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计算机硬盘的机械结构与故障浅析
计算机用户发现操作系统使用的时间一长，开机时间就会变慢；同一张系统安装光盘在相同的光驱、CPU和主板的计算机中安装的时间不同；在计算机工作过程中电脑长期没有安置稳、程序运行过程中电脑突然断电、长时间挂机下载数据以及长时间高速读取数据会引起计算机中有异响、蓝屏或者死机等现象。到底是什么出了问题、为什么有这些问题以及如何避免，今天我们就要从硬盘的结构和原理探究问题。
一、区分不同类型的硬盘，针对性分析问题
1.1硬盘的作用。硬盘是计算机中主要的存储设备之一，它就像是计算机中的仓库，我们储存在计算机里面所有的数据、文件都会以•二进制数据形式”存储在硬盘当中，当然真实的''0”和这两个数据 是无法直接存储在硬盘上。分析故障前我们首先要先了解一下不同硬盘。
1.2硬盘的分类。首先不同类型的硬盘有不同的工作原理，我们将硬盘可以划分为SSD盘（固态硬盘）、HDD传统硬盘（机械硬盘） 以及混合硬盘。我们常用的个人电脑一般配备的是HDD传统硬盘，因此重点是讲解HDD硬盘。
二、掌握机械硬盘内部结构，为分析故障思路作铺垫
2.1机械硬盘内部构造。机械硬盘是一个密封的腔体，内部主要由磁盘盘片、磁头、磁头臂、磁头停泊区、永磁铁、音圈马达、主轴、轴承、电机以及空气过滤片等构成。而硬盘的外部主要由控制电路板和接等部件组成。在硬盘的控制电路板上主要有硬盘的BIOS （基木输入输出系统）芯片，硬盘CACHE （缓存）和主控制芯片等单元组 成。硬盘接上主要有电源接以及数据接，在老式的硬盘接上 还自带主、从跳线。
2.2分析机械硬盘读写过程。所有的磁盘盘片都固定在一个可以旋转的主轴上，早期硬盘的容量不大以及人们对读写速度要求不高，只需要一个磁头去读写一张磁盘盘片便可。后期随着人们对计算机性能要求越来越高，所要存储的数据量越来越大，对读写速度也有了一定需求，因此我们通过在同一盘片上增加多个磁头同时的读或写来为硬盘提速，而多盘片的硬盘不仅可以扩充单个硬盘的容量，还可以提高读写速度，现在一张磁盘盘片可以达到5G存储容量，但多盘片之间必须是绝对平行的，在每个盘片的存储面上
都有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小。所有的磁头连在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径斜切方向运动，多磁头的硬盘工作时所有的磁头任何时候都向同一方向运动。
当磁盘盘片旋转时，磁头若固定不动会在磁盘表而划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘而上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。磁盘盘片以每分钟数千转到上万转的速度在高速旋转，最终由磁头迅速切换正负极改变盘片上磁道的磁化方 式来表示数据0和1。
三、根据机械硬盘工作原理分析故障
［问题一］计算机是如何将数据（二进制）写入硬盘，使用时有无环境要求？
［案例1］英国《卫报》销毁存储斯诺登文件硬盘长达三小时，期间通过破坏其物理结构并放在消磁器中消磁。
计算机硬盘是电脑的存储设备之一，但我们是无法将数值0或1直接写入硬盘中，分析以上知识点我们得知在硬盘中有两个比较重要的部件磁头和磁盘盘片，我们可以通过磁头迅速切换正负极磁化磁道方式来写入”0”和"1''。
而硬盘对于工作环境也是有一定要求的，一定要避免强磁场的环境。例如以上案例中为销毁数据不仅破坏硬盘物理结构，并通过消磁器消磁。其实这是一种重复的劳动，因为我们只要将硬盘放在强磁场中，磁盘就会被消磁也就是说存储的所有数据将会被清空，并无法恢 复。
［问题二］工作中的电脑突然断电，或遇到震动会受到损坏吗？
［案例2］由于电压不稳，台式机电脑在工作过程中经常突然断电，开
机后硬盘就会出现异响；笔记木电脑在工作时随意搬动，时间一长硬盘内部出现咯、咯。异响，程序运行速度明显变慢。
常识中一只小鸟撞上静止的飞机无疑是以卵击石，但如果撞上的是高速飞行的飞机那飞机必然受损。根据以上的论述我们得知硬盘在读写数据时是靠磁头读写高速转动的盘片，而它们之间的距离非常的小，因此如果计算机安置不稳造成工作中震动或者在计算机工作时突然断电，磁头就会砸”向我们的高速旋转的盘片，’划伤”我们的盘片造成不可修复的物理坏道，而判断物理坏道的办法之一就是听硬盘工作时是否有异响；如遇物理坏道修复的方法可以低级格式化硬盘或通过MHDD相关软件对硬盘的坏道进行跳过即可，如果坏道较多建议 更换硬盘以保证数据安全。
［问题三］电脑长期满负责使用是否会对硬盘造成损坏？系统使用时间长了开机时间会变长？
［案例3］某游戏工作室电脑长期不关机，几乎每年都需要更换一块新的硬盘；某同学喜欢下载教学资源，电脑长期使用加速下载软件，时间一长发现电脑运行速度明显下降；一年前新安装的操作系统，平时硬盘维护也很不错，可是开机时间越来越长。
长时间满负荷使用硬盘会加快硬盘内部结构老化，影响读取速度；而系统使用时间过长、软件使用平频繁造成的读取速度变慢，有一定的原因是系统或软件使用后残留的数据无法及时清理造成逻辑坏道影响正常数据读写，但这种情况是可以通过磁盘碎片整理或格式化进行修复（深度修复可以使用低级格式化软件例如Iformat或分区软件DM, PQ对硬盘进行操作）。
四、总结
硬盘的容量、转速、内/外部传输率以及缓存都是计算机硬盘重要的指标。在计算机硬盘使用过程中我们应该注意工作环境、工作负荷、及时清理以及避免震动等问题来延长硬盘的使用寿命，同时这样也能保证我们数据的安全，现在对于计算机用户来说数据才是计算机中最重要的资源，重要的数据丢失对于一个公司的损失来说是不可估量的，因此保护好硬盘就是保证数据的安全！