硬盘存储原理的详细解读
硬盘存储信息存储原理
硬盘存储信息存储原理硬盘存储是计算机系统中常见的主要存储设备之一，它使用了一些高级的物理原理和电子技术来实现信息的存储和读取。
硬盘的存储原理主要包括磁性存储原理和电子存储原理两种方式。
首先介绍硬盘的磁性存储原理。
硬盘内部通常由一个或多个盘片组成，每个盘片的表面都涂有一层铁氧化物。
硬盘中的数据是存储在这些盘片表面上的，而存储数据的基本单位是磁性颗粒。
硬盘中的读写头会根据电脉冲，将磁性颗粒磁化，从而实现信息的存储。
当信息需要被读取时，读写头会根据电脉冲的控制，向磁盘表面发送一个微弱的磁场，根据磁性颗粒的磁化情况，就可以读取出相应的数据。
这种磁性存储原理具有存储密度高、读写速度快等特点，因此被广泛应用于硬盘存储中。
其次是硬盘的电子存储原理。
在硬盘中，除了磁性存储外，还有一部分信息是通过电子存储来实现的。
其中，闪存技术是电子存储原理中最为常见的一种。
闪存内部包含了许多电子存储单元，每个存储单元可以存储一个二进制位的信息，即0或1。
这些存储单元通常由浮栅电容构成，通过在浮栅电容中存储不同电荷的方式来表示不同的信息。
当需要读取数据时，硬盘中的控制电路会根据地址信息，将对应的电子存储单元的电荷状态读取出来，由此获得所需的数据。
闪存的电子存储原理具有存储速度快、抗震抗磁等特点，因此在硬盘中得到了广泛的应用。
除了磁性存储原理和电子存储原理之外，硬盘存储还涉及到了许多其他的物理原理和电子技术。
比如在硬盘的读写过程中，传感器会对盘片的旋转速度、磁头的位置等参数进行控制，在这个过程中运用了许多力学原理和电子调控技术。
此外，硬盘中还有许多控制电路、缓存存储等组件，它们的设计和功能也都与许多物理原理和电子技术相关。
总的来说，硬盘存储信息的原理是多方面的，它涉及了磁性存储原理、电子存储原理、传感器控制、缓存存储等许多方面的物理原理和电子技术。
这些物理原理和电子技术的协同作用，使得硬盘存储具有了较高的存储密度、较快的读写速度和可靠的数据保存能力，从而成为了计算机系统中不可或缺的存储设备之一。
硬盘存的原理
硬盘存的原理硬盘储存的原理可以分为磁性储存和电子储存两方面。
磁性储存是硬盘存储的主要原理，它利用了磁性材料的特性进行数据的读写和存储。
硬盘中的磁头通过电子控制在磁性盘片的表面上移动，读写数据。
磁性盘片通常由铝或玻璃基板上镀有一层磁性材料制成，常用的磁性材料有氧化铁、钴合金等。
磁头则由一个或多个电磁线圈组成，它们可在盘片上产生强磁场用以读写数据。
在读取数据的时候，磁头感应到盘片上的磁场变化，通过磁阻效应将这些变化转换为电信号，然后将信号传输给控制器进行处理。
控制器根据信号的变化判断出磁场的极性，从而确定输入的数据位是0还是1。
在写入数据的过程中，磁头通过通电产生磁场，改变盘片上的储磁方向，从而实现数据的写入。
磁性储存具有容量大、价格低廉的特点。
其原理简单，因此制造成本也相对较低。
此外，由于磁头是实际接触盘片并进行数据读写的元件，因此其速度取决于盘片的旋转速度以及磁头本身的速度。
硬盘的工作原理决定了它的读写速度相对较慢，一般在几十毫秒到几百毫秒之间。
除了磁性储存，硬盘中还存在电子储存。
电子储存是指通过电子元件实现数据的存储和访问。
在硬盘中，电子储存一般主要用于缓存系统和一些控制逻辑的存储。
例如，硬盘常常会使用一块叫做缓存区的存储器来存储频繁访问的数据，以提升读写速度。
在硬盘中，常用的电子储存器件有DRAM和Flash存储器。
DRAM（动态随机存取存储器）主要用于数据的临时存储，具有读写速度快的优点，但属于易失性存储器，断电后数据会丢失。
Flash存储器则用于长期存储数据，它的读取速度较慢，但不会因为断电而丢失数据。
