[摘要] 从1957 年IBM公司研制成功出第一台真正意义上的硬盘存储器到如今已经将近半个世纪的时间里，人们对硬盘这种已经十分普及的外存储器仍然带着认识上的误解。不少人认为硬盘内是真空，硬盘内有16个磁头。本人就这两个问题从原理上来进行分析，使读者走出误区。ide
[关键字] 硬盘结构，硬盘工做原理；硬盘寻址；逻辑地址；物理地址性能
几乎全部的电脑都要使用到硬盘，硬盘做为电脑不可缺乏的重要部件而被你们普遍认识。短短十年时间从几十M发展到如今的几百G，容量成千上万倍的增加。同时硬盘又具备天生的脆弱性，以致于你们平时对它都敬而远之，由于就算一点点的撞击都会对它形成致命的破坏。正由于这样，硬盘批上了一曾神秘的面纱。而到如今为止，不少人包括部分计算机专业人士都在认为：“硬盘里面是真空的”，“一个硬盘有16个磁头”。为何会有如此误解呢？究其缘由是如今的各类教科书上都没有将这个问题解释清楚。本文将从硬盘的物理结构开始来解释这两个问题。测试
一。 硬盘的内部结构设计
拆开硬盘后，咱们能够看到硬盘由主轴、磁盘、磁头、磁头臂、马达等主要部件组成。it
如今的硬盘，不管是IDE仍是SCSI,采用的都是“温彻思特”技术，都有如下特色：class
盘片是将磁粉附着在铝合金（新材料也有用玻璃，如IBM腾龙二代）圆盘片的表面上。这些磁粉被划分红若干个同心圆，这些同心圆被称为“磁道”。盘体由多个盘片组成，这些盘片重叠在一块儿放在一个密封的盒中，它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转，其每分钟转速达3600，4500，5400，7200甚至以上。基础
磁头用来读取或者修改盘片上磁性物质的状态，通常说来，每个磁面都会有一个磁头，从最上面开始，从0开始编号。磁头在中止工做时，与磁盘是接触的，可是在工做时呈飞行状态。磁头采起在盘片的着陆区接触式启停的方式，着陆区不存听任何数据，磁头在此区域启停，不存在损伤任何数据的问题。读取数据时，盘片高速旋转，因为对磁头运动采起了精巧的空气动力学设计，此时磁头处于离盘面数据区0.2---0.5微米高度的“飞行状态”。既不与盘面接触形成磨损，又能很好的读取数据。磁头之因此可以飘浮起来，彻底是靠空气的浮力。若是没有空气的话磁头将与磁盘产生直接接触，除非可以制造出零磨檫力的绝对平面，不然在一瞬间就会使整个磁盘表面和磁头磨损。原理
硬盘内的电机都为无刷电机，在高速轴承支撑下机械磨损很小，能够长时间连续工做。软件
高速旋转的盘体产生了明显的陀螺效应，因此工做中的硬盘不宜运动，不然将加剧轴承的工做负荷。硬盘磁头的寻道饲服电机多采用音圈式旋转或者直线运动步进电机，在饲服跟踪的调节下精确地跟踪盘片的磁道。方法
二。硬盘使用时候的注意事项：
1.硬盘在工做时不能忽然关机
当硬盘开始工做时，通常都处于高速旋转之中，若是咱们中途忽然关闭电源，可能会致使磁头与盘片猛烈磨擦而损坏硬盘。所以最好不要忽然关机，关机时必定要注意面板上的硬盘指示灯是否还在闪烁，只有当硬盘指示灯中止闪烁、硬盘结束读写后方可关闭计算机的电源开关。突然断电会让磁头在还来不及回到着陆区的状况与盘片直接接触，可能使磁盘表面产生坏扇区。
2.防止灰尘进入
灰尘对硬盘的损害是很是巨大的。这是由于在灰尘严重的环境下，硬盘很容易吸引空气中的灰尘颗粒，被吸引的灰尘长期积累在硬盘的内部电路、元器件上，会影响电子元器件的热量散发，使得电路板等元器件的温度上升，产 生漏电而烧坏元件。虽然如此，但是却没必要担忧灰尘会进入硬盘里面，盘体是彻底密封的，惟一可与内部相通的就是伺服口。熟悉硬盘的读者都知道，硬盘的侧面上有一个孔，通常都是用铝质贴纸封住，有的甚至还用金属片包住封口的贴纸，防止它被破坏，这个就是伺服口。有一些销售人员将硬盘内部误认为是真空的，管这个封口叫个是“真空封口”，这种说法是错误的。当封口破损了后灰尘便会进入盘体，首先是硬盘的读写速度变的很慢，其次是硬盘的噪音会变的很大。这种状况下使用时间长了就会致使硬盘数据的丢失，更严重时可能致使盘片的损坏。因此咱们要特别注意不要破坏封口。
