硬盘的工作原理
硬盘的工作原理
硬盘数据存储原理硬盘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铝为主要成分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（5400转/min以上），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。光盘 存储原理有一类非磁性记录介质，经激光照射后可形成小凹坑，每一凹坑为一位信息。这种介质的吸光能力强、熔点较低，在激光束的照射下，其照射区域由于温度升高而被熔化，在介质膜张力的作用下熔化部分被拉成一个凹坑，此凹坑可用来表示一位信息。因此，可根据凹坑和未烧蚀区对光反射能力的差异，利用激光读出信息。工作时，将主机送来的数据经编码后送入光调制器，调制激光源输出光束的强弱，用以表示数据1和0；再将调制后的激光束通过光路写入系统到物镜聚焦，使光束成为1大小的光点射到记录介质上，用凹坑代表1，无坑代表0。读取信息时，激光束的功率为写入时功率的1/10即可。读光束为未调制的连续波，经光路系统后，也在记录介质上聚焦成小光点。无凹处，入射光大部分返回；在凹处，由于坑深使得反射光与入射光抵消而不返回。这样，根据光束反射能力的差异将记录在介质上的“1”和“0”信息读出我只能帮你这些！呵呵。。
硬盘的原理
想象一架飞机以离地面1毫米的高度飞行，每25秒绕地球一圈，还能覆盖每一寸表面。
再将其缩小成手掌大小，你就会得到和现代硬盘差不多的东西，它所包含的信息比你们当地图书馆还要多。
那么它是如何在这么小的空间储存这么多的信息呢？在每个硬盘的中心都有大量高速旋转的磁盘,每个磁盘的表面都有高速扫过的记录磁头。
每个磁盘上都覆盖着一层薄薄的微小的磁化金属粒，数据以一种肉眼无法分辨的形式存在。
很多组微小颗粒形成的磁化图案记录形成了数据。
每一组，又称之为比特（bit），所有微粒都按照自身的磁性排列形成两种状态之一，对应0或者1。
将比特信息通过电磁铁转换成电流，数据就能被读写在硬盘上。
这块磁铁会产生一个强大磁场，足以改变金属微粒的磁性。
当信息写入磁盘，驱动使用磁读取器将其还原成有意义的形式，类似于留声机针将唱片纹路转化成音乐。
但是你是怎么从0和1得到这么多信息的呢？其实是将很多很多个0和1组合在一起。
例如，一个字节（byte），即8比特可以代表一个字母，你平均每张相片有好几兆字节，每一兆字节相当于800万比特。
由于每一比特必须写在磁盘的实体表面上，所以我们总在寻求方法增加磁盘磁录密度，或者说是增加每平方厘米能塞下的比特数。
现代硬盘的磁录密度大约是每平方厘米93千兆比特，是1957年IBM第一款硬盘的3亿倍。
储存容量的巨大提升不仅仅是归因于将所有东西缩小，而是包含了许多项创新技术。
一种称之为薄膜光刻的技术使得工程师们可以缩小读写器。
除了尺寸，利用物质磁性和量子特性上的新发现可以让读取器变得更加敏感。
数学算法的出现可以让比特被更紧凑地排列在一起能过滤电磁干扰产生的噪音，并且能从大量回读信息中，找到最有可能的比特顺序。
磁头热膨胀的控制是通过在磁性记录器下面放上一个加热器，使其能悬于磁盘表面5纳米以内，大约是两条DNA链的宽度。
在过去的数十年，电脑储存容量及性能的大幅度增长遵循着一种模式，称为“摩尔定律”，这一定律于1975年预测信息密度每两年会增长一倍。
但是若每平方厘米超过15.5千兆，继续缩小磁性颗粒，或者将它们塞得更紧，则会导致“超顺磁效应”。
即当磁粒体积过小，它的磁性很容易受到热能干扰，导致比特的朝向发生混乱，从而引起数据丢失。
科学家们采用了一种非常简单的方法解决了这个问题：将磁记录方向由水平改为垂直，这使得磁录密度增加到接近每平方厘米0.155太（1000千兆）字节。
最近，通过热辅助磁记录技术，磁录密度又提升了。
这种技术采用了一种热稳定记录介质，通过在局部进行激光加热来短暂减小磁阻力，从而实现写入数据。
尽管这些驱动磁盘还处于原型阶段，科学家们已经又玩出了新花样：位元规则媒介，比特对应的位置被安置于独立的纳米大小的结构，潜在地实现了磁录密度至每平方厘米3.1太字节，甚至更多。
多亏了一代又一代工程师、材料科学家，还有量子物理学家们的共同努力，这个拥有不可思议的能量，无比精确的小工具才能在你手掌中旋转。