在硬盘的储存结构中，磁性储存和电子储存相互协作，实现数据的读取和存储。
当计算机需要读取数据时，控制器首先通过电信号控制磁头的位置移动到对应的磁道上，然后等待盘片旋转使得所需扇区的位置对准磁头。
最后，磁头读取数据并将其转换为电信号，然后传输给控制器，再由控制器传输给计算机。
硬盘储存的原理决定了其具有一些特点。
硬盘数据存储原理
硬盘数据存储原理
硬盘数据存储原理是一种电磁存储技术，通过在硬盘上涂布一个薄磁性层，将数据以不同的磁极性表示。
硬盘上的数据是以位(bit)为单位进行存储的，每个位都代表着一个二进制数字(0
或1)。
硬盘表面被划分为许多圆形或半圆形的磁道，每个磁道进一步划分为一个个的扇区。
磁头是硬盘上的读写装置，它能在磁道之间移动，并能在特定的磁道上进行读写操作。
当需要写入数据时，磁头会被定位在目标磁道上，然后通过向其发送电流，将磁头的电流方向通过电磁感应作用磁化硬盘上的小磁区。
磁性层材料的磁化方式可以是垂直磁化或水平磁化，取决于硬盘的磁头技术。
当需要读取数据时，磁头会被定位在目标磁道上，然后测量磁场的变化来读取每个扇区的磁极性，从而获得存储的二进制数据。
为了提高硬盘的容量和读写速度，硬盘还采用了多道技术和扇区插值技术。
多道技术是指将每个磁道分为多个数据通道，每个通道上可以存储不同的数据。
扇区插值技术是指将每个扇区进一步细分为更小的数据存储单元，从而提高硬盘的容量。
总的来说，硬盘数据存储原理是通过磁化磁性层来表示和存储二进制数据，并通过磁头的读写操作来读取和写入数据。
硬盘的容量和读写速度可以通过多道技术和扇区插值技术来提高。
机械硬盘的储存原理
机械硬盘的储存原理宝子，今天咱们来唠唠机械硬盘储存原理这个超有趣的事儿。
你可以把机械硬盘想象成一个超级大的公寓，里面住着好多好多的数据小居民呢。
机械硬盘主要由盘片、磁头、电机、控制电路等部分组成。
这盘片呀，就像是公寓里的楼层，一片一片的，而且表面那是相当的光滑。
磁头呢，它可是个大忙人，就像公寓里的管理员。
这个管理员特别神奇，它能在盘片上跑来跑去，还能和盘片互动。
磁头是怎么做到的呢？这就涉及到磁性啦。
盘片上有磁性涂层，磁头可以通过改变磁场来写入数据，也能通过检测磁场来读取数据。
比如说，就好像磁头有个魔法棒，在盘片上挥一挥，就把数据这个小居民安置到它的小家里了。
那数据是怎么以磁性的方式被储存的呢？其实呀，数据在计算机里是0和1这样的二进制代码。
在机械硬盘里，磁头就通过在盘片上制造不同的磁极方向来表示0和1。
就好比在小居民的家门口做个特殊的标记，这个标记如果是这样的，那就代表0，如果是那样的，就代表1。
是不是很神奇呢？电机这个角色也很重要哦。
电机就像是公寓里的电梯，它负责让盘片转起来。
盘片一转起来，磁头才能在上面准确地找到要去的地方。
就像电梯带着管理员在不同的楼层穿梭一样。
而且这个电机转得还挺快的呢，这样磁头就能快速地到达目标位置，数据的读写速度也就有保障啦。
当我们要保存一个文件的时候，比如说你拍了一张超级美的照片，想把它存在硬盘里。
计算机就会把这张照片转化成一串0和1的代码，然后指挥磁头在盘片上找到合适的空闲位置。
磁头就像个勤劳的小蜜蜂，嗡嗡嗡地飞到那个地方，然后用它的磁性魔法把这些0和1按照顺序存好。
这就像给照片这个小居民在公寓里找了个温馨的小窝，还把它的生活用品都摆放得整整齐齐的呢。
而读取数据的时候呢，就反过来啦。
计算机告诉磁头，我要找那张超级美的照片，磁头就赶紧坐着电机这个电梯，跑到照片数据所在的盘片位置。
然后通过检测磁场，把那些0和1的代码读出来，再转化成我们能看到的照片。
这个过程就像是管理员去小居民家里把东西拿出来，再变回原来的模样给我们看。
