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发信人: tennisdab (我是那含泪的射手), 信区: Hardware
标 题: 铝片下的秘密：硬盘内部结构曝光(上)
发信站: 荔园晨风BBS站 (Fri May 17 19:59:23 2002), 转信
http://www.szptt.net.cn 2002年5月16日 14:44:54 中国计算机报
从1956年9月，IBM的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM
350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control)至今，磁盘存储
系统已经历了近半个世纪的发展。经历了这45年，磁盘的变化可以说是非常巨大的
，最早的那台RAMAC容量只有5MB，然而却需要使用50个直径为24英寸的磁盘。但现
在一块容量高达120GB的硬盘只需要3张磁盘片即可。
IBM 10MB硬盘的内部结构图
当然，IBM 350 RAMAC与现在的硬盘有很大的差距，它只能算是硬盘的开山鼻
祖。现代硬盘的真正原形，可以追溯到1973年，那时IBM公司推出的Winchester(温
氏)硬盘，它的特点是：“工作时，磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片
直接接触。使用时，磁头沿高速旋转的盘片上做径向移动”，这便是现在所有硬盘
的雏形。今天高端硬盘容量虽然高达上百GB，但它却仍然没有脱离“温彻斯特”的
动作模式。上面是两张IBM公司于1980年在IBM-XT上的一块10M的硬盘图，可以看出
，除了外形略大，无论外观还是内部结构和现在最先进的硬盘并无大的差别。
走进硬盘内部
平时我们了解硬盘，多是从产品外观、产品特征及磁盘性能等方面去认识，那
么硬盘的内部到底是什么样呢？相信许多用户都不是很清楚，因为了解硬盘内部结
构的机会实在太少了。我们经常听说磁头、盘片、接口等，但它们都长怎么样我们
却不是很清楚。还有所谓的玻璃盘片、主轴电机等又是什么呢？带着这些问题，接
下来笔者将对硬盘进行一次大解剖，使大家能更深入地了解硬盘。
1.外部结构
(1)接口：接口包括电源接口插座和数据接口插座两部分，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IDE接口和SCSI接口两大派系。
(2)控制电路板：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，在此块硬盘内结合有2MB的高速缓存。
硬盘面板
(3)固定面板：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，这在上面已提到了。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。
2.内部结构
硬盘内部结构由固定面板、控制电路板、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
几个部分。将硬盘面板揭开后，内部结构即可一目了然。
(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、传动轴三部分组成。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，加电后在高速旋转的磁
盘表面移动，与盘片之间的间隙只有0.1～0.3μm，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0.3μm，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。
细看硬盘内部结构
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