在eMule 上看到的有關硬碟工作原理的文章

2021-04-02 14:48:46 字數 3340 閱讀 3158

先說一下現代硬碟的工作原理

現在的硬碟,無論是ide還是scsi,採用的都是"溫徹思特「技術,都有以下特點:1。磁頭,碟片及運動機構密封。2。固定並高速旋轉的鍍磁碟片表面平整光滑。3。磁頭沿碟片徑向移動。4。磁頭對碟片接觸式啟停,但工作時呈飛行狀態不與碟片直接接觸。

碟片:硬碟碟片是將磁粉附著在鋁合金(新材料也有用玻璃)圓盤片的表面上.這些磁粉被劃分成稱為磁軌的若干個同心圓,在每個同心圓的磁軌上就好像有無數的任 意排列的小磁鐵,它們分別代表著0和1的狀態。當這些小磁鐵受到來自磁頭的磁力影響時,其排列的方向會隨之改變。利用磁頭的磁力控制指定的一些小磁鐵方 向,使每個小磁鐵都可以用來儲存資訊。

盤體:硬碟的盤體由多個碟片組成,這些碟片重疊在一起放在乙個密封的盒中,它們在主軸電機的帶動下以很高的速度旋轉,其每分鐘轉速達3600,4500,5400,7200甚至以上。

磁頭:硬碟的磁頭用來讀取或者修改碟片上磁性物質的狀態,一般說來,每乙個磁面都會有乙個磁頭,從最上面開始,從0開始編號。磁頭在停止工作時,與磁碟是接 觸的,但是在工作時呈飛行狀態。磁頭採取在碟片的著陸區接觸式啟停的方式,著陸區不存放任何資料,磁頭在此區域啟停,不存在損傷任何資料的問題。讀取資料 時,碟片高速旋轉,由於對磁頭運動採取了精巧的空氣動力學設計,此時磁頭處於離盤面資料區0.2---0.5微公尺高度的」飛行狀態「。既不與盤面接觸造成 磨損,又能可靠的讀取資料。

電機:硬碟內的電機都為無刷電機,在高速軸承支撐下機械磨損很小,可以長時間連續工作。高速旋轉的盤體產生了 明顯的陀螺效應,所以工作中的硬碟不宜運動,否則將加重軸承的工作負荷。硬碟磁頭的尋道飼服電機多採用音圈式旋轉或者直線運動步進電機,在飼服跟蹤的調節 下精確地跟蹤碟片的磁軌,所以在硬碟工作時不要有衝擊碰撞,搬動時要小心輕放。

原理說到這裡,大家都明白了吧?

首先,磁頭和資料區是不會有接觸的,所以不存在磨損的問題。

其次,一開機硬碟就處於旋轉狀態,主軸電機的旋轉可以達到4500或者7200轉每分鐘,這和你是否使用flashget或者ed都沒有關係,只要一通電,它們就在轉.它們的磨損也和軟體無關。

再次,尋道電機控制下的磁頭的運動,是左右來回移動的,而且幅度很小,從碟片的最內層(著陸區)啟動,慢慢移動到最外層,再慢慢移動回來,乙個磁軌再到另乙個磁軌來尋找資料。不會有什麼大規模跳躍的(又不是青蛙)。所以它的磨損也是可以忽略不記的。

那麼,熱量是怎麼來的呢?

首先,是主軸電機和尋道飼服電機的旋轉,硬碟的溫度主要是因為這個。

其次,高速旋轉的盤體和空氣之間的摩擦。這個也是主要因素。而硬碟的讀寫?很遺憾,它的發熱量可以忽略不記!

硬碟的讀操作,是碟片上磁場的變化影響到磁頭的電阻值,這個過程中碟片不會發熱,磁頭倒是因為電流發生變化,所以會有一點熱量產生。寫操作呢?正好反過來, 通過磁頭的電流強度不斷發生變化,影響到碟片上的磁場,這一過程因為用到電磁感應,所以磁頭發熱量較大。但是碟片本身是不會發熱的,因為碟片上的永磁體是 冷性的,不會因為磁場變化而發熱。

但是總的來說,磁頭的發熱量和前面兩個比起來,是小巫見大巫了。熱量是可以輻射傳導的,那麼高熱量對碟片上的永磁體會不會有傷害呢?其實傷害是很小的,永磁體消磁的溫度,遠遠高於硬碟正常情況下產生的溫度。當然,要是你的機箱散熱不好,那可就怪不了別人了。

這裡不得不說一下某人的幾個錯誤:

