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現代電腦資料儲存核心 硬 碟

現代電腦資料儲存核心 硬 碟. 奈米四甲 49614001 林皓廷 49614047 林敬皓. 一 . 大綱 < 硬碟是什麼 ?>. 相信有用過電腦的就知道，硬碟其實就是電腦內最重要的 電腦元件之一 而硬碟 (Hard Disk Drive 簡稱為 HDD)( 圖 1- 1) ， 是電腦上使用堅硬的旋轉碟片為基礎的非揮發性（ non- volatile ）存儲設備、也有人稱作機械式硬碟。. 二 . 硬碟的由來與發展. 1953 年， IBM( 全球國際機器公司 ) 的 IBM 350 RAMAC 是現

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現代電腦資料儲存核心 硬 碟

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  1. 現代電腦資料儲存核心硬 碟 奈米四甲 49614001 林皓廷 49614047 林敬皓

  2. 一.大綱<硬碟是什麼?> 相信有用過電腦的就知道，硬碟其實就是電腦內最重要的 電腦元件之一而硬碟(Hard Disk Drive 簡稱為HDD)(圖1- 1)，是電腦上使用堅硬的旋轉碟片為基礎的非揮發性（non- volatile）存儲設備、也有人稱作機械式硬碟。

  3. 二.硬碟的由來與發展 1953年， IBM(全球國際機器公司)的IBM 350 RAMAC是現 代硬盤的雛形，它相當於兩個冰箱的體積，不過其儲存容 量只有5MB(圖2)。1973年IBM 3340問世，來源於他兩個 30MB的儲存單元。至此，硬盤的基本架構被確立。1980年 兩位前IBM員工創立的公司發展出5.25”(英吋)硬碟，而這公 司就是現在全球三大硬碟廠商之一的希捷(SeaGate)，而在 此時到1998年前開始了在硬碟界所稱的戰國時代也就開打 了，在那時候現有的硬碟公司(包括台灣)就高達15家之譜， 雖然稱作戰國時代，但在同一條船上也靠著各家技術(或是 併購)的支援(但其實主要還是IBM)，才開創現代的高容量硬 碟。

  4. ↑→圖2-1.真的不誇張，這真的是全球第一台儲存媒體IBM3055MB容量↑→圖2-1.真的不誇張，這真的是全球第一台儲存媒體IBM3055MB容量

  5. 而現在，全球的硬碟公司只剩5家 1.希捷(SeaGate) 2.西部數位(Western Digital) 3.日立環球儲存(HGSTHitachi Global Storage Technologies )已被西部數位併購

  6. 4.東芝株式會社(Toshiba) 5.三星電子(SamSung)

  7. 三.硬碟架構與相關技術 硬碟，它的內部架構非常非常的精密也有很多元件，但作 主架構只有:碟片、磁頭與臂、主軸與音圈馬達與PCBA 1.硬碟簡單概念；內部為一無塵空間，有一通氣孔與外部壓 力相等，磁頭與碟片間只有幾微米的懸浮空間 2.基座:3.主軸馬達安裝:

  8. 4.碟片安裝:現代硬碟片的材質是鋁合金覆上磁粉(鈷鉑鉻硼4.碟片安裝:現代硬碟片的材質是鋁合金覆上磁粉(鈷鉑鉻硼 CoPtC)碟片上這若干的同心圓裡有無數的小磁鐵，它記錄 著0或1，當有來自磁頭的磁性紀錄時，它就會依資料來改變 0或是1，即可儲存資料。而所謂的3.5”硬碟機其實只是代號， 而不是實際尺寸，實際尺寸則為4”，碟片則為3.75”

  9. 5.磁頭與臂:磁頭小，頭臂長，磁頭位於頭臂上。所有的磁5.磁頭與臂:磁頭小，頭臂長，磁頭位於頭臂上。所有的磁 頭臂共軸且投影重合，兩兩一組對應每張碟片的上下兩面。 現在的硬碟都採用音圈馬達（Voice Coil Motor，VCM）， 馬達線圈與磁頭驅動臂連成一體，轉軸位於兩者之間。馬 達線圈處在兩塊永久磁鐵生成的磁場中，當線圈中有電流 通過時就會在磁場的影響下經轉軸的杠杆作用推動磁頭 臂進行尋道操作。

