硬盘读写原理

合集下载

硬盘工作原理

硬盘工作原理

硬盘工作原理
硬盘是一种用来存储数据的设备,它的工作原理涉及到磁性和运动。

硬盘通常由若干盘片组成,每个盘片都有两面,并具有磁性表面。

盘片通过一个主轴连接在一起,并能够围绕主轴旋转。

硬盘的读写过程是通过磁头完成的。

磁头是位于盘片上方和下方的微小装置,可以移动到指定的磁道上。

每个盘片的磁道被划分成许多扇区,每个扇区都有一个唯一的地址。

当需要读取或写入数据时,磁头会定位到指定的磁道和扇区上。

读取数据时,磁头会接触到磁道上的磁性表面,并感知磁场中的变化。

根据磁场的判断,磁头将数据转换为电信号,再传送到计算机的内存中。

写入数据时,磁头会改变磁道上的磁性,根据输入的电信号生成相应的磁场。

硬盘的主轴驱动盘片的旋转,通常的转速为每分钟数千转到上万转不等。

旋转速度越快,硬盘的性能越好。

当磁头需要移动时,它会使用一个称为臂的机械装置,在盘片上水平移动。

臂的移动速度越快,硬盘的响应速度越快。

硬盘的读写操作是由计算机的控制器控制的。

控制器是硬盘的一个关键组件,它负责协调磁头、臂和盘片的移动,以及读写数据的传输和处理。

总之,硬盘通过磁性和运动来存储和读取数据。

它的工作原理包括了磁头的定位、磁场的转换和磁性表面的改变。

同时,硬
盘还依赖于旋转盘片和机械臂的运动来完成数据的读写操作。

控制器起着协调和控制的作用,确保硬盘的正常运行。

硬盘的读写原理

硬盘的读写原理

硬盘的读写原理硬盘是计算机中重要的存储设备之一,它负责存储和读取数据。

在介绍硬盘的读写原理之前,我们首先需要了解硬盘的结构。

硬盘由许多磁盘片组成,每个磁盘片上都有两个磁头,一个用于读取数据,另一个用于写入数据。

磁盘片被堆叠在一起,并通过一个轴心连接。

每个磁盘片上都有许多同心圆的磁道,而每个磁道又被划分为许多扇区。

当计算机需要读取硬盘上的数据时,首先需要确定数据所在的磁道和扇区。

读取过程分为两个步骤:寻道和旋转。

寻道过程是将磁头移动到所需的磁道上。

磁头的移动是通过电机控制的,它沿着磁道移动,直到到达目标磁道。

这个过程需要一定的时间,被称为寻道时间。

一旦磁头到达目标磁道,硬盘开始旋转。

磁盘的旋转速度非常高,一般在每分钟几千转到一万转之间。

旋转时,磁头会定位到目标扇区上方,并等待数据通过磁道在磁头下方旋转到达。

当目标扇区旋转到磁头下方时,磁头会感应到磁道上的磁性信号。

这些信号是由磁盘片上的磁性颗粒形成的,它们被编码为0和1。

磁头通过感应磁性信号来读取数据。

读取数据时,磁头会将信号转换为电信号,并将其发送到计算机的内存中。

这个过程被称为数据传输。

数据传输的速度取决于硬盘的转速和磁头的读取速度。

写入数据的过程与读取数据的过程类似。

计算机将要写入的数据发送到硬盘,硬盘将数据转换为磁性信号,并将其写入目标扇区上的磁性颗粒。

写入数据的过程需要更长的时间,因为它涉及到数据的编码和写入。

总的来说,硬盘的读写原理是通过磁头的移动和磁性信号的感应来实现的。

通过控制磁头的位置和旋转速度,硬盘可以准确地读取和写入数据。

硬盘的读写速度和性能对计算机的整体性能有着重要的影响,因此硬盘的选择和使用非常重要。

硬盘读取数据原理

硬盘读取数据原理

硬盘读取数据原理
硬盘是计算机中常见的存储设备之一,它利用机械运动实现数据的读取和写入。

硬盘的读取数据原理可以简单地分为以下几个步骤:
1. 搜索定位:硬盘由一个或多个盘片组成,每个盘片都有两个磁头,分别位于盘片的顶部和底部,能够在盘片的表面上读取或写入数据。

