硬盘的工作原理

　　4 .笔记本电脑硬盘磁头

　　硬盘技术的更新换代，其中一个非常重要的技术就是磁头技术。磁头是硬盘技术中最重要和最关键的一环，实际上是集成工艺制成的多个磁头的组合。采用磁头和盘非接触式结构，加电后磁头好像在高速旋转的磁盘表面飞行，飞高间隙只有 0.1 m m ～ 0.3 m m，可以获得极高的数据传输率。现在转速 5400r/min 的硬盘飞高都低于 0.3 m m ，以利于读取较大的高信噪比信号，提供数据传输存储能力。现在的硬盘单碟容量一般都在 10GB 以上，最高的单碟容量已经达到了 20GB，以后硬盘的单碟容量还将继续增大，对于单碟容量，与它直接联系的技术就是磁头技术，磁头技术越先进，硬盘的单碟容量就可以做得越高。由于笔记本硬盘密度太小，就连转轴中心附近也写进了数据，所以它就要在盘片的附近安装一个装置，用来放置磁头。所以笔记本硬盘在读盘的时候会产生“咯嗒、咯嗒”的声音，其实是它在“靠岸”。这种设计也带来了一些好处，在硬盘不工作的时候，由于磁头远离盘片，就不会出现因震动而划伤盘片的现象。

　　最早的磁头是应用铁磁性物质，它不论在磁头的感应敏感程度还是在精密度上都不理想，因此早期的硬盘单碟容量均非常低。1979 年发明了薄膜磁头，使进一步缩小硬盘体积、增大容量、提高读写速度成为可能。接着，在 20 世纪 80 年代末期， IBM公司对硬盘发展做出了一个非常重要的贡献，即研发了 MR 磁阻磁头技术。磁阻磁头是基于磁致电阻效应工作的，其核心是一片金属材料，电阻随磁场的变化而变化。磁阻元件连接着一个对电阻变化十分敏感的放大器，可以测出微小的电阻变化。所以，后来的MR 技术可以通过提高记录密度来记录更多的数据，增加单碟片容量即硬盘的最高容量，提高数据传输率。PRML 读取技术能使盘片存储更多的信息，即增加了盘片的容量，同时可以有效地提高数据的读取和传输速率。 GMR 是 IBM 公司在 MR技术基础上研发成功的新一代磁头技术，它是最新的磁头技术，现在生产的硬盘全都应用了 GMR 磁头技术。GMR 巨磁阻磁头与 MR 磁头一样，其原理是利用特殊材料的电阻阻值随磁场变化读取盘片上的数据，但是 GMR磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构，因而比 MR 磁头更为敏感，相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化，实现更高的存储密度。现有的 MR 磁头能够达到盘片密度为 3Gb ～ 5Gb 每平方英寸( Gb 每平方英寸)，而 GMR 磁头每平方英寸可以达到 10Gb ～40Gb 以上。

　　目前 GMR 磁头已经处于成熟推广期，在今后的数年内，它将会逐步取代 MR 磁头，成为最流行的磁头技术。 GMR 比 MR具有更高的信号变化灵敏度，从而使硬盘的单碟容量做得更大，目前最新的磁头技术为 第四代 GMR 磁头技术。此外，磁头的驱动机构由音圈电机和磁头驱动小车组成，新型大容量硬盘还具有高效的防震动机构。高精度的轻型磁头驱动机构，能够正确驱动和定位磁头，并在很短的时间内精确定位系统命令指定的磁道，保证数据读写的可靠性。

　　5 .笔记本电脑硬盘电机

　　在硬盘中，与磁头技术一样重要的另一项技术就是电机技术，它直接影响着硬盘转速的大小及传输速率的大小。FDB ( Fluid Dynamic Bearing ，流体动态轴承电机)技术是在 1996年第一次推出的，目前已经到了第三代，流体动态轴承电机使用的是黏膜液油轴承，以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接磨擦，将噪声及温度降至最低;同时油膜可有效吸收震动，使抗震能力得到提高，可减少磨损，提高寿命。FDB 有效地减少了震动，降低了噪音，增强了对震动的抵抗能力，延长了硬盘的使用寿命。

　　目前笔记本硬盘的速度最快为 7200r/min ，而主流转速为 4200r/min 。目前主轴转速较快的硬盘是希捷公司推出的 CheetahX15 (捷豹 X15 系列)，它的主轴电机转速高达 15000r/min 。现在主流的 IDE 硬盘转速为 7200r/min ，而主流的SCSI 硬盘转速则为 10000r/min 。

　　可见，笔记本硬盘受其先天影响速度不可能太快。电机技术发展了，直接带动的就是硬盘主轴转速的提高，而转速决定着硬盘的寻道时间。当然，在提高硬盘主轴转速的同时，需要考虑的是硬盘的发热量及振动问题，还有硬盘的工作噪声问题。所以，电机技术直接决定着硬盘的快慢、工作温度及工作噪声等。

　　6 .笔记本电脑硬盘材料

　　( 1 )盘片材料。

　　一般而言，早期硬盘的盘片都是使用塑料材料作为盘片基质，然后再在塑料基质上涂上磁性材料构成的。