追溯歷史
從1956年9月，IBM的一個工程小組向世界展示了第一臺磁盤存儲系統IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control）至今，磁盤存儲系統已經歷了近半個世紀的發展。經歷了這45年，磁盤的變化可以說是非常巨大得，最早的那臺RAMAC容量只有5MB，然而卻需要使用50個直徑爲24英寸的磁盤。但現在一塊容量高達100GB的硬盤只需要3張磁盤片即可。
當然，IBM 350 RAMAC與現在的硬盤有很大的差距，它只能算是硬盤的開山鼻祖。現代硬盤的真正原形，可以追溯到1973年，那時IBM公司推出的Winchester（溫氏）硬盤，它的特點是：“工作時，磁頭懸浮在高速轉動的盤片上方，而不與盤片直接接觸。使用時，磁頭沿高速旋轉的盤片上做徑向移動”，這便是現在所有硬盤的雛形。今天高端硬盤容量雖然高達上百GB，但它卻仍然沒有脫離“溫徹斯特”的動作模式。
下面是兩張IBM公司於1980年在IBM-XT上的一塊10M的硬盤圖，可以看出，除了外型略大，無論外觀還是內部結構和現在最先進的硬盤並無大的差別。：IBM 10MB硬盤的內部結構圖
：IBM 10MB硬盤的外觀圖
技術的前進，總是將電腦系統朝人們喜歡的方面發展，而體積更小、速度更快、容量更大、使用更安全就是廣大用戶對硬盤的最大期望。出於這樣的目的，硬盤工程師們爲其做出了許多努力，例如研究讀寫更靈敏的磁頭、更先進的接口類型、存儲密度更高的磁盤盤片及更有效的數據保持技術等。這些技術上的突破使得硬盤不僅越來越先進，而且也更加穩定，這些也就是現在的硬盤與 中所示硬盤的最大區別。深入瞭解硬盤之外部結構
二、深入瞭解硬盤
平時我們瞭解硬盤，多是從產品外觀、產品特徵及磁盤性能等方面去認識，而硬盤的內部到底是什麼呢？相信許多用戶都不是很清楚，因爲了解硬盤內部結構的機會實在太少了。我們經常聽說磁頭、盤片、接口等，但它們都長怎麼樣我們卻不是很清楚？還有所謂的玻璃盤片，主軸電機等又是什麼呢？帶着這些問題，接下來筆者將對硬盤進行一次大解剖，使大家能更深入地瞭解硬盤。
在實際動手之前，還是先了解一些硬盤結構理論知識。總得來說，硬盤主要包括：盤片、磁頭、盤片主軸、控制電機、磁頭控制器、數據轉換器、接口、緩存等幾個部份。所有的盤片都固定在一個旋轉軸上，這個軸即盤片主軸。而所有盤片之間是絕對平行得，在每個盤片的存儲面上都有一個磁頭，磁頭與盤片之間的距離比頭髮絲的直徑還小。所有的磁頭連在一個磁頭控制器上，由磁頭控制器負責各個磁頭的運動。磁頭可沿盤片的半徑方向動作，而盤片以每分鐘數千轉的速度在高速旋轉，這樣磁頭就能對盤片上的指定位置進行數據的讀寫操作。硬盤是精密設備，塵埃是其大敵，所以必須完全密封。
此次，筆者非常有幸從西部數據（WesternDigital）公司哪拿到了一塊最新硬盤，產品型號爲WD200BB，如、4 所示。從型號上可以判斷，它是一款容量爲20GB的7200RPM高速硬盤，產品序列號爲 WMA9L1203351，產地爲馬來西亞，出廠日期是2001年8月15日。在接下來的說明中，筆者就以此塊硬盤爲例進行深入解剖及說明。：待拆的西數WD200BB硬盤
：硬盤的具體產品信息
1、外部結構
所示的WD200BB硬盤是3.5英寸的普通IDE硬盤，它是屬於比較常見的產品，也是用戶最經常接觸的。除此，硬盤還有許多種類，例如老式的普通IDE硬盤是5.25英寸，高度有半高型和全高型。除此，還有體積小巧玲瓏的筆記本電腦，塊頭巨大的高端SCSI硬盤及非常特殊的微型硬盤。
