机械硬盘从宏观架构上看,主要由物理结构和逻辑结构这两大部分组成,这两者共同支撑起硬盘的日常运作。
机械硬盘主要由哪两大部分组成?
机械硬盘的接口一般分为电源接口和数据接口两个部分,电源接口常见的有大4pin和SATA电源接口两种。
盘片是承载数据存储的核心介质,通常由磁粉附着在铝合金或玻璃盘基的圆盘表面制成,硬盘内部往往包含多个盘片。
数据接口大致分为ATA、SATA、SCSI、SAS、FC几种,其中ATA接口已被淘汰,而SATA接口因抗干扰性强被广泛采用。
数据在盘面上的存储顺序一般是由外向内,从外圈向内圈进行,所有盘面上处于同一半径圆的多个磁道构成一个柱面。
磁头技术经历了漫长的发展,从最初的读写二合一,逐渐分离出读磁头和写磁头,并经历了薄膜感应、磁阻、巨磁阻等几个成熟阶段。
每个盘片包含两个面,每个盘面都对应有一个读/写磁头,盘面被划分为若干个同心圆的磁道,其中最外圈被称为'0'磁道。
磁道被划分成一段段的圆弧,每段圆弧叫做一个扇区,扇区从'1'开始编号,每个扇区中的数据作为一个单元同时读出或写入。
磁头作为硬盘中对盘片进行读写工作的关键工具,是硬盘中最精密且至关重要的部位之一,直接决定了硬盘的性能表现。
虽然SATA3支持600MB/s的理论速度,但实际硬盘数据传输速度受限于机械结构,普通机械硬盘的传输速度基本不超过300MB/s。
硬盘的数据读写并非按照盘面进行,而是按照柱面进行,这样可以提高硬盘的读/写效率,当一磁道写满后会在同一柱面的下一个盘面继续写入。
扇区中密布着任意排列的小磁铁,不同的磁场方向排列方式分别代表着二进制的0和1,从而实现数据的存储。
物理结构是机械硬盘看得见摸得着的硬件部分,通常包含了磁头、盘片、电动机、主控芯片、排线以及接口等核心部件。