硬盘基本组成
硬盘大致分为,磁盘 Media,读写头 Read Write Head,马达Spindle Motor & Voice Coil Motor,底座Base,电路板PCBA等几大项,组合而成。
Media的基板是金属或玻璃材质制成,为达到高密度高稳定的质量,基板要求表面光滑平整,不可有任何暇疵,然后再将磁粉Coating 溅渡到基板表面上,最后再涂上保护润滑层。此处有2项高科技,一为,如何制造出不含杂质极细微的磁粉 二为,如何将磁粉均匀的Coating上去
以3.5" Media计算,其内径为25mm,需扣掉最外及最内圈不保存Data的部分,实际只剩20mm,如换算成60GB Media以Bit为单位(1个Bit记录0或1,8Bit只可记录一个A,B,C...事实上不是以Bit为单位,在此为求简单易懂,固以Bit形容)
Media每面粗计密度为 32,901,120,000 Bit,可见其密度相当高,所以Media不可有任何污染,全程制造均需在Class 100高洁净度的Clean Room内,这也是硬盘机要求需在Clean Room才能拆解的原因。
Media出厂时,是完全空白无任何讯号存在,需交由各硬盘厂组装时自行编码。
Head 是由上,下多片Read Write Head固定在同一组Arm上,来回移动时是整组Arm一起移动,一般读写原理是,例如 当10MB Data进来时,第1个Head先写4096 Byte(视规格各异),第2 Head写4096 Byte,依此类推,呈垂直读写,所以1 File是被分很多段存在各磁面上,读取时也是同理,如此多磁头同时读写可达到高速要求,但现在又有更先进的科技出现。
Arm 因需高速来回移动,不可抖动,并精准移至原地址,各Head垂直度不可有分毫误差(限于头发的0.001 宽度)所以Head,Media均不可松动或偏角,否则会无法定轨。当前科技尚无法将误差的Head或Media调整回原址,因需以3D立体来看X,Y点及各Head的垂直点外,还需顾及外径与内径的公差,这也是硬盘怕碰撞的原因,更不可能去更换Head
Spindle Motor上装有1-多片Media,以7,200或10,000 RPM 定速旋转,为保持其Balance不可抖动,所以其Bearing(分滚珠,液态)质量要求严谨,需能忍受24 H x 365 Days持续运转,而不磨损,不生成高温躁音。
硬盘组装时,是依序将Spindle Motor,Media,Voice Coil Motor,Head装上固定后,先测试各Head在其所处Media的Fly Height值,是否合格 约为 0.5 u in
因为Head是利用气流漂浮在Media上,不接触的原理,才可在各轨间高速来回移动,但太高读取讯号太弱,太低会磨损到Media表面,所以 Media表面上须相当光滑平整,任何异物,尘埃均会造成 Head打伤磁面而造成Data永久性伤害。所以硬盘的装配修复全程需在Class 100高洁净度的Clean Room 内进行。此项安装作业需用激光仪器完成无法使用人工。
各大组件装毕后,此时Media因尚无任何Sector存在,硬盘还无法使用,需经各厂依其规格用专用的Servo Writer,透过其Head在Media进行一圈一圈的Embedded Servo的编码动作。若以60GB Media规格计每面其Sectors总数约为 64,260,000 Sectors但因Media是圆形,内径较小所以所编出的Sector数量会比外径少,这是所谓的Zone Bit Recording编码法,这也是最困难的技术。
Embedded Servo完成后,此时硬盘已可使用,接上计算机Power On后,Head已可正常定轨,BIOS已可Detect其规格,出现Cylinder,Head,Sector等值。最后BIOS会将Controller交由操作系统,只需Create New Partition,Format,就可正式保存Data。