硬盤磁頭，是硬盤讀取數(shù)據(jù)的關鍵部件，它的主要作用就是將存儲在硬盤盤片上的磁信息轉(zhuǎn)化為電信號向外傳輸，而它的工作原理則是利用特殊材料的電阻會隨著磁場變化的原理來讀寫盤片上的數(shù)據(jù)，磁頭的好壞在很大程度上決定著硬盤盤片的存儲密度。目前比較常用的是GMR（Giant Magneto Resistive）巨磁阻磁頭。
前言
隨著科技進步，電腦發(fā)展越來越快，幾十年來硬盤作為存儲介質(zhì)的中堅力量，無論從容量還是性能方面都有了翻天覆地的變化，但現(xiàn)在它在個人電腦中必要存儲設備的地位依然是不可動搖，在任何個人電腦系統(tǒng)中，硬盤都是最重要的部件之一。目前它也是用戶存儲數(shù)據(jù)的主要場所，平時我們所使用的操作系統(tǒng)、應用軟件、游戲及其它重要數(shù)據(jù)等都是存儲在硬盤中。
隨著電腦中其它配件日新月異，硬盤中出現(xiàn)的新技術也越來越多，看著自己捉襟見肘的硬盤，你對它到底了解多少呢？特別是對現(xiàn)在硬盤中采用的新技術有多少認識呢？這些新技術對于最終用戶帶了那些方面的好處，用戶在應用這些結(jié)合有新技術的硬盤時又該注意那些問題呢？在此《硬盤技術縱橫談》專題中，筆者就將就此進行深入探討。
總的來說，當今硬盤使用的新技術包括硬盤磁頭技術、盤片技術、接口技術、數(shù)據(jù)保護技術、震動保護系統(tǒng)和各類檢測技術等。在這些新技術中，不乏有一些技術是在原有技術的基礎上優(yōu)化更新推出的新版技術，例如Data Lifeguard(Enhanced)、ShockBlock(Enhanced)，SeaShield(Enhanced)等。當然，也有一些新技術是完全新創(chuàng)的。例如IBM公司推出的AFC盤片技術和剛剛走近我們的Serial ATA（串行ATA）接口技術。
硬盤磁頭技術，顧名思義，就是針對硬盤讀寫磁頭方面的新技術，更好的磁頭最明顯的一點就是具有更高的讀寫靈敏度，因此能大幅提升硬盤的單碟容量，單碟容量上去了，硬盤的總?cè)萘孔匀粫刑岣摺＿@在現(xiàn)在數(shù)據(jù)急劇膨脹的信息時代，用戶對硬盤容量的要求當然是越大越好。硬盤盤片技術，也就是硬盤磁盤片所使用的新技術，更好的硬盤盤片技術最直接的好處也是硬盤的單碟容量可以做的更大，它是與硬盤磁頭技術是相輔相成的。
而對于硬盤數(shù)據(jù)保護技術和震動保護系統(tǒng)都是作為硬盤的輔助性技術，這些技術雖然不能對硬盤容量或性能產(chǎn)生直接的影響，但它們也是不可或缺的，想像一下，當硬盤數(shù)據(jù)傳輸率做的越來越高時，靠什么保障數(shù)據(jù)在高速傳輸過程中不發(fā)生錯誤或丟失呢？或者硬盤在強烈震動中，又如何保障用戶數(shù)據(jù)的安全性和可靠性呢？這些都是硬盤數(shù)據(jù)保護技術和震動保護系統(tǒng)所應該做的。硬盤失去了這些輔助性的保護技術是不可想像的。
磁頭介紹
磁頭是硬盤中對盤片進行讀寫工作的工具，是硬盤中最精密的部位之一。磁頭是用線圈纏繞在磁芯上制成的。硬盤在工作時，磁頭通過感應旋轉(zhuǎn)的盤片上磁場的變化來讀取數(shù)據(jù)；通過改變盤片上的磁場來寫入數(shù)據(jù)。為避免磁頭和盤片的磨損，在工作狀態(tài)時，磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動的盤片上方，而不與盤片直接接 觸，只有在電源關閉之后，磁頭會自動回到在盤片上的固定位置（稱為著陸區(qū)，此處盤片并不存儲數(shù)據(jù)，是盤片的起始位置）。
由于磁頭工作的性質(zhì)，對其磁感應敏感度和精密度的要求都非常高。早先的磁頭采用鐵磁性物質(zhì)，在磁感應敏感度上不是很理想，因此早期的硬盤單碟容量都比較低，單碟容量大則碟片上磁道密度大，磁頭感應程度不夠，就無法準確讀出數(shù)據(jù)。這就造成早期的硬盤容量都很有限。隨著技術的發(fā)展，磁頭在磁感應敏感度和精密度方面都有了長足的進步。
最初磁頭是讀、寫功能一起的，這對磁頭的制造工藝、技術都要求很高，而對于個人電腦來說，在與硬盤交換數(shù)據(jù)的過程中，讀取數(shù)據(jù)遠遠快于寫入數(shù)據(jù)，讀、寫操作二者的特性也完全不同，這也就導致了讀、寫分離的磁頭，二者分別工作、各不干擾。
GMR（Giant Magneto Resisive）巨磁阻磁頭，GMR磁頭的使用了磁阻效應更好的材料和多層薄膜結(jié)構，這比以前的傳統(tǒng)磁頭和MR（Magneto Resisive）磁阻磁頭更為敏感，相對的磁場變化能引起來大的電阻變化，從而實現(xiàn)更高的存儲密度。
