请问硬盘是如何确定磁头在盘面哪个位置的？

littleshrimp

请问硬盘是如何确定磁头在盘面哪个位置的？ [复制链接]

 

硬盘盘面是由电机驱动的
磁头是由磁臂通过音圈电机驱动的
那么问题来了
硬盘是通过什么来确定当前磁头在哪个磁道（磁臂的角度）和磁道的那个扇区（主轴电机的转动角度）的？

strong161

哈哈这个问题有点深，其实硬盘磁道跟BIN文件一样的，每个个扇区都有一个标识符的，而寻址并不是直接定位到，是通过算法计算现在读取到的扇区标识符与需要寻址的标识符差距，不停的调整磁头直到找到正确的扇区，有点pid算法找平衡点的感觉，所以当前所在的扇区只要读取扇区标识符就行了。

chunyang

靠磁道+扇区来定位，每个磁道和扇区都有专门的数据标志，所以格式化以后容量会降低。硬盘、光盘、软盘、光磁盘等都如此。每个硬盘都有特定的磁道和扇区数量，并被记录在磁盘的外道引导区。上电后磁头先对准最外侧的0道，对道靠电平即可，道外是无磁的。0道对准后，基准就有了，如果需要再对准内部某个磁道，磁头内移时每经过一个磁道就会有一个峰值系列，据此可以知道移过多少个磁道，最后对准需要对准的那个磁道即可，然后根据磁道数据判定是否是目标磁道，不是的话，根据差值再修正即可。

qwqwqw2088

论坛›创意与实践›DIY/开源硬件专区› 【以拆会友】中有好几位拆解过硬盘，移动硬盘的

建议看看拆解实物
https://bbs.eeworld.com.cn/thread-470746-1-4.html
https://bbs.eeworld.com.cn/thread-471537-1-4.html
https://bbs.eeworld.com.cn/thread-470331-1-4.html
https://bbs.eeworld.com.cn/thread-470968-1-4.html

littleshrimp

strong161 发表于 2017-3-5 23:13
哈哈这个问题有点深，其实硬盘磁道跟BIN文件一样的，每个个扇区都有一个标识符的，而寻址并不是直接定位到 ...

还以为硬盘和伺服电机的原理一样，能够通过判断电机转子的位置
看来没戏了

littleshrimp

chunyang 发表于 2017-3-5 23:14
靠磁道+扇区来定位，每个磁道和扇区都有专门的数据标志，所以格式化以后容量会降低。硬盘、光盘、软盘、光 ...

还以为硬盘和伺服电机的原理一样，能够通过判断电机转子的位置
看来没戏了

littleshrimp

qwqwqw2088 发表于 2017-3-6 09:37
论坛›创意与实践›DIY/开源硬件专区› 【以拆会友】中有好几位拆解过硬盘，移动硬盘的

...

硬盘拆过几个，一直没弄明白主轴电机是怎么确定盘片位置的，原来是通过盘片本身

chunyang

littleshrimp 发表于 2017-3-7 20:39
还以为硬盘和伺服电机的原理一样，能够通过判断电机转子的位置
看来没戏了

那精度可是远远满足不了要求的，而且既然磁头能读出数据，用磁头本身定位不更好么？

PowerAnts

chunyang 发表于 2017-3-5 23:14
靠磁道+扇区来定位，每个磁道和扇区都有专门的数据标志，所以格式化以后容量会降低。硬盘、光盘、软盘、光 ...

我觉得数磁道数不利于快速寻址, 搞个粗调微调如何?比竟是要以最快的速度冲到指定的磁道上, 某个具体的磁道有唯一的位置, 如果每个扇区都有一个ID, 那么就好办了, 以1T硬盘为例, 只有20亿个扇区, 31bit而已, 4个字节. 再说ID可以重复啊, 就像GSM电话的通道. 那么可能2个字节就够了. 重复256遍对粗调的精度影响不大, 先算一下在那个半径值上, 直接施加需要的电流冲过去, 然后不停地读扇区ID进行微调, 最后锁定在需要的磁道上才对, 微调就是一个PID算法的问题.

PowerAnts

不过, 我不确定是不是有扇区ID, 没研究过, 瞎想一通

PowerAnts

我在搞对讲机之前, 曾经在音响厂干过一阵子, 研究过CD机的寻址, 电机和赤轮可是没数坑点的圈数的, 直接冲到光盘信息指定的曲目起始位, 剩下的事就由CD头的催直居焦线圈和径向寻址线圈了, 径向线圈行程不够用了, 电机再给进一点点. 故而有9楼的思路.

chunyang

PowerAnts 发表于 2017-3-7 22:59
我觉得数磁道数不利于快速寻址, 搞个粗调微调如何?比竟是要以最快的速度冲到指定的磁道上, 某个具体的磁 ...

