1.2.2 硬盘内部结构

从产品外观、产品特征及磁盘性能等方面可以认识了解硬盘，而大多数计算机的使用者和非计算机硬件维护方面的技术人员并不关心硬盘内部的构造，因此硬盘的内部结构很少被涉及。此外，硬盘内部对空气洁净度的要求极高，需要在极为严格的超净环境中进行操作，不能沾染上一粒灰尘，否则立即报废，这样就使得真正了解硬盘内部结构的机会变少了。硬盘内部如电机、磁头、盘片、接口等部件的外观是怎样的，它们又是如何工作的？可以通过对硬盘内部结构加以剖析，使用户能够更加了解硬盘的整体构造。

打开硬盘外壳之后，能够看到硬盘内部结构，如图1-4所示。

图1-4 硬盘腔体

注意：千万不要随意打开硬盘的外壳，这样做很容易使整个硬盘报废。

硬盘内部结构主要包括：盘片、磁头、主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部分。其中磁头盘片组件是构成硬盘的核心，封装在硬盘的净化腔体内，包括浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片、主轴驱动装置及前置读写控制电路等几个部分，如图1-5所示。

图1-5 硬盘内部结构

所有的盘片都固定在一个旋转轴上，这个轴即盘片主轴。而所有盘片之间是绝对平行的，在每个盘片的存储面上都有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小。所有的磁头连在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径方向动作，而盘片以每分钟数千转的速度在高速旋转，这样磁头就能对盘片上的指定位置进行数据的读写操作。硬盘是精密设备，尘埃是其大敌，所以必须完全密封。

1. 磁头组件

磁头组件（Hard Disk Assembly，HDA）负责数据的最终存取，是硬盘中最精密的部件之一。它由三部分组成：读/写磁头、传动手臂、传动轴，如图1-6所示。

图1-6 磁头组件

磁头采用了非接触式头、盘结构，加电后与盘片之间的间隙只有0.1～0.3um，这样能够获得极高的数据传输率。转速5400 r/min的硬盘飞高都低于0.3um，以利于读取较大的高信噪比信号，提供数据传输存储的可靠性。

2. 磁头驱动机构

硬盘的寻道是靠移动磁头来实现的，而移动磁头需要驱动机构才能完成。磁头驱动机构由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成。高精度的轻型磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位，并能在很短的时间内精确定位系统指令指定的磁道，保证数据读写的可靠性。

电磁线圈电机包含着一块永久磁铁，这是磁头驱动机构对传动手臂起作用的关键，磁铁的吸引力能够吸住并吊起拆硬盘使用的螺丝刀。另外，还有防振动保护装置，防震动装置的作用是当硬盘受到强裂震动时，对磁头及盘片起到一定的保护使用，以避免磁头将盘片刮伤等情况的发生。

3. 磁盘片

盘片是硬盘存储数据的载体，硬盘的盘片采用具有高密度、高剩磁、高矫顽力的金属薄膜工艺制成，而大家所熟悉的软盘盘片是一种不连续颗粒载体，所以硬盘盘片较之软磁盘具有更高的记录密度，如图1-7所示。

图1-7 硬盘盘片

4. 主轴组件

主轴组件由主轴部件、轴承和驱动电机等组成。由于硬盘技术不断发展，为了满足用户对其容量和转速的高要求，生产商采用了精密机械工业的液态轴承电机技术，从而有效地降低硬盘工作噪声，提高了主轴电机的转速。

5. 前置控制电路

前置控制电路的主要功能为以下几项：一是控制磁头感应的信号；二是用于磁头驱动；三是用于主轴电机调速；四是用于伺服定位等。为了防止外来信号对磁头读取的微弱信号形成干扰，所以将放大电路密封在腔体内，从而提高了操作指令的准确性。