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硬盘采用的存储技术是什么

发布时间: 2022-07-05 22:37:17

硬盘存储器采用温彻斯特技术,主要技术在于把什么放在一个容器内

温彻斯特硬盘

个人电脑上的硬盘。当然,没有一块硬盘能如此长寿。早在1956年,国际商用机器公司(IBM)发明了世界上第一个磁盘存储系统IBM 305 RAMAC,这个只有5MB的存储设备却拥有50个24英寸的盘片。在那个时代,RAMAC是令人吃惊的计算机设备——就其笨拙程度而言,在今天毫无疑问也是令人吃惊的。

1973年,IBM研制成功了一种新型的硬盘IBM 3340。这种硬盘拥有几个同轴的金属盘片,盘片上涂着磁性材料。它们和可以移动的磁头共同密封在一个盒子里面,磁头能从旋转的盘片上读出磁信号的变化--这就是我们今天是用的硬盘的祖先,IBM把它叫做温彻斯特硬盘。

IBM 3340

“温彻斯特”这个名字还有个小小的来历。IBM 3340拥有两个30MB的存储单元,而当时一种很有名的“温彻斯特来复枪”的口径和装药也恰好包含了两个数字“30”。于是这种硬盘的内部代号就被定为“温彻斯特”。

有趣的事实 Interesting Facts

■一个普通的硬盘磁头相对盘片的移动速度可以达到每小时数百公里。
■世界上第一块温彻斯特硬盘IBM 3340的容量是60M,而今天主流硬盘的容量大约是它的1000倍。

温彻斯特硬盘采用了一个了不起的技术:它的磁头并不与盘片接触。可以想象,如果要提高存取数据的速度,硬盘的盘片就应该越转越快。但是如果磁头与盘片接触,那么无论采用什么材料都不可能胜任这种工作。技术人员想到让磁头在盘片上方“飞行”,与盘片保持一个非常近的距离。这个想法是可行的,因为盘片高速旋转会产生流动的风,只要磁头的形状合适,它就能像飞机一样飞行。这样,盘片就能旋转的很快而不必担心磨擦造成的灾难。磁头被固定在一个能沿盘片径向运动的臂上。由于磁头相对盘片高速运动,并且二者距离很近,哪怕是一丁点灰尘也会造成磁盘的损坏。所以,盘片、磁头和驱动机构被密封在了一个盒子里。

1980年,希捷(Seagate)公司制造出了个人电脑上的第一块温彻斯特硬盘,这个硬盘与当时的软驱体积相仿,容量5MB(可以想象,这种容量在今天什么也做不了,但是在当时对于个人电脑却是个天文数字)。

硬盘容量的提高依赖于磁头的灵敏度。如果磁头越灵敏,就能在单位面积的区域上读出更多的信息。80年代的硬盘使用所谓的薄膜磁头,后来,研究人员找到了一种材料,这种材料的电阻能随磁场的变化而变化,这就是现在通用的“磁阻”磁头。高灵敏度的磁头为高密度的存储提供了可能。

今天,尽管我们的硬盘能够储存数十甚至上百GB的信息,它们的实质与1973年IBM发明的温彻斯特硬盘没有区别。那个盛有高速旋转的碟子的方盒,仍然是快速大量存取数据的最好选择

Ⅱ 硬盘是基于什么原理的存储器

先说一下现代硬盘的工作原理,现在的硬盘,无论是IDE还是SCSI,采用的都是“温彻思特”技术,都有以下特点:

1、磁头,盘片及运动机构密封.
2、固定并高速旋转的镀磁盘片表面平整光滑.
3、磁头沿盘片径向移动.
4、磁头对盘片接触式启停,但工作时呈飞行状态不与盘片直接接触.

盘片:硬盘盘片是将磁粉附着在铝合金(新材料也有用玻璃)圆盘片的表面上.这些磁粉被划分成称为磁道的若干个同心圆,在每个同心圆的磁道上就好像有无数的任 意排列的小磁铁,它们分别代表着0和1的状态.当这些小磁铁受到来自磁头的磁力影响时,其排列的方向会随之改变.利用磁头的磁力控制指定的一些小磁铁方 向,使每个小磁铁都可以用来储存信息.

