多數人會用計算機但不一定懂硬碟

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硬碟的英文是Hard Disk，簡稱HD，它是一種儲存量巨大的設備，作用是儲存計算機運行時需要的數據。硬碟是一個非常精密的存儲介質，雖然具有堅固冰冷的外表，讓人有種冷酷到底的感覺，實不知它的內心卻是非常脆弱！硬碟主要是由磁碟、特殊的磁頭、精密的馬達和線路所組成。這些組件都密封在硬碟外殼中，對於硬碟內部這些神秘的部件，相信許多讀者都不是很清楚。這次我們就給硬碟來一次大解剖，讓大家能更加深入地了解硬碟結構。

硬碟的工作原理

硬碟驅動器的原理並不複雜，和我們日常使用的盒式錄音機的原理十分相似。硬碟是由磁頭、碟片、馬達、以及控制電路板這四個主要的部分構成，磁頭負責讀取以及寫入數據，碟片則是布滿了磁性物質，這些磁性物質可以被磁頭改變磁極，利用不同磁性的正反兩極來代表電腦里的0 與1，起到數據存儲的作用，寫入數據實際上就是通過磁頭對硬碟碟片表面的非常小的磁性物質的磁極進行改變的過程，就像錄音機的錄音過程；讀取數據時便把磁頭移動到確定的位置讀取此處的磁化編碼狀態。馬達又分為驅動碟片旋轉的馬達與磁頭移動用的馬達兩種，磁頭的移動影響到尋道時間的快慢，碟片馬達的轉速則是硬碟產品規格里的轉速資料，這兩者當然是越快越好。

以前的硬碟其磁頭部分在斷電后是降落在每一片磁碟最後的一個磁區，因為最不可能用到的區域就是最後的一個磁區，所以將降落後的磁頭擺放在最後的磁區內，可以讓開啟電源后的磁頭與碟片磨損降到最低，這種磨損在一般的硬碟里是無法避免的，現在幾家大的硬碟製造廠商都設計出了許多方案，可以在斷電后，磁頭不要降落到碟片上，避免磁頭與碟片的磨損。當碟片開始高速度轉動后，會帶動周圍的空氣產生氣流成為阻尼效應，使得磁頭可以浮起來（當然高度還是只有一點點而已），磁頭就是靠這氣流浮在碟片上，所以硬碟很怕震動，更怕摔了，一旦稍微用力的震動，就可能會造成磁頭與碟片碰觸，磨損碟片，輕則造成此部分硬碟永遠無法讀寫任何資料，重則整個硬碟報廢。硬碟的基本工作原理就這麼簡單，但是說起來容易，真的做起來可就不簡單。

你知道硬碟的容量是如何計算出來的嗎？

硬碟容量的計算公式是：最大扇區（磁軌×磁頭數×柱面數）×每扇區位元組數。硬碟的容量通常以GB 為單位，1GB 即1024 ×1024 ×1024 位元組，但大部分硬碟廠家在為其硬碟標容量時多取1000000000 位元組為1GB，因此實際可用容量往往小於標稱值。

磁軌：當磁碟旋轉時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都會在磁碟表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁軌。這些磁軌用肉眼是根本看不到的，因為它們僅是盤面上以特殊方式磁化了的一些磁化區，磁碟上的信息便是沿著這樣的軌道存放的。相鄰磁軌之間並不是緊挨著的，這是因為磁化單元相隔太近時磁性會產生相互影響，同時也為磁頭的讀寫帶來困難。

磁頭數：不用說大家也都知道，硬碟存取數據主要是靠磁頭。目前的硬碟一般是採用多磁頭進行讀寫數據。

柱面：硬碟通常由重疊的一組碟片(碟片最多為14 片，一般均在2～10 片之間)構成，每個盤面都被化分為數目相等的磁軌，並從外緣的「0」開始編號，具有相同編號的磁軌形成一個圓柱，稱之為磁碟的柱面。磁碟的柱面數與一個盤面上的磁軌數是相等的。由於每個盤面都有自己的磁頭，因此，盤面數等於總的磁頭數。屬於同一柱面的全部磁軌同時在各自的磁頭下通過，這種測試意味著只需指定磁頭、柱面和扇區，就能寫入或讀出數據。

扇區：磁碟上的每個磁軌被等分為若干個弧段，這些弧段便是磁碟的扇區。磁碟驅動器在向磁碟讀取和寫入數據時，要以扇區為單位。在磁碟上，DOS 操作系統是以「簇」為單位為文件分配磁碟空間的。硬碟的簇通常為多個扇區，與磁碟的種類、DOS 版本及硬碟分區的大小有關。每個簇只能由一個文件佔用，即使這個文件中有幾個位元組，決不允許兩個以上的文件共用一個簇，否則會造成數據的混亂。這種以簇為最小分配單位的機制，使硬碟對數據的管理變得相對容易，但也造成了磁碟空間的浪費，尤其是小文件數目較多的情況下，一個上千兆的大硬碟，其浪費的磁碟空間可達上百兆位元組。