机械硬盘是如何存储数据的

打开一块机械硬盘，它的内部其实并不复杂，我们的数据其实就存储在这块磁盘中。根据硬盘的容量，可以有多块盘片。磁盘安装在主轴上，主轴上的无刷电机会以7200r/min的速度带动磁盘转动。这是一个磁头壁组件，上下各有一个臂。在磁头壁的末端是一个滑块和堵血头。滑块通过特殊设计，可以捕获高速旋转的磁盘产生的气流，并利用气流将读写头悬浮在离磁盘表面只有15nm的地方。硬盘在工作时，磁头壁会一直位于磁盘的表面，停止工作时，磁头壁就会收回。与磁头壁相连的还有一个线圈，线圈上下还有两块强力磁铁，当电流经过线圈时，会产生一个电磁场，此时上下两块磁铁就会受到一个作用力，使得磁头臂在磁盘上移动，当音圈通入反向电流时，这时磁头臂会受到一个相反的作用力，从而反向进行移动音圈。能够将读写头的移动位置精确的控制在30nm左右，从而快速找到需要读取的数据。磁头每秒能在不同的磁道上来回移动20多次，并可以进行非常微小的调整。为了能让磁头壁正常工作，磁头臂是通过一条柔性电线向下连接到一个连接器的，连接器能将信号传输到硬盘驱动以及PCB电路板上。PCB上有一个主处理器和一个DRM芯片，该芯片主要作为暂存器以及输入输出的缓冲区使用。在这边还有一个小芯片，主要用于控制音圈和无刷直流电机。PCB的侧边是硬盘的sat塔连接口，然后所有的这些部件全部被一个外壳密封了起来。硬盘的密封非常重要，如果进入任何灰尘颗粒，磁盘都会造成重大损坏，因为读写头与磁盘间隔只有15nm，而大的灰尘可达1万纳米。说完硬盘的构造后，那硬盘是如何读取数据的呢？为了搞清楚这个问题，我一般都会先到。精选上寻找答案这个平台是官方推出的内容精选平台，它上面不仅有科学技术、机械原理，还能学习制作我这种3D知识动画，感兴趣的左下角抢先体验吧，硬盘的数据就存储在这块磁盘中，磁盘被分成非常多的同心圆磁道，磁道数量达到50万多个。然后这些磁盘又被分为多个扇区，我们单独看其中的一个扇区。扇区的前一部分是同步码，用于记录每个数据的长度，接着是一个地址码，用于告诉读写头数据位于哪个词道哪个扇区，接着就是用于存储真实数据的区域，每个扇区存储4KB数据，最后面的是纠错码，用于验证存储在块中的数据是否被正确读写出来。现在我们放大磁盘，进入微观世界，看一下磁头究竟是如何读写数据的，将数据写入磁盘是通过磁头磁化磁盘单元来实现的，一个磁盘单元只有90×100×125nm大小。当磁盘单元被。化石磁盘单元内的所有原子的南北极都会指向同一方向。为了能实现磁化，在写入头的后面有一个通电线圈，线圈通电会产生强磁场，磁场通过写入头聚焦到尖端的一个小点上，然后穿过15nm的空隙进入到磁盘单元。在磁场的作用下，磁盘单元的磁场方向发生改变，从而实现磁化。需要注意的是，这种磁化是持久的，即使磁头移开了，磁盘单元的磁化依旧可以保持很多年。当改变电流方向，磁盘的磁盘单元方向也会跟着改变。有了这些磁化的磁盘单元，我们就可以这样定义，箭头朝上的磁盘单元等于1，箭头朝下的磁盘单元等于0。这种定义看起来很简单，但是实际情况并不是这样定义的。磁头是通过检测相邻的两个磁盘单元的磁场方向来定义0和1的，相邻的两个磁盘单元的磁场方向，如果相反，那么就定义为1。如果两个磁盘。单元的磁场方向一样，那就定义为0。所以当磁盘写入数据时，写入头就会根据数据是0或者1来磁化相应的磁盘单元。读取数据也一样。读取数据是通过读取头来操作的，读取头的内部是多层的导电材料，由磁性材料和非磁性材料交替组合而成。这种材料很特殊，它可以根据磁盘单元的磁场强度来改变电阻率，如果电阻率较低，表示下方的磁场比较强，那结果就读取为1，如果电阻率比较高，表示下方的磁场比较弱，那结果就读取为0，从而将最终的磁盘数据读取出来。

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