  10. 連接磁頭的線路貼著磁頭臂遠離主軸馬達的一側連接到軸孔旁的讀/寫前置放大器（圖7中Agere出品的那顆晶片），經放大處理的信號再通過帶狀傳輸線延伸至HDA外部與PCBA的介面上。在固定音圈馬達的永久磁鐵之前，注意要先安裝好磁頭限位器。而到這裡為止的元件稱之為HDA連接磁頭的線路貼著磁頭臂遠離主軸馬達的一側連接到軸孔旁的讀/寫前置放大器（圖7中Agere出品的那顆晶片），經放大處理的信號再通過帶狀傳輸線延伸至HDA外部與PCBA的介面上。在固定音圈馬達的永久磁鐵之前，注意要先安裝好磁頭限位器。而到這裡為止的元件稱之為HDA

  11. 這裡可以看得到的是一圈馬達線 圈與硬碟中最重要的磁頭在現代 硬碟中，磁頭的滑行高度通常約 在5-10奈米，所以如果有微粒進 入滑行磁頭下方，會馬上因為摩 擦造成磁頭過熱而對磁頭造成損 害故障

  12. 這是HDA結構中另一個重要的部分，訊號放大晶片，其實這是HDA結構中另一個重要的部分，訊號放大晶片，其實 從磁頭讀到的訊號非常的微弱，如果沒有這顆晶片，若是直 接傳送到MCU，訊號也早就減少了一半。

  13. 6. PCBA(電路板總成):電路板分成了三大區域: 1是以助理資料為主的MCU(主處理器)與緩衝記憶體，2是 VCM控制晶片與主軸馬達接點，3則是硬碟開機晶片(部分 內建於MCU中)與HDA接點TVS則是主電源瞬態電壓抑制 二極體通常PCBA上有2處(12V、5V)

  14. 7.整體構造回顧:上蓋本身並無值得介紹之處，就是一塊周7.整體構造回顧:上蓋本身並無值得介紹之處，就是一塊周 圍有防塵橡膠圍繞的鐵片。打開上蓋之後，終於可以從內 部觀察HDA。

  15. 珍貴的資訊是儲存在碟片上，可以從上圖看到最上層的碟珍貴的資訊是儲存在碟片上，可以從上圖看到最上層的碟 片。碟片是由打磨過的鋁片或是由覆蓋數層包含鐵磁材質 之複合塗料的玻璃所製成的，而後者的資料就儲存在包含 鐵磁材質之複合塗料中。你可以看到部分的碟片被磁盤架 蓋住了。磁盤架可以減少空氣的波動及運作的噪音。通常 磁盤架是由鋁質或塑膠材料製程，而前者則在冷卻硬碟內 部方面有較好的效果。

  16. 8.PCBA接口:分成EIDE、IDE、SATA(1~3)、SCSI、SAS接 口，其後2者是伺服器硬碟專用 IDE:可稱為Ultra 133，也就是最高理論傳輸率133MB/S。 SATA(主流):依世代區分傳輸率，分別為1.5GB、3GB、 6GB，其中傳輸線容許長度也越來越長。

  17. 9.現代高容量硬碟主要技術-垂直寫入:由於現今硬碟的資料9.現代高容量硬碟主要技術-垂直寫入:由於現今硬碟的資料 記錄區塊大小已經發展到寬度只有30奈米左右,而磁性記錄 顆粒的尺寸不斷下降,但硬碟容量倍數上升,導致出現電磁學 上的超順磁效應,大大降低了硬碟的容量提升潛力。因此為 了配合電腦技術發展HGST開始發展運用垂直寫入技術的硬 碟。

  18. 超順磁性是指當某些具有磁性的顆粒小於某個尺吋時，外超順磁性是指當某些具有磁性的顆粒小於某個尺吋時，外 場產生的磁取向力太小而無法以抵抗熱騷動的干擾，而導 致其磁化性質與順磁體相似。磁性顆粒變成超順磁性的臨 界尺寸與溫度有關，像是在室溫鐵粒的臨界大小為12.5nm， 而在4.2K時半徑為2.2nm還是鐵磁性的。