扇区有标志，但不是唯一ID，是在道标志之下的二级标志。事先计算位置并不能提高寻道速度，因为磁头移动经过磁道时必然产生数据流，未到目标磁道前，数据流无需解读，只关心有没有即可。已知当前位置的前提下，n个数据流串对应着n个磁道，还有比这个更快的方法么？而你的方法需要解读大量具体数据，这个速度反而下降了。

littleshrimp

如果用盘片定位当然最好
可是要用硬盘的电机驱动别的东西
硬盘一旦拆开就就不能读数据了

chunyang

PowerAnts 发表于 2017-3-7 23:01
不过, 我不确定是不是有扇区ID, 没研究过, 瞎想一通

更正一下，扇区号是唯一的，磁道、柱面、磁头号之类都是每扇区均存储的。

PowerAnts

chunyang 发表于 2017-3-7 23:09
扇区有标志，但不是唯一ID，是在道标志之下的二级标志。事先计算位置并不能提高寻道速度，因为磁头移动经 ...

硬盘的工作要求相当的可靠性, 振动什么的都不能出错, 靠加减磁道数来确保定位极不可靠, 别说是不到1um的磁道间隔了, SMT都要贴几个件就对一次位, 跑来跑去的,稍有差池就产生积累误差了. 硬盘读写控制器应该主要是靠硬件控制了, 估计都不需要软件, 估计仅仅需要往寄存器填入寻址地址, 硬件就有相应的动作, 类似于查表, 都不用计算和分析.

PowerAnts

这几天搞一个2刀2位的5KV开关, 累死了, 睡觉. 俺最近发力了, 找了几个人分做不同的软硬件, 针对电源厂家的生产线搞了个自动高压测试设备, 计划触点寿命1000W次(号称), 搞"零电压机械开关", 实际上是断了电再切换, 切换好再上电, 都没有火花, 最先带电切换, 搞了个有机玻璃盒子密封充氮, 花火还是好大一坨

chunyang

PowerAnts 发表于 2017-3-8 00:56
硬盘的工作要求相当的可靠性, 振动什么的都不能出错, 靠加减磁道数来确保定位极不可靠, 别说是不到1um的 ...

正是磁道间的无磁才有了磁头移动时的间隔脉冲序列，以此来计数定位怎么会“极不可靠”？更何况最终对准目标磁道还有个电平极值定位和数据读出检验。所有这些都是软件控制的，但跟计算机无关，硬盘有自己的控制器和控制软件，内部的计算和分析任务还不轻，对处理器性能有要求。
当年8088平台推出后，首代平台叫PC，并无硬盘。后来推出带硬盘的机型叫PC XT，其中的硬盘使用80186来做控制器。在PC平台上，8088后直接就是80286，中间的80186似乎并非没有出现，其实是隐藏在计算机内部。

maychang

littleshrimp 发表于 2017-3-7 20:39
还以为硬盘和伺服电机的原理一样，能够通过判断电机转子的位置
看来没戏了

用电机转过去的角度来判断，盘片可是有热胀冷缩的。温度稍有变化，磁道就找不到了。

PowerAnts

chunyang 发表于 2017-3-8 13:13
正是磁道间的无磁才有了磁头移动时的间隔脉冲序列，以此来计数定位怎么会“极不可靠”？更何况最终对准目 ...

音圈电机是一个"振子", 除了振幅与电流具有非线性, 还有个响应的问题, 而且运行环境也不是绝对静止, 车载也有硬盘, 我上面说的振动, 就是考虑到音圈电机受外力影响, 加上扇区数据可能的随机性, 不见得能在受外力冲击时判磁头状态, 比如说磁头本来"匀速"切过某磁道, 但这时刚好有个外力冲击, 可能会在该磁道上"停"那么一下, 软件本来认为一串有十个脉冲, 结果该磁道下刚好有这么一串数据, 是间隔性地来几串这样的脉冲串, 那不就出错了?
所以我觉得, 数圈数不可靠.

PowerAnts

有空查一下盘片的磁道密度, 数据区宽度, 磁道宽度, 磁头宽度, 响应速度, 记录密度, 即可计算出磁头与磁道相切的角度和脉冲个数, 应该不会太多. 不过最近很忙, 以后再说了.