硬碟基本常識[圖文]

硬碟大致分為，磁碟 Media，讀寫頭 Read Write Head，馬達Spindle Motor & Voice Coil Motor，底座Base，電路板PCBA等幾大項，組合而成。



Media的基板是金屬或玻璃材質製成，為達到高密度高穩定的質量，基板要求表面光滑平整，不可有任何暇疵，然後再將磁粉Coating 濺渡到基板表面上，最後再塗上保護潤滑層。此處有2項高科技，一為，如何製造出不含雜質極細微的磁粉 二為，如何將磁粉均勻的Coating上去以3.5＂ Media計算，其內徑為25mm，需扣掉最外及最內圈不保存Data的部分，實際只剩20mm，如換算成60GB Media以Bit為單位(1個Bit記錄0或1，8Bit只可記錄一個A，B，C…事實上不是以Bit為單位，在此為求簡單易懂，固以Bit形容)



Media每面粗計密度為 32,901,120,000 Bit，可見其密度相當高，所以Media不可有任何污染，全程製造均需在Class 100高潔凈度的Clean Room內，這也是硬碟機要求需在Clean Room才能拆解的原因。

Media出廠時，是完全空白無任何訊號存在，需交由各硬碟廠組裝時自行編碼。



Head 是由上，下多片Read Write Head固定在同一組Arm上，來回移動時是整組Arm一起移動，一般讀寫原理是，例如當10MB Data進來時，第1個Head先寫4096 Byte(視規格各異)，第2 Head寫4096 Byte，依此類推，呈垂直讀寫，所以1 File是被分很多段存在各磁面上，讀取時也是同理，如此多磁頭同時讀寫可達到高速要求，但現在又有更先進的科技出現。

Arm 因需高速來回移動，不可抖動，並精準移至原地址，各Head垂直度不可有分毫誤差(限於頭髮的0.001 寬度)所以Head，Media均不可鬆動或偏角，否則會無法定軌。當前科技尚無法將誤差的Head或Media調整回原址，因需以3D立體來看X，Y點及各Head的垂直點外，還需顧及外徑與內徑的公差，這也是硬碟怕碰撞的原因，更不可能去更換Head



Spindle Motor上裝有1-多片Media，以7,200或10,000 RPM 定速旋轉，為保持其Balance不可抖動，所以其Bearing(分滾珠，液態)質量要求嚴謹，需能忍受24 H x 365 Days持續運轉，而不磨損，不生成高溫躁音



硬碟組裝時，是依序將Spindle Motor，Media，Voice Coil Motor，Head裝上固定后，先測試各Head在其所處Media的Fly Height值，是否合格 約為 0.5 u in.因為Head是利用氣流漂浮在Media上，不接觸的原理，才可在各軌間高速來回移動，但太高讀取訊號太弱，太低會磨損到Media表面，所以 Media表面上須相當光滑平整，任何異物，塵埃均會造成 Head打傷磁面而造成Data永久性傷害。所以硬碟的裝配修復全程需在Class 100高潔凈度的Clean Room 內進行。此項安裝作業需用激光儀器完成無法使用人工。



各大組件裝畢后，此時Media因尚無任何Sector存在，硬碟還無法使用，需經各廠依其規格用專用的Servo Writer，透過其Head在Media進行一圈一圈的Embedded Servo的編碼動作。若以60GB Media規格計每面其Sectors總數約為 64,260,000 Sectors但因Media是圓形，內徑較小所以所編出的Sector數量會比外徑少，這是所謂的Zone Bit Recording編碼法，這也是最困難的技術



Embedded Servo完成後，此時硬碟已可使用，接上計算機Power On后，Head已可正常定軌，BIOS已可Detect其規格，出現Cylinder，Head，Sector等值。最後BIOS會將 Controller交由操作系統，只需Create New Partition，Format，就可正式保存Data

以上基本原理介紹，讀者應可得知幾項問題需注:
1. Media不可污染，所以需在高潔凈度的Clean Room拆解。
2. Head ，Media是唇齒相依，當初固定后，即用Servo Writer將各面Media作垂直性的Embedded Servo，就不容許再有誤差，只要稍有碰撞Head就無法定軌，所以更不可能將Head或Media拆下或裝至另一同型硬碟。
3. Media是磁性媒介，就像錄音帶，只容許一種極性存在，所以只要Head有電流生成，是會去改變其原值，所以一台受損的硬碟只要稍有不慎，是很容易再被寫入，而破壞原Data。