航海日记一探究竟,航海日记一探究竟任务

2020-10-13 阅读 闵寻桃整理

内容简介:近年来,固态硬盘一直发出很大的噪音。传统硬盘似乎一夜之间就被拿来比较了。然而,我们都知道SSD要成为主流还有很长的路要走。传统硬盘仍是主深入内部一探究竟硬盘技术发展路程漫谈流,...

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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