当需要读取数据时,硬盘首先会根据逻辑地址,即数据所在的磁道号、扇区号等信息,通过控制器找到对应的盘片和磁头。

2. 旋转定位:一旦找到了正确的盘片和磁头,硬盘开始旋转盘片。

盘片通常以高速旋转,速度可达到每分钟数千转。

旋转的盘片上分成许多同心圆,即磁道,数据被存储在这些磁道上。

硬盘通过精确的控制机械系统,使得磁头悬停在特定的磁道上方,这样磁头才能读取或写入数据。

3. 磁传感器:硬盘的磁头上有一个磁传感器,可以通过原电或霍尔效应等方式感应到盘片上的磁性变化。

磁盘上的数据被编码成磁场的变化,在读取时,磁头会感应到这些变化,并将其转化为电信号。

4. 数据解码:读取到的电信号会经过放大器放大,然后传递给控制器进行解码。

这个过程涉及到纠错码的校验和恢复。

如果数据发生了错误或损坏,控制器会通过纠错码进行修复,以确保数据的正确性。

5. 数据传输:最后,解码后的数据会通过数据传输接口,如SATA或USB,发送给计算机的内存或其他存储设备。

计算
机可以对数据进行进一步的处理或存储。

需要注意的是,硬盘的读取速度受到多个因素的影响,包括盘片旋转速度、磁头寻道时间、数据密度以及传输接口的速度等。

在实际应用中,为了提高读取速度,通常会采用缓存技术,将部分数据存储在内存中,以减少对硬盘的直接访问。

电脑硬盘工作原理

电脑硬盘工作原理

电脑硬盘工作原理硬盘是计算机存储数据的重要组件,它的工作原理是如何实现数据的读取和写入呢?本文将详细介绍电脑硬盘的工作原理,以便更好地理解其内部的运作过程。

一、磁盘结构电脑硬盘通常由多个磁盘片(也称为盘片)组成,每个磁盘片都由两面均有磁性涂层的金属盘构成。

盘片通过主轴垂直地叠放在一起,固定在硬盘驱动器的主轴上。

每个磁盘片都被划分为很多同心圆轨道,每个轨道又被划分为几个扇区。

二、磁头与磁道在硬盘的工作中,读写操作是由磁头完成的。

磁头是位于盘片上方和下方的物理部件,用于读取和写入数据。

每个盘片表面的同心圆轨道上都有一对磁头,分别被称为上磁头和下磁头。

同一半径上的所有磁道组成了一个柱面,柱面是硬盘读写的最小单位。

三、数据的读取与写入过程1. 读取数据过程当计算机需要读取硬盘中的数据时,操作系统发送指令给硬盘控制器,控制器将指令传递给磁头。

磁头定位到指定的磁道上,开始旋转盘片。

当磁头顺时针或逆时针旋转过程中,通过感应被读取的盘面上涂层的磁性变化,将数据转换为电信号。

磁头将这些信号传输到硬盘控制器,再传送给计算机的内存。

2. 写入数据过程硬盘写入数据的过程与读取过程类似,只是数据的传输方向相反。

操作系统发送写入指令给硬盘控制器,控制器将指令传递给磁头。

磁头定位到指定的磁道上,开始旋转盘片。

控制器将要写入的数据转换为磁信号,并将其传输给磁头。

磁头通过改变涂层上的磁性,将数据写入相应的位置。

四、磁道密度与容量磁道密度是指单位长度上的磁道数目,而容量则是指硬盘能够存储的数据量。

随着技术的进步,硬盘的磁道密度和容量也在不断增加。

通过提高磁头的精度和减小磁头间距,可以实现更高的磁道密度,从而提高硬盘的数据存储容量。

五、硬盘的缓存机制为了提高数据的读取和写入速度,硬盘通常配备有一块内部的高速缓存。

缓存是将磁盘上常用的数据加载到内存中,当系统需要读取或写入这些数据时,可以直接从缓存中进行操作,而不必每次都访问磁盘。

这样可以大幅提高数据的响应速度和读写效率。

硬盘读写原理

硬盘读写原理

硬盘读写原理硬盘读写原理硬盘是计算机系统中最重要的存储设备之一,它负责存储和读取数据。

本文将详细介绍硬盘的读写原理。

一、硬盘构成硬盘由多个磁头、磁道、扇区和控制器等组成。

其中,磁头是负责读写数据的机械部件,磁道是划分在磁盘表面上的圆形轨迹,扇区则是每个磁道上被划分成的一个小块。

二、硬盘读取数据当计算机需要从硬盘中读取数据时,首先需要找到存储该数据的扇区。

这个过程称为寻道。

寻道时,控制器会让磁头移动到指定的磁道上。

接下来,控制器会让磁头旋转到指定扇区所在位置。

这个过程称为旋转延迟。

旋转延迟时间取决于硬盘转速和所需读取的扇区位置。

通常情况下,一个完整的旋转周期被划分为多个等长时间段,并且每个时间段对应一个扇区。

当指定扇区到达磁头下方时,控制器会向磁头发送读取数据的命令。

磁头会在扇区上方产生一个磁场,并将数据转换为电信号,传输到控制器。

三、硬盘写入数据当计算机需要将数据写入硬盘时,控制器会让磁头移动到指定的磁道上,并旋转到指定扇区位置。

然后,控制器会向磁头发送写入数据的命令。

在写入数据之前,控制器需要检查该扇区是否可用。

如果该扇区已经被使用,则需要将其擦除。

擦除是将扇区中所有位设置为0的过程。

接下来,控制器会向磁头发送要写入的数据,并让其在扇区上方产生一个磁场。

这个过程称为磁化。

通过改变磁场方向和强度,可以将二进制位转换为相应的磁场状态。

最后,控制器会对写入的数据进行校验和处理,并将其存储在硬盘中。

四、硬盘读写速度硬盘读写速度受多种因素影响,包括旋转速度、寻道时间和传输速率等。