硬盘存储
计算机科学术语
01 原理
03 分区方式 05 相关信息
目录
02 数据结构 04 存储原理
硬盘存储是计算机科学术语是一种采用磁介质的数据存储设备，数据存储在密封于洁净的硬盘驱动器内腔的若干个磁盘片上。这些 盘片一般是在以的片基表面涂上磁性介质所形成，在磁盘片的每一面上，以转动轴为轴心、以一定的磁密度为间 隔的若干个同心圆就被划分成磁道（track），每个磁道又被划分为若干个扇区（sector），数据就按扇区存放 在硬盘上。在每一面上都相应地有一个读写磁头（head），所以不同磁头的所有相同位置的磁道就构成了所谓的 柱面（cylinder）。传统的硬盘读写都是以柱面、磁头、扇区为寻址方式的（CHS寻址）。硬盘在上电后保持高 速旋转，位于磁头臂上的磁头悬浮在磁盘表面，可以通过步进电机在不同柱面之间移动，对不同的柱面进行读写。 所以在上电期间如果硬盘受到剧烈振荡，磁盘表面就容易被划伤，磁头也容易损坏，这都将给盘上存储的数据带 来灾难性的后果。
数据结构
初买来一块硬盘，我们是没有办法使用的，你需要将它分区、格式化，然后再安装上操作系统才可以使用。 就拿我们一直沿用到2015年的Win9x/Me系列来说，我们一般要将硬盘分成主引导扇区、操作系统引导扇区、FAT、 DIR和Data等五部分（其中只有主引导扇区是唯一的，其它的随你的分区数的增加而增加）。
谢谢观看
主引导扇区
主引导扇区位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区，包括硬盘主引导记录MBR（Main Boot Record）和分区表DPT （Disk Partition Table）。其中主引导记录的作用就是检查分区表是否正确以及确定哪个分区为引导分区， 并在程序结束时把该分区的启动程序（也就是操作系统引导扇区）调入内存加以执行。至于分区表，很多人都知 道，以80H或00H为开始标志，以55AAH为结束标志，共64字节，位于本扇区的最末端。值得一提的是，MBR是由分 区程序（例如DOS的Fdisk.exe）产生的，不同的操作系统可能这个扇区是不尽相同。如果你有这个意向也可以自 己去编写一个，只要它能完成前述的任务即可，这也是为什么能实现多系统启动的原因（说句题外话:正因为这个 主引导记录容易编写，所以才出现了很多的引导区病毒）。
磁盘存储数据的原理
磁盘存储数据的原理磁盘存储数据是指将数据保存在磁盘上，以便长期存储和读取。
磁盘存储是计算机系统中重要的数据存储方式，其原理主要涉及到磁头、磁道、扇区等概念。
以下将详细介绍磁盘存储数据的原理。
磁盘是一种由金属或塑料制成的平坦圆盘，在其表面涂有可磁化材料。
为了存储和读取数据，磁盘上被划分成一个个的同心圆，称为磁道。
每个磁道又被分成若干段，称为扇区。
磁盘存储数据的原理是利用磁头与磁盘之间的相互作用来实现数据的读写。
磁头是磁盘驱动器中的核心部件，位于硬盘驱动器的臂部上。
磁头负责将数据写入磁盘或者从磁盘中读取出来。
当计算机需要将数据写入磁盘时，首先将待存储的数据传输给磁盘控制器，然后磁盘控制器将数据传输给磁头。
磁头通过在磁盘表面上产生磁场来磁化磁盘表面上的磁性材料，从而存储数据。
这些磁区可以通过改变磁盘表面上的磁极方向，表示不同的数据位。
为了提高数据的存储密度和读写速度，磁道被划分成多个扇区，每个扇区可以存储一定大小的数据。
读写数据时，磁头通过移动磁盘上的臂部将磁头定位到特定的扇区上，然后通过改变磁头的电流来检测或改变扇区中的磁场，从而读取或写入数据。
磁盘存储数据的原理中，还有一项重要的技术是磁道与扇区的寻址。
为了可以准确读取和写入特定数据，磁盘驱动器需要能够迅速找到磁头所在的磁道和扇区。