盘体:硬盘的盘体由多个盘片组成,这些盘片重叠在一起放在一个密封的盒中,它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转,其每分钟转速达3600,4500,5400,7200甚至以上.

磁头:硬盘的磁头用来读取或者修改盘片上磁性物质的状态,一般说来,每一个磁面都会有一个磁头,从最上面开始,从0开始编号.磁头在停止工作时,与磁盘是接 触的,但是在工作时呈飞行状态.磁头采取在盘片的着陆区接触式启停的方式,着陆区不存放任何数据,磁头在此区域启停,不存在损伤任何数据的问题.读取数据 时,盘片高速旋转,由于对磁头运动采取了精巧的空气动力学设计,此时磁头处于离盘面数据区0.2---0.5微米高度的”飞行状态“.既不与盘面接触造成 磨损,又能可靠的读取数据.

电机:硬盘内的电机都为无刷电机,在高速轴承支撑下机械磨损很小,可以长时间连续工作.高速旋转的盘体产生了 明显的陀螺效应,所以工作中的硬盘不宜运动,否则将加重轴承的工作负荷.硬盘磁头的寻道饲服电机多采用音圈式旋转或者直线运动步进电机,在饲服跟踪的调节 下精确地跟踪盘片的磁道,所以在硬盘工作时不要有冲击碰撞,搬动时要小心轻放.

Ⅲ 固态硬盘的存储介质和原理是什么

1、固态硬盘原理是一种主要以闪存(NAND Flash)作为永久性存储器的计算机存储设备,此处固态主要相对于以机械臂带动磁头转动实现读写操作的磁盘而言,NAND或者其他固态存储以电位高低或者相位状态的不同记录0和1。

2、固态硬盘介质采用SATA 3、M.2或者PCI Express、mSATA、U.2、ZIF、IDE、CF、CFast等接口。但由于价格及存储空间与机械硬盘有巨大差距,固态硬盘当前仍无法完全取代机械式硬盘。

(3)硬盘采用的存储技术是什么扩展阅读

固态硬盘特点

1、固态硬盘和机械硬盘相比读写速度远远胜出,这也是其最主要的功能,还具有低功耗、无噪音、抗震动、低热量的特点,这些特点可以延长靠电池供电的计算机设备运转时间。

2、固态硬盘防震抗摔性传统硬盘都是磁盘型的,数据储存在磁盘扇区里。而固态硬盘是使用闪存颗粒(即mp3、U盘等存储介质)制作而成,所以SSD固态硬盘内部不存在任何机械部件。

Ⅳ 移动硬盘属于什么存储器

移动硬盘属于移动存储设备。

常见的可移动存储设备

1、PD光驱

PD光盘采用相变光方式,其数据再生原理与CD光盘一样,是根据反射光量的差以1和0来判别信号。PD光盘与CD光盘形状一样,为了保护盘面数据而装在盒内使用。

PD光盘系统采用了在计算机、工作站环境中被广泛使用,与软盘、硬盘同样数据构造的单元格式,而且还采用了在计算机环境内立即可被使用的512bit/单元的MCAV格式,采用该格式可比采用CLV格式的CD-R/CD-RW更高速地进行读写操作,并实现了寻找速度的高速化。

2、MO(MagnetoOptical)

从MO系统的性能来看,可达到了完全在MO上运行,而不用加载到HDD上的水平。这就大大拓宽了MO的应用领域。这也使得MO具有了更强的技术生命力和市场竞争力。

目前的介质技术已使得MO光盘的速度、可靠性、位存储价格、可重写次数、存档时间等方面,达到了令人比较满意的水平。这些特点使得MO在与纯光记录设备CDRW/DVD-RAM的竞争中,处于不可替代的地位。

