存储设备存储数据的原理是什么？

硬盘、U盘、记忆卡如何存储数据？原理是什么？为什么存储的数据量都是2的N次方？

二、硬盘的简单分类 按 接口  PATA（IDE） SATA  SCSI  按用途  PC硬盘，笔记本硬盘(移动硬盘)，服务器硬盘 三、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。四、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。五、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，完全是靠空气的“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
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存储设备是通过电信号的通、断实现的，称为0、1，然后用不同0、1组合来代表不同的文字。正如中国的汉字，本来都是独立的，但组成词语的时候就代表了特定的事物。

给你一个比喻也许你会明白，首先U盘 内存卡 与硬盘  光盘 存储数据的方式是不相同的。

其中U盘与内存卡大致相同，光盘存储是靠激光将数据转换为数字信号然后记录到光盘的介质中，而硬盘却是一磁的方式存储的，硬盘就好比是以前我们经常用的录音机的磁带，而一录音机里你会看到一个拾（录）音头和一个久性磁体（抹音头，而硬盘里也有一个磁头只是他集合了录音头拾音头和抹音头，也就是说他即能录制也能读取）而不同的是录音机是只把音频信号转化为磁场写入磁带中，而硬盘却是把你所有的数据转化的X进制数据存储到硬质的磁盘表面，而硬盘的制造工艺就类似一张光盘通过旋转和磁头来读取和写入数据。这样比喻你能看明白不。

简单点说：数据存储就是将数据分解成字节，然后将字节写入硬盘扇区

你看过黑客帝国，里面的原理就是那样的