现代的磁盘使用了逻辑块地址（LBA）的方式进行寻址。
LBA是一种线性寻址方式，通过逻辑地址将扇区映射到具体的物理位置，使得磁盘读写更加高效。
此外，磁盘还需要一个文件系统来管理磁盘上的数据。
文件系统是一种用于组织、存储和管理文件和目录的机制。
它会将文件的数据存储在磁盘的物理扇区上，并记录文件的位置和其他元数据信息，以便在需要时可以快速定位和读取文件。
总体来说，磁盘存储数据的原理主要包括磁头、磁道、扇区等概念的运作。
磁头通过改变磁盘表面的磁场来读取和写入数据，磁道与扇区的划分和寻址机制确保了数据的定位和有效读写。
文件系统使得磁盘上的数据可以有序、高效地存储和管理。
固态硬盘的存储原理
固态硬盘的存储原理一、引言1.1 任务背景在计算机和信息技术的快速发展下，存储设备的性能提升成为了重要的发展方向。
传统的机械硬盘逐渐被固态硬盘取代，固态硬盘因其高速读写能力和可靠性而备受青睐。
1.2 任务目的本文旨在探讨固态硬盘的存储原理，通过深入分析其组成结构、工作原理和数据存储方式，揭示固态硬盘相较于传统硬盘的优势，并对其未来发展进行展望。
二、固态硬盘结构与组成2.1 控制器固态硬盘的核心是控制器，它负责管理整个固态硬盘的操作。
控制器包括主控芯片和缓存芯片。
主控芯片是固态硬盘的大脑，负责协调数据的读写、传输和整体性能的管理。
缓存芯片用于暂时存储数据，提高读写速度。
2.2 存储芯片固态硬盘中最重要的部分是存储芯片，它采用闪存技术存储数据。
存储芯片的种类有多种，包括SLC、MLC和TLC等。
SLC闪存具有较高的读写速度和寿命，但成本较高。
MLC闪存和TLC闪存则相对便宜，但寿命和读写速度有一定的限制。
2.3 接口固态硬盘与计算机主机连接的方式采用SATA或PCIe接口。
SATA接口是较为常见的接口类型，其传输速度较慢。
而PCIe接口传输速度更快，能够更好地发挥固态硬盘的性能。
三、固态硬盘的工作原理3.1 读取数据的过程固态硬盘的读取过程分为两个步骤：命令传输和数据读取。
首先，主机将读取命令发送给固态硬盘的控制器。
控制器接收到命令后，根据逻辑地址找到对应的物理地址，并访问存储芯片读取数据。
读取的数据经过缓存芯片，然后传输给主机。
3.2 写入数据的过程固态硬盘的写入过程也分为两个步骤：命令传输和数据写入。
当主机发送写入命令时，控制器将数据写入缓存芯片。
在空闲时间内，控制器将缓存中的数据按照特定的算法写入存储芯片中的闪存块。
写入过程需要先擦除原有数据，然后再进行写入操作。
四、固态硬盘的数据存储方式4.1 块存储方式固态硬盘采用块存储方式，将数据存储在固定大小的块中。
块存储方式有助于提高固态硬盘的读取速度，因为每次读取只需要读取一个块的数据。
硬盘存储数据的原理
硬盘存储数据的原理
硬盘是计算机中常见的数据存储设备，它通过磁盘来存储数据。
硬盘存储数据
的原理主要包括磁盘的结构和工作原理两个方面。
首先，我们来看一下硬盘的结构。
硬盘由多个盘片组成，每个盘片都被分成许
多的磁道，而磁道又被分成许多的扇区。
每个扇区可以存储一定容量的数据。
硬盘上还有一个读写头，它可以在盘片上进行读写操作。
硬盘内部还有一个电机，可以让盘片高速旋转，以实现数据的读写。
其次，我们来了解硬盘的工作原理。
当计算机需要读取硬盘上的数据时，首先
会发送读取指令到硬盘。
硬盘的控制器会根据指令控制读写头移动到相应的磁道上，然后等待扇区旋转到读写头下方。
一旦扇区旋转到位，读写头就可以读取或写入数据了。
硬盘的读写速度受到盘片旋转速度和读写头的移动速度的限制。
在硬盘存储数据的过程中，数据被存储在磁盘上的磁性材料上。
当写入数据时，磁场会改变磁性材料的磁性方向，从而记录数据。
