如何测量硬盘驱动器上位位置的状态?

电器工程 磁学 硬盘
2022-01-07 23:25:05

首先,我不是 EE 类型,但我在相当低的水平上的物理工作确实有一点很好的基础。我想知道是什么机制可以测量硬盘盘片上的磁压痕(如果是这样的话),和/或确定 1 或 0 的规格和差异。

3个回答

就像马克所说的那样,用于编码数据的是极化的变化;磁头不会看到静电场。

直到几年前,记录都是纵向的,这意味着场是水平的。

在此处输入图像描述

增加硬盘容量需要一种不同的方式:垂直记录。该图像显示您可以更紧密地记录位。目前硬盘容量超过100Gb/in\$^2\$,预计这项技术可以达到10倍以上。

不是硬盘驱动器专家,但它不是真正的“缩进”,除非它在物理学中有不同的含义。

“磁盘”包含大量磁化区域(实际上是磁盘上的铁薄膜),当写入磁盘时,这些区域的极化会被写入头改变。实际数据(一和零)被编码为从一个极化到另一个极化的一系列转换。一个极化区域并不是真正的 1 位,而是从一个极化转换到另一个极化的时间决定了“读取”是 1 还是 0。有关标准编码方法,请参见http://en.wikipedia.org/wiki/Run-length_limited

读/写磁头本身实际上只是磁线圈,可以检测磁盘产生的场的极化(读取),或在磁盘上感应极化(写入)。

磁盘上信息的存储有点类似于条形码中信息的表示。磁盘磁道上的每个位置都以两种方式之一进行极化,相当于条形码的白色和黑色区域;与条形码一样,这些极化区域具有不同的宽度,用于对数据进行编码。然而,实际的编码是不同的,因为条形码通常用于保存十进制数字或从相对较小的集合中选择的字符(在代码 39 的情况下为 43 个字符),而磁盘驱动器用于存储 base-256 字节。请注意,旧的驱动技术过去只使用三种宽度的磁脉冲区域,其中最宽的区域是最窄区域的三倍。更新的驱动技术使用更多的宽度,因为介质可以支撑的最窄区域的宽度远大于宽度之间的最小可识别距离。在 1980 年代,在具有给定最小宽度的驱动器上增加不同宽度的数量将使可用容量增加 50%。我不知道今天的比例是多少。

随机可写磁盘上的信息被划分为扇区,每个扇区前面都有一个扇区头;扇区头本身之前和之后都有一个间隙。扇区标题和扇区都以在其他任何地方都无法出现的特殊区域宽度模式开始。要读取扇区,驱动器会监视指示“扇区头”的特殊模式,然后读取其后面的字节。如果它们与驱动器所需的扇区匹配,则它会监视指示“数据头”的模式并读取相关数据。如果数据与感兴趣的扇区不匹配,驱动器将返回寻找另一个“扇区头”。

写一个扇区有点棘手。驱动电子设备在读取和写入模式之间切换需要很短但非零(且不完全可预测)的时间。为了解决这个问题,驱动器一次只写入整个扇区的数据。要写入一个扇区,驱动器以读取模式启动,等待直到它看到要写入的扇区的标题;然后它切换到写入模式,输出数据,然后切换回读取模式。因为在数据区之前和之后存在间隙,驱动器有时切换到写入模式的速度更快或更慢都没有关系,前提是 (1) 块的“开始”模式前面有一些不'不匹配启动模式,因此即使驱动器启动“晚”,未擦除的旧块部分也不会'

读取数据时,通过“计数”自上一次块开始标记以来看到的磁性区域,可以确定磁盘上特定点所代表的数据。写入数据时,磁头经过的磁盘上的点所代表的数据将由控制器对迄今为止写入的数据量的计数来确定。请注意,在写入之前,无法准确预测磁盘上的任何点将代表哪个位,因为在写入过程中存在一定量的“倾斜”。