其中,旋转速度越快,每个扇区就能被读取或写入得更快;寻道时间越短,磁头就能更快地移动到指定的扇区;传输速率越高,数据就能更快地传输到控制器。

硬盘读写速度也可以通过提高缓存大小和使用RAID等技术来提升。

五、总结硬盘是计算机系统中最重要的存储设备之一。

它由多个磁头、磁道、扇区和控制器等组成。

当计算机需要从硬盘中读取数据时,需要进行寻道、旋转延迟和读取数据等过程;当计算机需要将数据写入硬盘时,需要进行寻道、旋转延迟、擦除和写入数据等过程。

硬盘工作原理

硬盘工作原理

硬盘工作原理硬盘(Hard Disk Drive,简称HDD)是一种用于数据存储的设备,它利用了磁性原理实现数据的读写操作。

硬盘的工作原理主要包括以下几个方面:1. 磁性记录:硬盘表面涂有一层磁性材料,通常是氧化铁或其它复合材料。

这些材料可以被磁化,将数据以二进制的方式存储在磁性区域中。

磁性区域的改变表示0或1的数据位。

2. 磁头:硬盘有多个磁头,每个磁头分别位于硬盘的读取和写入磁道上。

磁头能够在纳米级别上寻找和读写数据。

3. 磁道和扇区:硬盘被划分为多个磁道,每个磁道又被分成多个扇区。

数据根据磁道和扇区的地址进行存储和读取。

4. 旋转速度:硬盘内部有一个旋转的金属碟片,通常是多个叠在一起并共享一个主轴。

这些碟片以高速旋转,典型的转速为每分钟7200转或更高。

旋转的碟片使得磁头能够在磁道上找到正确的位置读写数据。

5. 寻道和定位:寻道是指将磁头移动到特定的磁道上,定位则是将磁头移到磁道上的特定扇区。

硬盘必须准确地读取和写入数据,因此它需要精确控制磁头的位置。

当数据需要读取或写入时,硬盘会将磁头从当前位置移动到所需的磁道上,然后等待扇区旋转到磁头的位置。

读取和写入操作通过改变磁区的磁性来完成。

读取数据时,磁头会感应读取的磁区的磁性,并将其转化为电信号。

写入数据时,电信号会经过磁头转化为磁场,并改变目标磁区的磁性。

总之,硬盘通过利用磁性原理将数据存储在磁性区域中,并通过磁头寻道和定位来读取和写入数据。

旋转的碟片和精确的控制机制使得硬盘能够高效准确地处理大量的数据。

硬盘读写头工作原理

硬盘读写头工作原理

硬盘读写头工作原理硬盘是一种常见的储存设备,用于存储和读取电子数据。

而硬盘的读写头起着至关重要的作用,它能够准确地读取和写入数据,保证数据的安全和可靠性。

本文将详细介绍硬盘读写头的工作原理。

一、硬盘基本构造硬盘主要由盘片、主轴、磁臂、磁头组件等部分组成。

盘片是硬盘的主要数据储存介质,通常由铝合金材料制成,大多数硬盘中都有多个盘片叠在一起。

主轴是固定盘片的中心轴,通过主轴电机驱动盘片高速旋转。

磁臂是一种类似于臂膀的部件,它可以在盘片上移动,将读写头定位到特定的磁道上。

同时,磁臂还具有支撑和保护读写头的作用。

磁头组件包含多个读写头,每个盘片上都有一对读写头负责读取和写入数据。

二、磁记录原理在理解硬盘读写头的工作原理之前,需要了解一些基本的磁记录原理。

硬盘使用的是磁性存储技术,将数据以磁场的形式记录在盘片上。

磁场的方向和强度可以表示不同的数据信息。

数据被分为很多个小的磁区,称为扇区。

每个扇区内包含一条磁道,而扇区的大小通常为512字节。

读写头通过改变磁场的方向和强度来读取和写入数据。

三、读取数据的工作原理当电脑需要读取硬盘中的数据时,控制器会发送命令给硬盘控制器,硬盘控制器通过与读写头之间的磁道索引关系来找到目标数据所在的磁道。

磁臂会将读写头定位到目标磁道上。

读取数据时,读写头会受到控制器发送的读命令,在磁道上移动,与盘片表面非常接近。

盘片的旋转会产生一个微小的磁场,读写头会感应到磁场的变化,并将其转换为电信号。

这个电信号被传输到控制器进行信号处理和解码,最终转化为可读的数据。

读写头的精度和读取速度会影响硬盘的性能。

四、写入数据的工作原理写入数据时,硬盘控制器将数据转换为磁场的形式。

控制器会发送写命令给硬盘,然后将磁场的方向和强度下达给读写头。

读写头会将磁场的数据写入到盘片上的目标磁道中。

写入数据也是通过与盘片表面非常接近的方式进行,确保数据能够准确写入。

五、磁道密度和多磁头技术为了提高硬盘的存储容量和读写速度,现代硬盘采用了磁道密度和多磁头技术。

电脑硬盘读取原理

电脑硬盘读取原理

电脑硬盘读取原理电脑硬盘是储存数据的重要设备之一,其读取原理对于电脑的正常运行至关重要。

本文将介绍电脑硬盘的读取原理,包括磁性存储、磁头和磁道、扇区和柱面、寻道和读写等基本概念。

1. 磁性存储硬盘的读取原理基于磁性存储技术。

磁性存储是利用磁场在磁介质上进行数据的读写操作。

硬盘内部有多个盘片叠放在一起,每个盘片都被划分成一个个同心圆状的磁道。

2. 磁头和磁道硬盘的读取过程主要涉及磁头的读取操作。

磁头是位于盘片上方或下方的可移动装置,用于感应磁介质上的磁场。

每个磁头负责一个盘面上的读写操作。

磁道是盘片上的一个环状区域,其中数据通过磁场的极性来表示。

一个盘片上可以有多个磁道,磁头可以在不同的磁道间移动,实现对不同数据的读取和写入。

3. 扇区和柱面磁道按照固定的角度被划分为若干个等分,每个等分称为一个扇区。