而当读取数据时，读写头会检测磁性材料的磁性方向，从而读取数据。
硬盘利用磁性材料的磁性特性来存储数据，这也是硬盘存储数据的基本原理。
总的来说，硬盘存储数据的原理主要包括硬盘的结构和工作原理。
硬盘通过盘片、读写头和电机等部件来存储和读取数据，利用磁性材料的磁性特性来记录数据。
这种存储方式具有容量大、速度快等优点，因此在计算机中得到了广泛的应用。
固态硬盘储存原理.docx
固态硬盘储存原理固态硬盘储存原理随着科技的不断发展，固态硬盘（Solid State Drive，SSD）已经逐渐取代了传统的机械硬盘，成为了新一代的主要存储设备。
固态硬盘具有更高的读写速度、更高的耐用性和更低的能耗，这无疑是技术进步的体现。
那么，什么是固态硬盘？它又是如何实现数据的储存和访问的呢？固态硬盘的储存原理可以简单地概括为使用闪存芯片来存储数据。
与传统的机械硬盘不同，固态硬盘没有移动部件，而是由许多芯片组成，这些芯片存储着数据。
闪存芯片是一种非易失性存储器，它可以将数据长期存储在其中，即使没有电源供应，数据也不会丢失。
这是固态硬盘相比机械硬盘的一大优势。
固态硬盘内部的闪存芯片采用了一种叫做闪存电池的技术来存储数据。
闪存电池是通过多层细胞存储技术实现的，每个细胞可以储存多个位的数据。
每个细胞内部有一个薄片，其内部的电荷量决定了其状态，进而决定储存的数据是0还是1。
通过改变电荷量，可以实现数据的写入和擦除操作。
第1页/共4页在固态硬盘中，为了提高数据的读写速度和耐用性，通常采用了一种叫做非易失性内存（NAND）闪存的技术。
相比于传统的随机存取内存（RAM），NAND闪存具有更高的存储密度和更低的成本，使固态硬盘能够容纳更多的数据并以更快的速度进行读写操作。
对于固态硬盘的读取操作，数据是以块（Block）为单位进行读取的。
每个块包含多个页（Page），而每个页又包含多个字节。
为了提高固态硬盘的读取速度，固态硬盘通常采用了一种叫做TRIM的操作，可以清除无效数据所占用的块，使得有效数据可以更快地被读取。
对于固态硬盘的写入操作，由于闪存芯片的特性，每次写入必须先将整个块擦除，然后再进行写入。
这就导致了固态硬盘的写入操作比较耗时。
为了降低写入操作对硬盘的影响，固态硬盘通常采用了一种叫做垃圾回收（Garbage Collection）的技术，通过合并和整理数据，可以减少写入操作所需的时间。
除了以上介绍的主要原理外，固态硬盘还采用了一系列的技术来提高其性能和可靠性。
固态硬盘储存原理
固态硬盘储存原理固态硬盘（SSD）是一种用于数据存储的设备，其储存原理是基于闪存芯片来实现的。
与传统的机械硬盘不同，固态硬盘不包含任何可移动的部件，如旋转盘片和读写磁头。
它主要由控制器芯片和闪存芯片组成，控制器芯片负责管理闪存芯片的读写和数据处理，而闪存芯片则用于存储数据。
固态硬盘的储存原理可以分为两个关键方面，即闪存芯片的工作原理以及固态硬盘的管理和控制。
一、闪存芯片的工作原理：闪存芯片的基本单位是存储单元，每个存储单元能够存储一定量的电荷以表示数据的1或0。
固态硬盘中的闪存芯片一般采用NAND型闪存，它的工作原理基于非挥发性存储介质的特性。
NAND型闪存分为多个Block，每个Block又包含多个Page，每个Page可以存储一定数量的数据。
在读取数据时，控制器芯片通过地址线和数据线与闪存芯片进行通信，根据地址信息定位到目标数据的存储位置，并将数据逐页读取。
在写入数据时，控制器芯片先将数据写入PageBuffer中，然后通过电荷注入或电荷排出的方式将数据写入目标存储位置。
然而，闪存芯片的写入操作并非原子性的，即无法直接写入一个处于倒数状态的存储单元。
