扇区是操作系统在硬盘上存储信息的具体形式,一个扇区包括512个字节的数据和其他的标记信息,例如标记扇区三维地址的信息方便寻址,还有“不良扇区”的标志等等 。
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这里还有一个概念,就是柱面 。我们刚才说过,一个硬盘中的磁盘通常不止一个,并且这些磁盘规格以及磁道分布都是一样的,所以,不同盘面上的同一磁道,可以构成一个圆柱,这个柱体就叫做柱面 。IT之家这里就不针对柱面展开细说了,大家之需要知道,数据的读取和写入都是按柱面的顺序进行的,而不是按照盘面顺序就行了 。
接下来就是磁头了,它是硬盘读写信息的关键部件,主要作用,就是将存储在硬盘盘片上的磁信息转化为电信号向外传输 。
磁盘,也就是盘片,为什么能够存储信息?这其实和磁带的原理比较相似,在磁盘的表面,涂有一层薄薄的磁性材料,磁盘本身是铝合金材质,也有企业尝试过玻璃材质,磁性材料在磁盘表面可以涂敷得非常平整 。而磁头,通俗来讲是用线圈缠绕在磁芯上制成的,写入数据的时候,磁头上的线圈通电,在周围产生磁场 。高中物理中学过,改变电流的方向,磁场的方向也会改变,而磁场会磁化磁盘表面的磁性物质,使它们按照磁场的方向排列 。切换不同的磁场方向,不同的磁性微粒也会有不同的方向,就可以用来表示“0”和“1”,我们知道,计算机中的数据都是以二进制的形式存在的,恰好,可以用这个方法来写入二进制的原始数据 。
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同理,读取数据的时候,磁头线圈切割磁场线产生感应电流,磁性材料的磁场方向不同,所以产生的感应电流方向也不同,磁头就可以通过感应旋转的盘片上磁场的变化来读取数据 。
基本的原理很简单,但实际操作起来当然要求是需要很高的 。首先,磁头需要采用特别的材料制作,因为它需要对磁感应非常敏感,并且要求极高的精密度,因此磁头的制造工艺和材料都不能随意;其次,硬盘工作时,磁头是不与高速旋转的磁盘表面接触的,而是以非常微小的距离飞行在磁盘表面,这样一来可以不让磁头擦伤盘面的磁性涂层,同时也不让磁性涂层损伤磁头;还有就是,在这种高速、精密的运转状态下,必须保证高度无尘,一旦进入灰尘,就有可能碰伤磁头或者划伤磁盘表面的磁性涂层,导致硬盘数据丢失甚至损坏 。
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所以通常硬盘的内部都是密封的,在前面硬盘结构的图示中,我们也看到其外围还有一层空气过滤片 。
2、PMR和SMR技术的区别
对于机械硬盘而言,容量的需求很高,怎样提高硬盘的容量呢?这就要回到机械硬盘存储数据的原理了 。IT之家在上一部分已经讲过,数据是存放在硬盘内部一张一张磁盘盘片上的,具体是存储在盘片磁道上的扇区中 。所以提升硬盘的整体容量有三个方法:第一是增加磁盘的数量,第二是增加磁盘的面积,第三是增加每个磁盘上存储数据的密度 。
前面两种方法势必会令硬盘整体体积增加,现代计算机硬盘的标准规格是3.5英寸,还有2.5英寸笔记本硬盘也比较普遍,另外还有用于超薄笔记本电脑的1.8英寸微型硬盘、1.3英寸微型硬盘等等,硬盘的尺寸规格是标准化的,随意增大或减小都可能带来不利影响 。再进一步,硬盘内的盘片也不是越大越好,越大的磁盘,高速旋转时惯性越大,稳定性越低,所以转速上不去 。
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