扇区是硬盘进行最小数据读写操作的单位,一般为512字节。

柱面是垂直穿过盘片同心圆的测量单位。

硬盘的每个盘面上都有多个柱面,柱面编号从0开始。

磁头通过垂直移动到不同柱面上,实现对数据的访问。

4. 寻道和读写寻道是磁头移动到目标磁道的过程。

硬盘会根据磁头所在的柱面号,控制磁头的垂直移动,使其移动到目标柱面上。

寻道操作对于保证数据读取的准确性和速度至关重要。

读写操作是通过磁头对磁道上的磁场进行感应来实现的。

当数据需要被读取时,磁头将读取磁道上的磁场变化,并将其转换为电信号,交由计算机进行处理。

当数据需要被写入时,磁头会根据计算机发送的信号,改变磁道上的磁场。

总结:电脑硬盘的读取原理是基于磁性存储技术的。

在硬盘内部,磁头通过寻道操作将磁头移动到目标柱面,然后进行读写操作。

通过磁场的变化,硬盘将数据转换为电信号进行处理。

这个过程是电脑存储和读取数据的关键环节,对于计算机的正常运行至关重要。

理解电脑硬盘的读取原理有助于我们更好地使用电脑并保护硬盘的使用寿命。

硬盘读写头工作原理

硬盘读写头工作原理

硬盘读写头工作原理硬盘读写头是计算机硬盘的核心组件之一,它负责将数据从硬盘中读取并写入硬盘。

本文将为您详细介绍硬盘读写头的工作原理,帮助您更好地理解硬盘的数据存储过程。

一、硬盘的组成在了解硬盘读写头的工作原理之前,我们必须先了解硬盘的组成。

硬盘由多个盘片(也称为磁盘)组成,每个盘片都会有两个表面(上下表面),同时每个表面都安装有一个读写头,它们负责读写数据。

硬盘将数据信息储存到磁盘上,每个记录磁盘信息的单位被称为扇区。

二、磁性材料和磁极硬盘读写头通过读取和改变磁盘上的磁性材料来进行数据的读取和写入过程。

磁性材料的基本特性是能够长期保持磁极的方向,这样可以实现数据的长期存储。

当磁盘表面被磁化时,磁性材料会变成两种类型的磁极:北极和南极。

北极代表二进制中的0,南极代表二进制中的1。

通过对磁性材料进行不同磁化方向的变换,我们可以记录和读取数据。

三、磁头和读写过程硬盘读写头是由电磁线圈组成的小型磁头,它位于硬盘的臂臆上。

它的工作原理是通过在磁头的线圈中通入电流,产生一个电磁场,来实现对磁性材料的读写操作。

在读写过程中,磁头会悬浮在盘片上方的微小空间中。

它通过磁臂的移动,将磁头靠近磁盘表面以便读写数据。

当需要读取数据时,磁头会感应到磁盘表面的磁场变化,通过这种变化来判断磁盘上的数据信息。

四、磁头定位和跟踪为了确保数据的准确读写,硬盘上的磁头需要具备相当的精度。

硬盘上通常有多个磁头,它们可以同时读取和写入不同的磁盘表面的数据。

每个磁头都有一个特定的位置,用于定位到特定的盘片和扇区。

磁头的定位是通过寻道和跟踪来实现的。

寻道是磁头从一个磁道移动到另一个磁道的过程,而跟踪是磁头沿着磁道移动的过程。

这两个过程都依赖于硬盘驱动器的控制电路和磁头臂。

五、硬盘读写速度硬盘读写速度受到多个因素的影响,包括磁头的定位速度、数据传输速率、旋转速度等。

硬盘的读写速度通常用毫秒(ms)为单位衡量,读取速度越快,数据传输速率越高,硬盘的读写效率也就越高。

固态硬盘数据读写原理

固态硬盘数据读写原理

固态硬盘数据读写原理固态硬盘(Solid State Drive,SSD)是一种基于闪存存储技术的存储设备,与传统的机械硬盘相比,具有更快的读写速度、更低的能耗和更高的可靠性。

固态硬盘的数据读写原理主要涉及闪存芯片、控制器、固件和接口等方面。

下面将详细介绍固态硬盘的数据读写原理。

1.闪存芯片:固态硬盘的主要存储介质是闪存芯片,它采用非易失性的闪存存储单元,可以在断电情况下保持数据的安全。

闪存芯片被划分为多个存储单元,每个存储单元能够存储一个或多个比特(位)的数据。

2.控制器:固态硬盘的控制器是整个硬盘的核心部分,它负责管理芯片内存、处理传输控制、错误校正和垃圾回收等操作。

控制器中包含一个或多个处理器、缓存和固件等组件。

控制器通过命令和数据线路与主机进行通信,接收读取和写入请求,并将数据传输到闪存芯片。

3.固件:固态硬盘的固件是一种软件程序,主要由控制器中的微码组成。

固件负责管理和控制固态硬盘的各种功能和操作,包括读取和写入数据、数据保护和错误检测等。

固件也负责执行垃圾回收、数据整理和坏块管理等操作,以确保闪存芯片的最佳性能和寿命。

4.数据读取:在固态硬盘中,数据的读取是通过控制器发出读取命令,并将需要读取的数据的逻辑地址传输到闪存芯片中。

闪存芯片根据逻辑地址查找存储单元,并将该存储单元中的数据传输到控制器中。

控制器经过处理后,将数据传输到主机进行使用。

5.数据写入:在固态硬盘中,数据的写入是通过控制器发出写入命令,并将需要写入数据的逻辑地址和具体数据传输到闪存芯片中。

闪存芯片根据逻辑地址找到对应的存储单元,并将数据写入到该存储单元中。

由于闪存芯片的存储单元具有一定的寿命,为了延长其寿命,控制器通常会采用一些技术,如写入放大(Write Amplification)和垃圾回收(Garbage Collection)等来优化写入操作。