在硬盤的正面都貼有硬盤的標籤，標籤上一般都標註着與硬盤相關的信息，例如產品型號、產地、出廠日期、產品序列號等， 所示的就是WD200BB的產品標籤。在硬盤的一端有電源接口插座、主從設置跳線器和數據線接口插座，而硬盤的背面則是控制電路板。從 中可以清楚地看出各部件的位置。總得來說，硬盤外部結構可以分成如下幾個部份：：硬盤背面及各部件名稱
硬盤接口、控制電路板及固定面板
(1)、接口。接口包括電源接口插座和數據接口插座兩部份，其中電源插座就是與主機電源相連接，爲硬盤正常工作提供電力保證。數據接口插座則是硬盤數據與主板控制芯片之間進行數據傳輸交換的通道，使用時是用一根數據電纜將其與主板IDE接口或與其它控制適配器的接口相連接，經常聽說的40針、80芯的接口電纜也就是指數據電纜，數據接口可以分成IDE接口和SCSI接口兩大派系。
(2)、控制電路板。大多數的控制電路板都採用貼片式焊接，它包括主軸調速電路、磁頭驅動與伺服定位電路、讀寫電路、控制與接口電路等。在電路板上還有一塊ROM芯片，裏面固化的程序可以進行硬盤的初始化，執行加電和啓動主軸電機，加電初始尋道、定位以及故障檢測等。在電路板上還安裝有容量不等的高速數據緩存芯片，在此塊硬盤內結合有2MB的高速緩存。
(3)、固定面板。就是硬盤正面的面板，它與底板結合成一個密封的整體，保證了硬盤盤片和機構的穩定運行。在面板上最顯眼的莫過於產品標籤，上面印着產品型號、產品序列號、產品、生產日期等信息，這在上面已提到了。除此，還有一個透氣孔，它的作用就是使硬盤內部氣壓與大氣氣壓保持一致。：硬盤面板介紹
深入瞭解硬盤之內部結構
2、內部結構
硬盤內部結構由固定面板、控制電路和板、磁頭、盤片、主軸、電機、接口及其它附件組成，其中磁頭盤片組件是構成硬盤的核心，它封裝在硬盤的淨化腔體內，包括有浮動磁頭組件、磁頭驅動機構、盤片、主軸驅動裝置及前置讀寫控制電路這幾個部份。
將硬盤面板揭開後，內部結構即可一目瞭然，、8所示。：揭開硬盤面板
：細看西數硬盤內部結構
磁頭組件及磁頭驅動機構
(1)、磁頭組件。這個組件是硬盤中最精密的部位之一，它由讀寫磁頭、傳動手臂、傳動軸三部份組成。磁頭是硬盤技術中最重要和關鍵的一環，實際上是集成工藝製成的多個磁頭的組合，它採用了非接觸式頭、盤結構，加後電在高速旋轉的磁盤表面移動，與盤片之間的間隙只有0.1～0.3um，這樣可以獲得很好的數據傳輸率。現在轉速爲7200RPM的硬盤飛高一般都低於0.3um，以利於讀取較大的高信噪比信號，提供數據傳輸率的可靠性。
至於硬盤的工作原理，它是利用特定的磁粒子的極性來記錄數據。磁頭在讀取數據時，將磁粒子的不同極性轉換成不同的電脈衝信號，再利用數據轉換器將這些原始信號變成電腦可以使用的數據，寫的操作正好與此相反。從 中我們也可以看出，西數WD200BB硬盤採用單碟雙磁頭設計，但該磁頭組件卻能支持四個磁頭，注意其中有兩個磁頭傳動手臂沒有安裝磁頭。：西數硬盤磁頭及附屬組件
(2)、磁頭驅動機構。盤硬的尋道是靠移動磁頭，而移動磁頭則需要該機構驅動才能實現。磁頭驅動機構由電磁線圈電機、磁頭驅動小車、防震動裝置構成，高精度的輕型磁頭驅動機構能夠對磁頭進行正確的驅動和定位，並能在很短的時間內精確定位系統指令指定的磁道。