3、活动硬盘

一般活动硬盘同样采用Winchester硬盘技术,所以具有固定硬盘的基本技术特征,速度快,平均寻道时间在12毫秒左右,数据传输率可达10M/s,容量从230MB到4.7GB。活动硬盘的盘片和软盘一样,是可以从驱动器中取出和更换的,存储介质是盘片中的磁合金盘片。

根据容量不同,活动硬盘的盘片结构分为单片单面、单片双面和双片双面三种,相应驱动器就有单磁头、双磁头和四磁头之分。活动硬盘接口方式现有内置SCSI、内置EIDE、外置SCSI和外置并口等四种方式。用户可以根据自己的需求和计算机的配置情况选择不同的接口方式。

4、U盘

u盘,全称“USB接口闪存盘”,英文名“USB flash disk”。U盘的称呼最早来源于朗科公司生产的一种新型存储设备,名曰“优盘”,也叫“U盘”,使用USB接口进行连接。USB接口就连到电脑的主机后,U盘的资料就可放到电脑上了。

电脑上的数据也可以放到U盘上,很方便。而之后生产的类似技术的设备由于朗科已进行专利注册,而不能再称之为“优盘”,而改称谐音的“U盘”或形象的称之为“闪存”“闪盘”等。后来U盘这个称呼因其简单易记而广为人知,而直到现在这两者也已经通用,并对它们不再作区分。

(4)硬盘采用的存储技术是什么扩展阅读:

移动存储设备的特点:

移动存储设备具有高度集成、快速存取、方便灵活、性价优良、容易保存等性能。从存储介质上来区分。

移动存储设备大致分为磁介质存储(如ZIP、LS-120、USB移动硬盘等)、光介质存储(如CD-RW、dvd、MO)和闪存介质存储(如USB闪存盘、各种闪存卡)三种。磁介质存储由于价格高、标准众多,因而较难普及。

光介质存储是较为成熟的移动存储解决方案,尤其适合于PC与PC之间的数据交换。基于半导体技术的闪存(Flash Memory)是较为理想的一种移动存储技术。

它可以满足计算机应用过程中对低功耗、高可靠性、高存储密度、高读写速度的要求。在价格、可靠性、容量等方面都能满足普通用户的要求,同时又是数字消费产品普遍采用的存储介质。

Ⅳ 硬盘存储相似相似的物理存储技术是什么

硬盘的物理结构和工作原理

硬盘的结构可分为外部结构和内部结构。
下面就西数500G的硬盘为例,来讲解一下硬盘的结构。
硬盘外部结构
硬盘的外部结构主要包括金属固定面板、控制电路板和接口三部分。以下实物图拍摄:(用了美图秀秀,不仅脸蛋漂亮连硬盘都变的很漂亮,好刘濞啊。)

金属固定面板
硬盘外部会有一个金属的面板,用于保护整个硬盘。
金属面板和地板结合成一个密封的整体,保证硬盘盘体和机构的稳定运行。

控制电路板

这个电路板是硬盘的控制电路板。该电路板上的电子元器件大多采用贴片式元件焊接,这些电子元器件组成了功能不同的电子电路,这些电路包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。在电路板上有几个主要的芯片:主控芯片、BIOS芯片、缓存芯片、电机驱动芯片。

接口

在硬盘的顶端会有几个不同的硬盘接口,这些接口主要包括电源插座接口、数据接口和主、从跳线接口,其中电源插口与主机电源相联,为硬盘工作提供电力保证。中间的主、从盘跳线接口,用以设置主、从硬盘,即设置硬盘驱动器的访问顺序。
硬盘内部结构

硬盘内部主要包括磁头组件、磁头驱动组件、盘体、主轴组件、前置控制电路等。
(1) 磁头组件
磁头组件包括读写磁头、传动手臂、传动轴三部分组成。

磁头组件中最主要的部分是磁头,另外的两个部分可以看作是磁头的辅助装置。传动轴带动传动臂,使磁头到达指定的位置。
磁头是硬盘中对盘片进行读写工作的工具,是硬盘中最精密的部位之一。磁头是用线圈缠绕在磁芯上制成的,工作原理则是利用特殊材料的电阻值会随着磁场变化的原理来读写盘片上的数据。硬盘在工作时,磁头通过感应旋转的盘片上磁场的变化来读取数据;通过改变盘片上的磁场来写入数据。为避免磁头和盘片的磨损,在工作状态时,磁头悬浮在高速转动的盘片上方,间隙只有0.1~0.3um,而不是盘片直接接触,在电源关闭之后,磁头会自动回到在盘片上着陆区,此处盘片并不存储数据,是盘片的起始位置,如图,为磁头组件及磁头驱动组件。

