掌握硬盘数据存储，保护重要数据 (硬盘数据存储)

在数字化时代，我们每个人都有着大量的数字资料和个人数据需要存储和管理。硬盘作为最常见的数据存储设备之一，在信息安全方面也备受关注。掌握硬盘数据存储知识，能够更好地保护我们的数据安全，保障我们的隐私不被泄露。

一、硬盘数据存储

硬盘是一种能够存储和读取信息的机械设备，其主要原理是通过磁头在不同磁道和扇区之间的读写来实现信息的存储和读取。硬盘的存储容量是按照GB、TB等方式进行衡量的，而且随着科技的进步，硬盘的容量不断提高，现在的硬盘容量已经达到4TB以上，能够满足大多数人的需求。

硬盘存储虽然便捷，但是人们在使用硬盘存储时需要注意以下几点：

1.定期备份数据

硬盘作为存储设备，是有概率损坏的，如果没有做数据备份，一旦硬盘损坏就很可能造成数据丢失。因此，我们需要定期备份硬盘中的数据，尽量减少数据丢失的概率。

2.避免硬盘碰撞

硬盘在工作时需要不断地旋转和移动磁头，如果在硬盘工作时碰到它，会造成数据丢失或者机械故障，因此我们在使用硬盘时要避免碰撞。

3.避免电压过大

硬盘的工作需要大量的电力支持，但是如果电源电压过大，硬盘可能会遭受电击而损坏。因此我们需要根据不同硬盘的电源要求来选择合适的电源，避免给硬盘造成伤害。

二、保护重要数据

随着信息化环境的不断发展，我们的重要数据也越来越多。为了保护这些重要数据不被泄露或者损坏，需要采取以下几个方面的保护措施：

1.加密

加密是保护重要数据的一个重要手段。我们可以使用一些加密软件将我们的数据加密，使其不被未经授权的人查看或者窃取。这种方法比较安全，可以大大增强我们数据的安全性。

2.采用多点备份

采用多点备份也是保护重要数据的常用手段。我们可以在不同的硬盘上备份我们的重要数据，这样即使某个硬盘损坏，我们依然可以使用其它硬盘上的备份数据。

3.使用防病毒软件

随着互联网的不断发展，我们的电脑随时可能接触到各种病毒和恶意软件。这些病毒和恶意软件可能会危害我们的数据安全，因此使用一些防病毒软件可以有效保护我们重要数据的安全。

三、不同硬盘的应用场景

现在市场上的硬盘种类繁多，不同的硬盘有着不同的应用场景。下面是常见的几种硬盘及其适用场景：

1.机械硬盘

机械硬盘是指采用机械原理进行读写的硬盘，性价比较高。适用于一般办公场景，文件存储等。

2.固态硬盘

固态硬盘是硬盘的一种，具有读写速度快、抗震性好等优点，适用于游戏玩家和需要频繁进行读写操作的用户。

3.网络硬盘

网络硬盘是指采用网络技术进行数据传输的硬盘，适用于多人共享、远程办公等场景，并且由于数据存储在云端，不会受到单个硬盘故障的影响。

随着当今科技的迅速发展，硬盘作为数据存储设备已经成为我们日常生活中必不可少的一部分，对于硬盘的掌握和保护已经变得越来越重要。掌握上述硬盘数据存储技巧，可以更好地保护我们的数据安全，保护我们的隐私。

相关问题拓展阅读：

• 硬盘和光盘的存储数据寿命哪个更长、更可靠？
• 硬盘是如何存储数据的？
• 硬盘如何实现信息的存储

硬盘和光盘的存储数据寿命哪个更长、更可靠？

从既往的经验看，肯定是硬盘的寿命要比光盘更长一些，最起码遇到故障之后，可

恢复数据

的可能性较高，方便性来看，光驱日渐淘汰，话说数据量不大的情况（不到1T）可以选择

云存储

平台

这位朋友问《硬盘和光盘存储数据哪个时间更长》，答案一定是光盘。

下面那位朋友回答硬盘的存储时间比光盘长，这个是有误的，光盘并不是靠磁存储数据的，很多朋友都知道磁性会随着时间增加而减弱的，等到磁性减弱到阈值，硬盘的数据就不复存在了。

