電腦硬碟結構材料

1. 硬碟的結構及組成

文件系統結構，理解文件系統，要從文件儲存說起。

硬碟結構：

2. 現在電腦硬碟的結構是怎樣的，每層的材料是什麼呀

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*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。

原理說到這里，大家都明白了吧？

首先，磁頭和數據區是不會有接觸的，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轉每分鍾，這
和你是否使用FLASHGET或者ED都沒有關系，只要一通電，它們就在轉.它們的磨損也和軟
件無關。
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，一個磁軌再到另一個磁軌來尋
找數據。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。

我這里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，和永磁體沒有關系。

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硬碟的介面帶寬比同時代的ID
E硬碟要大，而且往往SCSI卡往往都會有一個類似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。

五。硬碟的讀寫是以柱面的扇區為單位的。柱面也就是整個盤體中所有磁面的半徑相同的
同心磁軌，而把每個磁軌劃分為若干個區就是所謂的扇區了。硬碟的寫操作，是先寫滿一
個扇區，再寫同一柱面的下一個扇區的，在一個柱面完全寫滿前，磁頭是不會移動到別的
磁軌上的。所以文件在硬碟上的存儲，並不是像一般人的認為，是連續存放在一起的（從
使用者來看是一起，但是從操作系統底層來看，其存放不是連續的）。所以FLASHGET或者
ED開了再多的線程，磁頭的尋道一般都不會比你一邊玩游戲一邊聽歌大。當然，這種情況
只是單純的下載或者上傳而已，但是其實在這個過程中，誰能保證自己不會啟動其它需要
讀寫硬碟的軟體？可能很多人都喜歡一邊下載一邊玩游戲或者聽歌吧？更不用說WINDOWS
本身就需要頻繁讀寫虛擬內存文件了。所以，用FG下載也好，ED也好，對硬碟的折磨和平
時相比不會太厲害的。

六。再說說FLASHGET為什麼開太多線程會不好和ED為什麼硬碟讀寫頻繁。首先，線程一多
，cpu的佔用率就高，換頁動作也就頻繁，從而虛擬內存讀寫頻繁，至於為什麼，學過操
作系統原理的應該都知道，我這里就不說了。ED呢？同時從幾個人那裡下載一個文件，還
有幾個人同時在下載你的文件，這和FG開多線程是類似的。所以硬碟燈猛閃。但是，現在
的硬碟是有緩存的，數據不是馬上就寫到硬碟上，而是先存放在緩存裡面,，然後到一定
量了再一次性寫入硬碟。在FG裡面再怎麼設置都好，其實是先寫到緩存裡面的。但是這個
過程也是需要CPU干預的，所以設置時間太短，CPU佔用率也高，所以硬碟燈也還是猛閃的
，因為虛擬文件在讀寫。

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.....
.應該也是在合理范圍內的。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，上面的集成塊
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.

打了這么多字，實在是太累了。
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游
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，可絕非平常玩游戲，下軟體的硬碟可比的。

硬碟有一個參數叫做連續無故障時間。它是指硬碟從開始運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
硬碟廠商的參數說明。這個連續無故障時間，大家可以自己除一下，看看是多少年。然而
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鍾來清理灰塵外，
從來沒有停過（使用金轉6代40G）。另外還有三台使用SCSI硬碟的伺服器，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。這里有一個大多數人的誤解，一般人都以為硬碟碎片會加大硬
盤耗損，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（我在這里只說一個事實，目前網路上的伺服器，
它們用得最多的操作系統是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，而造成虛擬文件（在這里其實准確的說法是換頁文件）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。

五。在硬碟讀寫時盡量避免忽然斷電，冷啟動和做其他加重CPU負荷的事情（比如在玩游
戲時聽歌，或者在下載時玩大型3D游戲），這些對硬碟的傷害比一般人想像中還要大。原
因我就不說了，打字太累。

