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神奇的硬件:硬盘是怎么工作的呢?
作者: 来源: 日期:2006-3-26 0:51:43  点击次数:

  我们今天使用的台式电脑和服务器几乎都有1个,或者多个硬盘;而每台大型机和超级电脑则通常连接着数以百计的硬盘。你甚至可以发现VCR类型的设备和可携式摄像机,都已经使用硬盘来取代磁带了。这些数十亿个硬盘可以非常完美地完成一样工作---它们能够以永久的方式储存可变的数字信息。最重要的一点是,在电脑失去电源的情况下,信息依然可以被保存。 

 在这个版本的“神奇的硬件:硬盘是怎么工作的?”文章里,我们将会以拆解硬盘的方式让你可以了解硬件里面的构造;并且明白它在文件里是怎么组织数以G计的信息!
 
   硬盘的基本原理
 
   硬盘,英文名称是 Hard disk,发明于1950年。开始的时候,它的直径长达20英寸;并且只能容纳几MB(兆字节)的信息。最初的时候它并不称为Hard disk ,而是叫做“fixed disk"或者"Winchester"(IBM产品流行的代码名称);如果在某些文献里提到这些名词,我们知道它们是硬盘就可以了。随后,为了把 硬盘的名称与"floppy disk"(软盘)区分开来,它的名称就演变成了"hard disk"。硬盘的内部有磁碟,作为保存信息的磁介质;而磁带和软盘里面则使用柔韧的塑料薄膜作为磁介质。
 
    在简单的标准上,硬盘与盒式磁带并没有太大的区别。所有的硬盘和盒式磁带都使用相同的磁性技术录制信息,这点将在“磁带录音机是怎么工作的有介绍”,但这已经不是属于IT硬件的范畴了。硬盘和磁带录音机都从磁存储技术获得最大的效益--磁介质可以轻易地进行擦除和复写,并且信息将记录在磁道里,储存 的信息可以永久保存。

 

    现在让我们看看硬盘和盒式磁带的主要区别:

 

  •  盒式磁带的记录介质是涂上磁粉的薄塑料带。而在硬盘,磁记录介质是一层高精密度的铝片或者玻璃盘片。硬盘碟片表面就如镜面那么光滑。

  •  在磁带上,你想要获得记录在某点的特别信息,就要对其进行快速的前进或者倒转。如果磁带比较长的话,可能需要几分钟的时间。而在硬盘,你几乎可以立刻读取到记录在某个信息点。

  •  在盒式磁带的使用过程中,读/写磁头会直接接触到磁带;而在硬盘,读/写 磁头则飞过磁碟,永远不会接触到盘片。

  •  盒式磁带的磁带每秒大约移动2英寸(大约5.08cm);而硬盘的碟片每秒移动大约3,000英寸(大约170mph或者272kph)。

  •  硬盘与磁带相比,它的信息存储在相当小的磁区域。这些区域的面积与盘片的精确度和介质的旋转速度有关系。

   由于有这些区别,一个现代的硬盘在相当小的空间里也可以储存惊人的信息。硬盘可以在微秒的时间内就可以读取所需要的信息点。

   典型桌面电脑硬盘的流行容量目前在40GB到120GB之间。数据以文件的形式被储存在磁碟上,一个文件被简单的命名为比特(bytes)。比特(byte)是文本文件中字符的ASCII 代码,或者它们是电脑执行的软件应用程序的指令,或者它们是记录数据的基本单位,或者它们是GIF图象的像素颜色。无论它包括什么,一个文件都是简单的比特串。当电脑运行的程序需要请求一个文件,硬盘会检索它的比特(bytes)并把相关的信息反馈回给CPU。

   下面是测量硬盘性能的两种办法:

 

  •  数据率(Data rate)---数据率是硬盘每秒可以发送给CPU的比特数量。目前数据率通常都在每秒5和40MB之间。

  •  寻道时间(Seek time)--寻道时间是CPU请求文件和文件的首个比特反馈回给CPU时所需要的时间。目前硬盘的寻道时间通常在5到15微秒之间。

   其它重要的参数还有硬盘的容量,也就是它能够保存的比特数量。

    硬盘的内部结构

   想明白硬盘工作原理的最好途径是看清楚它的内部结构。注意:打开硬盘的会损坏硬件,因此朋友们不要自己尝试,当然你有一个损坏的硬盘就另当别论了。 

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