计算机的作用和功能(硬盘如何存储数据)

　　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。

总结

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