淺談溫徹斯特硬盤的組成

1973年，IBM研制成功了一種新型的硬盤IBM334，這就是我們今天使用的硬盤的祖先，IBM把它叫做溫徹斯特硬盤。

溫徹斯特硬盤的組成

外部結(jié)構(gòu)

（一）接口

接口包括電源接口插座和數(shù)據(jù)接口插座兩部份，其中電源插座就是與主機(jī)電源相連接，為硬盤正常工作提供電力保證。數(shù)據(jù)接口插座則是硬盤數(shù)據(jù)與主板控制芯片之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換的通道，使用時是用一根數(shù)據(jù)電纜將其與主板IDE接口或與其它控制適配器的接口相連接，經(jīng)常聽說的40針、80芯的接口電纜也就是指數(shù)據(jù)電纜，數(shù)據(jù)接口可以分成PATA接口、SATA接口、SCSI接口。

（二）控制電路板

大多數(shù)的控制電路板都采用貼片式焊接，它包括主軸調(diào)速電路、磁頭驅(qū)動與伺服定位電路、讀寫電路、控制與接口電路等。在電路板上還有一塊ROM芯片，里面固化的程序可以進(jìn)行硬盤的初始化，執(zhí)行加電和啟動主軸電機(jī)，加電初始尋道、定位以及故障檢測等。在電路板上還安裝有容量不等的高速數(shù)據(jù)緩存芯片。

（三）固定面板

就是硬盤正面的面板，它與底板結(jié)合成一個密封的整體，保證了硬盤盤片和機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行。在面板上最顯眼的莫過于產(chǎn)品標(biāo)簽，上面印著產(chǎn)品型號、產(chǎn)品序列號、產(chǎn)品、生產(chǎn)日期等信息。除此，還有一個透氣孔，它的作用就是使硬盤內(nèi)部氣壓與大氣氣壓保持一致。

二、內(nèi)部結(jié)構(gòu)

硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)由磁頭、盤片、主軸、電機(jī)及其它附件組成，其中磁頭盤片組件是構(gòu)成硬盤的核心，它封裝在硬盤的凈化腔體內(nèi)，包括有浮動磁頭組件、磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)、盤片、主軸驅(qū)動裝置及前置讀寫控制電路這幾個部份。

1、磁頭組件

這個組件是硬盤中最精密的部位之一，它由讀寫磁頭、傳動手臂、傳動軸三部份組成。磁頭是硬盤技術(shù)中最重要和關(guān)鍵的一環(huán)，實(shí)際上是集成工藝制成的多個磁頭的組合，它采用了非接觸式頭、盤結(jié)構(gòu)，加后電在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤表面移動，與盤片之間的間隙只有0.1～0.3um，這樣可以獲得很好的數(shù)據(jù)傳輸率?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)速為7200RPM的硬盤飛高一般都低于0.3um，以利于讀取較大的高信噪比信號，提供數(shù)據(jù)傳輸率的可靠性。

2、磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)

盤硬的尋道是靠移動磁頭，而移動磁頭則需要該機(jī)構(gòu)驅(qū)動才能實(shí)現(xiàn)。磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)由電磁線圈電機(jī)、磁頭驅(qū)動小車、防震動裝置構(gòu)成，高精度的輕型磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)能夠?qū)Υ蓬^進(jìn)行正確的驅(qū)動和定位，并能在很短的時間內(nèi)精確定位系統(tǒng)指令指定的磁道。

3、磁盤片

盤片是硬盤存儲數(shù)據(jù)的載體，現(xiàn)在硬盤盤片大多采用金屬薄膜材料，這種金屬薄膜較軟盤的不連續(xù)顆粒載體具有更高的存儲密度、高剩磁及高矯頑力等優(yōu)點(diǎn)。另外，IBM還有一種被稱為“玻璃盤片”的材料作為盤片基質(zhì)，玻璃盤片比普通盤片在運(yùn)行時具有更好的穩(wěn)定性。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，硬盤盤片是完全平整的，簡直可以當(dāng)鏡子使用。

4、主軸組件

主軸組件包括主軸部件如軸承和驅(qū)動電機(jī)等。隨著硬盤容量的擴(kuò)大和速度的提高，主軸電機(jī)的速度也在不斷提升，有廠商開始采用精密機(jī)械工業(yè)的液態(tài)軸承電機(jī)技術(shù)，這樣有利于降低硬盤工作噪音。

通過這次解剖硬盤，相信讀者對硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了一定的認(rèn)識與了解，看到了磁頭長什么樣，知道了磁盤片表面光滑如鏡，懂得了硬盤是如何初始化及完成尋道工作的等。當(dāng)然這次解剖工作只是淺層次的拆解，如果想更深層次地解剖及研究磁頭、盤片、電機(jī)、主軸等，就需要更高的技術(shù)條件與設(shè)備。

關(guān)于硬盤驅(qū)動器

硬盤驅(qū)動器采用高精度、輕型磁頭驅(qū)動/定位系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能使磁頭在盤面上快速移動，可在極短的時間內(nèi)精確地定位在由計(jì)算機(jī)指令指定的磁道上。目前，磁道密度已高達(dá)5 400Tpi（每英寸磁道數(shù)）或更高；人們還在研究各種新方法，如在盤上擠壓（或刻蝕）圖形、凹槽和斑點(diǎn)等作為定位和跟蹤標(biāo)記，以提高到和光盤相等的道密度，從而在保持磁盤機(jī)高速度、高位密度和高可靠性的優(yōu)勢下，大幅度提高存儲容量。

硬盤驅(qū)動器內(nèi)的電機(jī)都是無刷電機(jī)，在高速軸承支持下機(jī)械磨損很小，可以長時間連續(xù)工作。高速旋轉(zhuǎn)的盤體產(chǎn)生明顯的陀螺效應(yīng)，所以，在硬盤工作時不宜搬動，否則，將增加軸承的工作負(fù)荷。為了高速存儲和讀取信息，硬盤驅(qū)動器的磁頭質(zhì)量小，慣性也小，所以，硬盤驅(qū)動器的尋道速度明顯快于軟驅(qū)和光驅(qū)。

硬盤驅(qū)動器磁頭與磁頭臂及伺服定位系統(tǒng)是一個整體。伺服定位系統(tǒng)由磁頭臂后的線圈和固定在底板上的電磁控制系統(tǒng)組成。由于定位系統(tǒng)限制，磁頭臂只能在盤片的內(nèi)外磁道之間移動。因此，不管開機(jī)還是關(guān)機(jī)，磁頭總在盤片上；所不同的是，關(guān)機(jī)時磁頭停留在盤片啟停區(qū)，開機(jī)時磁頭“飛行”在磁盤片上方。