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
盤本身的質量就不行，那我就無話可說了

1.硬碟的讀寫原理
硬碟的工作原理可分為讀(從硬碟讀取數據)與寫(將數據寫入硬碟)兩個方面來進行。對硬碟而言，不管是讀或寫都需要下達存取數據的命令，所以，只要CPU接受到來自系統程序發出的讀寫指令，CPU便開始向內存與硬碟發出命令。
在讀的部分，CPU會先下達寫入數據的命令，此時內存會經由匯流排將數據送往硬碟，通過主板I／0晶元(負責傳輸數字數據的控制晶元，也就是南橋晶元)的居中協調後，數據便會循序送入硬碟的緩沖區中(也就是硬碟的高速緩存)，最後再由硬碟控制電路將緩)中區內的數據記錄 I至碟片上(這時在硬碟內的機械部分便會進行一連串的讀寫操作)。
在寫的部分，同樣也是由CPU先下達讀取數據的命令，主板上的 I/O晶元便又開始居中協調，然後硬碟控制晶元便會開始將數據讀至緩沖區內，最後才通過主板上的匯流排將硬碟緩沖區內的數據送至內存，並完成讀取硬碟數據的操作。
因此，數據的兩個儲存地點分別是硬碟與內存；其中，數據會經過緩沖區的暫存，與匯流排的傳輸；當然，所有的操作除了CPU的下達命令外，也要經過主板上的I／0晶元與硬碟控制電路的命令才能達成。
2．硬碟的物理存儲原理
硬碟是使用硬式的碟片作為記錄媒介體，通過磁頭的微小電流而中磁碟片磁化成無數磁場，來儲存數據。最常用的材料包括有鋁合金、鉻合金等材料，IBM還曾經推出玻璃為材料的硬碟。現在的IDE、SATA和SCSI介面硬碟採用的都是「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。
(1)碟片
硬碟碟片是將磁粉附著在圓碟片的表面上，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l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。
(2)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轉、4500轉、5400轉、7200轉、10000轉或15000轉。
(3)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，又能可靠地讀取數據。
(4)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。硬碟磁頭的尋道伺服電機多採用音圈式旋轉或者直線運動步進電機，在伺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。

3. 硬碟是什麼材料的

硬碟（港台稱之為硬碟，英文名：Hard Disk Drive， 簡稱HDD 全名溫徹斯特式硬碟）由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成。這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料。硬碟的外部結構主要包括金屬固定面板、控制電路板和介面三部分。

作為計算機系統的數據存儲器，容量是硬碟最主要的參數。硬碟的容量以兆位元組（MB）或千兆位元組（GB）為單位，1GB=1024MB，1TB=1024GB。但硬碟廠商在標稱硬碟容量時通常取1G=1000MB，因此我們在BIOS中或在格式化硬碟時看到的容量會比廠家的標稱值要小。

(3)電腦硬碟結構材料擴展閱讀

新買來的硬碟是不能直接使用的，必須對它進行分區進行格式化才能存儲數據。經過格式化分區後，邏輯上每個碟片的每一面都會被分為磁軌、扇區、柱面這幾個虛擬的概念，並非像切豆腐一樣真的進行切割。另外，不同的硬碟中碟片數不同，一個碟片有兩面，這兩面都能存儲數據，每一面都會對應一個磁頭，習慣上將盤面數計為磁頭數，用來計算硬碟容量。

扇區、磁軌（或柱面）和磁頭數構成了硬碟結構的基本參數，用這些參數計算硬碟的容量，其計算公式為：存儲容量=磁頭數X磁軌（柱面）數X每道扇區數X每扇區位元組數。

4. 電腦硬碟的構造

結構
硬碟（hard disk）是計算機中最重要的存儲器之一。計算機需要正常運行所需的大部分軟體都存儲在硬碟上。因為硬碟存儲的容量較大，區別於內存、光碟。硬碟是電腦上使用使用堅硬的旋轉碟片為基礎的存儲設備。它在平整的磁性表面存儲和檢索數字數據。