一、高溫是影響到磁頭的電阻感應靈敏度,所以才會產生讀寫錯誤,和永磁體沒有關係。

二、所謂的熱膨脹,不會拉近盤體和磁頭的距離,因為磁頭的飛行是空氣動力學原理,在正常情況下始終和碟片保持一定距離。當然要是你大力打擊硬碟,那麼這個震動……

三、所謂尋道是指硬碟從初使位置移動到指定磁軌。所謂的復位動作,並不是經常發生的。因為磁軌的物理位置是存放在cmos裡面,硬碟並不需要移動回0磁軌再重新出發。只要磁頭一啟動,所謂的復位動作就完成了,除非你重新啟動電腦,不然復位動作就不會再發生。

四、ide硬碟和scsi硬碟的盤體結構是差不多的。只是scsi硬碟的介面頻寬比同時代的ide硬碟要大,而且往往scsi卡往往都會有乙個類似cpu的東西來減緩主cpu的佔用率。僅此而已,所以希捷才會把它的scsi硬碟的技術用在ide硬碟上。

七、硬碟讀寫頻繁,磁頭臂在尋道伺服電機的驅動下移動頻繁,但是對機械來說這點耗損 雖有,其實不大。除非你的硬碟本身就有機械故障比如力臂變形之類的(水貨最常見的故障)。真正耗損在於磁頭,不斷變化的電流會造成它的老化,但是和它的壽 命相比。。。。。應該也是在合理範圍內的。除非因為震動,磁頭撞擊到了盤體。

八、受高溫影響的最嚴重的是機械的電路,特別是硬碟外面的那塊電路板,上面的整合塊在高溫下會加速老化的。所以ibm的某款玻璃硬碟,雖然有壞道,但是一用某個軟體,馬上就不見了。再嚴重點的,換塊線路板,也就正常了。就是這個原因。

總 之,硬碟會因為環境不好和保養不當而影響壽命,但是這絕對不是軟體的錯。flashget也好,ed也好,ftp也好,它們雖然對硬碟的讀寫頻繁,但是還 不至於比你一般玩遊戲一般聽歌對硬碟傷害大.說得更加明白的話,它們對硬碟的所謂耗損,其實可以忽略不記.不要因為看見硬碟燈猛閃,就在那裡瞎擔心.不然 那些提供web服務和ftp服務的伺服器,它們的硬碟讀寫之大,可絕非平常玩遊戲,下軟體的硬碟可比的。

硬碟有乙個引數叫做連續無故障時間。它是指硬碟從開始執行到出現故障的最長時間,單位是小時,英文簡寫是mtbf。一般硬碟的mtbf至少在30000或40000小時。具體情況可以看 硬碟廠商的引數說明。這個連續無故障時間,大家可以自己除一下,看看是多少年。然後大家自己想想,自己的硬碟平時連續工作最久是多長時間。

目前我使用的機器,已經連續開機1年了,除了中途有幾次關機十幾分鐘來清理灰塵外,從來沒有停過(使用金轉6代40g)。另外還有三颱使用scsi硬碟的服 務器,是連續兩年沒有停過了,硬碟的發熱量絕非平常ide硬碟可比(1萬轉的硬碟啊)。在這方面,我想我是有發言權的。

最後補充一下若干點:

一、硬碟最好不要買水貨或者返修貨。水貨在運輸過程中是非常不安全的,雖然從表面上看來似乎無損傷,但是有可能在運輸過程中因為各種因素而對機械體造成損傷。返修貨就更加不用說了。老實說,那些埋怨硬碟容易損壞的人,你們應該自己先看看,自己的硬碟是否就是這些貨色。

二、硬碟的工作環境是需要整潔的,特別是注意不要在頻繁斷電和灰塵很多的環境下使用硬碟。機箱要每隔一兩個月清理一下灰塵。

三、硬碟的機械最怕震動和高溫。所以環境要好,特別是機箱要牢固,以免共震太大。電腦桌也不要搖搖晃晃的。

四、 要經常整理硬碟碎片。這裡有乙個大多數人的誤解,一般人都以為硬碟碎片會加大硬碟耗損,其實不是這樣的。硬碟碎片的增多本身只是會讓硬碟讀寫所花時間比碎 片少的時候多而已,對硬碟的耗損是可以忽略的(我在這裡只說乙個事實,目前網路上的伺服器,它們用得最多的作業系統是unix,但是在unix下面是沒有 磁碟碎片整理軟體的。就連微軟的nt4,本身也是沒有的)。不過,因為磁頭頻繁的移動,造成讀寫時間的加大,所以cpu的換頁動作也就頻繁了,而造成虛擬 檔案(在這裡其實準確的說法是換頁檔案)讀寫頻繁,從而加重硬碟磁頭尋道的負荷。這才是硬碟碎片的壞處。

總之,只要平常注意使用硬碟,硬碟是不會那麼快就和我們說byebye的。當然,如果是硬碟本身的質量就不行,那我就無話可說了。

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