6.坏块管理:由于闪存芯片使用寿命的限制,可能会出现一些坏块(Bad Block)。

硬盘读写的原理

硬盘读写的原理

硬盘读写的原理
硬盘是计算机中常见的存储设备之一,它能够对数据进行读写操作。

硬盘的读写原理涉及到磁道、扇区、磁头等关键组成部分。

首先,硬盘由多个盘片堆叠而成,每个盘片都被分为许多同心圆状的磁道。

磁道是硬盘上存储数据的最小单位,不同磁道之间的数据是相互独立的。

其次,每个磁道又被划分为若干个扇区。

扇区是硬盘读写数据的最小粒度,通常为512字节或4KB大小。

操作系统通过引
导记录(MBR)或分区表(GPT)等机制来管理硬盘扇区的
组织和分布。

在进行读写操作时,硬盘的磁头负责在盘片上寻找磁道,并且读取或写入数据到对应的扇区。

磁头位于盘片上方的读写臂上,它的移动由硬盘的马达和导轨控制。

同时,磁头还要调整自身的位置,使其与盘片表面的磁道保持适当的距离。

硬盘读取数据时,磁头通过磁臂将扇区的磁信号转换成电信号,并传递给计算机进行处理。

而写入数据时,计算机将电信号传送给磁头,磁头则将信号转化为磁信号并写入到扇区上。

通过在盘片上变化磁化情况,硬盘实现了数据的存取。

为了提高读写效率,硬盘通常使用缓存技术。

硬盘的缓存是一块专门用于存储读写数据的内存区域,可以减少对盘片的访问次数并加速数据传输。

当计算机需要读取数据时,首先将数据
从硬盘读入缓存,并在缓存中进行处理。

如果进行写入操作,数据也首先写入缓存,然后再由硬盘将数据写入到对应的扇区。

总结起来,硬盘的读写原理主要涉及磁道、扇区和磁头的工作。

通过磁头在盘片上定位磁道,然后读取或写入对应磁道上的扇区,实现数据的读写操作。

同时,硬盘还利用缓存技术来提高读写效率。

电脑硬盘的读写原理探秘

电脑硬盘的读写原理探秘

电脑硬盘的读写原理探秘电脑硬盘是计算机中重要的存储设备,它的读写速度直接影响了计算机的性能。

了解硬盘的读写原理对于优化计算机性能和解决故障非常重要。

本文将探索电脑硬盘的读写原理,帮助大家深入了解硬盘的工作原理。

一、硬盘的组成结构硬盘是由多个部分组成的复杂设备。

它主要由碟片、读写头、电机、控制电路和接口等组成。

1. 碟片:硬盘内部通常有多个碟片,每个碟片都有两面,用以存储数据。

碟片通常在高速旋转,数据存储在碟片的表面。

2. 读写头:硬盘上有多个读写头,每个读写头位于碟片上方,负责读取或写入数据。

读写头非常精密,能够悬浮在碟片的表面,进行读写操作。

3. 电机:硬盘内部装有电机,主要驱动碟片的旋转。

电机通过电流驱动碟片高速旋转,为读写头提供快速访问存储数据的能力。

4. 控制电路:硬盘的控制电路位于硬盘内部,包括读写头的控制和数据传输等功能。

控制电路协调硬盘的各个部分,确保数据的准确读写和传输。

5. 接口:硬盘通过接口与计算机主板连接。

常见的接口包括SATA、IDE等,它们提供了数据传输和控制信号的通道。

二、硬盘的读取过程硬盘读取数据的过程可以分为寻道、旋转定位和数据传输三个阶段。

1. 寻道:当计算机需要读取硬盘中的数据时,控制电路通过读写头定位到所需的碟片上。

这个过程称为寻道,控制电路会根据传输数据的位置发送信号,使得读写头移动到正确的磁道上。

2. 旋转定位:在寻道完成后,控制电路会控制电机旋转硬盘,使得目标扇区位于读写头的下方。

这个过程称为旋转定位,确保读写头准确读取或写入数据。

3. 数据传输:读写头处于正确的位置后,控制电路发送指令,读取或写入数据。

读写头通过感应磁道上的磁场变化,将数据转换为电信号,然后通过接口传输给计算机的内存或其他存储设备。

三、硬盘的写入过程硬盘的写入过程与读取过程类似,但有一些区别。

1. 寻道:写入数据前,控制电路需要先将读写头定位到正确的磁道上,这个过程称为寻道。

2. 旋转定位:控制电路在寻道完成后,旋转硬盘,使得读写头准确定位到目标扇区。

硬盘的读写原理

硬盘的读写原理

硬盘的读写原理
硬盘是计算机中重要的存储设备,它通过机械的方式实现数据的读写。

下面将介绍硬盘的读写原理。

硬盘主要由盘片、磁头、驱动电机和控制电路等组成。

盘片是硬盘内部的主要储存介质,数据会被存储在盘片的表面上。

磁头则负责读取和写入数据,它能够在盘片表面上感知并产生磁场变化。

驱动电机负责带动盘片的旋转,使得磁头能够定位到正确的数据位置。

控制电路则负责管理和控制整个硬盘的运作。

在硬盘读取数据时,控制电路会向磁头发送指令,磁头随后会移动到正确的磁道上。

一旦磁头定位到正确的磁道后,驱动电机开始将盘片旋转起来。

随着盘片的旋转,磁头通过感应磁场变化来读取数据。

具体地,磁头会感应到盘片上的磁区域是否为1或0来获取数据。

读取到的数据会通过控制电路传输到计算机的内存中。

在硬盘写入数据时,控制电路会将需要写入的数据传输到磁头,磁头会通过改变盘片上的磁场来写入数据。

具体地,磁头会通过改变磁区域的磁化方向来存储1或0。

写入的数据会被盘片
保存下来,以供之后的读取操作使用。

需要注意的是,硬盘的读写操作都是机械式的,因此需要一定的时间来完成。

硬盘读写速度的快慢受到多种因素的影响,包括盘片的转速、磁头的定位速度、磁头的数量等等。

综上所述,硬盘的读写原理是通过驱动电机将盘片旋转,磁头
定位到正确的磁道上,然后通过感应磁场的变化来读写数据。

这种机械式的读写方式是硬盘能够高效存储和读取数据的基础。

电脑硬盘读取原理

电脑硬盘读取原理

电脑硬盘读取原理在如今时代的信息爆炸中,电脑硬盘作为存储设备的核心,承载着海量数据的存储和读取需求。

那么,电脑硬盘是如何读取数据的呢?本文将介绍电脑硬盘的读取原理,揭开其神秘的面纱。

一、硬盘的工作原理电脑硬盘是一种通过磁记录原理实现数据存储的设备。

它由多个磁性可写可擦除的盘片组成,盘片上有大量的磁道和扇区。

数据存储在磁道和扇区的交叉点上,通过读写磁头与盘片之间的相互作用,实现数据的读取和写入。

二、磁道和扇区磁道是硬盘上的一个环形路径,它们以同心圆的形状出现在盘片上。