现在大型的数据中心备份用的存储介质就是光盘或磁带，一张光盘的容量达到上百GB，存储的更大时间50年左右，期间光盘只要数据层不损坏，能正常反光，数据就还在，非常安全。

下面是一些数据中心服务商信息，都是使用光盘存储数据。

很高兴回答您的问题，下面是我给出的答案，希望能对您有所帮助。

个人觉得受很多因素影响，不能单一判断使用的时长。下面是我个人理解分析（以

机械硬盘

为例）：

从工作原理分析：

光盘：光盘有个受涂层保护的记录层，是烧录时刻录信号的地方，其主要的工作原理是在基板上涂抹上专用的有机染料，以供激光记录信息。由于烧录前后的

反射率

不同，经由激光读取不同长度的信号时，通过反射率的变谈败陵化形成0与1信号，借以读取信息。需要特别说明的是，对于可重复擦写的CD-RW而言，所涂抹的就不是有机染料，而是某种碳性物质，当激光在烧录时，就不是烧成一个接一个的”坑”，而是改变碳性物质的极性，通过改变碳性物质的极性，来形成特定的”0″、”1″代码序列。这种碳性物质的极性是可以重复改变的，这也就表示此光盘可以重复擦写。

硬盘：硬盘光碟上有一圈圈细小的磁道，由磁性物质覆盖而成。磁盘上的磁性物质被写入触头磁化了就表示1，未被磁化就表示0。因为磁性在断电后不会丧失，所以磁盘断电后依然能保存数据。

从保存环境分析：

平常民用环境，大多数是温湿度变化大的环境。温度变化和湿度加持，容易对金属产品造成锈蚀、氧化现象。

硬盘基本组成为金属，长时间在温湿度变化大的地方使用，必定会对本体造成氧化或修饰现象，影响寿命。如在高粉尘情况下使用，愈加加速寿命减短。含戚

光盘使用的材料是

聚碳酸酯

（PC)、花菁（Cyanine）、酞菁(Phthalocyanine) 及偶氮(AZO）等

无机物

。在30年内极少几率会造成氧化、锈蚀。但受强光影响寿命长短较大，更好在在保护套内，在阴凉地方存放。

从使用频率分析

在同等使用时间内，受写入读取量影响，在设备质量不同的情况下，极可能对光盘面或硬盘光碟盘表面造成损害。一是要看读取工具质量，二是要看存储本体的质量。如果光驱质量差，读写时会造成光盘表面划损，造成数据损失。硬盘电机和磁头质量差或受

电脑系统

故障影响，也会对光碟表面造成划损。

所以，个人建议：

如果是想保存重要数据的，在选择合适容量的载体时。不要只保存一份，更好做到N-1≥1的效果。人品差时，多好的载体都会丢失会突然坏掉！

硬盘保存时间更久，而且不怕外界影响，只要不潮湿，不重摔，绝对不可能出现问题。以下是硬盘原理。

硬盘数据存储原理

硬盘是一种采用磁介质的数据存储设枯型备，数据存储在密封于洁净的硬盘驱动器内腔的若干个磁盘片上。这些盘片一般是在以铝为主要成分的片基表面涂上磁性介质所形成，在磁盘片的每一面上，以转动轴为轴心、以一定的磁密度为间隔的若干个

同心圆

就被划分成磁道（track），每个磁道又被划分为若干个

扇区

（sector），数据就按扇区存放在硬盘上。在每一面上都相应地有一个读写磁头（head），所以不同磁头的所有相同位置的磁道就构成了所谓的

柱面

（cylinder）。

传统的硬盘读写都是以柱面、磁头、扇区为寻址方式的（CHS寻址）。硬盘在上电后保持高速旋转（5400转/min以上），位于磁头臂上的磁头悬浮在磁盘表面，可以通过

步进电机

在不同柱面之间移动，对不同的柱面进行读写。所以在上电期间如果硬盘受到剧烈振荡，磁盘表面就容易被划伤，磁头也容易损坏，这都将给盘上存储的数据带来灾难性的后果。

光盘

硬盘是如何存储数据的？

盘片是硬盘中承载数据存储的介制，硬盘是由多个盘片叠加在一起，互相之间塌尘由垫圈隔开。硬盘盘片是以坚固耐用的材料为盘基，其上在附着磁性物质，表面被加工的相当平滑。因为盘片在硬盘内部高速旋转（有5400转、7200转、10000转，甚至15000转），因此制作盘片的材料硬度和耐磨性要求很高，所以一般采用

