名师带你搞定硬盘技术原理！

已经学习过计算机内部IO的原理，那CPU是怎么样把硬盘上的数据读取出来的，硬盘是如何寻找到数据的，请看本篇文章，硬盘技术原理，我们来一层一层解开硬盘的工作原理。

      硬盘大致是用盘片、磁头、电机、电路等几个大部件组成，其中还包含了许多小部件。图1-1和图1-2所示：

       盘片的材料可以由玻璃或者金属做成，硬度高，表面要非常光滑，不能用有任何瑕疵，然后在光滑的盘片上喷洒磁性粉末，之后在涂上润滑层作为保护。盘片在制作的时候不能有任何污染，全程必须要在CLASS100高洁净的无尘室内制作，而且拆卸维修也必须在这个环境里面，因为磁头和盘片的距离很近，而且磁头是利用气流悬浮在盘片上面的，再加上如果磁头里盘片很远信号就会很弱，太低又会伤害到盘片，所以盘片和磁头之间不能有任何杂质，如果有就会永久损坏盘片。

       硬盘存储数据的原理是通过磁头来改变盘片上面的磁性粒子，N极代表1，S极代表0。磁盘为了存储更多数据，势必要把磁性粉末碾磨的更加细腻，再经过均匀的喷洒，这样磁盘的存储的数据就可以更多。但是密度过高，当出现划伤的时候也是会丢失很多数据的，但是磁头距离盘片的距离越远，数据读取就越发困难，保持一个合适的距离是非常有必要的。所以可以把磁头到盘片的距离比喻成一架宇宙飞船距离地面1米的位置保持飞行。

       如图1-3所示实现这种技术，完全是靠磁盘旋转时产生的气流，磁头利用气流悬浮在盘片上面。

图1-3

       那盘片在不旋转的时候，磁头落在哪里呢，如果落在盘片上，当开始旋转的时候就会损伤盘片，所以在早期设计的时候磁盘会设计一个Parking的程序，让磁头回到一个没有磁性粒子的地方，一般设计在盘片上的内圈，这个称为启停区。当需要读取数据的时候，磁盘就开始旋转，当达到额定速度的时候磁头悬浮起来，然后开始工作。

下图1-4中黑色的圈就是启停区。

     早期设计磁头到盘片的距离0.1μm~0.5μm，现在的技术可以达到0.005μm~0.01μm，这个是人类头发的直径的千分之一。

       为了磁头精确到盘片上的磁道（这个后面会介绍），用普通的电机是无法达到的，这个可以这样理解，你用手写字，就算给你一根笔头非常细的笔，你也无法完成一个0.5微米小大的字，是因为你的手无法控制如此精细。那么磁头就像笔头，你的手就像电机，我们就要用到步进电机，来精细控制磁头的移动。

     有了这些硬件设备，我们如果将数据组织到盘片上进行存储，敬请关注下篇文章。