每个磁道又被划分为多个等长的扇区,扇区是数据存储的最小单位。

磁道和扇区的数量决定了硬盘的存储容量。

三、磁头的作用磁头是一种用来读取和写入数据的装置,硬盘上通常有多个磁头,每个磁头对应一片盘片的读写操作。

磁头可以非常靠近盘片表面进行读写操作,通过磁场的相互作用,实现数据的存取。

四、读取数据的过程当计算机需要读取硬盘中的某个文件时,首先需要找到该文件所在的扇区。

计算机通过文件系统记录的文件索引,找到对应文件的扇区地址。

然后,磁头定位到该扇区的磁道上,并调整到正确的扇区位置。

接下来,磁头向盘片表面释放微弱的磁场,将数据刻在盘片上。

在读取数据时,磁头会读取盘片上的磁场变化,并将其转换为电信号。

五、数据的转换和处理经过磁头读取的电信号会被传送到硬盘控制器,硬盘控制器负责将这些电信号转换为计算机可识别的二进制数据。

然后,这些数据将被传到计算机中的内存,供CPU进行进一步处理和分析。

六、硬盘的传输速度硬盘的传输速度取决于多个因素,包括盘片的旋转速度、寻道时间和数据密度等。

现代硬盘通常以每分钟数千转的速度旋转,寻道时间则取决于磁头从一个磁道移到另一个磁道所需的时间。

数据密度的增加也可以提高硬盘的读取速度。

综上所述,电脑硬盘的读取原理是通过磁头与盘片之间的作用,实现数据的读取和写入。

它的工作原理包括磁道和扇区的存储方式、磁头的作用以及数据的转换和处理等。

硬盘读写原理

硬盘读写原理

硬盘读写原理介绍硬盘是一种常见的计算机存储设备,用于保存数据。

在使用计算机的过程中,硬盘的读写速度直接影响着系统的性能。

本文将深入探讨硬盘的读写原理,包括硬盘的结构组成、数据读写的过程以及对性能的影响等方面。

硬盘结构组成硬盘通常由磁盘、磁头、驱动器、电机和接口等部分组成。

磁盘磁盘是硬盘的主要组成部分,通常由铝制或玻璃制成。

它上面覆盖着一层可以用来存储数据的磁性材料。

数据是通过改变磁性材料上的磁性状态来储存的。

磁头磁头是用来读写磁盘上数据的装置,通常由导磁材料制成。

它负责在磁盘上读取和写入数据。

驱动器驱动器是控制硬盘运转的部件,它使得磁盘能够以高速旋转。

电机电机提供硬盘旋转所需的动力。

接口接口是硬盘与计算机之间的桥梁,用于传输数据和控制信号。

常见的接口有SATA、SAS等。

磁盘数据的读写过程硬盘的数据读写涉及到多个步骤,包括定位磁头、传输数据以及控制操作等。

定位磁头在进行数据读取或写入之前,磁头首先需要定位到要操作的磁道上。

磁道是磁盘上的一个圆环状区域,磁头必须准确地定位到目标磁道上才能进行数据的读写操作。

传输数据当磁头定位到目标磁道后,就可以开始传输数据了。

数据是通过改变磁性材料上的磁性状态来储存的。

在读取数据时,磁头通过磁感应原理将磁盘上的数据转化为电信号,并传输给计算机处理。

在写入数据时,计算机会将要写入的数据转换为电信号,磁头再将电信号转换为相应的磁性状态写入磁盘。

控制操作硬盘的读写过程需要由控制器来管理和控制。

控制器负责向硬盘发送指令,控制磁头的移动、数据的传输以及磁盘的旋转速度等。

通过控制器的调度和处理,硬盘能够高效地进行数据的读写操作。

硬盘读写的性能影响因素硬盘的读写性能受多个因素的影响,包括旋转速度、寻道时间、数据密度等。

旋转速度硬盘的旋转速度指的是硬盘磁盘旋转一周所需的时间。

旋转速度越高,硬盘的读写速度越快。

寻道时间寻道时间指的是磁头从当前磁道移动到目标磁道所需的时间。

寻道时间越短,硬盘的读写速度越快。

计算机存储器的类型和读写原理

计算机存储器的类型和读写原理

计算机存储器的类型和读写原理计算机存储器是计算机系统中的一种重要硬件组成部分,用于存储和读取数据以供运算使用。

根据存储介质的不同,计算机存储器可以分为多种类型,包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存存储器、硬盘驱动器以及光盘驱动器等。

本文将分别介绍这些存储器的类型和读写原理。

一、随机存取存储器(RAM)1. 类型:动态随机存储器(DRAM)和静态随机存储器(SRAM)。

2. 读写原理:- DRAM:DRAM是基于电容储存信息的存储器,数据的读取通过访问电容单元是否充电来判断。

首先,读取操作需要送出地址信号,通过地址线路选中对应的存储单元,然后通过电路放大器对电容的电压进行读取并进行放大,最后通过临界电平比较电路将放大后的信号转换成数字数据。

- SRAM:SRAM是基于双稳态电路实现存储和读写的存储器。

读取操作需要送出地址信号,通过地址线路选中对应的存储单元。

然后,通过地址译码器对地址进行解码,将选中的存储单元的数据进行读取并放大,最后通过写入数据线送出数据。

二、只读存储器(ROM)1. 类型:只读存储器包括只读存储器(ROM)和可编程只读存储器(PROM)。

2. 读写原理:- ROM:ROM是一种不可擦写的存储器,里面的数据是在制造过程中通过译码器将数据线连接到某个特定的字节位置上实现的。

因此,ROM的读取操作仅需要送出地址信号,通过地址线路选中对应的存储单元即可直接读取相应的数据。

- PROM:PROM是一种一次性可编程的存储器,它包含一个阵列存储单元。

在制造过程中,每个存储位置都被连接到一个可断开的开关。

通过打开和关闭这些开关来编程PROM,然后读取操作与ROM相同,通过地址信号选中对应的存储单元并读取数据。

三、闪存存储器1. 类型:闪存存储器包括NAND闪存和NOR闪存。

2. 读写原理:- NAND闪存:NAND闪存通过硅通道将数据储存在非易失性存储单元中。

数据的读取通过发送地址信号选择特定的存储块和页,然后通过电流发送器和放大器将电荷进行读取并放大。

硬盘的读写原理

硬盘的读写原理

硬盘的读写原理tips:看了后,⾥边有说:"数据库系统的设计者巧妙利⽤了磁盘预读原理,将⼀个节点的⼤⼩设为等于⼀个页,这样每个节点只需要⼀次I/O就可以完全载⼊。