物理結構

磁頭是硬碟中最昂貴的部件，也是硬碟技術中最重要和最關鍵的一環。傳統的磁頭是讀寫合一的電磁感應式磁頭，但是，硬碟的讀、寫卻是兩種截然不同的操作，為此，這種二合一磁頭在設計時必須要同時兼顧到讀/寫兩種特性，從而造成了硬碟設計上的局限。

硬碟
而MR磁頭（Magnetoresistive heads），即磁阻磁頭，採用的是分離式的磁頭結構：寫入磁頭仍採用傳統的磁感應磁頭（MR磁頭不能進行寫操作），讀取磁頭則採用新型的MR磁頭，即所謂的感應寫、磁阻讀。這樣，在設計時就可以針對兩者的不同特性分別進行優化，以得到最好的讀/寫性能。另外，MR磁頭是通過阻值變化而不是電流變化去感應信號幅度，因而對信號變化相當敏感，讀取數據的准確性也相應提高。而且由於讀取的信號幅度與磁軌寬度無關，故磁軌可以做得很窄，從而提高了碟片密度，達到200MB/英寸2，而使用傳統的磁頭只能達到20MB/英寸2，這也是MR磁頭被廣泛應用的最主要原因。MR磁頭已得到廣泛應用，而採用多層結構和磁阻效應更好的材料製作的GMR磁頭（Giant Magnetoresistive heads）也逐漸普及。

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，

垂直記錄時磁顆粒狀態表示
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相互產生影響，同時也為磁頭的讀寫帶來困難。一張1.44MB的3.5英寸軟盤，一面有80個磁軌，而硬碟上的磁軌密度則遠遠大於此值，通常一面有成千上萬個磁軌。

磁碟表面塗有做為紀錄使用的磁性介質，其在顯微鏡下呈現出來的便是一個個磁顆粒。微小的磁顆粒極性可以被磁頭快速的改變，並且在改變之後可以穩定的保持，系統通過磁通量以及磁阻的變化來分辨二進制中的0或者1。也正是因為所有的操作均是在微觀情況下進行，所以如果硬碟在高速運行的同時受到外力的震盪，將會有可能因為磁頭拍擊磁碟表面而造成不可挽回的數據損失。除此之外，磁顆粒的單軸異向性和體積會明顯的磁顆粒的熱穩定性，而熱穩定性的高低則決定了磁顆粒狀態的穩定性，也就是決定了所儲存數據的正確性和穩定性。但是，磁顆粒的單軸異向性和體積也不能一味地提高，它們受限於磁頭能提供的寫入場以及介質信噪比的限制。

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，每個扇區可以存放512個位元組的信息，磁碟驅動器在向磁碟讀取和寫入數據時，要以扇區為單位。1.44MB3.5英寸的軟盤，每個磁軌分為18個扇區。

柱面

硬碟通常由重疊的一組碟片構成，每個盤面都被劃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。所謂硬碟的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁頭）、Sector（扇區），只要知道了硬碟的CHS的數目，即可確定硬碟的容量，硬碟的容量=柱面數磁頭數扇區數512B。

邏輯結構

硬碟的容量還非常小的時候，人們採用與軟盤類似的結構生產硬碟。也就是硬碟碟片的每一條磁軌都具有相同的扇區數。由此產生了所謂的3D參數 (Disk Geometry). 既磁頭數(Heads)，柱面數(Cylinders)，扇區數(Sectors)，以及相應的定址方式。

其中：磁頭數(Heads)表示硬碟總共有幾個磁頭,也就是有幾面碟片, 最大為 255 (用 8 個二進制位存儲)；柱面數(Cylinders) 表示硬碟每一面碟片上有幾條磁軌,最大為 1023(用 10 個二進制位存儲)；每個扇區一般是 512個位元組, 理論上講這不是必須的,但好像沒有取別的值的。所以磁碟最大容量為：255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 8024 GB ( 1M =1048576 Bytes )或硬碟廠商常用的單位：255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8414 GB ( 1M =1000000 Bytes )