合金材料

，多数为铝合金。

硬盘盘片是随着硬盘的发展而不断进步的，早期的硬盘盘片都是使用塑料材料作为盘基，然后再在塑料盘基上涂上

磁性材料

就构码衫哗成了硬盘的盘迟行片。后来随着硬盘转速和容量的提高又出现的金属盘基的盘片，金属材料的盘基具有更高的记录密度、更强的硬度，在安全性上也要强于塑料盘基。目前市场中主流的硬盘都是采用铝材料的金属盘基。

而IBM等厂商还推出过以

石英玻璃

为盘基的“玻璃盘片”，但初期的玻璃盘片在

发热

等技术方面处理的并不得当，导致部分产品使用

中极

易出现故障。但玻璃盘片是一种比铝更为坚固耐用的盘片材质，盘片高速运转时的稳定性和可靠性都有所提高，而且玻璃盘片表面更为平滑，技术上还是领先于金属盘片的。

由于盘片上的记录密度巨大，而且盘片工作时的高速旋转，为保证其工作的稳定，数据保存的长久，

硬片

都是密封在硬盘内部。万万不可自行拆卸硬盘，在普通环境下空气中的灰尘，都会对硬盘造成永久伤害，更不能用器械或手指碰触盘片。

硬盘如何实现信息的存储

一块小小的硬盘，储存的信息几乎可以相当于全世界图书馆的总和，是怎么做到的？

虽然硬盘在我们生活中已经随处可见，但他的储存方法和原理，却不是每人都了解的。

想象一架飞机以离地面1毫米的高度飞行，每25秒绕地球一圈，还能覆盖每一寸表面。

再将其缩小成手掌大小，你就会得到和现代硬盘差不多的东西，它所包含的信息比你们当地图书馆还要多。

那么它是如何在这么小的空间 储存这么多的信息呢？

在每个硬盘的中心都有 大量高速旋转的磁盘,每个磁盘的表面都有高速扫过的记录磁头。

每个磁盘上都覆盖着一层薄薄的、微小的、磁化金属粒，数据以一种肉眼无法分辨的形式存在。

很多组微小颗粒形成的磁化图案，记录形成了数据。

每一组，又称之为比特（bit），所有微粒都按照自身的磁性排列，形成两种状态之一，对应0或者1。

将比特信息通过电磁铁，转换成电流，数据就能被读写在硬盘上。

这块磁铁会产生一个强大磁场，足以改变金属微粒的磁性。

当信息写入磁盘，驱动使用磁读取器，将其还原成有意义的形式，类似于留声机针将唱片纹路转化成音乐。

但是你是怎么从0和1中 得到困乱这么多信息的呢？

其实是将很多很多个0和1组合在一起。

例如，一个字节（byte）， 即8比特可以代表一个字母，你平均每张相片有好几兆字节，每一兆字节相当于800万比特。

由于每一比特必须写在磁盘的汪搜档实体表面上，所以我们总在寻求方法增加磁盘磁录密度，或者说是增加每平方厘米能塞下的比特数。

现代硬盘的磁录密度大约是 每平方厘米93千兆比特，是1957年IBM之一款硬盘的3亿倍。

储存容量的巨大提升，不仅仅是归因于将所有东西缩小，而是包含了许多项创新技术。

一种称之为薄膜光刻的技术，使得工程师们可以缩小读写器。

除了尺寸，利用物质磁性和量子特性上的新发现 可以让读取器变得更加敏感。

数学算法的出现可以让比特被更紧凑地排列在一起，能过滤电磁干扰产生的噪音，并且能从大量回读信息中找到最有可能的比特顺序。

磁头热膨胀的控制是通过在磁性记录器下面放上一个加热器，使其能悬于磁盘表面5纳米以内，这是大约是两条DNA链的宽度。

在过去的数十年，电脑储存容量及性能的大幅度增长遵循着一种模式，称为“摩尔定律”，这一定律于1975年预测 信息密度每两年会增长一倍。