因此，写入新数据之前，需要先将原有数据清除。
这一操作称为擦除，擦除是以Block为单位进行的，即当一些Block需要更新数据时，需要先将其全部擦除为1，然后逐个写入新数据。
擦除操作相对较慢，并且有固定的寿命，通常以擦除次数表示。
二、固态硬盘的管理和控制：固态硬盘的控制器芯片负责对闪存芯片的管理和控制。
其主要功能包括垃圾回收、错误校正、读写算法和缓存管理等。
1.垃圾回收：固态硬盘的闪存芯片由于擦除操作的原因，会导致空闲空间分散和数据碎片化。
为了提高存储性能，控制器芯片会周期性地进行垃圾回收操作。
垃圾回收过程中，控制器将存储空间中的无效数据复制到其他位置，并将该空间标记为可用。
这样，新的数据就能被写入。
2.错误校正：固态硬盘中的闪存芯片会因为使用时间或其他因素而逐渐出现数据错误。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
硬盘原理的详细解读 （一）
一、硬盘原理之硬盘的组成 硬盘大家一定不会陌生，我们可以把它比喻成是我们电脑储存数据和信息的大仓库。一般说来，无论哪种硬盘，都是由盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份组成。
图1 硬盘组成图 所有的盘片都固定在一个旋转轴上，这个轴即盘片主轴。而所有盘片之间是绝对平行的，在每个盘片的存储面上都有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小。所有的磁头连在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径方向动作，而盘片以每分钟数千转到上万转的速度在高速旋转，这样磁头就能对盘片上的指定位置进行数据的读写操作。 图2 盘片组成图 由于硬盘是高精密设备，尘埃是其大敌，所以必须完全密封。 二、硬盘原理之硬盘的工作原理 硬盘在逻辑上被划分为磁道、柱面以及扇区。
图3 磁道、柱面以及扇区 硬盘的每个盘片的每个面都有一个读写磁头，磁盘盘面区域的划分如图所示。 图4 磁盘盘面区域的划分 磁头靠近主轴接触的表面，即线速度最小的地方，是一个特殊的区域，它不存放任何数据，称为启停区或着陆区（Landing Zone），启停区外就是数据区。在最外圈，离主轴最远的地方是“0”磁道，硬盘数据的存放就是从最外圈开始的。那么，磁头是如何找到“0”磁道的位置的呢？在硬盘中还有一个叫“0”磁道检测器的构件，它是用来完成硬盘的初始定位。“0”磁道是如此的重要，以致很多硬盘仅仅因为“0”磁道损坏就报废，这是非常可惜的。
早期的硬盘在每次关机之前需要运行一个被称为Parking的程序，其作用是让磁头回到启停区。现代硬盘在设计上已摒弃了这个虽不复杂却很让人不愉快的小缺陷。硬盘不工作时，磁头停留在启停区，当需要从硬盘读写数据时，磁盘开始旋转。旋转速度达到额定的高速时，磁头就会因盘片旋转产生的气流而抬起，这时磁头才向盘片存放数据的区域移动。
盘片旋转产生的气流相当强，足以使磁头托起，并与盘面保持一个微小的距离。这个距离越小，磁头读写数据的灵敏度就越高，当然对硬盘各部件的要求也越 高。早期设计的磁盘驱动 器使磁头保持在盘面上方几微米处飞行。稍后一些设计使磁头在盘面上的飞行高度降到约0.1μm～0.5μm，现在的水平已经达到 0.005μm～0.01μm，这只是人类头发直径的千分之一。
气流既能使磁头脱离开盘面，又能使它保持在离盘面足够近的地方，非常紧密地跟随着磁盘表面呈起伏运动，使磁头飞行处于严格受控状态。磁头必须飞行在盘面上方，而不是接触盘面，这种位置可避免擦伤磁性涂层，而更重要的是不让磁性涂层损伤磁头。
