内部结构——解析硬盘技术

　　1．磁头技术

　　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，现在的硬盘单碟容量一般都在40GB以上，最高的单碟容量已经达到了80GB或更高，以后硬盘的单碟容量还将继续增大，对于单碟容量，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更高。最早的磁头是采用铁磁性物质，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。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的不便。

　　80年代末期，IBM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。之后IBM公司又开发了 GMR（GaintMagneto Resistive，巨磁阻）磁头技术，它是在MR技术的基础上研发成功的新一代磁头技术，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，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。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，最新的磁头技术为第四代GMR磁头技术（如图4）。

图4，GMR与MR磁头对比

　　了解台机硬盘的朋友都知道，硬盘磁头里有一个Park，硬盘不工作的时候磁头就会停在Park 这里“休息”，但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，用来防置磁头。知道这些我们就可以解释为什么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“。但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，所以磁头就不会出现由于震动而划伤盘片的现象（如图5）。

图5，磁头复位

硬盘未来的狂想曲

　　厂商们的种种办法都存在各种各样的缺陷。这些证明了一个问题，如果继续只是在原有的基础上做改动，要想把笔记本做得更加轻薄是很困难的事情了。最近，市面上有一种容量达到3G的CF卡出现，若能把这样的东西做成硬盘，无疑是笔记本技术的一个革命性的突破，而且现在笔记本电脑存在的很多问题都迎刃而解！正是如此，目前以快闪存储器(FlashMemory)为代表的固态磁盘(Solid－StateDisk)也在得到飞速发展，固态磁盘具有很强的耐冲击性能，非常省电，广泛应用于便携终端、数码相机和便携音响设备。但目前容量、速度都还无法符合主流存储设备的要求，而且大容量的产品价格十分昂贵。前不久IBM又创新的提出了，“MRAM内存”技术，最有希望成为未来硬盘的替代者（如图18）。

图18，IBM的MicroDrive

　　使用了FlashMemory技术能够带来很多的好处，首先体积可以减少，因为FLASHROM可以做得非小，即使是做到30G，这个卡的大小也不会大很多，而且应该不会超过一个笔记本的硬盘的大小。而且由于使用了FLASHROM，笔记本的重量也会有所下降，因为FLASHOROM的重量应该是会比硬盘轻的。也许将来，我们可以有1KG以下，厚度10MM，而且是大屏幕的笔记本了。此外防震可以做的更完美，对于完全没有机械读写过程，不存在摩擦，只是通过电擦写来读写数据的FLASHROM，到时候即使是在颠簸的旅途中也一样可以轻松地工作了。

　　FLASHROM在不带电的状态下也可以保存数据，不用担心数据丢失的问题。如果这个电能节约下来，估计能够延长笔记本电池的续航时间高达50%，这个还是保守的估计。这样的话，笔记本在没有电源的地方的工作时间将大幅度延长。同样，由于没有了磁头的运转，自然也就不存在由于运动而产生的高热了， 所以， 如果使用了FLASHROM做存储介质来取代硬盘，将可以带来笔记本一次全新的技术革命。