硬盘是怎么存储数据的 , 为什么关机后数据还能保存在硬盘里?
【大数据|硬盘是怎么存储数据的,为什么关机后数据还能保存在硬盘里?】答:
现在使用的硬盘主要有机械硬盘和固态硬盘 , 二者原理并不相同 , 下面简单介绍一下 。
机械硬盘主要结构如下图所示:
机械硬盘的磁盘主体是一块金属薄片(也有用其他材料的) , 上面涂覆一层磁性材料 , 可以理解为一层小磁针 。 硬盘工作时 , 磁盘在马达的驱动下高速旋转 , 转速高达数千转每分钟 , 磁头则在磁头驱动系统的的控制下 , 在高速旋转的磁盘表面飞行 。 当需要写入或擦除数据时 , 磁头线圈上通电 , 在其周围产生磁场 , 磁化磁盘表面的磁性材料 , 不同方向的电流产生的磁场方向不同 , 磁盘表面的磁性材料被磁化的极性也不同 , 不同极性便代表0与1;读取时 , 磁头线圈切割磁盘表面的磁性材料的磁场 , 产生电信号 , 不同极性的磁性材料产生的感应电流方向不同 , 因此可以读出0与1 。
断电并不会影响磁盘表面的磁性材料的极性 , 因此断电后数据仍然不会消失 , 但剧烈的碰撞或加热则有可能导致数据丢失 。
固态硬盘的存储原理如下图所示:
图中浮置栅极上下两层均为绝缘体 , 可以储存电荷 , 浮置栅极中有电荷即为0 , 无电荷为1 。 当需要擦除时 , 便在P极加电压 , 浮置栅极中的电子便会发生隧穿 , 脱离浮置栅极 , 即由0转1;当需要编程时 , 便在控制栅极加电压 , 电子便会被吸入浮置栅极 , 即由1转0 。 读取时 , 则可以在控制栅极加一较低的电压 , 如果N极导通 , 则浮置栅极中电子数目较少 , 识别为1;反之 , 识别为0 。
固态硬盘的寿命要低于机械硬盘 , 原因就在于擦写数据时 , 可能会有电子被困在绝缘层中 , 困住的电子可以抵消控制栅极的电压 , 最终导致控制栅极无法吸引足够的电子进入浮置栅极 。
固态硬盘断电后电子仍留在浮置栅极 , 因此断电后也不影响数据存储 。
参考资料:
计算机磁盘是如何实现存储的?
硬盘结构以及数据存储原理
详解固态硬盘的有趣知识及其底层原理
by 霜白
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