机械硬盘由哪些部件组成？硬盘外部/内部结构解剖

市面上流通的硬盘种类繁多，有固态硬盘、机械硬盘、闪存等，承载着操作系统的正常运行。本文以机械硬盘为研究对象，从外部结构到内部结构阐述了机械硬盘的组成。阅读以下内容，了解机械硬盘的结构组成.

一般来说，硬盘主要包括：磁盘、磁头、磁盘主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等。所有的圆盘都固定在一根转轴上，转轴就是圆盘主轴。所有圆盘绝对平行。每个磁盘的存储面上都有一个磁头，磁头与磁盘的距离小于头发的直径。所有的头都连接到一个头控制器，并且头控制器负责每个头的运动。磁头可以沿着磁盘的半径方向移动，磁盘以每分钟几千转的高速旋转，使磁头可以在磁盘上的指定位置读写数据。硬盘是精密设备，灰尘是它的敌人，所以必须完全密封。

一、外部结构

硬盘标签贴在硬盘正面，标签上通常标有与硬盘相关的信息，如产品型号、产地、制造日期、产品序列号等。硬盘一端有电源接口插座、主从跳线和数据线接口插座，硬盘背面是控制电路板。一般来说，硬盘的外部结构可以分为以下几个部分：

(1)接口

接口包括电源接口插座和数据接口插座两部分，其中电源插座与主机电源相连，为硬盘正常运行提供电源保障。数据接口插座是硬盘数据与主板控制芯片之间进行数据传输和交换的通道。使用时，通过数据线与主板的IDE接口或其他控制适配器的接口连接。常见的40针80芯接口电缆也是指数据线，数据接口可以分为PATA接口、SATA接口和SCSI接口。

(2)控制电路板

大多数控制电路板安装在芯片上，包括主轴调速电路、磁头驱动和伺服定位电路、读写电路、控制和接口电路等。电路板上还有一个ROM芯片，固化后的程序可以对硬盘进行初始化，进行上电和启动主轴电机，并在上电时进行故障查找、定位和检测。电路板上还安装了不同容量的高速数据缓存芯片。

1.主控芯片

主控芯片是整个电路板上引脚最多、体积最大的集成电路。主要负责硬盘数据读写指令和数据传输，包括地址选择、数据传输、中断请求等功能。常见的硬盘主控芯片有WD70C22、WD80C24、88 I522、88I6522、Agere c8-c1、UAB-M3059-T、SAB-M3054等。

2.读写控制芯片

读写控制芯片的管脚数少于主控芯片，芯片尺寸更小。其主要功能是根据主控芯片发出的读/写指令，控制硬盘主轴电机和读/写头在磁盘上读写数据。常见的读写控制芯片有：HA13627、SMOOTN L7250E、S6950H、IBM47P1870等。

3.缓存芯片

硬盘缓存芯片是存取速度极快的内存颗粒，是硬盘内部存储和外部接口之间的缓冲区。由于硬盘内部数据传输速度与外部数据传输速度不同，缓存在其中起到缓冲作用。缓存的大小和速度是直接关系到硬盘传输速度的重要因素。合理的缓存容量可以明显提高硬盘的整体性能。常见的缓存芯片有现代、温邦、三星等。

4.基本输入输出系统芯片

硬盘和主板一样，也有自己的BIOS，负责硬盘启动、工作、停止时的工作参数，堪称硬盘的灵魂。它通常存储在闪存芯片中。因为是闪存，硬盘固件可以升级。但是考虑到高风险，硬盘厂商并没有向普通用户开放这个功能。

5.SATA桥芯片

对于非本机SATA硬盘，通常使用桥接芯片将并行数据转换为串行数据。因为多了一个转换过程，非原生SATA硬盘的性能不如原生SATA硬盘。常见的桥接芯片有88i8030、282368pb和sil3611。

(3)固定面板

它是硬盘的前面板，与底板结合形成一个密封的整体，保证硬盘和机构的稳定运行。面板上最显眼的是产品标签，上面印有产品型号、产品序列号、产品、生产日期等信息。此外，还有一个排气口，其功能是保持硬盘内部压力与大气压力一致。

二、内部结构

硬盘的内部结构由磁头、磁盘、主轴、电机等附件组成，其中磁头磁盘组件是硬盘的核心，封装在硬盘的净化腔内，包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、磁盘、主轴驱动装置和预读/写控制电路。

1.磁头组件

该部件是硬盘中最精密的部件之一，由读写头、传动臂和传动轴三部分组成。磁头是硬盘技术中最重要、最关键的部分。事实上，它是由集成技术制成的多个磁头的组合。采用非接触式头盘结构。通电后，电在高速旋转的磁盘表面移动，磁头与磁盘之间的间隙只有0.1 ~ 0.3 um，可以获得良好的数据传输速率。目前，转速为7200RPM的硬盘飞行高度一般低于0.3um，有利于读取大的高信噪比信号，提供数据传输速率的可靠性。

2.磁头驱动机构

硬盘寻道依靠移动磁头，只能通过驱动机构来实现。磁头驱动机构由电磁线圈电机、磁头驱动小车和防振装置组成。高精度轻量化磁头驱动机构能够正确驱动定位磁头，并能在短时间内准确定位系统指令指定的磁道。

3.磁盘片

磁盘是硬盘存储数据的载体。目前，大多数硬盘都是由金属薄膜制成的，与软盘的不连续颗粒载体相比，金属薄膜具有更高的存储密度、更高的剩磁和更高的矫顽力。除此之外，IBM还有一种叫“玻璃盘”的材料作为盘基片，玻璃盘在运行中比普通盘有更好的稳定性。从图中可以看出，硬盘完全是平的，可以当镜子用。

4.主轴组件

主轴组件包括轴承和驱动电机等主轴部件。随着硬盘容量的扩大和速度的提高，主轴电机的速度也在提高。部分厂商开始采用精密机械行业的液体轴承电机技术，有利于降低硬盘的工作噪音。

通过这次对硬盘的解剖，相信读者对硬盘的内部结构有了一定的了解，看到磁头是什么样子，知道磁盘表面光滑如镜，知道硬盘是如何初始化并完成寻道工作的。当然，这种解剖只是浅层拆解。要想更深层次地解剖研究磁头、磁盘、电机、主轴，需要更高的技术条件和设备。

以上是关于机械硬盘的结构。硬盘的结构其实挺复杂的，可能对学习这一块的用户有帮助。