为了达到这个⽬的,在实际实现B-Tree还需要使⽤如下技巧:每次新建节点时,直接申请⼀个页的空间,这样就保证⼀个节点物理上也存储在⼀个页⾥,加之计算机存储分配都是按页对齐的,就实现了⼀个node只需⼀次I/O。

"下边是我的⼀些摘录,想⼤概看时就看这个,想看详细的就看上边这个啦。

对于页的理解:因为说⼀个扇区512byte,就是0.5k,⼀页是4K,那就是⼀页是8个扇区的⼤⼩,⼤概就这样理解吧。

我们知道信息存储在硬盘⾥,把它拆开也看不见⾥⾯有任何东西,只有些盘⽚。

假设,你⽤显微镜把盘⽚放⼤,会看见盘⽚表⾯凹凸不平,凸起的地⽅被磁化,凹的地⽅是没有被磁化;凸起的地⽅代表数字1(磁化为1),凹的地⽅代表数字0。

因此硬盘可以以⼆进制来存储表⽰⽂字、图⽚等信息。

1、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。

平⾯图⽴体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,(实际是斜切向运动),每个磁头同⼀时刻也必须是同轴的,即从正上⽅向下看,所有磁头任何时候都是重叠的(不过⽬前已经有多磁头独⽴技术,可不受此限制)。

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。

由于硬盘是⾼精密设备,尘埃是其⼤敌,所以必须完全密封。

2、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.盘⽚被划分成⼀系列同⼼环,圆⼼是盘⽚中⼼,每个同⼼环叫做⼀个磁道,所有半径相同的磁道组成⼀个柱⾯。