另外灰尘也可能吸取水分，腐蚀硬盘内部的电子线路，形成一些莫名其妙的问题。因此灰尘体积虽小，但对硬盘的危害是不可低估的。所以必须保持环境卫生，减小空气中的潮湿度和含尘量。
3.要防止温度太高
温度对硬盘的寿命也是有影响的。硬盘工做时会产生必定的热量，使用中存在散热问题。温度以20～25℃为宜，温度太高或太低都会形成硬盘电路元件失灵，磁介质也会因热胀效应而形成记录错误；温度太低，空气中的水分会被凝结在集成电路元件上，可能形成短路。
另外，尽可能不要使硬盘靠近强磁场，如音箱、喇叭、电机、电台、手机等，以避免硬盘所记录的数据因磁化而损坏。在硬盘工做时不要有冲击碰撞，搬动时要当心轻放。
三。硬盘的物理磁头数与逻辑磁头数
在解释物理磁头和逻辑磁头以前，先列举这样一组数据：
Cylinders Heads Sectors
2491 255 63
硬盘的容量=2491x255x63x512=19.08G
上面的参数是从一个金钻20G硬盘上获得的。很明显它的柱面数是2491，磁头数是255,每一个磁道上的扇区数为63。误会由此开始了，若是咱们对硬盘的物理结构不了解，咱们会认为这个硬盘有255个磁头。但是仔细想一下，便会发现它不成立。
一张单面的盘片须要一个磁头，双面的盘片则须要两个磁头，假如所有都是双面盘片，255个磁头至少拥有128张盘片，而128张盘片叠起来的厚度比一个硬盘要厚的多，这尚未考虑盘片之间的间隙。
其实咱们在BIOS中看到的硬盘的参数只是一个逻辑值，如今的硬盘大部分都是单碟，单磁头。拿金钻九代80G来讲，就是单碟的。也就是说它只有一个磁头，但是为何咱们用测试软件检测的时候会显示255个磁头呢？答案要从不少年前提及了。
因为早先的硬盘容量比较小，所以设计的BIOS的时候当把地址从Int 13的地址寄存器转换为IDE的地址寄存器时，仅仅把INT 13管理中低10位的柱面地址用来对应硬盘中的16位柱面寄存器，而且也仅把6位的扇区地址来对应硬盘中的8位扇区寄存器，其中没有用到的位设置为0。而且只用4位来表示磁头。所以，此时的磁盘柱面最大数为1024（2的10次方），磁头的最大数是16（2的4 次方），扇区的最大数是63（2的6次方-1）。所以能寻址的扇区数就成了1,032,192（1,024x16x63）。一个扇区的容量是512字节，也就是说若是以CHS寻址方式，IDE硬盘的最大容量为
528.4MB。这种寻址方式即是NORMAL方式。
使用LBA（Logical Block Addressing）逻辑块寻址模式管理的硬盘空间可达 8.4GB。在 LBA 模式下，设置的柱面、磁头、扇区等参数并非实际硬盘的物理参数。在访问硬盘时，由 IDE 控制器把由柱面、磁头、扇区等参数肯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，其他参数与普通模式相同。
此时磁头数只是一个虚拟数字，实际上的物理磁头只有一个。可是硬盘生产商为了让BIOS系统可以正常识别和使用硬盘，将硬盘的物理地址转换成一个虚拟的逻辑地址。而在这个地址里面咱们看到了255个磁头。其实幕后的工做倒是将柱面数除了一个255，而磁头数乘了一个255，总共表示的寻址范围仍然没有变化。
四。两个错误说法引发的思考
硬盘通过半个世纪的发展，容量、速度已经到了往日不可想象的地步。可是它的发展受到了老技术的制约，为了往下兼容不得不牺牲一些好的方法和技术。如今SATA的硬盘大有取代PATA 硬盘之势，并且性能值追SCSI硬盘。硬盘作为电脑的不可缺乏的一部分，而走入千家万户。像“硬盘内部是真空”，把硬盘伺服口的封口称为“真空封口”这种现象在全国个大IT卖场和专业人士之间广为流传实属不应。在电脑十分普及的今天，咱们也要将其基础知识普及好。
[参考文献]
[1] 张钟澍 . 大容量硬盘修复技术及数据管理 . 电子科技大学出版社
[2] 林俊豪 刘丹等改 . DIY硬盘管理/数据备份/系统恢复 . 人民邮电出版社