深入内部一探究竟 硬盘技术发展路程漫谈

近期固态硬盘闹得沸沸扬扬，传统硬盘仿佛在一夜之间就被比了下去。不过大家也都知道到固态硬盘要成为主流要走的路还很长，传统硬盘依然是主流，只是传统硬盘的尽头似乎已经可以预见了。纵观硬盘发展历程，温彻斯特结构可谓是功不可没，不过也正由于温彻斯特结构在一定程度上限制了硬盘发展速度。
尽管在外部结构方面，各种硬盘之间有着一定的区别，但是其内部结构还是完全相同的，毕竟硬盘的本质工作方式不会改变。虽说我们一直认为温彻斯特结构阻碍了硬盘技术发展，但是硬盘要提高综合表现并非彻底推翻温彻斯特结构，而是在这一基础上进行改进。在了解硬盘技术发展趋势之前，我们不妨先来看看温彻斯特结构的硬盘到底是如何的。

经典的温彻斯特结构硬盘
打开硬盘外壳之后，我们也就能够看到神秘的内部世界，其核心部分包括盘体、主轴电机、读写磁头、电机马达等主要部件。不过需要提醒大家的是，千万不要随意打开硬盘的外壳，这将100％地使整个硬盘报废，因为硬盘的内部盘面不能沾染上一滴灰尘，否则立即报废。一般硬盘内部结构维修甚至需要在要求极为严格的超净间中进行。
1．盘体
盘体从物理的角度分为磁面（Side）、磁道（Track）、柱面（Cylinder）与扇区（Sector）等4个结构。磁面也就是组成盘体各盘片的上下两个盘面，第一个盘片的第一面为0磁面，下一个为1磁面；第二个盘片的第一面为2磁面，以此类推……。磁道也就是在格式化磁盘时盘片上被划分出来的许多同心圆。最外层的磁道为0道，并向着磁面中心增长。事实上，硬盘的盘体结构与大家熟悉的软盘非常类似。只不过其盘片是由多个重叠在一起并由垫圈隔开的盘片组成，而且盘片采用金属圆片（IBM曾经采用玻璃作为材料），表面极为平整光滑，并涂有磁性物质。

盘体

2．读写磁头组件
读写磁头组件由读写磁头、传动手臂、传动轴三部分组成。在具体工作时，磁头通过传动手臂和传动轴以固定半径扫描盘片，以此来读写数据。磁头是集成工艺制成的多个磁头的组合，采用非接触式结构。硬盘加电后，读写磁头在高速旋转的磁盘表面飞行，飞高间隙只有0.1～0.3μm，可以获得极高的数据传输率。新型MR（Magnetoresistive heads） 磁阻磁头采用读写分离的磁头结构，写操作时使用传统的磁感应磁头，读操作则采用MR磁头。

读写磁头组件
3．磁头驱动机构
对于硬盘而言，磁头驱动机构就好比是一个指挥官，它控制磁头的读写，直接为传动手臂与传动轴传送指令。磁头驱动机构主要由音圈电机、磁头驱动小车和防震动机构组成。磁头驱动机构对磁头进行正确的驱动，在很短的时间内精确定位到系统指令指定的磁道上，保证数据读写的可靠性。一般而言，磁头机构的电机有步进电机、力矩电机和音圈电机三种，现在硬盘多采用音圈电机驱动。音圈是中间插有与磁头相连的磁棒的的线圈，当电流通过线圈时，磁棒就会发生位移，进而驱动装载磁头的小车，并根据控制器在盘面上磁头位置的信息编码来得到磁头移动的距离，达到准确定位的目的。

磁头驱动机构
4．主轴组件
硬盘的主轴组件主要是轴承和马达，我们可以笼统地认为轴承决定一款硬盘的噪音表现，而马达决定性能。当然，这样说并不完全，但是基本上表达了这两项内容在硬盘中的重要地位。从滚珠轴承到油浸轴承再到液态轴承，硬盘轴承处于不断的改良当中，目前液态轴承已经成为绝对的主流市场。由于采用液体作为轴承，所以金属之间不直接摩擦，这样一来除了延长了主轴点解的寿命、减少发热之外，最重要一点是实现了硬盘噪声控制的突破。不过需要指出的是，采用液态轴承对于性能并没有任何好处，甚至反而会延长寻道时间。对于PC设备而言，似乎噪音与性能是一对永远难以平衡的矛盾

硬盘市场在最近几年的发展速度非常迅速，短短的几年时间内已经从单碟160G容量提升至单碟320G。从单碟容量上来看，足足提升了100%。更重要的是，随着单碟容量的不断提高，硬盘的成本和性能也有着非常大的改进。虽然在目前的市场上来看，单碟160G的产品已经被淘汰，而单碟250G也正逐渐被单碟320G产品所取代。由此可见，硬盘的单碟容量提升对硬盘的发展起到一定推波助澜的作用。

采用了更高的单碟容量，仅仅一张盘片就可以容纳320G空间。单碟容量的提高，意味着生产厂商研发技术的提高，这所带来的好处不仅是硬盘容量得以增加，而且还会带来硬盘性能的相应提升。因为单碟容量的提高，就是盘片磁道密度（每英寸的磁道数）的提高。

磁道密度的提高，不但意味着提高了盘片的磁道数量，而且在磁道上的扇区数量也得到了提高，所以盘片转动一周，就会有更多的扇区经过磁头而被读出来，这也是相同转速的硬盘，单碟容量越大，内部数据传输率就越快的一个重要原因。此外单碟容量的提高，使线性密度(每英寸磁道上的位数)也得以提高，有利于硬盘寻道时间的缩短。

让我们大概了解一下影响硬盘性能的几个主要因素：

1.其中首当其冲的就是硬盘的转速，即是我们平时所说的7200转。理论上讲是转速越快，数据的读写速度就越高。

2.主板芯片组的磁盘控制器性能。

3.此外还有磁盘密度与磁盘缓存的大小，同样理论上是磁盘密度越大和缓存越大磁盘性能也越好的。

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