其中電磁線圈電機包含着一塊永久磁鐵，這是磁頭驅動機構對傳動手臂起作用的關鍵，如0所示，磁鐵的吸引力足起吸住並吊起拆硬盤使用的螺絲刀。防震動裝置在老硬盤中沒有，它的作用是當硬盤受動強裂震動時，對磁頭及盤片起到一定的保護使用，以避免磁頭將盤片刮傷等情況的發生。這也是爲什麼舊硬盤的防震能力比現在新硬秀盤差多的緣故。0：永久磁鐵足以吸住並吊起螺絲刀
磁盤片、主軸組件及前置控制電路
(3)、磁盤片。盤片是硬盤存儲數據的載體，現在硬盤盤片大多采用金屬薄膜材料，這種金屬薄膜較軟盤的不連續顆粒載體具有更高的存儲密度、高剩磁及高矯頑力等優點。另外，IBM還有一種被稱爲“玻璃盤片”的材料作爲盤片基質，玻璃盤片比普通盤片在運行時具有更好的穩定性。從1中可以發現，硬盤盤片是完全平整的，簡直可以當鏡子使用。
1：磁盤片是不是很像"鏡子"
(4)、主軸組件。主軸組件包括主軸部件如軸承和驅動電機等。隨着硬盤容量的擴大和速度的提高，主軸電機的速度也在不斷提升，有廠商開始採用精密機械工業的液態軸承電機技術。例如希捷公司的酷魚ATA IV就是採用此電機技術，這樣有利於降低硬盤工作噪音。2：西數硬盤主軸組件
(5)、前置控制電路。前置電路控制磁頭感應的信號、主軸電機調速、磁頭驅動和伺服定位等，由於磁頭讀取的信號微弱，將放大電路密封在腔體內可減少外來信號的干擾，提高操作指令的準確性。深入瞭解硬盤之控制電路
3、控制電路
硬盤的控制電路位於硬盤背面，將背面電路板的安裝螺絲擰下，翻開控制電路板即可見到控制電路。具體如3、14所示。3：拆下硬盤控制電路後
4：西數硬盤控制電路近照
硬盤控制電路總得來說可以分爲如下幾個部份：主控制芯片、數據傳輸芯片、高速數據緩存芯片等，其中主控制芯片負責硬盤數據讀寫指令等工作，如4可知，WD200BB的主控制芯片爲WD70C23-GP，這是一塊中國臺灣產的芯片。數據傳輸芯片則是將硬盤磁頭前置控制電路讀取出數據經過校正及變換後，經過數據接口傳輸到主機系統，至於高速數據緩存芯片是爲了協調硬盤與主機在數據處理速度上的差異而設的，該款西數WD200BB的緩存容量大小爲2MB，據最新消息，西部數據公司推出的WD1000BB-SE（特殊版本）結合有8MB的高速緩存，這是全球首款整合如此高緩存的高速IDE硬盤。緩存對磁盤性能所帶來的作用是無須置疑的，在讀取零碎文件數據時，大緩存能帶來非常大的優勢，這也是爲什麼在高端SCSI硬盤中早就有結合16MB甚至32MB緩存的產品。硬盤解剖過程之準備工作
4、解剖過程
上面筆者對硬盤內外部結構及控制電路進行了簡單介紹，至於如磁頭的解剖及分析、磁盤片的工作原理、控制電路各芯片之間是如何協同工作等內容，筆者沒有拿到相關資料，所以也就不能向大家一一說明。上面的西數WD200BB硬盤已經被大解八塊了，但這個拆解過程是如何進行的呢？在解剖硬盤的過程中需要注意那些事項呢？下面筆者再對這些內容進行簡單介紹。
在開始解剖過程敘述之前，需要提醒用戶注意：硬盤內部是絕對無塵的，在普通環境下將硬盤拆開，即意味着你的硬盤將報廢，所以不要輕易將你的硬盤按筆者這樣解剖。
(1)、準備工作。要解剖硬盤，工具是必不可少的，由於硬盤的安裝螺絲是使用非常特殊的內六角螺絲，而且螺絲中心呈凹形，所以使用普通螺絲刀是沒法擰開的。這樣的螺絲刀在一些比較大的五金店或大商場的五金專櫃有賣，價格不菲，筆者買的這把螺絲刀花了￥45。5：專用內六角螺絲刀
控制電路板拆除及結束語
(3)、控制電路板的拆解。電路板的拆解相對更爲簡單些，它沒有面板上的那種隱藏螺絲，只須將背面的四顆螺絲擰開，即可將電路板取下，如3所示。在電路板的下面還有一個海棉護墊，起到一定的穩定作用。