(2) 磁头驱动组件

磁头的移动是靠磁头驱动组件实现的,硬盘寻道时间的长短与磁头驱动组件关系非常密切。磁头的驱动机构由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成,高精度的轻型磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位,并能在很短时间内精确定位系统指令指定的磁道,保证数据读写的可靠性。电磁线圈电机包含着一块永久磁铁,该磁铁的磁力很强,对于传动手臂的运动起着关键性的作用。防震装置是为了避免磁头将盘片刮伤等情况的发生而设计的。图为磁头驱动组件。

(3) 盘片与主轴组件

盘片是硬盘存储数据的载体,盘片是在铝合金或玻璃基底上涂覆很薄的磁性材料、保护材料和润滑材料等多种不同作用的材料层加工而成,其中磁性材料的物理性能和磁层机构直接影响着数据的存储密度和所存储数据的稳定性。金属盘片具有很高的存储密度、高剩磁及高娇顽力;玻璃盘片比普通金属盘片在运行时具有更好的稳定性。如图。为硬盘的盘片和主轴组件。
主轴组件包括主轴部件轴瓦和驱动电机等。随着硬盘容量的扩大和速度的提高,主轴电机的速度也在不断提升,有厂商开始采用精密机械工业的液态轴承机电技术,这种技术的应用有效地降低了硬盘工作噪音。
(4) 前置控制电路
前置放大电路控制磁头感应的信号、主轴电机调速、磁头驱动和伺服定位等,由于磁头读取的信号微弱,将放大电路密封在腔体内可减少外来信号的干扰,
提高操作指令的准确性,如图所示硬盘前置控制电路。
1.
2. 硬盘逻辑结构
新买来的硬盘是不能直接使用的,必须对它进行分区进行格式化才能存储数据。经过格式化分区后,逻辑上每个盘片的每一面都会被分为磁道、扇区、柱面这几个虚拟的概念,并非像切豆腐一样真的进行切割。如图所示为硬盘划分的逻辑结构图。另外,不同的硬盘中盘片数不同,一个盘片有两面,这两面都能存储数据,每一面都会对应一个磁头,习惯上将盘面数计为磁头数,用来计算硬盘容量。
扇区、磁道(或柱面)和磁头数构成了硬盘结构的基本参数,用这些参数计算硬盘的容量,其计算公式为:
存储容量=磁头数X磁道(柱面)数X每道扇区数X每扇区字节数

(1) 磁道

当磁盘旋转时,磁头若保持在一个位置上,则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹,这些圆形轨迹就叫磁道。磁道上的磁道是一组记录密度不同的同心圆,如图。磁表面存储器是在不同形状(如盘状、带状等)的载体上,涂有磁性材料层,工作时,靠载磁体高速运动,由磁头在磁层上进行读写操作,信息被记录在磁层上,这些信息的轨迹就是磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的,因为他们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区,磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的,这是因为磁化单元相隔太近时磁性会产生相互影响,同时也为磁头的读写带来困难,通常盘片的一面有成千上万个磁道。
(2) 扇区

分区格式化磁盘时,每个盘片的每一面都会划分很多同心圆的磁道,而且还会将每个同心圆进一步的分割为多个相等的圆弧,这些圆弧就是扇区。为什么要进行扇区的划分呢?因为,读取和写入数据的时候,磁盘会以扇区为单位进行读取和写入数据,即使电脑只需要某个扇区内的几个字节的文件,也必须一次把这几个字节的数据所在的扇区中的全部512字节的数据全部读入内存,然后再进行筛选所需数据,所以为了提高电脑的运行速度,就需要对硬盘进行扇区划分。另外,每个扇区的前后两端都会有一些特定的数据,这些数据用来构成扇区之间的界限标志,磁头通过这些界限标志来识别众多的扇区。
(3) 柱面

