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最早的磁头是应用铁磁性物质,它在不论磁头的感应敏感程度或精密度上都不理想,因此早期的硬盘单碟容量均非常低。单碟低了,硬盘的总容量就受到非常大的限制,因为在一块硬盘内封装的盘片数是非常有限的(目前一般的硬盘封装盘片数为3-5片)。同时早期使用的磁头在体积上也小,它使得早期的硬盘体积上相对而言比较庞大,这给用户的使用带来了非常明显的不便。
1979年,发明了薄膜磁头,使进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度成为可能。接着在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(Magneto-Resistive Head),磁阻磁头技术。磁阻磁头是基于磁致电阻效应工作的,核心是一片金属材料,其电阻随磁场的变化而变化。磁阻元件连着一个十分敏感的放大器,可
以测出微小的电阻变化。所以,后来的MR技术可以提高记录密度来记录数据,增加单碟片容量即硬盘的最高容量,提高数据传输率。PRML (Partial Response Maximum Likelihood)读取技术,它能使盘片存储更多的信息,即增加容量,同时可以有效地提高数据的读取和数据传输率。
90年代,IBM公司将MR磁头技术应用于3.5英寸和2.5英寸硬盘中,使得普通电脑用户使用的硬盘容量首次达到了1GB,从此我们使用的硬盘容量开始进入了GB数量级。现在用户使用的高达几十GB的容量,都是从那时的MR磁头技术开始的。而后 GMR(Gaint Magneto Resistive,巨磁阻)磁头技术出现了。GMR是IBM公司在MR技术的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,是利用特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据,但是GMR磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构,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磁头能够达到的盘片密度为每平方英寸 3Gb-5Gb(千兆位每平方英寸),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,在今后的数年中,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可以做得更高,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。
(四)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了,它直接影响着硬盘转速的大小。
Fluid Dynamic Bearing (FDB)流体动态轴承电机是在1996年第一次推出,目前已经到了第三代技术,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;它更可减少磨损,提高寿命。这样,FDB有效地减少了震动,降低了噪音,增强对震动的抵抗能力,延长硬盘的使用寿命。目前最快的笔记本硬盘 7200rpm,而主流的转速为4200rpm。目前主轴转速较快的硬盘即希捷公司推出的Cheetah X15(捷豹X15系列),它的主轴电机转速高达15,000rpm。现在主流的IDE硬盘转速为7200rpm,而主流的SCSI硬盘转速则为 10,000rpm。可见,笔记本硬盘受其先天的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,而转速就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,还有就是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。
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