硬盤(pán)的工作原理
4 .筆記本電腦硬盤(pán)磁頭
硬盤(pán)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(pán)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(pán)非接觸式結(jié)構(gòu),加電后磁頭好像在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)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(pán)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(pán)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(pán)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(pán)的單碟容量就可以做得越高。由于筆記本硬盤(pán)密度太小,就連轉(zhuǎn)軸中心附近也寫(xiě)進(jìn)了數(shù)據(jù),所以它就要在盤(pán)片的附近安裝一個(gè)裝置,用來(lái)放置磁頭。所以筆記本硬盤(pán)在讀盤(pán)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(lái)了一些好處,在硬盤(pán)不工作的時(shí)候,由于磁頭遠(yuǎn)離盤(pán)片,就不會(huì)出現(xiàn)因震動(dòng)而劃傷盤(pán)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(pán)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(pán)體積、增大容量、提高讀寫(xiě)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(pán)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(lái)的MR 技術(shù)可以通過(guò)提高記錄密度來(lái)記錄更多的數(shù)據(jù),增加單碟片容量即硬盤(pán)的最高容量,提高數(shù)據(jù)傳輸率。PRML 讀取技術(shù)能使盤(pán)片存儲(chǔ)更多的信息,即增加了盤(pán)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(pán)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(pán)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(pán)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(pán)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(chē)組成,新型大容量硬盤(pán)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(xiě)的可靠性。
5 .筆記本電腦硬盤(pán)電機(jī)
在硬盤(pán)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(pán)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(pán)的使用壽命。
目前筆記本硬盤(pán)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(pán)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 ?,F(xiàn)在主流的 IDE 硬盤(pán)轉(zhuǎn)速為 7200r/min ,而主流的SCSI 硬盤(pán)轉(zhuǎn)速則為 10000r/min 。
可見(jiàn),筆記本硬盤(pán)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(pán)主軸轉(zhuǎn)速的提高,而轉(zhuǎn)速?zèng)Q定著硬盤(pán)的尋道時(shí)間。當(dāng)然,在提高硬盤(pán)主軸轉(zhuǎn)速的同時(shí),需要考慮的是硬盤(pán)的發(fā)熱量及振動(dòng)問(wèn)題,還有硬盤(pán)的工作噪聲問(wèn)題。所以,電機(jī)技術(shù)直接決定著硬盤(pán)的快慢、工作溫度及工作噪聲等。
6 .筆記本電腦硬盤(pán)材料
( 1 )盤(pán)片材料。
一般而言,早期硬盤(pán)的盤(pán)片都是使用塑料材料作為盤(pán)片基質(zhì),然后再在塑料基質(zhì)上涂上磁性材料構(gòu)成的。
評(píng)論