在 CHS定址方式中，磁頭，柱面，扇區的取值范圍分別為 0到 Heads - 1。0 到 Cylinders - 1。 1 到 Sectors (注意是從 1 開始)。

基本 Int 13H 調用簡介

BIOS Int 13H 調用是 BIOS提供的磁碟基本輸入輸出中斷調用，它可以完成磁碟(包括硬碟和軟盤)的復位，讀寫，校驗，定位，診，格式化等功能。它使用的就是CHS 定址方式， 因此最大識能訪問 8 GB 左右的硬碟 (本文中如不作特殊說明，均以 1M = 1048576 位元組為單位)。

5. 電腦硬碟是由什麼做成的請用學過的物理知識解釋原理

由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成。這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料。

絕大多數硬碟都是固定硬碟，被永久性地密封固定在硬碟驅動器中。早期的硬碟存儲媒介是可替換的，不過今日典型的硬碟是固定的存儲媒介，被封在硬碟里 （除了一個過濾孔，用來平衡空氣壓力）。

(5)電腦硬碟結構材料擴展閱讀

硬碟的轉速：是指硬碟主軸電機的轉動速度，一般以每分鍾多少轉來表示（RpM），硬碟的主軸馬達帶動碟片高速旋轉，產生浮力使磁頭飄浮在碟片上方。要將所要存取資料的扇區帶到磁頭下方，轉速越快，等待時間也就越短。

硬碟的數據傳輸率：數據傳輸率，它又包括了外部數據傳輸率，和內部數據傳輸率兩種，常說的ATA100中的100就代表著這塊硬碟的外部數據傳輸率理論值是100MB/s，指的是電腦通過數據匯流排從硬碟內部緩存區中所讀取數據的最高速率。

6. 請敘述硬碟的結構特點

1、固態硬碟

固態硬碟(Solid State Drives)，是用固態電子存儲晶元陣列而製成的硬碟，第一塊固態硬碟於1989年問世，。固態硬碟主體其實就是一塊電腦B板，而這塊電腦B板上最基本的配件就是主控晶元，緩存晶元(部分低端硬碟無緩存晶元)和用於存儲數據的快閃記憶體晶元。主控晶元是固態硬碟的大腦，相當於電腦的處理器，其作用在於一方面合理調配數據在各個快閃記憶體晶元上的負荷，另一方面承擔了整個數據中轉，連接快閃記憶體晶元和外部介面。主控晶元旁邊是緩存晶元，緩存晶元輔助主控晶元進行數據處理。目前個別廠商為了降低成本，省去這塊緩存晶元。快閃記憶體晶元為主要的存儲信息介質。

固態硬碟具有快速讀寫、質量輕、能耗低、防震抗摔性好、工作溫度范圍大以及體積小等優點，主要缺點為價格仍比較昂貴，容量較低(目前 最大容量僅為4TB )，一旦硬體損壞數據較難恢復等。

2、機械硬碟

機械硬碟(Hard Disk Drive)，即傳統普通硬碟，它的構成主要由碟片，磁頭，碟片轉軸、控制電機，磁頭控制器，數據轉換器，介面，緩存等。機械硬碟中所有的碟片都裝在一個旋轉軸上，每張碟片之間是平行的，在每個碟片的存儲面上有一個磁頭，磁頭與碟片之間的距離比頭發絲的直徑還小，所有的磁頭聯在一個磁頭控制器上，由磁頭控制器負責各個磁頭的運動。碟片每分鍾幾千轉的高速旋轉，磁頭就可以定位在碟片的指定位置上進行數據的讀寫操作。信息通過離磁性表面很近的磁頭，由電磁流來改變極性方式被電磁流寫到磁碟上，信息可以通過相反的方式讀取。

