硬碟磁頭，是硬碟讀取數據的關鍵部件，它的主要作用就是將存儲在硬碟碟片上的磁信息轉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值會隨著磁場變化的原理來讀寫碟片上的數據，磁頭的好壞在很大程度上決定著硬碟碟片的存儲密度。目前比較常用的是GMR（Giant Magneto Resistive）巨磁阻磁頭。
基本介紹
- 中文名：硬碟磁頭
- 常用磁頭：巨磁阻磁頭
- 磁頭類別：各向異性磁阻（AMR）磁頭等
- 性質：讀取數據
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前言
隨著科技進步，電腦發展越來越快，幾十年來硬碟作為存儲介質的中堅力量，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中，硬碟都是最重要的部件之一。目前它也是用戶存儲數據的主要場所，平時我們所使用的作業系統、套用軟體、遊戲及其它重要數據等都是存儲在硬碟中。
隨著電腦中其它配件日新月異，硬碟中出現的新技術也越來越多，看著自己捉襟見肘的硬碟，你對它到底了解多少呢？特別是對現在硬碟中採用的新技術有多少認識呢？這些新技術對於最終用戶帶了那些方面的好處，用戶在套用這些結合有新技術的硬碟時又該注意那些問題呢？在此《硬碟技術縱橫談》專題中，筆者就將就此進行深入探討。
總的來說，當今硬碟使用的新技術包括硬碟磁頭技術、碟片技術、接口技術、數據保護技術、震動保護系統和各類檢測技術等。在這些新技術中，不乏有一些技術是在原有技術的基礎上最佳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的。例如IBM公司推出的AFC糟片技術和剛剛走近我們的Serial ATA（串列ATA）接口技術。
硬碟磁頭技術，顧名思義，就是針對硬碟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，因此能大幅提升硬碟的單碟容量，單碟容量上去了，硬碟的總容量自然會有提高。這在現在數據急劇膨脹的資訊時代，用戶對硬碟容量的要求當然是越大越好。硬碟碟片技術，也就是硬碟磁碟片所使用的新技術，更好的硬碟碟片技術最直接的好處也是硬碟的單碟容量可以做的更大，它是與硬碟磁頭技術是相輔相成的。
而對於硬碟數據保護技術和震動保護系統都是作為硬碟的輔助性技術，這些技術雖然不能對硬碟容量或性能產生直接的影響，但它們也是不可或缺的，想像一下，當硬碟數據傳輸率做的越來越高時，靠什麼保障數據在高速傳輸過程中不發生錯誤或丟失呢？或者硬碟在強烈震動中，又如何保障用戶數據的安全性和可靠性呢？這些都是硬碟數據保護技術和震動保護系統所應該做的。硬碟失去了這些輔助性的保護技術是不可想像的。
磁頭介紹
磁頭是硬碟中對碟片進行讀寫工作的工具，是硬碟中最精密的部位之一。磁頭是用線圈纏繞在磁芯上製成的。硬碟在工作時，磁頭通過感應旋轉的碟片上磁場的變化來讀取數據；通過改變碟片上的磁場來寫入數據。為避免磁頭和碟片的磨損，在工作狀態時，磁頭懸浮在高速轉動的碟片上方，而不與碟片直接接觸，只有在電源關閉之後，磁頭會自動回到在碟片上的固定位置（稱為著陸區，此處碟片並不存儲數據，是碟片的起始位置）。
由於磁頭工作的性質，對其磁感應敏感度和精密度的要求都非常高。早先的磁頭採用鐵磁性物質，在磁感應敏感度上不是很理想，因此早期的硬碟單碟容量都比較低，單碟容量大則碟片上磁軌密度大，磁頭感應程度不夠，就無法準確讀出數據。這就造成早期的硬碟容量都很有限。隨著技術的發展，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，這對磁頭的製造工藝、技術都要求很高，而對於個人電腦來說，在與硬碟交換數據的過程中，讀取數據遠遠快於寫入數據，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構，這比以前的傳統磁頭和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值變化，從而實現更高的存儲密度 。
磁頭類別
薄膜感應（TEI）磁頭
在1990年至1995年間，硬碟採用TFI讀/寫技術。TFI磁頭實際上是繞線的磁芯。碟片在繞線的磁芯下通過時會在磁頭上產生感應電壓。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，希捷公司推出了使用AMR磁頭的硬碟。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，進而產生很強的信號。硬碟譯解由於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量。由於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。
GMR（Giant Magneto Resistive，巨磁阻）
GMR磁頭繼承了TFI磁頭和AMR磁頭中採用的讀/寫技術。但它的讀磁頭對於磁碟上的磁性變化表現出更高的靈敏度。GMR磁頭是由4層導電材料和磁性材料薄膜構成的：一個感測層、一個非導電中介層、一個磁性的栓層和一個交換層。GMR感測器的靈敏度比AMR磁頭大3倍，所以能夠提高碟片的密度和性能。
硬碟的磁頭數取決於硬碟中的碟片數，碟片正反兩面都存儲著數據，所以一個碟片對應兩個磁頭才能正常工作。比如總容量80GB的硬碟，採用單碟容量80GB的碟片，那只有一張碟片，該碟片正反面都有數據，則對應兩個磁頭；而同樣總容量120GB的硬碟，採用二張碟片，則只有三個磁頭，其中一個碟片的一面沒有磁頭。
CPP-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，它是日本計算機製造商富士通公司開發出了一種新型讀寫磁碟磁頭技術。使用這一技術的硬碟驅動器的記錄密度可高達每平方英寸300GB。硬碟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，目前2.5英寸硬碟的每個磁碟片存儲容量為30GB，如果這一新型磁碟技術在2到4年內實現商業化，那么將使得每個磁碟片的存儲容量提高到180GB，即是目前每個磁碟片容量的3倍。與現有的GMR磁頭相比，這一突破性的新型磁碟磁頭對信號更為敏感，而且讀寫數據的緊湊程度是現有GMR磁頭的三倍。富士通公司預計在兩年內實現商業化生產基於這種CPP-GMR磁頭的驅動器，主要用於PC和筆記本電腦中，尤其是用於期待市場繁榮的基於驅動器的消費電子產品中，如遊戲控制台和個人視頻錄像機等。
