深入硬盘内部,漫谈硬盘技术发展路程

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1、深入硬盘内部,漫谈硬盘技术发展路程近期固态硬盘闹得沸沸扬扬，传统硬盘仿佛在一夜之间就被比了下去。不过大家也都知道到固态硬盘要成为主流要走的路还很长，传统硬盘依然是主流，只是传统硬盘的尽头似乎已经可以预见了。纵观硬盘发展历程，温彻斯特结构可谓是功不可没，不过也正由于温彻斯特结构在一定程度上限制了硬盘发展速度。　　尽管在外部结构方面，各种硬盘之间有着一定的区别，但是其内部结构还是完全相同的，毕竟硬盘的本质工作方式不会改变。虽说我们一直认为温彻斯特结构阻碍了硬盘技术发展，但是硬盘要提高综合表现并非彻底推翻温彻斯特结构，而是在这

2、一基础上进行改进。在了解硬盘技术发展趋势之前，我们不妨先来看看温彻斯特结构的硬盘到底是如何的。经典的温彻斯特结构硬盘　　打开硬盘外壳之后，我们也就能够看到神秘的内部世界，其核心部分包括盘体、主轴电机、读写磁头、电机马达等主要部件。不过需要提醒大家的是，千万不要随意打开硬盘的外壳，这将100％地使整个硬盘报废，因为硬盘的内部盘面不能沾染上一滴灰尘，否则立即报废。一般硬盘内部结构维修甚至需要在要求极为严格的超净间中进行。　　1．盘体　　盘体从物理的角度分为磁面（Side）、磁道（Track）、柱面（Cylinder）与扇区（

3、Sector）等4个结构。磁面也就是组成盘体各盘片的上下两个盘面，第一个盘片的第一面为0磁面，下一个为1磁面；第二个盘片的第一面为2磁面，以此类推……。磁道也就是在格式化磁盘时盘片上被划分出来的许多同心圆。最外层的磁道为0道，并向着磁面中心增长。事实上，硬盘的盘体结构与大家熟悉的软盘非常类似。只不过其盘片是由多个重叠在一起并由垫圈隔开的盘片组成，而且盘片采用金属圆片（IBM曾经采用玻璃作为材料），表面极为平整光滑，并涂有磁性物质。盘体2．读写磁头组件　　读写磁头组件由读写磁头、传动手臂、传动轴三部分组成。在具体工作时，磁

4、头通过传动手臂和传动轴以固定半径扫描盘片，以此来读写数据。磁头是集成工艺制成的多个磁头的组合，采用非接触式结构。硬盘加电后，读写磁头在高速旋转的磁盘表面飞行，飞高间隙只有0.1～0.3μm，可以获得极高的数据传输率。新型MR（Magnetoresistiveheads）磁阻磁头采用读写分离的磁头结构，写操作时使用传统的磁感应磁头，读操作则采用MR磁头。读写磁头组件　　3．磁头驱动机构　　对于硬盘而言，磁头驱动机构就好比是一个指挥官，它控制磁头的读写，直接为传动手臂与传动轴传送指令。磁头驱动机构主要由音圈电机、磁头驱动小车

5、和防震动机构组成。磁头驱动机构对磁头进行正确的驱动，在很短的时间内精确定位到系统指令指定的磁道上，保证数据读写的可靠性。一般而言，磁头机构的电机有步进电机、力矩电机和音圈电机三种，现在硬盘多采用音圈电机驱动。音圈是中间插有与磁头相连的磁棒的的线圈，当电流通过线圈时，磁棒就会发生位移，进而驱动装载磁头的小车，并根据控制器在盘面上磁头位置的信息编码来得到磁头移动的距离，达到准确定位的目的。磁头驱动机构　　4．主轴组件　　硬盘的主轴组件主要是轴承和马达，我们可以笼统地认为轴承决定一款硬盘的噪音表现，而马达决定性能。当然，这样说

6、并不完全，但是基本上表达了这两项内容在硬盘中的重要地位。从滚珠轴承到油浸轴承再到液态轴承，硬盘轴承处于不断的改良当中，目前液态轴承已经成为绝对的主流市场。由于采用液体作为轴承，所以金属之间不直接摩擦，这样一来除了延长了主轴点解的寿命、减少发热之外，最重要一点是实现了硬盘噪声控制的突破。不过需要指出的是，采用液态轴承对于性能并没有任何好处，甚至反而会延长寻道时间。对于PC设备而言，似乎噪音与性能是一对永远难以平衡的矛盾硬盘市场在最近几年的发展速度非常迅速，短短的几年时间内已经从单碟160G容量提升至单碟320G。从单碟容量

7、上来看，足足提升了100%。更重要的是，随着单碟容量的不断提高，硬盘的成本和性能也有着非常大的改进。虽然在目前的市场上来看，单碟160G的产品已经被淘汰，而单碟250G也正逐渐被单碟320G产品所取代。由此可见，硬盘的单碟容量提升对硬盘的发展起到一定推波助澜的作用。　　采用了更高的单碟容量，仅仅一张盘片就可以容纳320G空间。单碟容量的提高，意味着生产厂商研发技术的提高，这所带来的好处不仅是硬盘容量得以增加，而且还会带来硬盘性能的相应提升。因为单碟容量的提高，就是盘片磁道密度（每英寸的磁道数）的提高。　　磁道密度的提高，

8、不但意味着提高了盘片的磁道数量，而且在磁道上的扇区数量也得到了提高，所以盘片转动一周，就会有更多的扇区经过磁头而被读出来，这也是相同转速的硬盘，单碟容量越大，内部数据传输率就越快的一个重要原因。此外单碟容量的提高，使线性密度(每英寸磁道上的位数)也得以提高，有利于硬盘寻道时间的缩短。　　让我们大概了解一下影响硬盘性能