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铝片下的秘密——走进硬盘内部(下)

发布时间:2019-04-24 04:01 来源:未知 编辑:admin

  硬盘内部结构由固定面板、控制电路和板、磁头、盘片、主轴、电机、接口及其它附件组成,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。

  (1)、磁头组件。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。

  至于硬盘的工作原理,它是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取数据时,将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号,再利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据,写的操作正好与此相反。从图9 中我们也可以看出,西数WD200BB硬盘采用单碟双磁头设计,但该磁头组件却能支持四个磁头,注意其中有两个磁头传动手臂没有安装磁头。

  (2)、磁头驱动机构。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。

  其中电磁线圈电机包含着一块永久磁铁,这是磁头驱动机构对传动手臂起作用的关键,如图10所示,磁铁的吸引力足起吸住并吊起拆硬盘使用的螺丝刀。防震动装置在老硬盘中没有,它的作用是当硬盘受动强裂震动时,对磁头及盘片起到一定的保护使用,以避免磁头将盘片刮伤等情况的发生。这也是为什么旧硬盘的防震能力比现在新硬秀盘差多的缘故。

  (3)、磁盘片。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11中可以发现,硬盘盘片是完全平整的,简直可以当镜子使用。

  (4)、主轴组件。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(FDB)。采用FDB电机不仅可以使硬盘的工作噪音降低许多,而且还可以增加硬盘的工作稳定性。

  (5)、前置控制电路。前置电路控制磁头感应的信号、主轴电机调速、磁头驱动和伺服定位等,由于磁头读取的信号微弱,将放大电路密封在腔体内可减少外来信号的干扰,提高操作指令的准确性。

  硬盘的控制电路位于硬盘背面,将背面电路板的安装螺丝拧下,翻开控制电路板即可见到控制电路。具体如图13、14所示。

  硬盘控制电路总得来说可以分为如下几个部份:主控制芯片、数据传输芯片、高速数据缓存芯片等,其中主控制芯片负责硬盘数据读写指令等工作,如图14可知,WD200BB的主控制芯片为WD70C23-GP,这是一块中国台湾产的芯片。数据传输芯片则是将硬盘磁头前置控制电路读取出数据经过校正及变换后,经过数据接口传输到主机系统,至于高速数据缓存芯片是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的,该款西数WD200B B的缓存容量大小为2MB,而西部数据公司推出的WD1000JB和WD1200JB硬盘则结合有8MB 的高速缓存,这是全球首家推出整合如此高缓存高速IDE硬盘的硬盘厂商。缓存对磁盘性能所带来的作用是无须置疑的,在读取零碎文件数据时,大缓存能带来非常大的优势,这也是为什么在高端SCSI硬盘中早就有结合8MB数据缓存。

  通过上面对硬盘外部、内部及控制电路板等方面的介绍,相信读者对硬盘的内部结构有了一定的认识与了解,从上面我们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。其实硬盘作为用户存储数据的最重要场合,它的内部秘密不仅于此,更多的秘密等待着读者去挖掘。不过,这里需要特别说明一点就是,硬盘拆解对硬盘的损坏是无需置疑的,所以我们不推荐用户擅自模仿上述过程进行硬盘解剖,否则将导致硬盘损坏。

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