机械硬盘的读写原理

机械硬盘的读写原理

机械硬盘的读写原理
首先,机械硬盘由一个或多个盘片组成,每个盘片上都有一个磁性涂层。

盘片通过一个高速旋转的主轴固定在硬盘上。

硬盘的读写头是一个微小的电磁装置,它位于盘片的两侧,可以在盘片上移动。

读写头负责读取和写入数据。

当需要读取数据时,硬盘控制器会发送指令来定位读写头的位置。

读写头通过磁臂的移动将自己定位到正确的磁道上。

磁道是盘片上的一个圆环,数据被存储在不同的磁道上。

一旦读写头定位到正确的磁道,它会等待盘片旋转到正确的扇区位置。

一旦盘片旋转到正确的扇区位置,读写头就会被激活,它会通过电磁感应读取磁性涂层上的数据。

读写头会感应到涂层上的微小磁场变化,并将其转换为电信号。

这些电信号经过放大和处理后,被传送给硬盘控制器,最终转化为计算机可以识别的数据。

当需要写入数据时,硬盘控制器会发送指令来定位读写头的位置,读写头会移动到正确的磁道和扇区上。

然后,控制器会将待写入的数据转换为电信号,并通过读写头发送到磁性涂层上。

通过改变磁性涂层的磁场,数据被写入到盘片上。

总结来说,机械硬盘的读写原理是通过读写头感应磁性涂层上的微小磁场变化来读取数据,并通过改变磁性涂层的磁场来写入数据。

读写头的定位和盘片的旋转速度是实现读写操作的关键。

机械硬盘的读写速度受到盘片旋转速度、读写头的定位速度和数据密度等因素的影响。

机械硬盘读取数据的原理

机械硬盘读取数据的原理

机械硬盘读取数据的原理
机械硬盘(也称为磁盘驱动器)是一种使用机械部件来存储和读取数据的存储设备。

其原理主要包括以下几个步骤:
1. 磁道:硬盘的表面被划分为多个同心圆轨道,称为磁道。

每个磁道被进一步划分为多个扇区。

2. 磁头:硬盘上有多个读写头,通常一个读写头对应一个磁道。

读写头位于硬盘的臂上,可以移动到磁道的位置。

3. 寻道:当需要读取或写入数据时,读写头需要移动到指定的磁道上,这个过程称为寻道。

臂的移动速度非常快,可以在几毫秒内完成。

4. 旋转:硬盘中的盘片以高速旋转,通常在每分钟数千转的速度。

每个盘片都有两个表面,每个表面都有一个磁头。

5. 读取和写入:当读写头准确地定位到指定的磁道上后,它可以通过改变磁场来读取和写入数据。

读取时,磁头会扫描通过改变磁场引起的磁性变化,将其转换为数字信号;写入时,磁头会通过改变磁场在磁介质上生成磁性变化。

整个过程是由硬盘控制器控制的,控制器负责移动臂、读取和写入数据,以及与计算机之间的数据传输。

需要注意的是,机械硬盘的读取速度相对较慢,因为需要进行
寻道和等待旋转盘片到达指定的扇区。

而且,机械硬盘对于物理冲击和震动敏感,容易产生故障。

硬盘读写头工作原理

硬盘读写头工作原理

硬盘读写头工作原理硬盘是计算机中重要的存储设备之一,而硬盘读写头是硬盘的核心组件之一,起着读取和写入数据的重要作用。

本文将介绍硬盘读写头的工作原理及其在硬盘中的作用。

一、硬盘读写头的基本概念硬盘读写头是硬盘中的一个微小设备,通常由磁头和臂组成。

磁头是一种具有磁敏性的材料,可以感知和改变磁场,用于读取和写入数据。

臂是磁头的支架,可在硬盘内部快速移动,以将磁头移到目标轨道上。

二、硬盘读写头的读取原理当计算机需要读取硬盘上的数据时,硬盘读写头会贴近磁盘的表面,读取磁盘上的磁场信息。

其工作原理基于磁敏感性材料的特性。

具体来说,硬盘读写头通过磁场感应原理来读取数据。

当磁盘的表面经过硬盘读写头时,磁盘上的磁性颗粒会产生一个微小的磁场。

硬盘读写头会感知这个微小的磁场,并将其转换为电信号,然后传送给计算机进行处理。

三、硬盘读写头的写入原理当计算机需要将数据写入硬盘时,硬盘读写头会根据写入操作的指令,改变自身的磁场,以改变磁盘表面上的磁颗粒的磁性。

具体来说,硬盘读写头通过施加一个电流,使得磁头上的线圈中产生一个磁场。

这个磁场会改变磁盘表面对应位置的磁性颗粒的方向,从而实现数据的写入。

四、硬盘读写头的位置控制原理为了读取和写入硬盘上不同的轨道,硬盘读写头需要精确的位置控制。

硬盘通过臂的移动来实现磁头的位置调整。

臂的移动由磁盘驱动器内部的电机来控制,该电机使用一个称为“臂电机”的组件来改变臂的位置。

臂电机生成的磁场会与硬盘的磁场相互作用,从而使臂在磁头的引导下移动到目标轨道上。

五、硬盘读写头的定位和校准为了确保硬盘读写头能够准确地读取和写入数据,硬盘驱动器还需要定期对读写头进行校准。

这个过程称为磁头定位和校准。

磁头定位和校准通常在硬盘驱动器启动时进行,其目的是将读写头定位到硬盘上预定的轨道上,并保持磁头与磁盘的正确距离。

这样可以确保数据的准确读取和写入。

六、小结硬盘读写头作为硬盘中的关键组件,起着读取和写入数据的重要作用。

  1. 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. 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. 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)。

科普菌:带你了解硬盘的读写原理2016-06-2521ic电子网从1956年IBM的一个工程小组向世界展示第一台磁盘存贮系统Ramac,到1968年Winchester技术被提出,硬盘至今已走过了50年的历程,虽然硬盘技术上有了很多的进步,衍生出了SCSI、IDE、SATA 等多种不同的形式,但这只是为了适应新的应用需要而开发的不同接口而已,硬盘的结构依然没有超越 Wenchester技术的定义:密封、固定并高速旋转的镀磁盘片,磁头沿盘片向径移动,磁头悬浮在高速旋转的盘片上方而不与盘片接触。

硬盘的种类主要是SCSI 、IDE 、以及现在流行的SATA等;任何一种硬盘的生产都要一定的标准;随着相应的标准的升级,硬盘生产技术也在升级;比如 SCSI标准已经经历了SCSI-1 、SCSI-2、SCSI-3;其中目前咱们经常在服务器网站看到的 Ultral-160就是基于SCSI-3标准的;IDE 遵循的是ATA标准,而目前流行的SATA,是ATA标准的升级版本;IDE是并口设备,而SATA是串口,SATA的发展目的是替换IDE;我们知道信息存储在硬盘里,但把它拆开也看不见里面有任何东西,只有些盘片。

假设你用显微镜把盘片放大,则会看见盘片表面凹凸不平,凸起的地方被磁化,凹下的地方则没有被磁化;凸的地方代表数字1(磁化为1),凹的地方代表数字0。

因此硬盘可以以二进制来存储表示文字、图片等信息。

1、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、缓存等几个部分组成。

平面图立体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,(实际是斜切向运动),每个磁头同一时刻也必须是同轴的,即从正上方向下看,所有磁头任何时候都是重叠的(不过目前已经有多磁头独立技术,可不受此限制)。

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。

由于硬盘是高精密设备,尘埃是其大敌,所以必须完全密封。

2、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.硬盘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。

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(LandingZone),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)。

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。

3、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300~1024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,只有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(同心圆的再往里的柱面),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。

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:盘面号:扇区所在的磁头(或盘面)柱面号:磁道,确定磁头的径向方向。

扇区号:在磁道上的位置。

也叫块号。

确定了数据在盘片圆圈上的位置。

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。

5. 访盘请求完成过程:确定磁盘地址(柱面号,磁头号,扇区号),内存地址(源/目):当需要从磁盘读取数据时,系统会将数据逻辑地址传给磁盘,磁盘的控制电路按照寻址逻辑将逻辑地址翻译成物理地址,即确定要读的数据在哪个磁道,哪个扇区。

为了读取这个扇区的数据,需要将磁头放到这个扇区上方,为了实现这一点:1)首先必须找到柱面,即磁头需要移动对准相应磁道,这个过程叫做寻道,所耗费时间叫做寻道时间,2)然后目标扇区旋转到磁头下,即磁盘旋转将目标扇区旋转到磁头下。

这个过程耗费的时间叫做旋转时间。

即一次访盘请求(读/写)完成过程由三个动作组成:1)寻道(时间):磁头移动定位到指定磁道2)旋转延迟(时间):等待指定扇区从磁头下旋转经过3)数据传输(时间):数据在磁盘与内存之间的实际传输因此在磁盘上读取扇区数据(一块数据)所需时间:Ti/o=tseek +tla + n *twm其中:tseek 为寻道时间tla为旋转时间twm 为传输时间4、磁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。

(文件的记录在同一盘组上存放是,应先集中放在一个柱面上,然后再顺序存放在相邻的柱面上,对应同一柱面,则应该按盘面的次序顺序存放。

)(从上到下,然后从外到内。

数据的读/写按柱面进行,而不按盘面进行)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。

在扇区到来时,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。

相关文档
最新文档