部分之一。磁头是用线圈缠绕在核心上制成的，工作原理是利用特殊材料的电阻值，根据磁场变化的原理读取和写入磁盘上的数据。硬盘工作时，磁头通过检测旋转磁盘的磁场变化来读取数据。通过改变磁盘的磁场来写入数据。为了防止磁头和磁盘磨损，在工作状态下，磁头浮动在磁盘上，磁盘以0.1~0.3um的间隔高速旋转，而不是直接接触。电源关闭后，磁头可以自动降落在盘片上。在这种情况下，磁盘不存储数据，而是磁盘的起始位置(例如，头部集合和头部)。

(2)头部驱动部件

磁头移动是由磁头驱动组件实现的，硬盘寻道时间的长度与磁头驱动组件有着非常密切的关系。头部驱动机构由电磁线圈电机、头部驱动汽车、防震装置组成，高精度轻型头部驱动机构可以正确驱动和定位头部，在短时间内准确定位系统命令中指定的轨道，确保数据读写的可靠性。电磁线圈马达包含永磁体，这种磁铁的磁力很强，对电动手臂的运动起着重要作用。防震装置是为了避免磁头刮擦拼盘等情况而设计的。显示头部驱动零件。

(3)磁盘和主轴组件

盘片是一种硬盘载体，通过在铝合金或玻璃底座上涂上不同作用的材料层(如薄磁性材料、保护材料、润滑材料等)来存储数据。磁性材料的物理性能和磁层机制直接影响数据的存储密度和存储数据的稳定性。金属板具有较高的存储密度、较高的剩磁、高密度。玻璃板比普通金属板在运行时的稳定性更好。绘画。硬盘的磁盘和主轴组件。

主轴组件包括

主轴部件轴瓦和驱动电机等。随着硬盘容量的扩大和速度的提高，主轴电机的速度也在不断提升，有厂商开始采用精密机械工业的液态轴承机电技术，这种技术的应用有效地降低了硬盘工作噪音。

（4） 前置控制电路

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微弱，将放大电路密封在腔体内可减少外来信号的干扰，

提高操作指令的准确性，如图所示硬盘前置控制电路。

硬盘逻辑结构

新买来的硬盘是不能直接使用的，必须对它进行分区进行格式化才能存储数据。经过格式化分区后，逻辑上每个盘片的每一面都会被分为磁道、扇区、柱面这几个虚拟的概念，并非像切豆腐一样真的进行切割。如图所示为硬盘划分的逻辑结构图。另外，不同的硬盘中盘片数不同，一个盘片有两面，这两面都能存储数据，每一面都会对应一个磁头，习惯上将盘面数计为磁头数，用来计算硬盘容量。

扇区、磁道（或柱面）和磁头数构成了硬盘结构的基本参数，用这些参数计算硬盘的容量，其计算公式为：

存储容量=磁头数X磁道（柱面）数X每道扇区数X每扇区字节数

（1） 磁道

当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫磁道。磁道上的磁道是一组记录密度不同的同心圆，如图。磁表面存储器是在不同形状（如盘状、带状等）的载体上，涂有磁性材料层，工作时，靠载磁体高速运动，由磁头在磁层上进行读写操作，信息被记录在磁层上，这些信息的轨迹就是磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为他们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性会产生相互影响，同时也为磁头的读写带来困难，通常盘片的一面有成千上万个磁道。

（2） 扇区

分区格式化磁盘时，每个盘片的每一面都会划分很多同心圆的磁道，而且还会将每个同心圆进一步的分割为多个相等的圆弧，这些圆弧就是扇区。为什么要进行扇区的划分呢？因为，读取和写入数据的时候，磁盘会以扇区为单位进行读取和写入数据，即使电脑只需要某个扇区内的几个字节的文件，也必须一次把这几个字节的数据所在的扇区中的全部512字节的数据全部读入内存，然后再进行筛选所需数据，所以为了提高电脑的运行速度，就需要对硬盘进行扇区划分。另外，每个扇区的前后两端都会有一些特定的数据，这些数据用来构成扇区之间的界限标志，磁头通过这些界限标志来识别众多的扇区。

（3） 柱面

硬盘通常由一个或多个盘片构成，而且每个面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘开始编号（即最边缘的磁道为0磁道，往里依次累加）。如此磁盘中具有相同编号的磁道会形成一个圆柱，此圆柱称为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有一个磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。

一、不同种类的硬盘

硬盘的种类比较多，若是按照硬盘接口类型的不同来分，大致可以分为IDE硬盘、SATA硬盘、SCSI硬盘、移动硬盘、固态硬盘。

硬盘按照其工作形式的不同可以分为两种，一种是机械硬盘，另一种是固态硬盘。比较常见的机械硬盘按照其接口形式的不同可以分为IDE硬盘、SATA硬盘、SCSI硬盘三种。

1． IDE硬盘

IDE（Integrated Drive Electronics）硬盘是指采用IDE接口的硬盘。如图，为IDE硬盘。IDE是所有现存并行ATA接口规格的统称。这种硬盘相对来说价格低廉、兼容性强、工作稳定、容量大、噪音低，应用比较多。但是，这种硬盘采用并行数据传输方式，传输速度的不断提升使得信号干扰逐渐变强，不利于数据的传输。

2.SATA硬盘

SATA（Serial Advande Technology Attachment）硬盘是指采用SATA接口的硬盘，如图，为SATA硬盘。SATA接口采用串行数据传输方式，理论上传输速度比IDE接口要快很多，解决了IDE硬盘数据传输信号干扰限制传输速率的问题，并且采用该接口的硬盘支持热插拔，执行率也很高。

3. SCSI硬盘

SCSI（Small Computer System Interface）硬盘就是采用SCSI接口的硬盘，采用这种接口的硬盘主要用于服务器，如图为SCIS硬盘。这种接口共有50针，外观和普通硬盘接口有些相似。SCSI硬盘和普通IDE硬盘相比有很多优点：接口速度快，并且由于主要用于服务器，因此硬盘本身的性能也比较高，硬盘转速快，缓存容量大，CPU占用率低，扩展性远优于IDE硬盘，并且同样支持热插拔。

4. 固态硬盘

固态硬盘（Solid State Disk）用固态电子存储芯片列阵而制成的硬盘，如图，所示为固态硬盘，它主要由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成。固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上与普通硬盘几乎一致。固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM作为存储介质。广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域。但是，由于固态硬盘的成本比较高，销售价格相对较高，所以还没有得到普及。