硬盤的工作原理

　　4 .筆記本電腦硬盤磁頭

　　硬盤技術(shù)的更新?lián)Q代，其中一個(gè)非常重要的技術(shù)就是磁頭技術(shù)。磁頭是硬盤技術(shù)中最重要和最關(guān)鍵的一環(huán)，實(shí)際上是集成工藝制成的多個(gè)磁頭的組合。采用磁頭和盤非接觸式結(jié)構(gòu)，加電后磁頭好像在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤表面飛行，飛高間隙只有 0.1 m m ～ 0.3 m m，可以獲得極高的數(shù)據(jù)傳輸率?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)速 5400r/min 的硬盤飛高都低于 0.3 m m ，以利于讀取較大的高信噪比信號(hào)，提供數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)能力?，F(xiàn)在的硬盤單碟容量一般都在 10GB 以上，最高的單碟容量已經(jīng)達(dá)到了 20GB，以后硬盤的單碟容量還將繼續(xù)增大，對(duì)于單碟容量，與它直接聯(lián)系的技術(shù)就是磁頭技術(shù)，磁頭技術(shù)越先進(jìn)，硬盤的單碟容量就可以做得越高。由于筆記本硬盤密度太小，就連轉(zhuǎn)軸中心附近也寫進(jìn)了數(shù)據(jù)，所以它就要在盤片的附近安裝一個(gè)裝置，用來放置磁頭。所以筆記本硬盤在讀盤的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生“咯嗒、咯嗒”的聲音，其實(shí)是它在“靠岸”。這種設(shè)計(jì)也帶來了一些好處，在硬盤不工作的時(shí)候，由于磁頭遠(yuǎn)離盤片，就不會(huì)出現(xiàn)因震動(dòng)而劃傷盤片的現(xiàn)象。

　　最早的磁頭是應(yīng)用鐵磁性物質(zhì)，它不論在磁頭的感應(yīng)敏感程度還是在精密度上都不理想，因此早期的硬盤單碟容量均非常低。1979 年發(fā)明了薄膜磁頭，使進(jìn)一步縮小硬盤體積、增大容量、提高讀寫速度成為可能。接著，在 20 世紀(jì) 80 年代末期， IBM公司對(duì)硬盤發(fā)展做出了一個(gè)非常重要的貢獻(xiàn)，即研發(fā)了 MR 磁阻磁頭技術(shù)。磁阻磁頭是基于磁致電阻效應(yīng)工作的，其核心是一片金屬材料，電阻隨磁場(chǎng)的變化而變化。磁阻元件連接著一個(gè)對(duì)電阻變化十分敏感的放大器，可以測(cè)出微小的電阻變化。所以，后來的MR 技術(shù)可以通過提高記錄密度來記錄更多的數(shù)據(jù)，增加單碟片容量即硬盤的最高容量，提高數(shù)據(jù)傳輸率。PRML 讀取技術(shù)能使盤片存儲(chǔ)更多的信息，即增加了盤片的容量，同時(shí)可以有效地提高數(shù)據(jù)的讀取和傳輸速率。 GMR 是 IBM 公司在 MR技術(shù)基礎(chǔ)上研發(fā)成功的新一代磁頭技術(shù)，它是最新的磁頭技術(shù)，現(xiàn)在生產(chǎn)的硬盤全都應(yīng)用了 GMR 磁頭技術(shù)。GMR 巨磁阻磁頭與 MR 磁頭一樣，其原理是利用特殊材料的電阻阻值隨磁場(chǎng)變化讀取盤片上的數(shù)據(jù)，但是 GMR磁頭使用了磁阻效應(yīng)更好的材料和多層薄膜結(jié)構(gòu)，因而比 MR 磁頭更為敏感，相同的磁場(chǎng)變化能引起更大的電阻值變化，實(shí)現(xiàn)更高的存儲(chǔ)密度?，F(xiàn)有的 MR 磁頭能夠達(dá)到盤片密度為 3Gb ～ 5Gb 每平方英寸( Gb 每平方英寸)，而 GMR 磁頭每平方英寸可以達(dá)到 10Gb ～40Gb 以上。

　　目前 GMR 磁頭已經(jīng)處于成熟推廣期，在今后的數(shù)年內(nèi)，它將會(huì)逐步取代 MR 磁頭，成為最流行的磁頭技術(shù)。 GMR 比 MR具有更高的信號(hào)變化靈敏度，從而使硬盤的單碟容量做得更大，目前最新的磁頭技術(shù)為 第四代 GMR 磁頭技術(shù)。此外，磁頭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由音圈電機(jī)和磁頭驅(qū)動(dòng)小車組成，新型大容量硬盤還具有高效的防震動(dòng)機(jī)構(gòu)。高精度的輕型磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠正確驅(qū)動(dòng)和定位磁頭，并在很短的時(shí)間內(nèi)精確定位系統(tǒng)命令指定的磁道，保證數(shù)據(jù)讀寫的可靠性。

　　5 .筆記本電腦硬盤電機(jī)

　　在硬盤中，與磁頭技術(shù)一樣重要的另一項(xiàng)技術(shù)就是電機(jī)技術(shù)，它直接影響著硬盤轉(zhuǎn)速的大小及傳輸速率的大小。FDB ( Fluid Dynamic Bearing ，流體動(dòng)態(tài)軸承電機(jī))技術(shù)是在 1996年第一次推出的，目前已經(jīng)到了第三代，流體動(dòng)態(tài)軸承電機(jī)使用的是黏膜液油軸承，以油膜代替滾珠。這樣可以避免金屬面的直接磨擦，將噪聲及溫度降至最低;同時(shí)油膜可有效吸收震動(dòng)，使抗震能力得到提高，可減少磨損，提高壽命。FDB 有效地減少了震動(dòng)，降低了噪音，增強(qiáng)了對(duì)震動(dòng)的抵抗能力，延長(zhǎng)了硬盤的使用壽命。

　　目前筆記本硬盤的速度最快為 7200r/min ，而主流轉(zhuǎn)速為 4200r/min 。目前主軸轉(zhuǎn)速較快的硬盤是希捷公司推出的 CheetahX15 (捷豹 X15 系列)，它的主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá) 15000r/min 。現(xiàn)在主流的 IDE 硬盤轉(zhuǎn)速為 7200r/min ，而主流的SCSI 硬盤轉(zhuǎn)速則為 10000r/min 。

　　可見，筆記本硬盤受其先天影響速度不可能太快。電機(jī)技術(shù)發(fā)展了，直接帶動(dòng)的就是硬盤主軸轉(zhuǎn)速的提高，而轉(zhuǎn)速?zèng)Q定著硬盤的尋道時(shí)間。當(dāng)然，在提高硬盤主軸轉(zhuǎn)速的同時(shí)，需要考慮的是硬盤的發(fā)熱量及振動(dòng)問題，還有硬盤的工作噪聲問題。所以，電機(jī)技術(shù)直接決定著硬盤的快慢、工作溫度及工作噪聲等。

　　6 .筆記本電腦硬盤材料

　　( 1 )盤片材料。

　　一般而言，早期硬盤的盤片都是使用塑料材料作為盤片基質(zhì)，然后再在塑料基質(zhì)上涂上磁性材料構(gòu)成的。