硬盘通常由一个或多个盘片构成,而且每个面都被划分为数目相等的磁道,并从外缘开始编号(即最边缘的磁道为0磁道,往里依次累加)。如此磁盘中具有相同编号的磁道会形成一个圆柱,此圆柱称为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有一个磁头,因此,盘面数等于总的磁头数。
一、不同种类的硬盘
硬盘的种类比较多,若是按照硬盘接口类型的不同来分,大致可以分为IDE硬盘、SATA硬盘、SCSI硬盘、移动硬盘、固态硬盘。
硬盘按照其工作形式的不同可以分为两种,一种是机械硬盘,另一种是固态硬盘。比较常见的机械硬盘按照其接口形式的不同可以分为IDE硬盘、SATA硬盘、SCSI硬盘三种。
1. IDE硬盘

IDE(Integrated Drive Electronics)硬盘是指采用IDE接口的硬盘。如图,为IDE硬盘。IDE是所有现存并行ATA接口规格的统称。这种硬盘相对来说价格低廉、兼容性强、工作稳定、容量大、噪音低,应用比较多。但是,这种硬盘采用并行数据传输方式,传输速度的不断提升使得信号干扰逐渐变强,不利于数据的传输。
2.SATA硬盘

SATA(Serial Advande Technology Attachment)硬盘是指采用SATA接口的硬盘,如图,为SATA硬盘。SATA接口采用串行数据传输方式,理论上传输速度比IDE接口要快很多,解决了IDE硬盘数据传输信号干扰限制传输速率的问题,并且采用该接口的硬盘支持热插拔,执行率也很高。
3. SCSI硬盘

SCSI(Small Computer System Interface)硬盘就是采用SCSI接口的硬盘,采用这种接口的硬盘主要用于服务器,如图为SCIS硬盘。这种接口共有50针,外观和普通硬盘接口有些相似。SCSI硬盘和普通IDE硬盘相比有很多优点:接口速度快,并且由于主要用于服务器,因此硬盘本身的性能也比较高,硬盘转速快,缓存容量大,CPU占用率低,扩展性远优于IDE硬盘,并且同样支持热插拔。
4. 固态硬盘

固态硬盘(Solid State Disk)用固态电子存储芯片列阵而制成的硬盘,如图,所示为固态硬盘,它主要由控制单元和存储单元(FLASH芯片)组成。固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同,在产品外形和尺寸上与普通硬盘几乎一致。固态硬盘的存储介质分为两种,一种是采用闪存(FLASH芯片)作为存储介质,另外一种是采用DRAM作为存储介质。广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域。但是,由于固态硬盘的成本比较高,销售价格相对较高,所以还没有得到普及。

Ⅵ 硬盘储存原理(详细)

