机械硬盘完全拆解:一项古董技术何以服务人类46年

2019-09-04 11:04:45 187点赞 487收藏 122评论

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提醒一下大家伙= = 拆硬盘基本100%导致报废,如果是坏了的可以拆开玩玩,好的千万别试。。。

1956年,IBM在它推出的RAMAC计算机系统中首次搭载了IBM 350磁盘驱动器,它内含50个24英寸磁盘片,总容量只有5MB,整个硬盘的体积就跟冰箱一样大,重量超过1吨。现代硬盘的最早雏形显现。

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1973年,IBM克服了RAMAC体积庞大、效能低的缺点,并研制了IBM 3340硬盘,这个硬盘基于温彻斯特(Winchester)技术,而这项技术奠定了未来46年的架构基础。即使是你现在最新买到的机械硬盘,也依然是“温彻斯特”这项古董技术的成果。

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现在,固态硬盘早已大行其道,但机械硬盘凭借远超SSD的擦写次数和低成本,依旧在家家户户的台式机移动硬盘、NAS里高速运转着,依然有极大的不可替代性。

如果你手头有一块坏的硬盘,为什么不拆开看看呢?在这个不起眼的皮囊里,密封的不仅是小姐姐,更是几十年硬件科技发展的生动写照。

今天笔者找到了两块机械硬盘,一个是希捷3.5英寸监控盘,2T,型号:ST2000VX000,2016年1月的;另一个比较上古了,是西数2.5英寸蓝盘,160GB,型号:WD1600BEVT,2008年11月。

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先从3.5英寸的拆起。

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拆解顶盖

先撕掉标签,有一颗螺丝隐藏在标签下方,这个螺丝直通磁头臂转轴,起到固定作用。

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拧掉正面所有可见螺丝,包括标签下方的螺丝,揭开或刺破屏蔽贴纸后可以拧下。

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向上掀开外壳。

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硬盘内部全部的结构都赫然眼前:

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外壳背面的一圈密封胶,确保外部空气不会直接流入硬盘内。

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磁头和盘面之间的距离仅仅只有百分之几到千分之几个微米,不起眼的灰尘对它来说是致命性的。想象一下,1米8的大小伙子以时速100km从桌子底下钻过去,疼不疼机械硬盘完全拆解:一项古董技术何以服务人类46年 机械硬盘完全拆解:一项古董技术何以服务人类46年 

磁头移动的慢动作演示磁头移动的慢动作演示

拆卸电路板

不急着拆内部组件,先拆卸硬盘背面的电路板。

背面有一个不起眼的小气洞,背面是被空气过滤材料覆盖,避免空气中的杂质进入。虽然盖子背面有密封胶,但机械硬盘实际上是还要和外界气压保持一致的,比如你从北京坐火车去重庆,两个地方的气压不一样,硬盘可以通过气孔随时保持气压平衡,随时确保运行稳定性。不过也有例外,“氦气盘”是在盘内充入氦气,从而减小内部气流阻力,盘片数量更多、磁头高度更低,所以可存储的数据也更多,一块氦气盘容量动不动12TB、14TB。这种盘必须保证内部密闭,一旦空气进去基本就一命呜呼了。

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拧掉所有可见的螺丝,就可以取下电路板。

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拆卸磁头臂

电路板底下还有一颗螺丝,是另一个固定磁头臂的螺丝。

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现在回到正面。在取下永磁铁上的两个螺丝之后,需要非常用力才能把永磁铁掀起来。

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音圈马达的原理,就是根据控制器的指令,给盘满漆包线的线圈注入适当的电流,形成一定的磁力。电磁力和永磁铁之间形成对冲,磁头臂就会悬停在目标位置上。电流越大,磁头臂到达的位置越远。磁盘运行中的噪声,多半来源于这里。

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把旁边的两个螺丝也取下来,可以把整个磁头臂模组取下来。

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磁头的特写。一共有4个磁头,分别对应读写两个盘片的分别两个面。图中可以看到右侧的一个已经变形,这是导致这块硬盘坏掉的直接原因,这种问题会让硬盘直接暴毙。

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通过同轴的多盘片,配合一组磁头,这正是继承了“温彻斯特结构”的衣钵。温特斯特结构是贯穿硬盘40多年发展史的核心架构,就跟压缩机之于空调一样重要。因此,机械硬盘发展几十年来,核心技术并没有发生根本变化,但磁头敏感度越来越高、高度越来越低;磁盘片也转向垂直记录方式。技术革新带来的容量爆炸式提升,让“温彻斯特结构”始终和“摩尔定律”亦步亦趋。

取出盘片

把底部的另一半永磁铁也取下来。

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黄色的磁头停泊区也可以取下来。

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主轴上的所有螺丝都取下。分别取下两个磁盘片,还有它们之间的垫圈。

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死沉死沉的硬盘,精髓全在这个片片里了。

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接着也可以把另外一个盘片拆下来。

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再把上世纪50年代的那个大片片拿出来对比,大家感受下。左侧的容量100KB,右侧1TB,相差1亿倍。。材料科学、量子力学的发展,在这一张图上就给你安排的明明白白的。。

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网上找到的一张图,这个对比就更加明显了网上找到的一张图,这个对比就更加明显了

全家福,何不找个相框镶起来,展示自己的成果呢?

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接着用相似的方法拆开细数的2.5英寸硬盘。

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里面的结构几乎完全一样,只是全部小了一号。但由于空间限制,2.5英寸硬盘的外壳更单薄,各方面的用料会简化一些,可靠性相比3.5英寸台式机硬盘会有差距。

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当SSD已经唾手可得,我们还是会为数据中心、服务器、监控设备、NAS等配备机械硬盘,而且丰富的机械硬盘型号,也允许我们根据不同的需求选购。价格低廉、海量存储、高强度读写,这些依然是SSD无法企及的。

近几年的机械硬盘,不会再在技术上给我们带来什么超预期惊喜,但更好的成本优化却让我们能够以一两百元买到几个T的存储容量,这种技术民主化,足以让人激动不已了。一代代的产品不断证实着温彻斯特结构的合理性,将这个经典设计延续46年,为科技革命带来巨大的推动作用。



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