說到機械硬碟不得不提的另一個名詞就是液態硬碟。液態硬碟，液態軸承馬達硬碟，它是機械硬碟的升級版。很多朋友認為液態硬碟是指存儲介質液態化，其實是單指軸承採用油膜而不是滾珠的硬碟，存儲原理與傳統機械硬碟相同，所以說它是傳統硬碟的升級版。液態硬碟目前主要應用於企業級和軍工存儲，雖然 相對於固態硬碟雖然沒那麼先進便捷，但是它的價格比固態硬碟要實惠。
3、混合硬碟

混合硬碟是一塊機械硬碟與固態硬碟的結合體，它除了機械硬碟必備的元件外，還添加了快閃記憶體顆粒，用於提高存儲性能。混合硬碟採用了容量較小的快閃記憶體顆粒來存儲常用常用文件，通常採用MLC顆粒，容量通常在8到16GB之間。而磁碟才是最為重要的存儲介質，快閃記憶體僅起到了緩沖作用，將更多的常用文件保存到快閃記憶體內減小尋道時間提升效率。

混合硬碟主要的兩種工作方式為固態硬碟緩存加速和固態硬碟緩存記憶。固態硬碟緩存加速是將獨立的固態硬碟作為緩存，這個緩存相當於降低速度的內存，用戶用起來相當過癮，整個機械硬碟擁有固態硬碟的速度。固態硬碟緩存記憶是將固態硬碟作為記憶緩存，並非全盤接收全部活動的數據，而是有選擇性的預存數據，把使用頻率高 的各種應用、數據預存到固態硬碟緩存，這個緩存具備學習和記憶功能，它預存的數據不會因為關機而消失。目前電腦廠商大部分產品採用的就是混合硬碟，至於混合硬碟的優劣，不做過多的評價，用戶滿意才是王道。

7. 簡述硬碟的內部結構和組成部分

硬碟的內部結構包括磁頭、磁軌、扇區、柱面。

（1）磁頭

磁頭是硬碟技術中最重要和最關鍵的一環。MR磁頭最為廣泛應用，MR磁頭即磁阻磁頭，採用分離式的磁頭結構，可以針對兩者的不同特性分別進行優化，以得到最好的讀/寫性能。

（2）磁軌

磁軌無法用肉眼看到，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。

（3）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，每個扇區可以存放512個位元組的信息，磁碟驅動器在向磁碟讀取和寫入數據時，要以扇區為單位。

（4）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。

(7)電腦硬碟結構材料擴展閱讀

使用注意事項

硬碟在工作的時候，千萬不要強行關掉電源。在硬碟工作的時候關掉電源，會導致硬碟的物理損壞，而且也會丟失數據。

另外，在硬碟中有高速運轉的部件，如果一旦強行關機的話高速運轉的碟片就會突然停止，而在關機後又馬上開機的話，就更有可能造成硬碟的損壞，所以，在關機後不要馬上再次打開電腦，至少在半分鍾以後再打開。

在硬碟工作的時候要盡量避免它的震盪，因為磁頭與磁片的距離非常近，如果遭到劇烈的震盪會導致磁頭敲打磁片，有可能磁頭會劃傷磁片，也可能會導致磁頭的徹底損壞，使整個硬碟無法使用。

在使用硬碟的過程當中，經常會在「磁碟空間管理」當中進行壓縮，把硬碟用此程序進行壓縮。這樣會導致壓縮卷文件不斷增大，所隊也隨之減慢，讀寫次數增多，就會引起硬碟的發熱量和穩定性產生影響，導致使用壽命的減少，所以，如果硬碟夠用的話就沒有必要使用這個程序。

