为了更好地判断，分析和处理硬盘发生的故障．很有必要先了解一 下硬盘的物
理结构及其工作原理。硬盘的物理结构分为外部结构、内部结构和控制电路等。
1.1 外部结构
1．接Il
接口包括电源接口插座和数据接口插座两部分，如图2．I所示，其中电源接口捅
座就是与主机电源相连接，为硬盘正常工作提供电力保证。数据接口插座则是硬盘
数据与主板控制芯片之间进行数据传输交换的通道，使用时用一根数据电缆将其与
主板IDE接口或与其他控制适配器的接口相连接-
我们经常听说的40针．80针的接口电缆也就是指数据电缆．数据接口可以分成IDE接口
SCSI接口两大派系．
2．控制电路扳
大多数的控制电路板都采用贴片式焊接，它包括主轴调速电路，磁头驱动与伺
服定位电路，读写电路，控制与接口电路等，如图2.2所示。在电路板上还有’块
ROM芯片，里面固化的程序可以进行硬盘的初始化．执行加电和启动主轴电机．加
电初始寻道，定位以及故障检测等。在电路板还安装有容量不等的高速数据缓存
芯片，在此块硬盘内结合有2MB的高速缓存
3．固定面板
就是硬盘正面的面板，它与底板结合成一个密封的整体．保证了硬盘盘片和机
构的稳定运行。在面板上最显眼的莫过于产品标签，上面印着产品型号，产品序列
号，产品．生产日期等信息口除此以外，还有一个透气孔．它的作用就是使硬盘内
部气压与大气气压保持一致．如图2,3所示。
1.2 内部结构
硬盘内部结构由固定面板、控制电路板、磁头~盘片~主轴、电机、接口及其
他附件组成，其中磁头盘片组件是构成硬盘的核心，它封装在硬盘的净化腔体内．
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包括有浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片、主轴驱动装置及前置读写控制电路这
几个部分。将硬盘面板揭开后．内部结构即可一目了然。
(l)磁头组件：这个组件是硬盘中最精密的部位之一，它由读写磁头，传动手
臂~传动轴三部分组成．如图2.4所示a磁头是硬盘技术中最重要和关键的一环．实
际上是集成工艺制成的多个磁头的组合，它采用了非接触式头，盘结构，加电后在
高速旋转的磁盘表面移动．与盘片之间的间隙只有0.1一0.3ym．这样可以获得很好
的数据传输率，现在转速为7200RPM的硬盘飞高一般都低于0.3um以利于读取较
火的高信嗓比信号，提供数据传输率的可靠性。
(2)磁头驱动机构：硬盘的寻道是靠移动磁头，而移动磁头则需要该机构驱动
才能实现。磁头驱动机构由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成，如图
2-5所示．高精度的轻型磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位．井能在很
短的时问内精确定位为系统指令指定的磁道。
(3)磁盘片：盘片是硬盘存储数据的载体．现在硬盘盘片大多采用金属薄膜村
料，这种金属薄膜较软盘的不连缕颗粒载体具有更高的存储密度，高剩磁及高矫顽
力等优点口另外-IBM还有一种被称为“玻璃盘片"的材料作为盘片纂质，玻璃盘
片比普通盘片在运行时具有更好的稳定性。从图2,6中可以发现，碰盘盘片是完全平
整的，简直可以当镜子使用6
【4)主轴组件：主轴组件包括主轴部件，如轴承和驱动电机等．如图2.7所示。
随着硬盘容量的扩大和速度的提高，主轴电机的速度也在不断提升．有厂商开始采
用精密机械工业的液态轴承电机技术（FDB）．采用FDB电机不仅可以使硬盘的工作
噪音降低许多，而且还可以增加硬盘的工作稳定性。
( 5)前置控制电路；前置电路控制磁头感应的信号、主轴电机调速，磁头驱动
和伺服定位等．Elj于碰头读取的信号微弱，将放大电路密封在腔体内可减少外来信
号的干扰．提高操作指令的准确性。
2.1.3控制电路
硬盘控制电路分为如下几个部分：主控制芯片，数据传输芯片、高速数据缓存
芯片等。其中主控制芯片负责硬盘数据读写指令等工作，数据传输芯片则是将硬盘
磁头前置控制电路读取的数据经过校正及变换后◆经过数据接口传输到主机系统，
至于高速数据缓存芯片足为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。缓
存对磁盘性能所带来的作用是勿庸置疑的◆在读取零碎文件数据时，大缓存能带来
非常大的性能优势．这也是为什么在高端SCSI硬盘中早就有结合了8MB数据缓存
的产晶。
至于硬盘的工作原理．它是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取
数据时’．将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号，再利用数据转换器将这些
原始信号变成电脑可以使用的数据，写操作正好与此相反。另外-硬盘中还有一个
存储缓冲区．这是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设置的。出于硬
盘的结构比软盘复杂得多．所以它的格式化工作也比软盘要复杂，分为低级格式化，
硬盘分区．高级格式化并建立文件管理系统。
硬盘驱动器加电正常工作后．利用控制电路中的单片机初始化模块进行初始化
工作．此时磁头置于盘片中心位置-初始化完成后主轴电机将启动并以高速旋转，
装载磁头的小车机构移动．将浮动磁头置于盘片表面的00道，处于等待指令的启动
状态。当接口电路接收到微机系统传来的指令信号-通过前置放大控制电路，驱动
音圈电机发出磁信号，根据感应阻值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位，并
将接收后的数据信息解码，通过放大控制电路传输到接口电路，反馈给主机系统完
成指令操作。到了硬盘操作结束后的断电状态，会在反力矩弹簧的作用下浮动磁头
驻留到盘面中心。
2.2硬盘硬故障的判断，原因及对硬故障的处理
硬故障即物理性故障，是由于硬盘的机械零件或者电子元器件物理性损坏而引
起的。硬盘常见的硬故障是出现坏道，其中最为严重的是零磁道损坏。可以根据下
面列举的现象来判定硬盘是否出现坏道：
(1)读取某个文件或者运行某个程序时经常出错，或者要经过很长时间才能操
作成功。期间硬盘不断读盘并且发出刺耳的杂音。这种现象说明可能是硬盘中载有
数据的某些扇区已经损坏。
(2)开机时系统不能通过硬盘引导，软盘启动时可以转到硬盘盘符，但是无法
进入，用sYs命令传导系统也不能成功。
(3)使用计算机时经常无故出现蓝屏。
(4)如果对硬盘进行格式化时，系统提示“Track o Bad”的话，说明关键的零磁
道损坏了。
硬盘坏道分为逻辑性坏道和物理性坏道两种。逻辑性坏道通常是因为使用或者操作软件不当引
起的，可以通过软件修复：物理性坏道只能通过更改或者隐藏硬盘扇区来解决。
另外如果系统无法从硬盘启动，从A盘（软驱）启动也无法进入C盘，用CMOS
自动检测功能也无法发现硬盘的存在，那么这种故障大多出现在连接电缆或者IDE
接口上，硬盘本身出故障的可能性不大。可通过重新连接电缆或者更换IDE接口及
电缆等进行替换试验，就会很快发现故障的所在。如果新接上的硬盘也无法被接受，
常见的原因是硬盘上的主从跳线设置错误，如果一条IDE硬盘线上接两个硬盘设备
的话，应该分清楚主从关系。