磁頭類別
薄膜感應（TEI）磁頭
在1990年至1995年間，硬盤采用TFI讀/寫技術。TFI磁頭實際上是繞線的磁芯。盤片在繞線的磁芯下通過時會在磁頭上產(chǎn)生感應電壓。TFI讀磁頭之所以會達到它的能力極限，是因為在提高磁靈敏度的同時，它的寫能力卻減弱了。
各向異性磁阻（AMR）磁頭
AMR（Anisotropic Magneto Resistive）90年代中期，希捷推出了使用AMR磁頭的硬盤。AMR磁頭使用TFI磁頭來完成寫操作，但用薄條的磁性材料來作為讀元件。在有磁場存在的情況下，薄條的電阻會隨磁場而變化，進而產(chǎn)生很強的信號。硬盤譯解由于磁場極性變化而引起的薄條電阻變化，提高了讀靈敏度。AMR磁頭進一步提高了面密度，而且減少了元器件數(shù)量。由于AMR薄膜的電阻變化量有一定的限度，AMR技術最大可以支持3.3GB/平方英寸的記錄密度，所以AMR磁頭的靈敏度也存在極限。這導致了GMR磁頭的研發(fā)。
GMR（Giant Magneto Resistive，巨磁阻）
GMR磁頭繼承了TFI磁頭和AMR磁頭中采用的讀/寫技術。但它的讀磁頭對于磁盤上的磁性變化表現(xiàn)出更高的靈敏度。GMR磁頭是由4層導電材料和磁性材料薄膜構成的：一個傳感層、一個非導電中介層、一個磁性的栓層和一個交換層。GMR傳感器的靈敏度比AMR磁頭大3倍，所以能夠提高盤片的密度和性能。
硬盤的磁頭數(shù)取決于硬盤中的碟片數(shù)，盤片正反兩面都存儲著數(shù)據(jù)，所以一個盤片對應兩個磁頭才能正常工作。比如總?cè)萘?0GB的硬盤，采用單碟容量80GB的盤片，那只有一張盤片，該盤片正反面都有數(shù)據(jù)，則對應兩個磁頭；而同樣總?cè)萘?20GB的硬盤，采用二張盤片，則只有三個磁頭，其中一個盤片的一面沒有磁頭。
中國石油管道局工程有限公司GMR磁頭
CPP-GMR磁頭，中文全稱即垂直平面電流模式的大型抗磁化磁頭，它是日本計算機制造商富士通株式會社開發(fā)出了一種新型讀寫磁盤磁頭技術。使用這一技術的硬盤驅(qū)動器的記錄密度可高達每平方英寸300GB。硬盤記錄密度的增加將提高筆記本電腦和桌上型電腦的存儲容量，而價格只是略有上升。
富士通公司表示，2.5英寸硬盤的每個磁盤片存儲容量為30GB，如果這一新型磁盤技術在2到4年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化，那么將使得每個磁盤片的存儲容量提高到180GB，即是每個磁盤片容量的3倍。與現(xiàn)有的GMR磁頭相比，這一突破性的新型磁盤磁頭對信號更為敏感，而且讀寫數(shù)據(jù)的緊湊程度是現(xiàn)有GMR磁頭的三倍。富士通株式會社預計在兩年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)基于這種CPP-GMR磁頭的驅(qū)動器，主要用于PC和筆記本電腦中，尤其是用于期待市場繁榮的基于驅(qū)動器的消費電子產(chǎn)品中，如游戲控制臺和個人視頻錄像機等。
據(jù)富士通公司介紹，高容量的2.5英寸硬盤驅(qū)動器最終將取代笨重的3.5英寸硬盤驅(qū)動器。根據(jù)國際磁盤驅(qū)動器設備制造商協(xié)會（IDEMA）的統(tǒng)計，在過去的十幾年中，磁盤存儲容量的提高甚至要快于數(shù)據(jù)處理能力的提高，但制造商卻發(fā)現(xiàn)很難把自己的專門技術轉(zhuǎn)化為實際利益。硬盤存儲價格已經(jīng)從1988年的每兆字節(jié)11.54美元降到了每兆字節(jié)1美分，而獨立的硬盤制造商數(shù)量也從原來的75個減少到了13個。
OAW磁頭
OAW英文全稱是英文Optically Assisted Winchester，即光學輔助溫氏股份技術。該技術是Seagate正在開發(fā)的一種新型磁頭技術，它把傳統(tǒng)的磁讀寫頭和低強度激光束結(jié)合在一起，激光束通過光纖進入磁頭，再通過一個微電機驅(qū)動的鏡子反射到磁盤表面，從而實現(xiàn)磁頭的精確定位。希捷認為OAW技術能夠在1英寸寬的范圍內(nèi)寫入多于105000個磁道，硬盤單碟容量可達36GB以上，但該技術要進入實用階段還需二三年的時間。不過，現(xiàn)在硬盤的單碟容量已經(jīng)達到了1TB，因此看來，OAW這項技術的市場前景不容樂觀。
參考資料 >