  19. 四.如何保養硬碟? 在講如何保養硬碟前，先說明使用者通常如何損換硬碟； 通常會硬碟導致損壞有幾點 1.重灌系統:重灌系統其實是很傷硬碟的動作，一個系統依 5GB來說，其中的元件就高達1千個之譜(甚至更多)，導致 重灌系統時磁頭不斷的移動與寫入。 2.衝撞硬碟導致讀取頭/碟盤損毀:運行中的硬碟是非常非常 脆弱的，即使停止中的硬碟也最好不要移動，雖然號稱可 耐350GS之力。

  20. 3.使用雜牌PSU(電源供應器):PSU生的算是整台電 腦中的最核心元件，但是往往使用者常常會依最便 宜來選擇，造成C/P值低落的狀況。供電不穩定進 而造成電路板毀損。 4.下載BT、電驢、FOXY等P2P軟體:下載過大的檔 案，基本上BT在上下傳的過程中都會使硬碟讀取頻 繁導致溫度升高造成資料錯誤。

  21. 5.使用之中按下RESET鍵:大家可能不知道，在早期DOS與5.使用之中按下RESET鍵:大家可能不知道，在早期DOS與 WIN3.1系統時關機前都要先打指令使磁頭回歸才能關機的 動作，但是往往有使用者因某些因素常常直接在工作中按 下RESET鍵，導致硬碟直接停止在碟盤上，圖中一圈亮的 就是硬碟休息區。

  22. 6.常常使用系統磁碟整理:你可能不知道，在伺服器系統之6.常常使用系統磁碟整理:你可能不知道，在伺服器系統之 中(UNIX、LIUNX)，是沒有內建這個程式的，其中的原因 也是讀取頭使用頻繁，有可能使磁頭因高溫而毀損的狀況 7.買到瑕疵貨:若是真的不幸買到，立即拿去更換，一般店 家都有提供7日內瑕疵品可換貨，萬一一年後故障了， 可以與原廠申請RMA服務，費用只要台灣代理商的1/10， 萬一原廠缺貨，還可能會收到更高容量的良品

  23. 那反過來說，要怎麼保養呢? 其實很簡單! 1.沒事不要重灌系統，除非真的無法開機，病毒肆虐無法挽 回的狀況，才重灌系統，灌一次系統從20分到2個小時不等。 2.沒事不要移動硬碟/電腦，依照磁頭飛行原理，其中飛行 高度只有5~10nm撞一下會造成碟片刮傷，而使碟片無法讀 取。注意，硬碟一道刮痕就已經無法使用，而且刮痕會越 來大

  24. 3.選購PSU時盡量選擇有認證的、知名品牌的PSU另外，雖3.選購PSU時盡量選擇有認證的、知名品牌的PSU另外，雖 然知名品牌會大大降低燒毀機機率，但是在選購時不要聽 店員的口沫橫飛，絕大部分都是推銷庫存貨，可以在知名 的電腦討論站爬文，譬如mobile01、滄者極限都有相關的 介紹 4.盡量不使用BT，如果真的要使用，請設定硬碟緩 衝空間大一點 5.請等待電腦關機，非不必要不要按下RESET或是 使用磁碟整理

  25. 五.參考網址 • http://zh.wikipedia.org/wiki/SATA • http://zh.wikipedia.org/zhhant/%E7%A1%AC%E7%9B%98 • http://www.earl.com.tw/tech/wdhd.htm • http://www.osslab.org.tw/Storage/HDD/Hardware/HDA/Rlab • http://www.zdnet.com.tw/print/?id=20111133&type= • http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:-RgJgRSt1rEJ:www.memorybbs.com/cgi-bin/showtopic.cgi/385-72---.html+%E7%A1%AC%E7%A2%9F%E7%A2%9F%E7%9B%A4%E6%9D%90%E6%96%99&cd=64&hl=zh-TW&ct=clnk&gl=tw&source=www.google.com.tw

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