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電腦為什麼能儲存很多東西

發布時間:2023-07-21 23:48:24

Ⅰ 為什麼電腦硬碟能記錄那麼多東西

這個問題應該是很專業的問題,同時又是最基礎的問題。我先簡單的來說一下,我自己的理解。
硬碟里記錄的東西是什麼?
他其它只是一些字元串,硬碟里所有的數據都是由字元組成的,如一個文字,一張圖片,一部電影。(這里就講到磁的作用了,這個應該不能算是IT的范圍了,就相當於我們以前用的錄音帶,也叫磁帶。)

下面是有關硬碟書面的介紹應該比我自己寫的要更清楚一些。
硬碟,英文名稱是 Hard disk,發明於1950年。開始的時候,它的直徑長達20英寸;並且只能容納幾MB(兆位元組)的信息。最初的時候它並不稱為Hard disk ,而是叫做「fixed disk"或者"Winchester"(IBM產品流行的代碼名稱);如果在某些文獻里提到這些名詞,我們知道它們是硬碟就可以了。隨後,為了把 硬碟的名稱與"floppy disk"(軟盤)區分開來,它的名稱就演變成了"hard disk"。硬碟的內部有磁碟,作為保存信息的磁介質;而磁帶和軟盤裡面則使用柔韌的塑料薄膜作為磁介質。

在簡單的標准上,硬碟與盒式磁帶並沒有太大的區別。所有的硬碟和盒式磁帶都使用相同的磁性技術錄制信息,這點將在「磁帶錄音機是怎麼工作的有介紹」,但這已經不是屬於IT硬體的范疇了。硬碟和磁帶錄音機都從磁存儲技術獲得最大的效益--磁介質可以輕易地進行擦除和復寫,並且信息將記錄在磁軌里,儲存 的信息可以永久保存。
想明白硬碟工作原理的最好途徑是看清楚它的內部結構。注意:打開硬碟會損壞硬體,因此朋友們不要自己嘗試,當然你有一個損壞的硬碟就另當別論了。
硬碟使用了鋁片把表面給密封了起來,而另外的一邊則布滿了控制用的電子元件。電子控制器控制硬碟的讀/寫機制,還有轉動碟片的馬達。電子元件還把硬碟磁區域的信息匯編成byte(讀),並把bytes轉化為磁區域(寫)。這些電子元件被裝配在與硬碟碟片分開的小電路板上。
在電路板下面是連接碟片的馬達,還有採用了高度過濾的通風孔,以便維持硬碟內部和外部的空氣壓力平衡。
移開了硬碟的頂蓋之後,展現在大家眼前的是非常簡單但卻精密的內部結構。
碟片--當硬碟在工作的時候,它可以轉動5,400或者72,00 rpm(通常的情況下,當然最快也有10,000rpm,SCSI硬碟甚至達到了15,000rpm)。這些碟片製造的時候有驚人的精確度,並且表面如鏡子般光滑。(你甚至還在碟片里看到了作者的肖像)
臂--位於左上角,是用來保持磁頭的讀/寫 控制機制,能夠把磁頭從碟片的中心移動到硬碟的邊緣。臂和它的移動機制相當的輕,並且速度飛快。普通的硬碟每秒可以在碟片中心和邊緣之間來會移動50次,如果用肉眼看的話,速度真的是非常驚人。
為了增加硬碟儲存的信息量,很多硬碟都使用了多碟片的設計。我們打開的硬碟有三個碟片和6個讀/寫的磁頭。
硬碟裡面保持臂的移動速度和精確度都達到了不可置信的地步,它使用了高速的線性馬達。
很多硬碟使用了音圈(Voice coil)的方法來移動臂部--與你的立體聲系統中揚聲器使用的技術類似。

數據的儲存
數據儲存在碟片表面的扇區(Sector)和磁軌(track)里,磁軌是一系列的同心圓,而扇區則是磁軌組成的圓狀表面,如下:
上圖黃色部分展示的就是典型的磁軌,而藍色部分則是扇區。扇區包括了固定數量的byte---例如,256或者512byte。無論是在硬碟還是在操作系統水平,扇區都通常組成群集(cluster)。
硬碟的低級格式化過程在碟片上建立了扇區和磁軌,每個扇區的開始和結束部分都被寫到了碟片上,這個處理使硬碟准備開始以byte的形式保持數據。高級格式化則寫入文件儲存的結構,例如把文件分配表寫入到扇區,這個過程使硬碟准備保持文件。

另外還有一些其它的資料

一、從硬碟的工作原理說起

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)圓碟片的表面上.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信息.

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一個密封的盒中,它們在主軸電機的帶動下以很高的速度旋轉,其每分鍾轉速達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,每一個磁面都會有一個磁頭,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,著陸區不存放任何數據,磁頭在此區域啟停,不存在損傷任何數據的問題.讀取數據 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數據區0.2---0.5微米高度的」飛行狀態「.既不與盤面接觸造成 磨損,又能可靠的讀取數據.

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沖擊碰撞,搬動時要小心輕放.

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