但是，磁头也不能离盘面太远，否则，就不能使盘面达到足够强的磁化，难以读出盘上的磁化翻转（磁极转换形式，是磁盘上实际记录数据的方式）。 图5 磁片原理 硬盘 驱动 器磁头的飞行悬浮高度低、速度快，一旦有小的尘埃进入硬盘密封腔内，或者一旦磁头与盘体发生碰撞，就可能造成数据丢失，形成坏块，甚至造成 磁头和盘体的损坏。所以，硬盘系统的密封一定要可靠，在非专业条件下绝对不能开启硬盘密封腔，否则，灰尘进入后会加速硬盘的损坏。
另外，硬盘驱动器磁头的 寻道伺服电机多采用音圈式旋转或直线运动步进电机，在伺服跟踪的调节下精确地跟踪盘片的磁道，所以，硬盘工作时不要有冲击碰撞，搬动时要小心轻放。
这种硬盘就是采用温彻斯特（Winchester）技术制造的硬盘，所以也被称为温盘，目前绝大多数硬盘都采用此技术。
三、硬盘原理之盘面、磁道、柱面和扇区 硬盘的读写是和扇区有着紧密关系的。在说扇区和读写原理之前先说一下和扇区相关的”盘面”、“磁道”、和“柱面”。
1.盘面 硬盘的盘片一般用铝合金材料做基片，高速硬盘也可能用玻璃做基片。硬盘的每一个盘片都有两个盘面（Side），即上、下盘面，一般每个盘面都会利用，都可以存储数据，成为有效盘片，也有极个别的硬盘盘面数为单数。每一个这样的有效盘面都有一个盘面号，按顺序从上至下从“0”开始依次编号。在硬盘系统中，盘面号又叫磁头号，因为每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头。硬盘的盘片组在2～14片不等，通常有2～3个盘片，故盘面号（磁头号）为0～3或 0～5。
2.磁道 磁盘在格式化时被划分成许多同心圆，这些同心圆轨迹叫做磁道（Track）。磁道从外向内从0开始顺序编号。硬盘的每一个盘面有300～1 024个磁道，新式大容量硬盘每面的磁道数更多。信息以脉冲串的形式记录在这些轨迹中，这些同心圆不是连续记录数据，而是被划分成一段段的圆弧，这些圆弧的角速度一样。由于径向长度不一样。
所以，线速度也不一样，外圈的线速度较内圈的线速度大，即同样的转速下，外圈在同样时间段里，划过的圆弧长度要比内圈划过的圆弧长度大。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。一个标准的3。5寸硬盘盘面通常有几百到几千条磁道。磁道是“看”不见的，只是盘面上以特殊形式磁化了的一些磁化区，在磁盘格式化时就已规划完毕。
3.柱面 所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱，通常称做柱面（Cylinder），每个圆柱上的磁头由上而下从“0”开始编号。数据的读/写按柱面进行，即磁头读/写数据时首先在同一柱面内从“0”磁头开始进行操作，依次向下在同一柱面的不同盘面即磁头上进行操作，只在同一柱面所有的磁头全部读/写完毕后磁头才转移到下一柱面，因为选取磁头只需通过电子切换即可，而选取柱面则必须通过机械切换。
电子切换相当快，比在机械上磁头向邻近磁道移动快得多，所以，数据 的读/写按柱面进行，而不按盘面进行。也就是说，一个磁道写满数据后，就在同一柱面的下一个盘面来写，一个柱面写满后，才移到下一个扇区开始写数据。读数 据也按照这种方式进行，这样就提高了硬盘 的读/写效率。
一块硬盘驱动 器的圆柱数（或每个盘面的磁道数）既取决于每条磁道的宽窄（同样，也与磁头的大小有关），也取决于定位机构所决定的磁道间步距的大小。
