硬盘的结构与原理

第1章硬盘的物理结构/
1．1硬盘的外部结构
1．1．1主流品牌硬盘的外部结构
1．1．2硬盘标签与型号
1．1．3硬盘控制电路板结构
1．2硬盘的内部结构
1．2．1主流品牌硬盘的内部结构
1．2．2盘片
1．2．3主轴电机
1．2．4磁头组件
1．2．5磁头着落区
本章小结
本章习题

第2章硬盘的逻辑结构/
2．1磁道、扇区、柱面、磁头和簇
2．2硬盘分区结构
2．3FAT32文件系统下的硬盘数据结构
2．4NTFS文件系统下磁盘空间数据结构
2．5文件的读取、写入与删除
2．6硬盘的寻址过程
2．6．1CHS模式
2．6．2LBA寻址
2．7硬盘分区与格式化
本章小结
本章习题

第3章硬盘固件与固件区/
3．1硬盘固件概述
3．2硬盘固件结构
3．2．1固件的层次结构
3．2．2固件工作区及其功能模块
3．3西数硬盘的固件结构
3．4希捷硬盘的固件结构
3．5东芝硬盘的固件结构
3．6硬盘固件的写入流程
3．7固件的读取方式
本章小结
本章习题

第4章硬盘的工作原理/
4．1硬盘驱动器的电路结构及启动过程
4．1．1硬盘驱动器的电路结构
4．1．2硬盘的启动步骤
4．1．3主轴电机的启动过程
4．1．4磁头的定位过程
4．2硬盘的调用过程
4．2．1CPU与硬盘的交互通信过程
4．2．2磁盘控制器在硬盘调用中的作用
4．2．3硬盘驱动程序在硬盘调用中的作用
4．3硬盘存储数据的原理与方式
4．3．1磁介质记录信息的原理
4．3．2硬盘存储信息的方式
4．3．3数据信息的编码方式
4．3．4磁记录的3种模式
4．4硬盘数据的读写流程
4．5硬盘磁头扫描模式
本章小结
本章习题

第5章硬盘的主要参数及技术指标/
5．1磁盘存储密度
5．2平均访问时间
5．3硬盘的数据传输率
5．4硬盘每秒随机I/O操作次数(IOPS)
5．5硬盘的单碟容量
5．6硬盘的缓存大小
5．7噪声与温度
5．8希捷1．5TB硬盘相关参数说明
本章小结
本章习题

第6章硬盘设计技术/
6．1硬盘接口技术
6．1．1ST506/412接口与ESDI接口
6．1．2IDE接口
6．1．3SATA接口
6．1．4eSATA接口
6．1．5SCSI接口
6．1．6SAS接口
6．1．7各种硬盘接口性能对比
6．2硬盘磁头设计技术
6．2．1电磁感应式磁头
6．2．2薄膜感应磁头
6．2．3磁阻磁头
6．2．4巨磁阻技术
6．2．5隧道磁电阻技术
6．3AFC技术
6．4垂直磁记录
6．5硬盘热辅助磁记录技术
6．6晶格磁介质记录技术
6．7DTR技术(磁道分离技术)
6．8PRML数据读取技术
6．9NCQ技术
6．10无序传输技术
6．11硬盘数据保护技术
6．11．1S．M．A．R．T技术
6．11．2DFT技术
6．11．3数据校验与纠错技术
6．11．4西部数据的数据卫士技术
6．11．5希捷公司的数据安全技术
6．11．6全盘片加密技术
6．12RAID技术(磁盘阵列技术)
6．12．1RAID技术概述
6．12．2RAID的类别
6．12．3RAID技术的结构与性能举例
本章小结
本章习题

第7章硬盘常见故障的解析与维修/
7．1硬盘的故障类型
7．2硬盘控制电路故障解析及维修
7．2．1硬盘控制电路的故障表现
7．2．2硬盘控制电路的故障维修
7．3硬盘机械部件故障解析与维修
7．3．1磁头组件故障解析与维修
7．3．2磁盘组件故障维修
7．3．3磁盘内部其他组件故障维修
7．4硬盘坏道
7．4．1硬盘坏道概述
7．4．2硬盘出现坏道的故障表现
7．4．3逻辑坏道的修复
7．4．4硬盘物理坏道的修复
7．5硬盘主引导记录损坏与维修
7．6硬盘固件故障维修
7．6．1固件信息的加密与保护
7．6．2固件维修软件的针对性
7．6．3固件模块损坏故障维修
7．6．4硬盘ATA密码保护的数据恢复
7．7硬盘综合故障解析与维修
7．7．1硬盘工作不稳定故障修复
7．7．2硬盘电源功率不足导致找不到硬盘
本章小结
本章习题

参考文献/

随着互联网络及云计算技术的发展，我们正在步入一个以大数据为基础的智能化的信息时代。作为数据信息存储的载体，传统的机械式硬盘仍旧以其低成本、大容量、技术成熟的优势占据主导地位。硬盘的品质好坏和功能强弱直接影响计算机系统的运行速度和执行能力。同时，硬盘又是计算机系统中脆弱的部件，震动、掉电、静电、病毒等都有可能引起硬盘数据读写故障，导致存储信息丢失。学习和掌握硬盘的结构与原理，是计算机维护工程师必须具备的专业基础。而对于普通的计算机用户来说，了解硬盘的结构、原理及其工作方式，就能够依照自己的需求选择合适的硬盘，组建合适的硬盘阵列，提高自身的数据管理及硬盘维护能力，确保自用数据的安全。
由于知识产权与商业机密等复杂的原因，硬盘结构与原理方面公开的技术资料非常有限，国内外相关的技术文献也相对滞后。在现有的计算机专业书籍中，硬盘结构与原理方面的知识所占篇幅多只有一个章节，远远不能满足计算机专业学生的学习需求，特别是对于未来想从事硬盘维修与数据恢复相关工作的学生来说，需要对硬盘的结构与原理有更深入的认识和了解。
本书从硬盘的发展历程写起，系统地介绍了现代硬盘的构造及工作原理，内容主要包括硬盘的物理结构、硬盘的逻辑结构、硬盘固件与固件区、硬盘的
工作原理、硬盘的主要参数及技术指标、硬盘设计技术、硬盘常见故障的解析与维修。本书图文并茂，力求做到言简意赅、通俗易懂，同时注重知识性与趣味性的有机融合，为读者较为全面地了解硬盘知识提供帮助。本书选取目前市场上主流的硬盘品牌为实例，介绍了近几年硬盘驱动器的先进设计及制造技术，力争使书中内容紧跟硬盘技术发展的步伐。
本系列教材由袁胜昔担任总主编，本书由盛双艳、相利辉、申建国担任主编，申建国统稿，参加编写的人员还有罗智、韩联、郝俊华、徐浒、宋小波、郭晓宏、戴音、刘征、宁滨。在全书的编写过程中，中盈创信硬盘与数据恢复实训中心的张宇、王鹏等给予了大力支持与帮助，在此深表感谢！
在编写过程中，收集了许多企业的培训资料，并参考了部分书籍的相关内容与图表，在此向相关书籍的作者表示感谢！
由于编者水平有限，书中难免存在疏漏之处，恳请广大读者批评指正。