1.2 磁盘结构

磁盘结构主要分为物理结构和逻辑结构，下面就从这两个方面进行讲解。

1.磁盘物理结构

磁盘包含有不同的可移动部件，是一个综合复杂的机电一体化装置。磁盘物理结构主要包括控制电路板和盘体两大部分。

（1）控制电路板

控制电路板由磁盘接口、DSP处理器、ROM、缓存、磁头驱动电路和盘片电机驱动电路等部分组成。

● 磁盘接口包括电源接口和数据接口，以及磁盘内部的盘片电机接口、磁头接口。其中，电源接口提供磁盘工作所需要的电流，数据接口提供与计算机交换数据的通道，盘片电机接口提供盘片电机转动所需的电流，磁头接口用于电路板到磁头和音圈电机的信号连接。

● DSP处理器用于控制信号和数据的交换、编码等操作。

● ROM中存储了磁盘初始化操作的部分程序，有的ROM为独立的芯片（可能是EPROM、Flash等），有的集成到了DSP中。

● 缓存用于暂存盘体和接口交换的数据。当磁盘接口的数据读取速度与磁盘内部的数据读取速度不一致时，可以暂时存放两者之间交换的部分数据，对磁盘读取数据具有重要的调节作用，其大小对磁盘的数据传输速率有一定的影响。

● 磁头驱动电路负责驱动磁头准确定位和对磁头信号进行整形放大等。

● 电机驱动电路负责精确控制盘片的转速。

（2）盘体

盘体主要由盘腔、上盖、盘片电机、盘片、磁头、音圈电机和其他的辅助组件组成。

盘腔：为保证磁盘正常工作，磁盘盘腔中的空气是不能有灰尘的，因此盘体的组件是在满足“100级清洁空间”（即每立方米少于100个微尘粒子）的工作间内装配完成的，在进行维修时也应该保证在这样的空间环境下进行操作。

为了保证盘腔的空气压力与外界相平衡，在盘体上有呼吸孔，呼吸孔的内侧安装有一个小的空气过滤器。同时盘体上有一个伺服信息写入口，用于写入伺服信息，该操作在工厂无尘空间里进行，写入完成后，用铝箔将其封闭，防止外界空气的灰尘钻入。

盘片电机：在电路板上盘片电机驱动芯片的控制下，盘片电机带动盘片以设定的速度转动，盘片电机的转速是磁盘寻道时间的重要决定因素之一。盘片电机最初采用滚珠轴承电机，发展至今已普遍采用液态轴承电机，大多数是转速恒定的直流无刷电机，为三相直流供电。

盘片：不同的磁盘可能有不同的盘片数量，上面存储着磁盘的所有数据，是磁盘的核心组件之一，也是数据恢复的重点对象。盘片是在铝合金或玻璃基底上涂敷很薄的磁性材料、保护材料和润滑材料等多种不同功能的材料层加工而成的，其中磁性材料的物理性能和磁层结构直接影响着数据的存储密度和所存储数据的稳定性。

磁头：盘片上存储的数据必须通过磁头来进行读/写操作，不同的磁盘可能具有不同数量和规格的磁头，它是磁盘的核心组件之一，是磁盘的数据存储密度和内部传输率的决定因素之一。

音圈电机：音圈电机由一到两个高磁场强度的磁体和音圈电机线圈，以及由外围磁钢组成的封闭磁场组成，在磁头驱动电路的控制下带动磁头运动，并依读写数据的要求控制磁头在盘片上方做往返运动，确保磁头定位在需要的数据磁道上。

2.磁盘的逻辑结构

磁盘的逻辑结构可从盘片、磁道、柱面和扇区这4个方面进行讲解。

（1）盘片（Side）

磁盘盘片一般是用铝合金做基片的，但高速旋转的磁盘也有用玻璃做基片的，因为玻璃基片可以达到更高的平面度和光洁度，并且具有很高的硬度。磁盘的每一个盘片都有上、下两个盘面，必须通过磁头进行数据存储和读取，成为有效盘片，当然也可以只在一个盘面上进行数据读写操作。每一个有效盘面都设置有一个盘面号，按顺序从上而下自“0”开始依次编号。在磁盘系统中，每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头，因此磁头号也可以代表盘面号。

（2）磁道（Track）

在工厂进行格式化时，磁盘被划分成许多同心圆，这些同心圆的轨迹就叫作磁道，用于记录数据。磁道从外向内自“0”开始顺序编号，磁盘的每一个盘面有300～1024个磁道，新式大容量磁盘每面的磁道数更多。

（3）柱面（Cylinder）

所有盘面上的同一个磁道构成一个圆柱，通常被称作柱面，每个圆柱上的磁头，由上而下从“0”开始编号。数据的读写是按柱面进行的，即磁头在读写数据时首先在同一柱面内从“0”磁头开始进行操作，依次向下在同一柱面的不同盘面，即磁头上，进行操作。只有在同一柱面的所有磁头全部读写完毕以后，才将磁头移动到下一柱面，因此数据的读写是按柱面进行的，而不是按盘面进行的。

（4）扇区（Sector）

磁道被划分成一段段的圆弧，用于记录数据，每段圆弧叫作一个扇区。扇区从“1”开始编号，每个扇区的数据作为一个单元同时被读出或写入，操作系统以扇区形式将信息存储到磁盘上。每一个扇区包括512个字节的数据和一些其他信息，主要分为两个主要部分：存储数据地点的标识符和存储数据的数据段。

标识符就是扇区的头标，是组成扇区三维地址的3个数字：扇区所在的磁头（或盘面）、磁道（或柱面号），以及扇区在磁道上的位置，即扇区号。扇区的第2个主要部分是存储数据的数据段，分为数据和纠错码（ECC）。