电脑 - 硬盘驱动器 (HDD)

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什么是硬盘驱动器 (HDD)

硬盘驱动器是计算机中存储数据的最重要的硬件。大多数文件，包括操作系统和程序标题，都是存储在硬盘驱动器中的。

硬盘驱动器的组件

一个硬盘有一些基本组件。一片或多片闪亮的银盘存储着通过磁存储的信息，一个机械装置将一个叫做读写头的微型磁铁移动到盘片上以记录或存储信息，一个电子电路控制着一切，并将硬盘连接到你的计算机。

1. 执行器

执行器臂是一个机械组件，负责提供读/写头支持。这个机械装置促进读/写头移动到盘片上预定的磁道以读取或写入数据。现代硬盘驱动器 (HDD) 采用音圈执行器以获得精确定位。

2. 读写头

每个盘片都配备一个相对应的读/写头，它悬停在盘片的表面上方。这些组件的任务是从盘片中检索数据或将数据存储到盘片中。执行器臂被用来快速地遍历盘片的表面，促进了对磁盘各个部分的访问。

3. 中央轴

盘片以恒定的速度与旋转轴旋转。大多数 HDD 的转速为 5,400 或 7,200 RPM，而某些高性能设备的转速为 10,000 或 15,000 RPM。

4. 磁盘片

它以二进制形式存储信息。硬盘内部的扁平圆形碟片称为盘片。这些盘片大部分由铝或玻璃制成，并涂有磁性涂层。磁性图案将信息保留在盘片上。

5. 电源接头

这些将硬盘链接到个人计算机中的电路板上。需要使用电源接头通过计算机的电源为内部硬盘供电。现代光盘使用 SATA 电源接头。

6. 读写磁头

读写磁头是读写臂末端的微小磁铁。

7. 电路板

控制器板也称为“印刷电路板” (PCB)，是硬盘的“大脑”。它容纳驱动器的软件，用于控制如何访问数据和修复错误。驱动器还通过驱动器板连接到计算机的接口（如 SATA 或 IDE）。

8. 数据连接器

计算机的电源设备通过电源接头为内部硬盘供电。SATA 电源接头对于较新的驱动器来说很常见。

9. 小型主轴

这样读写臂可以扫过盘片。盘片是最关键的硬盘元件。从它们的名称可以看出，它们是硬光盘，由玻璃、陶瓷或铝制成，涂有可以磁化或退磁的薄金属涂层。虽然紧凑型硬盘有一个盘片，但每侧都有磁性涂层。更大的驱动器具有堆叠在带有微小间隙的主轴上的盘片。读写磁头可以到达盘片的任何区域，盘片以高达 10,000 rpm 的速度旋转。

一个五盘片硬盘需要十个读写磁头，因为每个盘片包含两个磁头，一个用于顶部，一个用于底部。一个电子操作的臂将读写磁头从驱动器中心移动到边缘再返回。

硬盘驱动器的特点

硬盘驱动器或硬盘的一些主要特点如下 −

数据存储

硬盘包含一个或多个涂有磁性材料的刚性、快速旋转的圆盘（盘片）。数据以磁性图案的形式存储在这些盘片上。要读取或写入数据，读写磁头会在旋转的盘片上移动。

容量

硬盘的存储容量各不相同，从几千兆字节 (GB) 到几十兆兆字节 (TB) 不等。硬盘的容量由它包含的盘片数量和数据密度决定。

速度

在数据访问时间和读写速度方面，硬盘通常比固态硬盘慢。这是因为读写磁头需要物理移动到磁盘上的正确位置，从而造成延迟。

耐用性

硬盘是带有运动部件的机械装置，这使得它们容易受到机械故障的影响，如果受到物理冲击、掉落或过度振动。固态硬盘是固态的，在这方面更耐用。

价格

与固态硬盘相比，硬盘每个千兆字节通常更便宜。这使得它们成为满足大存储需求的经济实惠的选择。

噪音和热量

硬盘由于旋转的盘片和移动的磁头会产生噪音。它们还会产生热量，因此需要适当的通风以防止过热。

功耗

由于有机械部件，硬盘的功耗通常高于固态硬盘。这可能导致笔记本电脑和台式机的耗电量略高。

使用寿命

硬盘的使用寿命可能会有所不同，但通常比固态硬盘短。随着时间的推移，机械部件会磨损，导致数据丢失。

应用

硬盘通常用于各种目的，比如存储大文件（照片、视频和文档）、运行操作系统和软件，以及在用于备份和数据共享的网络附属存储 (NAS) 设备中。

备份

由于其机械特性，定期备份硬盘上的数据非常重要，以防止故障导致数据丢失。可以采用冗余存储系统或 RAID 配置以增加数据保护。

硬盘 (HDD) 如何工作？

HDD 的工作原理取决于其组件，如下所述。主要元素：一个旋转的盘片和一个执行器臂如下所示 −

磁性盘片

盘片指的是圆形板。硬盘中的盘片数量与其存储容量成正比，因为每个盘片都能容纳特定数量的信息。因此，与存储容量较小的硬盘相比，存储容量较大的硬盘会包含更多盘片。从盘片存储和检索信息的过程涉及利用称为磁道的同心圆，这些同心圆进一步划分为扇区。

磁头臂

磁头臂指的是突出在盘片上方的组件。磁头臂配备有读写磁头，用于读取和存储磁性数据到盘片上。每个盘片都有自己的磁头臂，用于从盘片中读取和写入数据。

电机用于以每分钟 4,500 到 15,000 转 (RPM) 的速度旋转磁盘。驱动器的旋转速度越高，性能越好。当计算机需要从硬盘中检索数据时，电机启动盘片的旋转，而磁头臂则重新定位到盘片上存储数据的指定位置。位于磁头臂上的磁头负责检测盘片上存在的磁位。然后，这些磁头将检测到的磁位转换成计算机可以利用的相应数据。相比之下，在向驱动器传输数据时，磁头会向盘片发出磁脉冲，从而改变盘片表面的磁特性，随后存储信息。

HDD 比 SSD 便宜且容量更大，但速度更慢且耐用度更低。使用情况以及成本、性能和存储容量之间的平衡决定了是使用 HDD 还是 SSD。计算机和电子产品在 HDD 上存储和检索数据。基于其速度和可靠性，固态硬盘 (SSD) 在几十年的使用后变得流行。

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