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硬盘数据恢复的基础知识-硬盘的内部结构

从产品外观、产品特征及磁盘性能等方面可以认识了解硬盘,而大多数计算机的使用 者和非计算机硬件维护方面的技术人员并不关心硬盘内部的构造,因此硬盘的内部结构很 少被涉及。此外,硬盘内部对空气洁净度的要求极高,需要在极为严格的超净环境中进行 操作,不能沾染上一粒灰尘,否则立即报废,这样就使得真正了解硬盘内部结构的机会变 少了。硬盘内部如电机、磁头、盘片、接口等部件的外观是怎样的,它们又是如何工作的? 可以通过对硬盘内部结构加以剖析,使用户能够更加了解硬盘的整体构造。

打开硬盘外壳之后,能够看到硬盘内部结构,如下图所示。
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注意:千万不要随意打开硬盘的外壳,这样做很容易使整个硬盘报废。

硬盘内部结构主要包括:盘片、磁头、主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、 接口、缓存等几个部分。其中磁头盘片组件是构成硬盘的核心,封装在硬盘的净化腔体内, 包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片、主轴驱动装置及前置读写控制电路等几个部分,如下图所示。
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所有的盘片都固定在一个旋转轴这个轴即盘片主轴。而所有盘片之间是绝对平行 的,在每个盘片的存储面上都有一个磁头,磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小。 所有的磁头连在一个磁头控制器上,由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的 半径方向动作,而盘片以每分钟数千转的速度在髙速旋转,这样磁头就能对盘片上的指定 位置进行数据的读写操作。硬盘是精密设备,尘埃是其大敌,必须完全密封。

1.磁头组件

磁头组件(Hard Disk Assembly,HDA)负责数据的最终存取,是硬盘中最精密的部件之一。它由三部分组成:读/写磁头、传动手臂、传动轴,如下图所示。

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磁头采用了非接触式头、盘结构,加电后与盘片之间的间隙只有0.1~0.3um,这样能够获得极高的数据传输率。转速5400 r/min的硬 盘飞高都低于0.3um,以利于读取较大的髙信噪比信号,提供数据传输存储的可靠性。

2.磁头驱动机构

硬盘的寻道是靠移动磁头来实现的,而移动磁头需要驱动机构才能完成。磁头驱动机
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,并能在很短的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,这是磁头驱动机构对传动手臂起用的关键,磁 铁的吸引力能够吸住并吊起拆硬盘使用的螺丝刀。另外,还有防振动保护装置,防震动装 置的作用是当硬盘受到强裂震动时,对磁头及盘片起到一定的保护使用,以避免磁头将盘片刮伤等情况的发生。

3.磁盘片

盘片是硬盘存储数据的载体,硬盘的盘片采用具有髙密度、高剩磁、高矫顽力的金属薄膜工艺制成,而大家所熟悉的软盘盘片是一种不连续 颗粒载体,所以硬盘盘片较之软磁盘具有更高的记录密度,如下图所示

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4.主轴组件

主轴组件由主轴部件、轴承和驱动电机等组成。由于硬盘技术不断发展,为了满足用户对其容量和转速的髙要求,生产商采用了精密机械工 业的液态轴承电机技术,从而有效地降低硬盘工作噪声,提髙了主轴电机的转速。

5.前置控制电路

前置控制电路主要功能为以下几项:一是控制磁头感应的信号;二是用于磁头驱动;三是用于主轴电机调速;四是用于伺服定位等。为了防止外来信号对磁头读取的微弱信号形成干扰,所以将放大电路密封在腔体内,从而提高了操作指令的准确性。

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