信息爆炸时代 机械硬盘离我们而去？

 2013年02月02日 来源： 科技日报

   当今世界，几乎所有的信息都在转换成“0”和“1”这两种数字信号后被传送、显示并记录下来。数码化信息量正以爆炸式的速度增加。自2007年起，可存储数据量就已远远赶不上生成的数据量。

    机械硬盘是目前最流行的存储媒介，关于它何时消亡的争论一直在持续。其背后是固态硬盘等其他新式存储介质的兴起，以及垂直磁记录（PWR）技术将很快达到每平方英寸1Tb的物理密度极限。

    日前，有消息说科学家们已经发现了一种降低硬盘盘片上磁点间隙、同时又不让磁点相互影响的新方法。这种“直接自我排列”新技术可以让硬盘存储密度再提升五倍，意味着让现在的硬盘增加了4到5年的“寿命”。

    有趣的是，对于我们这些日常使用者来说，你还没来得及了解它，就快要跟它说再见了。所以，让我们看看硬盘有多神奇吧？

    漂亮的“一杆进洞”

    概括地说，硬盘的工作原理是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取数据时，将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号，再利用数据转换器将这些原始信号变成电脑可以使用的数据，写的操作正好与此相反。另外，硬盘中还有一个存储缓冲区，这是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。

    硬盘包括存储信息的磁盘及向磁盘上写入和读取信息的磁头。磁头在不工作时静止在着陆区，在有动作命令时移动到高速旋转的磁盘上，快速接近所要求的磁道。

    硬盘内部除了磁盘和磁头之外，还有控制信号处理以及磁头工作的大型集成回路（LSI）。如果将位长20纳米的数据，以同心圆状写入磁道宽150纳米、直径2.5英寸的磁盘上，把磁盘的直径放大3000倍，即等同于直径约200米的东京棒球场的大小。因此，这一数据记录过程也就相当于用0.5毫米粗的铅笔在棒球场上画同心圆。

    在直径2.5英寸的硬盘里，是在长为52毫米的磁头臂的前端装上磁头，磁头接近磁道时允许的定位偏差为85纳米左右，即相当于把六百多米高的电视塔的顶端晃动幅度控制在约1毫米以内。同理，磁头读取写在磁道上的伺服信息的准确度可以比喻成打高尔夫球，类似于一杆将球准确地打进836公里外的洞里。可见，磁头是在如此高精密技术下读取磁盘上的信息的。

    不可思议的“超低空飞行”

     磁头在距磁盘数纳米高的上方，以日本新干线列车经过车站月台时的相对速度运行。特别是磁头在读取和写入数据时，磁头将读写要素的部分突出，最前端与磁盘表面的间隙仅1纳米宽。

   磁头的滑行长度为0.85毫米，将此长度比喻成70米长的大型客机，相当于飞机在距离机场地面仅0.1毫米以下的高度超低空飞行。

    若磁盘上出现1纳米高以上的突起，磁头就会碰撞并脱落。如将磁盘的大小比喻成美国的陆地面积，那么可以允许的突起度应该低于一个乒乓球的高度。为了提高书写性能，磁盘虽然要在玻璃或铝底板上覆盖数层磁性及非磁性薄膜，其表面却是极为平滑的镜面。

    将磁头的超低悬浮运行与各种细微物质的大小进行比较可知，磁头的悬浮高度实际比病菌还小。

     因此，硬盘必须在极为洁净的环境中组装，并且需要保证超高抗冲击性，即使受到冲击也不会发生磁头和磁盘碰撞并导致磁盘损坏的问题。