机械硬盘是如何工作的？

机械硬盘是如何工作的？

• 但是你有没有想过你的数据是如何存储的？

• 硬盘如何工作？

• 什么是硬盘中的磁性？

• 将数据写入硬盘

• 了解在盘片上存储数据的不同方法

• 将数据存储在磁盘上的不同方式：

我们每天都在使用它们，但从未想过，硬盘是如何存储数据的呢？

平均4000元的笔记本电脑提供256GB的存储空间。你可能会看到这个数字，然后想，“哇，想象一下我能在那个小东西身上保存所有电影、歌曲和图像，”对吧？

但是你有没有想过你的数据是如何存储的？

嗯，答案可能会让你震惊，因为你的系统上的硬盘使用磁性来存储数据。与CD相比，这种方法更有效。事实上，如果你把同等容量的CD放在面前，它肯定会堆砌得超过你得身高。

这就引出了一个问题：硬盘是如何工作的？

硬盘如何工作？

要完全理解硬盘，你必须了解硬盘的物理工作原理。基本上，有磁盘，一个在另一个上面，间隔几毫米。这些磁盘被称为盘片。它们被抛光到高的镜面光泽和难以置信的光滑，可以保存大量数据。

接下来，磁头这将数据写入和读取光盘。它固定在磁头臂上在盘片表面摆动，从中心到边缘在盘片上移动，通过盘片上方盘旋的小头向盘片读写数据。在国内硬盘中，该臂平均每秒可以振荡50次左右。在许多高规格机器和用于复杂计算的机器上，这个数字可能会上升到数千。

大概换算一下，对于以5400 RPM运行的机械硬盘，磁头的速度为每小时62英里。而且，磁头距离盘片只有10纳米，磁头必须在盘片上读写数据。

为了完成这项任务，机械硬盘使用了磁性的概念，为了理解机械硬盘的工作原理，我们需要重新学习一些基本知识。

什么是硬盘中的磁性？

在了解机械硬盘之前，让我们了解一下硬盘用来存储数据的概念。

简单地说，机械硬盘使用铁磁性在几秒钟内保存所有文件。但什么是铁磁性？

你还记得把一组回形针放在磁铁旁边过一夜，结果发现回形针现在就像磁铁一样具有了磁性吗？某些金属在靠近磁体时获得磁性的这种行为称为铁磁性。金属特性的这种变化用于在硬盘上存储数据。

尽管硬盘上的盘片在表面下看起来像一面镜子，但它由数万亿粒组成。这些颗粒的性质类似于我们前面讨论的回形针，当它们接近磁场时可以存储磁性信息。为了存储信息，这些颗粒可以有两种不同的状态，这些状态称为磁矩。

除此之外，与回形针不同，这些颗粒的尺寸非常小，一平方英寸的盘片可以存储数百吉比特的数据。因此，使用磁头非常小的电磁铁将数据写入这些小颗粒。下面是如何使用电磁铁在这些颗粒上写入数据的。

将数据写入硬盘

假设您的计算机想要在硬盘上存储文件。这些数据只不过是一组1和0，它们改变了电流在写入头中流动的方向。由于电流的变化，电磁铁的极性发生变化，在下面的盘中产生不同的磁场。正是盘片上磁场的这些差异在晶粒中产生了不同的磁矩。

因此，如果您的系统想要存储1，那么与0相比，颗粒的磁矩将不同。颗粒磁性的这些差异使硬盘能够存储数据。

了解在盘片上存储数据的不同方法

人类产生的数据比以往任何时候都多；事实上，2021，全世界创建、捕获、复制和消费的数据超过75 zettabytes。这个惊人的数字表明，硬盘需要存储比以往更多的数据。要做到这一点，盘中的谷物需要做得更小，并相互靠近。

这样做会产生问题，因为较小的颗粒会因环境因素而失去它们所拥有的磁性信息。因此，磁矩必须在不同的方向上对齐，以解决这个问题。

将数据存储在磁盘上的不同方式：

• 纵向磁记录：顾名思义，纵向磁记录（LMR）纵向存储数据。这意味着磁偶极子具有与平行于盘片平面的写入头运动相同的方向。尽管效率很高，但使用LMR技术的硬盘上的偶极子大小占用了大量空间。因此，LMR提供了每平方英寸100 GB的密度。

  
  

• 垂直磁记录：也称为传统磁记录，与LMR相比，垂直磁记录（PMR）提供了更多的存储空间。这种增加的原因是磁偶极子取向的差异。你看，在LMR中，数据是纵向存储的，但在PMR技术中，偶极子是垂直排列的。因此，PMR驱动器上的偶极子垂直于写入头的运动。当与LMR技术中使用的偶极子相比时，由于每个偶极子占用的空间较小，这种定向变化增加了信息密度。因此，PMR提供了每平方英寸300-400GB的密度。

  
  

• 热辅助磁记录：尽管从LMR到PMR的转变导致硬盘上存储的数据量大幅增加，但对于谷歌、Facebook、微软和亚马逊等至少存储1200 PB信息的公司来说，这仍然不够。因此，为了进一步提高硬盘信息密度，热辅助磁记录（HAMR）应运而生。这项技术使用激光加热盘片，使谷物可以彼此靠近，并且它们存储的信息不会因环境因素而丢失。由于这种改进，使用HAMR的硬盘可以在一平方英寸内存储超过2TB的数据。