但是若每平方厘米超过15.5千兆，继续缩小磁性颗粒， 或者将它们塞得更紧，则会导致“超顺磁效应”。

即当磁粒体积过小，它的磁性很容易受到热能干扰，导致比特的朝向发生混乱，从而引起数据丢失。

科学家们采用了一种 非常简单的方法解决了这个问题：

将磁记录方向由水平改为垂直，这使得磁录密度增加到接近每平方厘米0.155太（1000千兆）字节。

最近，通过热辅助磁记录技术，磁录密度又提升了。

这种技术采用了一种热稳定记录介质，通过在局部进行激光加热来短暂减小磁阻力，从而实现写入数据。

尽管这些驱动磁盘还处于原型阶段，科学家们已经又玩出了新花样：位元规则媒介。

比特对应的位置被安置于独立的 纳米大小的结构，潜在地实现了漏扮磁录密度 至每平方厘米3.1太字节，甚至更多。

多亏了一代又一代工程师，材料科学家，还有量子物理学家们的共同努力，这个拥有不可思议的能量， 无比精确的小工具才能在你手掌中旋转。

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1、硬盘的外部物理结构

硬盘主要由盘体、控制电路板和接口部件组成。

盘体是一个密封的腔体。(后迟正续将介绍硬盘的内部物理结构即是指盘体的内部结构)。

控制电路板上主要有硬盘BIOS、硬盘缓存（Cache）和主控制芯片等单元。硬盘接口

包括插座、数据接口和主、从跳线等。

2、硬盘的内部物理结构

硬盘盘体是完全密封的，里面主要有磁头、盘片等部件。

硬盘的盘片材料硬度和耐磨性要求很高，所以一般采用合金材料，多数为铝合金。

(早期有塑料，陶瓷的，现在也出现了玻璃材料的)。盘基上涂上磁性材料。硬盘盘片

厚一般在0.5mm左右，盘片的转速与盘片大小有关，考虑到惯性及盘片稳定性，盘片

越大转速越低。

有些硬盘只装一张盘片，有此则有多张。硬盘盘片安装在主轴电机的转轴上，在主

轴电机的带动下作高速旋转。每张盘片的容量称为单碟容量，而一块硬盘的总容量就是

所有盘片容量的总和。早期硬盘由于单碟容量低，所以盘片较多。现代的硬盘盘片一般

只有少数几片。一块硬盘内的所有盘片都是完全一样的，否则控制部分就太复杂了。

盘片上的记录密度很大，而且盘片工作时会高速旋转，为保证其工作的稳定，数据

保存的长久，所以硬片都是密封在硬盘内部的，内部并非真空。不可自行拆卸硬盘，

在普通环境下空气中的灰尘，都会对硬盘造成永久损害。

以上介绍的是盘片，一张单面的盘片需要一个磁头，双面的盘片则需要两个磁头。

硬盘采用高精度、轻型磁头驱动和定位系统。这种系统能使磁头在盘面上快速移动，读

写硬盘时，磁头依靠磁盘的高速旋转引起的空气动力效应悬浮在盘面上，与盘面的距离

不到1微米(约为头发直径的百分之一)，可以在极短的时间内精确定位到计算机指令指定

的磁道上。

注意：由于磁盘是旋转的，则连续写入的数据是排列在一个圆周上的。我们称这样的

圆周为一个磁道(Track)。

由于定位系统限制，磁头臂只能在盘片的内外磁道之间移动。因此，不管开机还是关机，

磁头总在盘片上。所不同的是，关机时磁头停留在盘片启停区，开机时磁头“飞行”在磁盘

片上方。

3、硬盘存储的逻辑结构

我们常说硬盘有面，柱面，磁道和扇区，这些只不过是虚拟的逻辑概念。