8. 電腦硬碟有哪些組成部分

1．盤體

盤體從物理的角度分為磁面（Side）、磁軌（Track）、柱面（Cylinder）與扇區（Sector）等4個結構。磁面也就是組成盤體各碟片的上下兩個盤面，第一個碟片的第一面為0磁面，下一個為1磁面；第二個碟片的第一面為2磁面，以此類推……。磁軌也就是在格式化磁碟時碟片上被劃分出來的許多同心圓。最外層的磁軌為0道，並向著磁面中心增長。事實上，硬碟的盤體結構與大家熟悉的軟盤非常類似。只不過其碟片是由多個重疊在一起並由墊圈隔開的碟片組成，而且碟片採用金屬圓片（IBM曾經採用玻璃作為材料），表面極為平整光滑，並塗有磁性物質。

2．讀寫磁頭組件

讀寫磁頭組件由讀寫磁頭、傳動手臂、傳動軸三部分組成。在具體工作時，磁頭通過傳動手臂和傳動軸以固定半徑掃描碟片，以此來讀寫數據。磁頭是集成工藝製成的多個磁頭的組合，採用非接觸式結構。硬碟加電後，讀寫磁頭在高速旋轉的磁碟表面飛行，飛高間隙只有0.1～0.3μm，可以獲得極高的數據傳輸率。新型MR（Magnetoresistive heads） 磁阻磁頭採用讀寫分離的磁頭結構，寫操作時使用傳統的磁感應磁頭，讀操作則採用MR磁頭。

3．磁頭驅動機構

對於硬碟而言，磁頭驅動機構就好比是一個指揮官，它控制磁頭的讀寫，直接為傳動手臂與傳動軸傳送指令。磁頭驅動機構主要由音圈電機、磁頭驅動小車和防震動機構組成。磁頭驅動機構對磁頭進行正確的驅動，在很短的時間內精確定位到系統指令指定的磁軌上，保證數據讀寫的可靠性。一般而言，磁頭機構的電機有步進電機、力矩電機和音圈電機三種，現在硬碟多採用音圈電機驅動。音圈是中間插有與磁頭相連的磁棒的的線圈，當電流通過線圈時，磁棒就會發生位移，進而驅動裝載磁頭的小車，並根據控制器在盤面上磁頭位置的信息編碼來得到磁頭移動的距離，達到准確定位的目的。

4．主軸組件

硬碟的主軸組件主要是軸承和馬達，可以籠統地認為軸承決定一款硬碟的噪音表現，而馬達決定性能。當然，這樣說並不完全，但是基本上表達了這兩項內容在硬碟中的重要地位。從滾珠軸承到油浸軸承再到液態軸承，硬碟軸承處於不斷的改良當中，目前液態軸承已經成為絕對的主流市場。由於採用液體作為軸承，所以金屬之間不直接摩擦，這樣一來除了延長了主軸點解的壽命、減少發熱之外，最重要一點是實現了硬碟雜訊控制的突破。不過需要指出的是，採用液態軸承對於性能並沒有任何好處，甚至反而會延長尋道時間。對於PC設備而言，似乎噪音與性能是一對永遠難以平衡的矛盾。

