1.1 硬盘的物理结构和逻辑组成

硬盘是一种利用磁原理存储数据的存储设备，硬盘内部是真空的，由若干个盘片组成，而数据就存储在这些盘片上，这些盘片一般是在以铝为主要成分的片基表面涂上磁性介质所形成的，每一个表面都有一个读写磁头，两者的距离只有几微米。

当硬盘工作时，盘片沿圆心高速旋转，每分钟可达5 400转以上，现在主流的硬盘转速都在7 200转以上，而与盘片相对应的磁头因为盘片旋转的力量漂浮于盘片之上，当需要读取或写入数据时，计算机首先计算出数据的位置，而后发送指令给硬盘，硬盘接到指令后会给磁头的步进电机施加一定的电压，使磁头可以在盘片表面移动，从而进行数据定位。

当数据定位后，磁头会对该数据区产生磁化，使该数据区呈有磁与无磁交叉的状态，也就是我们常说的1与0，这样就完成了数据的读写。

因此，如果硬盘在工作过程中，如果受到剧烈振荡，加之盘片本身高速旋转，所以磁盘表面就很容易被划伤，磁头也容易损坏，这都将给硬盘上存储的数据带来灾难性的后果。

1.1.1 硬盘的物理结构：盘片、磁头、电机

前面我们已经大概地讲解了一下硬盘的结构和各自的作用，从整体上来说硬盘主要由盘片、磁头、电机、外壳等组成，下面将进行说明。

盘片：硬盘盘片是将磁粉附着在铝合金圆盘片的表面上，这些磁粉均匀分布在盘片的若干个同心圆上，从而形成了我们所说的磁道。在每个同心圆的磁道上就好像有无数个任意排列的小磁铁，它们根据有没有磁性，分别代表着0和1的状态。

当磁头对这些磁铁进行磁化后，它们就会有规律地进行排列，其排列的方向会根据数据的需要随之改变，这样就形成了0与1的有序排列，从而使每个小磁铁都可以用来储存信息。

磁头：相信通过前面的说明，读者已经明白了磁头就是用来读取或者修改盘片上磁性物质状态的设备。

一般说来，每一个磁面都会有一个磁头，磁头在停止工作时，与磁盘是接触的。磁头采取在盘片的着陆区接触式启停的方式，着陆区不存放任何数据，磁头在此区域启停，不存在损伤任何数据的问题。

电机：硬盘内所有运动都是由电机完成的，电机按照用途不同分为伺服电机和步进电机。所谓伺服电机可以理解成提供旋转的电机；而步进电机则可以理解为提供直线运动的电机。

1.1.2 硬盘的逻辑组成：磁道、柱面、扇区、容量

前面我们讲述了硬盘的物理组成，在物理组成的基础上，为了方便管理和使用，我们又将硬盘进一步划分了逻辑组成，这种逻辑组成主要是为了管理方便而使用的，在物理上并不存在，其中磁道的概念应该说与物理组成还比较接近，所谓磁道就是盘片表面上以盘片中心为圆心，不同半径的同心圆。

而在硬盘中存在多个盘片，不同盘片相同半径的磁道所组成的圆柱称为柱面。磁道与柱面都是表示不同半径的圆，在许多场合，磁道和柱面可以互换使用，而所谓的扇区则是最小的存储单位，也就是每一个盘片上面的扇形区域。硬盘被分割为以扇区为单位的存储单元，用于存储数据。每个硬盘都有成千上万个扇区。

由这些参数可以得到硬盘的容量，其计算公式为：

存储容量=磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数

这些信息除了在操作系统中加以保存外，在 CMOS 中也存储了硬盘的信息，主要有硬盘类型、容量、柱面数、磁头数、每道扇区数、寻址方式等内容，CMOS存储这些信息的目的主要是对硬盘参数加以说明，以便计算机正确访问硬盘。磁道、柱面、扇区示意图如图1-1所示。