硬盘工作原理:
现在的硬盘,无论是IDE还是SCSI,采用的都是"温彻思特“技术,都有以下特点:
1。磁头,盘片及运动机构密封。
2。固定并高速旋转的镀磁盘片表面平整光滑。
3。磁头沿盘片径向移动。
4。磁头对盘片接触式启停,但工作时呈飞行状态不与盘片直接接触。
盘片:
硬盘盘片是将磁粉附着在铝合金(新材料也有用玻璃)圆盘片的表面上.这些磁粉被划分成称为磁道的若干个同心圆,在每个同心圆的磁道上就好像有无数的任意排列的小磁铁,它们分别代表着0和1的状态。当这些小磁铁受到来自磁头的磁力影响时,其排列的方向会随之改变。利用磁头的磁力控制指定的一些小磁铁方向,使每个小磁铁都可以用来储存信息。
盘体:
硬盘的盘体由多个盘片组成,这些盘片重叠在一起放在一个密封的盒中,它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转,其每分钟转速达3600,4500,5400,7200甚至以上。
磁头:
硬盘的磁头用来读取或者修改盘片上磁性物质的状态,一般说来,每一个磁面都会有一个磁头,从最上面开始,从0开始编号。磁头在停止工作时,与磁盘是接触的,但是在工作时呈飞行状态。磁头采取在盘片的着陆区接触式启停的方式,着陆区不存放任何数据,磁头在此区域启停,不存在损伤任何数据的问题。读取数据时,盘片高速旋转,由于对磁头运动采取了精巧的空气动力学设计,此时磁头处于离盘面数据区0.2---0.5微米高度的”飞行状态“。既不与盘面接触造成磨损,又能可靠的读取数据。
电机:
硬盘内的电机都为无刷电机,在高速轴承支撑下机械磨损很小,可以长时间连续工作。高速旋转的盘体产生了明显的陀螺效应,所以工作中的硬盘不宜运动,否则将加重轴承的工作负荷。硬盘磁头的寻道饲服电机多采用音圈式旋转或者直线运动步进电机,在饲服跟踪的调节下精确地跟踪盘片的磁道,所以在硬盘工作时不要有冲击碰撞,搬动时要小心轻放。

Ⅶ 硬盘属于什么存储器

硬盘属于外设存储器。

外储存器是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器,此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。

硬盘是计算机中最重要的存储器之一。计算机需要正常运行所需的大部分软件都存储在硬盘上。因为硬盘存储的容量较大,区别于内存、光盘。硬盘是电脑上使用使用坚硬的旋转盘片为基础的存储设备。它在平整的磁性表面存储和检索数字数据。

(7)硬盘采用的存储技术是什么扩展阅读:

计算机的存储类型,在计算机的组成结构中,存储器是其中最重要的部分之一。计算机所用存储器都属于半导体材质范畴,它赋予计算机记忆功能,用来存储程序和数据。

存储器的种类很多,按其用途可分为主存储器(又叫“内存储器”,简称“内存”)和辅助存储器(又称“外存储器”,简称“外存”)。外存简单来说就是日常所说的“存储”,主要分为固态硬盘跟机械硬盘。内存是可以进行高速读写的储存器,包括常见的内存条、显卡内存(又叫“显存”)。

计算机正常工作时,CPU所需的数据从机械硬盘或者固态硬盘中被调取,暂时存放在内存中,CPU从内存中把数据取出并进行处理,处理好之后再放回到内存中,在被需要时,计算机从内存中被调用这些数据,用于图像显示或者高性能计算等。

Ⅷ 硬盘存储介质是什么

固态硬盘的存储介质分为两种,一种是采用闪存(FLASH芯片)作为存储介质,另外一种是采用DRAM作为存储介质。
基于闪存的固态硬盘(IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk):采用FLASH芯片作为存储介质,这也是我们通常所说的SSD。它的外观可以被制作成多种模样,例如:笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、优盘等样式。这种SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动,而且数据保护不受电源控制,能适应于各种环境,但是使用年限不高,适合于个人用户使用。在基于闪存的固态硬盘中,存储单元又分为两类:SLC(Single Layer Cell 单层单元)和MLC(Multi-Level Cell多层单元)。SLC的特点是成本高、容量小、但是速度快,而MLC的特点是容量大成本低,但是速度慢。MLC的每个单元是2bit的,相对SLC来说整整多了一倍。不过,由于每个MLC存储单元中存放的资料较多,结构相对复杂,出错的几率会增加,必须进行错误修正,这个动作导致其性能大幅落后于结构简单的SLC闪存。此外,SLC闪存的优点是复写次数高达100000次,比MLC闪存高10倍。此外,为了保证MLC的寿命,控制芯片都校验和智能磨损平衡技术算法,使得每个存储单元的写入次数可以平均分摊,达到100万小时故障间隔时间(MTBF)。
基于DRAM的固态硬盘:采用DRAM作为存储介质,目前应用范围较窄。它仿效传统硬盘的设计、可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理,并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。应用方式可分为SSD硬盘和SSD硬盘阵列两种。它是一种高性能的存储器,而且使用寿命很长,美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。