4.扇区 操作系统 以扇区（Sector）形式将信息存储在硬盘上，每个扇区包括512个字节的数据和一些其他信息。一个扇区有两个主要部分：存储数据地点的标识符和存储数据的数据段。 图6 扇区工作原理 扇区的第一个主要部分是标识符。标识符，就是扇区头标，包括组成扇区三维地址的三个数字：扇区所在的磁头（或盘面）、磁道（或柱面号）以及扇区在磁道上的位置即扇区号。头标中还包括一个字段，其中有显示扇区是否能可靠存储数据，或者是否已发现某个故障因而不宜使用的标记。有些硬盘控制器在扇区头标中还记录有指示字，可在原扇区出错时指引磁盘转到替换扇区或磁道。最后，扇区头标以循环冗余校验（CRC）值作为结束，以供控制器检验扇区头标的读出情况，确保准确无误。
扇区的第二个主要部分是存储数据的数据段，可分为数据和保护数据的纠错码（ECC）。在初始准备期间，计算机用512个虚拟信息字节（实际数据的存放地）和与这些虚拟信息字节相应的ECC数字填入这个部分。
四、硬盘原理之硬盘的读写原理 系统将文件存储到磁盘上时，按柱面、磁头、扇区的方式进行，即最先是第1磁道的第一磁头下（也就是第1盘面的第一磁道）的所有扇区，然后，是同一柱面的下一磁头，……，一个柱面存储满后就推进到下一个柱面，直到把文件内容全部写入磁盘。
系统也以相同的顺序读出数据。读出数据时通过告诉磁盘控制器要读出扇区所在的柱面号、磁头号和扇区号（物理地址的三个组成部分）进行。磁盘控制器则 直接使磁头部件步进到相应的柱面，选通相应的磁头，等待要求的扇区移动到磁头下。 扇区到来时，磁盘控制器读出每个扇区的头标，把这些头标中的地址信息与 期待检出的磁头和柱面号做比较（即寻道），然后，寻找要求的扇区号。待磁盘控制器找到该扇区头标时，根据其任务是写扇区还是读扇区，来决定是转换写电路， 还是读出数据和尾部记录。
找到扇区后，磁盘控制器必须在继续寻找下一个扇区之前对该扇区的信息进行后处理。如果是读数据，控制器计算此数据的ECC码，然后，把ECC码与已记录的ECC码相比较。如果是写数据，控制器计算出此数据的ECC码，与数据一起存储。在控制器对此扇区中的数据进行必要处理期间，磁 盘继续旋转。
五、硬盘原理之磁盘碎片的产生 俗话说一图胜千言，先用一张ACS II码图来解释为什么会产生磁盘碎片。
图7 ASCII图 上面的ASCII图表示磁盘文件系统，由于目前上面没有任何数据文件，所以我把他表示成0。
在图的最上侧和左侧各有a-z 26个字母，这是用来定位每个数据字节的具体位置，如第1行1列是aa,26行26列是zz。
我们创建一个新文件，理所当然的，我们的文件系统就产生了变化，现在是 图8 ASCII图 如图所示：”内容表”(TOC)占据了前四行,在TOC里存贮着每件文件在系统里所在的位置。
在上图，TOC包括了一个名字叫hello.txt的文件，其具体内容是”Hello, world”，在系统里的位置是ae到le。
接下来再新建一个文件
图9 ASCII图 如图，我们新建的文件bye。txt紧贴着第一个文件hello.txt。 其实这是最理想的系统结构，如果你将你的文件都按照上图所表示的那样一个挨着一个，紧紧的贴放在一起的话，那么读取他们将会非常的容易和迅速，这是因为在硬盘里动得最慢的(相对来说)就是传动手臂，少位移一些，读取文件数据的时间就会快一些。
然而恰恰这就是问题的所在。现在我想在”Hello, World”后加上些感叹号来表达我强烈的感情，现在的问题是：在这样的系统上，文件所在的行就没有地方让我放这些感叹号了，因为bye.txt占据了剩下的位置。 （二）
我们接着上文来剖析硬盘原理的构成。 现在有两个方法可以选择，但是没有一个是完美的 1.我们从原位置删除文件，重新建个文件重新写上”Hello, World!!”。 –这就无意中延长了文件系统的读和写的时间。
2.打碎文件，就是在别的空的地方写上感叹号，也就是”身首异处”–这个点子不错，速度很快，而且方便，但是，这就同时意味着大大的减慢了读取下一个新文件的时间。