面(盘面)：

上面已经了解，硬盘一般会有一个或多个盘片，每个盘片可以有两个面(Side)，依此可

称为0面，1面等。每个面对应一个磁头，用于读写数据。

磁道：

盘片在中心轴带动下做高速旋转，磁头连续写入的数据是排列在一个圆周上的。我们称

这样的圆周为一个磁道(Track)。可以假想有很多个同心圆，大小不同的磁道组成盘面。

每个盘片的每个面都有一个读写磁头。磁道离主轴最近的，即线速度最小的地方，是一

个特殊的区域，它不存放任何数据，称为启停区或着陆区(Landing Zone)，启停区外就是数

据区。在最外圈，离主轴最远的地方是“0”磁道，硬盘数据的存放就是从最外圈开始的。

硬盘有一个“0”磁道检测器，由它来完成硬盘的初始定位。“0”磁道十分重要，很多硬盘仅

仅因为“0”磁道损坏就报废了，十分可惜。

磁头：

磁头用来读取或者修改盘片上磁性物质的状态，一般说来，每一个磁面都会有一个磁头，

从最上面起由0开始编号。磁头在停止工作时与磁盘是接触的停放在启停区，但是在工作

时呈飞行状态。启停区不存放任何数据，磁头在此区域启停，不会损害任何数据。读取数据

时盘片高速旋转，对磁头运动采用的空气动力学设计。此时磁头离盘面数据区0.2到0.5微米

高度进行飞行。这样既不与盘面接触，又能很好的读取数据。磁头之所以能够飞起来，完全

是靠此旦毁空气森备的“浮力”。如果没有空气的话磁头将与磁盘直接接触，除非能生产出无磨檫的光滑

平面，否则在一瞬间就会使整个磁盘表面划伤。目前来看，绝对光滑的平面是不现实的。

柱面：

我们认为离圆心最远的磁道为0磁道，依此往里为1磁道….。不同面上相同磁道编号则组

成了一个圆柱面，即所称的柱面(Cylinder)。

每个柱面上的磁头由上而下从“0”开始编号。数据读写按柱面进行，即磁头读写数据时首

先在同一柱面内从“0”磁头开始进行操作，依次向下在同一柱面的不同盘面(即磁头上)进行操

作，只有在同一柱面所有的磁头全部读写完毕后磁头才转移到下一柱面，因为选取磁头只需

通过电子切换即可，而选取柱面则必须通过机械切换。电子切换比从在机械上磁头向邻近磁

道移动快得多。因此，数据的读写按柱面进行，而不按盘面进行。

读写数据都是按照这种方式进行，尽可能提高了硬盘读写效率。

当然现今硬盘多半只有一个盘片两个盘面。

扇区：

根据硬盘规格的不同，磁道数可以从几百到成千上万不等。一个磁道上可以容纳数KB

的数据，但计算机并不需要一次读写这么多数据。这这基础上，又把磁道划分成若干段，

每段称为一个扇区(Sector)。扇区是硬盘上存储的物理单位，包括512个字节的数据和一些

其他信息。即使计算机只需要硬盘上存储的某个字节，也须一次把这个字节所在的扇区中

的全部512字节读入内存，再选择所需的那个字节。

扇区数据主要有两个部分：存储数据的标识符和存储数据的数据段。

标识符包括组成扇区三维地址的三个数字：扇区所在的磁头(或盘面)、磁道(或柱面号)

以及扇区在磁道上位置(即扇区编号)。标识符还包括一个字段，显示扇区是否可以存储数

据或者已有故障不宜使用的标记。有些硬盘控制器在扇区标志符中还记录提示信息，可在

原扇区出错时指引磁盘转到对应替换扇区或磁道。最后，标识符以循环冗余校验(CRC)

