机械硬盘读不出来怎么修复 机械硬盘的结构和工

固态硬盘和机械硬盘的工作原理有哪些不同?【机械硬盘读不出来怎么修复 机械硬盘的结构和工】固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,其芯片的工作温度范围很宽,固态硬盘内主体其实就是一块PCB板,而这块PCB板上最基本的配件就是控制芯片,缓存芯片(部分低端硬盘无缓存芯片)和用于存储数据的闪存芯片 。机械硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上,每张盘片之间是平行的,在每个盘片的存储面上有一个磁头,磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小,所有的磁头联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运动,加上盘片每分钟几千转的高速旋转,磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作 。信息通过离磁性表面很近的磁头,由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上,信息可以通过相反的方式读取 。
固态硬盘和机械硬盘的工作原理不一样吗?两者的工作原理是不一样的 。
目前,人们多数使用的是基于Flash闪存的固态盘 。相变存储尚在实验室,DRAM固态盘采用常见内存颗粒,数据需要额外的电源才能保存,使用者不多 。
固态盘常见接口有SATA(普通PC使用的串行ATA接口)、PCI-Express(常见于显卡设备的接口,特点在于高速)等多种 。不同的接口,其实都是为了通用、高速的目的 。
Flash的最小存储单元是晶浮栅晶体管,对应于磁盘中的一个bit的存储单元 。
磁盘中,利用磁极的不同来标记0,1,当磁头扫过盘面,通过感应电流就可以识别出不同状态,即读取数据;增强磁头的磁性,可以改变盘面记录单元的状态,实现写入数据 。
固态盘中,在存储单元晶体管的栅(Gate)中,注入不同数量的电子,通过改变栅的导电性能,改变晶体管的导通效果,实现对不同状态的记录和识别 。有些晶体管,栅中的电子数目多与少,带来的只有两种导通状态,对应读出的数据就只有0/1;有些晶体管,栅中电子数目不同时,可以读出多种状态,能够对应出00/01/10/11等不同数据 。所以,Flash的存储单元可分为SLC(一个萝卜一个坑)和MLC(2个/多个萝卜一个坑)两种 。
区别在于SLC的状态简单,所以读取很容易,MLC有多种状态,读取时,容易出错,需要校验,速度相对较慢 。实际MLC的状态识别过程比上述复杂很多,读取一次MLC的功耗比SLC大很多 。由于材料本身的缘故,SLC可以接受10万次级的擦写,而MLC材料只能接受万次级擦写操作,所以MLC的寿命比SLC少很多 。但是,也是最重要的,由于MLC中的信息量大,同一个存储单元,信息量是SLC的N倍,所以相同容量的磁盘,MLC类型Flach成本更低,存储单元体积更小,这也导致市面上多数固态盘都采用了MLC型的Flash颗粒 。SLC由于其特性,仅在高端的高速存储设备中使用 。
有了上述介绍,不难理解,固态盘写入,就是改变晶体管里栅中电子数目的过程 。读出,就是向晶体管施加电压,获取不同导通状态,对应识别存储数据的过程 。
Flash颗粒便是大量这种浮栅晶体管的阵列,一般的U盘中会有1-2粒这种Flash颗粒,视容量而定;在SSD硬盘中,常见会有8-16粒Flash颗粒 。
不过,用户在使用过程中,对器件的负面特性并不需要担心太多,生产厂商已经做出了考虑 。如,由于单个存储单元的访问次数有限,如果长期在同一个区域重复读写,会导致该存储区域失效,进而影响整块盘的寿命 。于是,业界研究了负载平衡技术,将用户的访问请求均匀分布在所有存储单元中,以延长整个盘寿命 。而这个“不要在一只羊身上薅羊毛”的事情,就是固态盘控制器的任务了 。
机械硬盘的物理结构包括磁头、磁道、扇区和柱面 。其中,磁头是硬盘最关键的部分,是硬盘进行读写的“笔尖”,每一个盘面(若将磁头比喻作“笔”的话,那盘面即是“笔”下的“纸”)都有自己的一个磁头 。磁道是指磁盘旋转时由于磁头始终保持在一个位置上而在磁盘表面划出的圆形轨迹,这些磁道是肉眼看不到的,它们只是磁盘面上的一些磁化区,使信息沿这种轨道存放 。扇区是指磁道被等分为的若干弧段,是磁盘驱动器向磁盘读写数据的基本单位,其中每个扇区可以存放512字节的信息 。而柱面,顾名思义,为一个圆柱形面,由于磁盘是由一组重叠的盘片组成的,每个盘面都被划分为等量的磁道并由外到里依此编号,具有相同编号的磁道形成的便是柱面,因此磁盘的柱面数与其一盘面的磁道数是相等的 。
当硬盘读取数据时,盘面高速旋转,使得磁头处于“飞行状态”,并未与盘面发生接触,在这种状态下,磁头既不会与盘面发生磨损,又可以达到读取数据的目的 。由于盘体高速旋转,产生很明显的陀螺效应,因此硬盘在工作时不易运动,否则会加重轴承的工作负荷而硬盘磁头的寻道伺服电机在伺服跟踪调节下可以精确地跟踪磁道,因此在硬盘工作过程中不要有冲击碰撞,搬动时要小心轻放 。

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