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浅谈温彻斯特硬盘的组成

归档日期:06-06       文本归类:整体磁头      文章编辑:爱尚语录

  1973年,IBM研制成功了一种新型的硬盘IBM334,这就是我们今天使用的硬盘的祖先,IBM把它叫做温彻斯特硬盘。

  接口包括电源接口插座和数据接口插座两部份,其中电源插座就是与主机电源相连接,为硬盘正常工作提供电力保证。数据接口插座则是硬盘数据与主板控制芯片之间进行数据传输交换的通道,使用时是用一根数据电缆将其与主板IDE接口或与其它控制适配器的接口相连接,经常听说的40针、80芯的接口电缆也就是指数据电缆,数据接口可以分成PATA接口、SATA接口、SCSI接口。

  大多数的控制电路板都采用贴片式焊接,它包括主轴调速电路、磁头驱动与伺服定位电路、读写电路、控制与接口电路等。在电路板上还有一块ROM芯片,里面固化的程序可以进行硬盘的初始化,执行加电和启动主轴电机,加电初始寻道、定位以及故障检测等。在电路板上还安装有容量不等的高速数据缓存芯片。

  就是硬盘正面的面板,它与底板结合成一个密封的整体,保证了硬盘盘片和机构的稳定运行。在面板上最显眼的莫过于产品标签,上面印着产品型号、产品序列号、产品、生产日期等信息。除此,还有一个透气孔,它的作用就是使硬盘内部气压与大气气压保持一致。

  硬盘内部结构由磁头、盘片、主轴、电机及其它附件组成,其中磁头盘片组件是构成硬盘的核心,它封装在硬盘的净化腔体内,包括有浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片、主轴驱动装置及前置读写控制电路这几个部份。

  这个组件是硬盘中最精密的部位之一,它由读写磁头、传动手臂、传动轴三部份组成。磁头是硬盘技术中最重要和关键的一环,实际上是集成工艺制成的多个磁头的组合,它采用了非接触式头、盘结构,加后电在高速旋转的磁盘表面移动,与盘片之间的间隙只有0.1~0.3um,这样可以获得很好的数据传输率。现在转速为7200RPM的硬盘飞高一般都低于0.3um,以利于读取较大的高信噪比信号,提供数据传输率的可靠性。

  盘硬的寻道是靠移动磁头,而移动磁头则需要该机构驱动才能实现。磁头驱动机构由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成,高精度的轻型磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位,并能在很短的时间内精确定位系统指令指定的磁道。

  盘片是硬盘存储数据的载体,现在硬盘盘片大多采用金属薄膜材料,这种金属薄膜较软盘的不连续颗粒载体具有更高的存储密度、高剩磁及高矫顽力等优点。另外,IBM还有一种被称为“玻璃盘片”的材料作为盘片基质,玻璃盘片比普通盘片在运行时具有更好的稳定性。从图中可以发现,硬盘盘片是完全平整的,简直可以当镜子使用。

  主轴组件包括主轴部件如轴承和驱动电机等。随着硬盘容量的扩大和速度的提高,主轴电机的速度也在不断提升,有厂商开始采用精密机械工业的液态轴承电机技术,这样有利于降低硬盘工作噪音。

  通过这次解剖硬盘,相信读者对硬盘的内部结构有了一定的认识与了解,看到了磁头长什么样,知道了磁盘片表面光滑如镜,懂得了硬盘是如何初始化及完成寻道工作的等。当然这次解剖工作只是浅层次的拆解,如果想更深层次地解剖及研究磁头、盘片、电机、主轴等,就需要更高的技术条件与设备。

  硬盘驱动器采用高精度、轻型磁头驱动/定位系统。这种系统能使磁头在盘面上快速移动,可在极短的时间内精确地定位在由计算机指令指定的磁道上。目前,磁道密度已高达5 400Tpi(每英寸磁道数)或更高;人们还在研究各种新方法,如在盘上挤压(或刻蚀)图形、凹槽和斑点等作为定位和跟踪标记,以提高到和光盘相等的道密度,从而在保持磁盘机高速度、高位密度和高可靠性的优势下,大幅度提高存储容量。

  硬盘驱动器内的电机都是无刷电机,在高速轴承支持下机械磨损很小,可以长时间连续工作。高速旋转的盘体产生明显的陀螺效应,所以,在硬盘工作时不宜搬动,否则,将增加轴承的工作负荷。为了高速存储和读取信息,硬盘驱动器的磁头质量小,惯性也小,所以,硬盘驱动器的寻道速度明显快于软驱和光驱。

  硬盘驱动器磁头与磁头臂及伺服定位系统是一个整体。伺服定位系统由磁头臂后的线圈和固定在底板上的电磁控制系统组成。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。

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