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每日一问101: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?

2023-04-05 14:57:30 563

摘要: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:机械硬盘主要结构 | 图源自参考资料2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。...

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:

机械硬盘主要结构 | 图源自参考资料2

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:

固态硬盘存储原理 | 图源自参考资料3

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。

回答:霜白

编辑:yrLewis

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