9. 電腦硬碟是由什麼材料製造的,利用學過的物理知識解釋其工作原理

硬碟是電腦主要的存儲媒介之一，由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成。碟片外覆蓋有鐵磁性材料。
硬碟有固態硬碟（SSD 盤，新式硬碟）、機械硬碟（HDD 傳統硬碟）、混合硬碟（HHD 一塊基於傳統機械硬碟誕生出來的新硬碟）。SSD採用快閃記憶體顆粒來存儲，HDD採用磁性碟片來存儲，混合硬碟(HHD: Hybrid Hard Disk)是把磁性硬碟和快閃記憶體集成到一起的一種硬碟。絕大多數硬碟都是固定硬碟，被永久性地密封固定在硬碟驅動器中。
磁頭復位節能技術：通過在閑時對磁頭的復位來節能。
多磁頭技術：通過在同一碟片上增加多個磁頭同時的讀或寫來為硬碟提速，或同時在多碟片同時利用磁頭來讀或寫來為磁碟提速，多用於伺服器和資料庫中心。
作為計算機系統的數據存儲器，容量是硬碟最主要的參數。
硬碟的容量以兆位元組（MB/MiB）、千兆位元組（GB/GiB）或百萬兆位元組（TB/TiB)為單位，而常見的換算式為：1TB=1024GB,1GB=1024MB而1MB=1024KB。但硬碟廠商通常使用的是GB，也就是1G=1000MB，而Windows系統，就依舊以「GB」字樣來表示「GiB」單位（1024換算的），因此我們在BIOS中或在格式化硬碟時看到的容量會比廠家的標稱值要小。
硬碟的容量指標還包括硬碟的單碟容量。所謂單碟容量是指硬碟單片碟片的容量，單碟容量越大，單位成本越低，平均訪問時間也越短。
一般情況下硬碟容量越大，單位位元組的價格就越便宜，但是超出主流容量的硬碟略微例外。
在我們買硬碟的時候說是500G的，但實際容量都比500G要小的。因為廠家是按1MB=1000KB來換算的，所以我們買新硬碟，比買時候實際用量要小點的。

物理結構
磁頭
磁頭是硬碟中最昂貴的部件，也是硬碟技術中最重要和最關鍵的一環。傳統的磁頭是讀寫合一的電磁感應式磁頭，但是，硬碟的讀、寫卻是兩種截然不同的操作，為此，這種二合一磁頭在設計時必須要同時兼顧到讀/寫兩種特性，從而造成了硬碟設計上的局限。而MR磁頭（Magnetoresistive heads），即磁阻磁頭，採用的是分離式的磁頭結構：寫入磁頭仍採用傳統的磁感應磁頭（MR磁頭不能進行寫操作），讀取磁頭則採用新型的MR磁頭，即所謂的感應寫、磁阻讀。這樣，在設計時就可以針對兩者的不同特性分別進行優化，以得到最好的讀/寫性能。另外，MR磁頭是通過阻值變化而不是電流變化去感應信號幅度，因而對信號變化相當敏感，讀取數據的准確性也相應提高。而且由於讀取的信號幅度與磁軌寬度無關，故磁軌可以做得很窄，從而提高了碟片密度，達到每平方英寸200MB，而使用傳統的磁頭只能達到每平方英寸20MB，這也是MR磁頭被廣泛應用的最主要原因。MR磁頭已得到廣泛應用，而採用多層結構和磁阻效應更好的材料製作的GMR磁頭（Giant Magnetoresistive heads）也逐漸開始普及。
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相互產生影響，同時也為磁頭的讀寫帶來困難。一張1.44MB的3.5英寸軟盤，一面有80個磁軌，而硬碟上的磁軌密度則遠遠大於此值，通常一面有成千上萬個磁軌。磁軌的磁化方式一般由磁頭迅速切換正負極改變磁軌所代表的0和1。
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，每個扇區可以存放512個位元組的信息，磁碟驅動器在向磁碟讀取和寫入數據時，要以扇區為單位。1.44MB3.5英寸的軟盤，每個磁軌分為18個扇區。
柱面
硬碟通常由重疊的一組碟片構成，每個盤面都被劃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單面上的磁軌數是相等的。無論是雙盤面還是單盤面，由於每個盤面都只有自己獨一無二的磁頭，因此，盤面數等於總的磁頭數。所謂硬碟的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁頭）、Sector（扇區），只要知道了硬碟的CHS的數目，即可確定硬碟的容量，硬碟的容量=柱面數*磁頭數*扇區數*512B。

10. 硬碟的內部磁碟是什麼材料做

硬碟目前有兩類
1、機械硬碟內部硬碟碟片是以堅固耐用的材料為盤基，將磁粉附著在鋁合金(新材料也有用玻璃)圓碟片的表面上，表面被加工的相當平滑。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。
2、SSD的主體其實就是一塊PCB板，而這塊PCB板上最基本的部件就是控制晶元，緩存晶元和用於存儲數據的快閃記憶體晶元。