值作为结束，以供控制器检验扇区标识符读出情况，确保准确无误。

扇区的第二个主要部分是存储数据的数据段，可分为数据和保护数据的纠错码(ECC)。

要注意硬盘在划分扇区时，和软盘是有一定区别的。软盘的一个磁道中，扇区号一般依次

编排，如挨着来是1号，2号，3号…以此类推。但在硬盘磁道中，扇区号是按照某个间隔跳跃

着编排。如，2号扇区并不是1号扇区后的按顺序的之一个而是第八个，3号扇区又是2号扇区

后的按顺序的第八个，依此类推，这个“八”称为交叉因子。

这个交叉因子的来历有必要详述一下，我们知道，数据读取经常需要按顺序读取一系列相

邻的扇区(逻辑数据相邻)。如对磁道扇区按物理顺序进行编号，很有可能出现当磁头读取完第

一个扇区后，由于盘片转速过快来不及读取下一个扇区，(要知道物理相邻扇区位置距离是极

小的)，必须等待转完一圈，这极大浪费了时间。在N年前，就有工程师想到用交叉因子这个办

法来解决这个问题。一个特定硬盘驱动器的交叉因子取决于：磁盘控制器的速度、主板的时钟

速度、与控制器相连的输出总线的操作速度等。如果磁盘的交叉因子值太高，就需多花一些时

间等待数据在磁盘上存入和读出。而如果交叉因子值太低，就会大大降低磁盘性能。

早期的硬盘管理工作中，设置交叉因子需要用户自己完成。有时还需要设置几种不同的值来

比较其性能。现在的硬盘BIOS已经解决这个问题，一般低级格式化程序不再提供这一选项设置。

前面已经提及，系统在磁盘上写入读取数据时，写满一磁道后转向同一柱面的下一个磁头，当

柱面写满时，再转向下一柱面。这些转换都需要时间，而在此期间磁盘始终保持高速旋转，这就

会带来又一个问题。

假定系统刚刚结束对一个磁道最后一个扇区的写入，并且已经设置了更佳交叉因子值，现在准

备在下一磁道的之一个扇区写入，这时就要等到磁头部件重新准备定位并按径向方向到达下一磁

道。如果这个操作占用时间超过了一点点，尽管有交叉存取，磁头仍会延迟到达?饩稣飧鑫侍?

的办法是以原先磁道所在位置为基准，把新磁道(下一磁道)上全部扇区号移动约一个或几个扇区

位置，这就是磁头扭斜。磁头扭斜可以理解为柱面与柱面之间的交叉因子，硬盘出厂便设置好，

用户一般不用去改变它。磁头扭斜只在文件较长超过磁道结尾进行读出和写入时才发挥作用。所

以，扭斜设置不正确所带来的时间损失比交叉因子小得多。

簇：

我们上边已经了解扇区是实际物理单位，簇就是硬盘上存储文件的一个逻辑单位。物理相邻

的若干个扇区其实就组成了一个簇。操作系统读写磁盘的基本单位是扇区，而文件系统的基本

单位是簇(Cluster)。

在你的Windows下，随便找个几十字节的文件，右键属性，看看实际大小与占用空间两项内

容，如大小：15 字节 (15 字节) 占用空间：8.00 KB (8,192 字节)。这里的占用空间就是你机器

分区的簇大小，因为再小的文件都会占用空间，逻辑基本单位是8K，所以都会占用8K。

簇一般有这几类大小 4K，8K，16K，32K，64K等。

簇越大存储性能越好，但空间浪费严重。簇越小性能相对越低，但空间利用率高。

注意：这里引入一个概念文件系统，稍后的文章会详细说明。

4、硬盘读写数据的过程

硬盘读取数据时，读写磁头沿径向移动，移到要读取的扇区所在磁道的上方，这段时间

称为寻道时间(seek time)。因读写磁头的起始位置与目标位置之间的距离不同，寻道时间

也不同。目前硬盘一般为2到30毫秒，平均约为9毫秒。

磁头到达指定磁道后，然后通过盘片的旋转，使得要读取的扇区转到读写磁头的下方，

这段时间称为旋转延迟时间(rotational latency time)。一个7200（转/每分钟）的硬盘，每

旋转一周所需时间为60×1000÷7200=8.33毫秒，则平均旋转延迟时间为8.33÷2=4.17毫

秒（平均情况下，需要旋转半圈）。

硬盘数据存储的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于硬盘数据存储,掌握硬盘数据存储，保护重要数据,硬盘和光盘的存储数据寿命哪个更长、更可靠？,硬盘是如何存储数据的？,硬盘如何实现信息的存储的信息别忘了在本站进行查找喔。