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磁頭 |
硬盤磁頭是硬盤讀取數據的關鍵部件，它的主要作用就是將存儲在硬盤盤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盤片上的數據，磁頭的好壞在很大程度上決定著硬盤盤片的存儲密度。目前比較常用的是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 。
磁頭是硬盤中對盤片進行讀寫工作的工具，是硬盤中最精密的部位之一。磁頭是用線圈纏繞在磁芯上制成的。硬盤在工作時，磁頭通過感應旋轉的盤片上磁場的變化來讀取數據；通過改變盤片上的磁場來寫入數據。為避免磁頭和盤片的磨損，在工作狀態時，磁頭懸浮在高速轉動的盤片上方，而不與盤片直接接觸，只有在電源關閉之后，磁頭會自動回到在盤片上的固定位置(稱為著陸區，此處盤片并不存儲數據，是盤片的起始位置)。
由于磁頭工作的性質，對其磁感應敏感度和精密度的要求都非常高。早先的磁頭采用鐵磁性物質，在磁感應敏感度上不是很理想，因此早期的硬盤單碟容量都比較低，單碟容量大則碟片上磁道密度大，磁頭感應程度不夠，就無法準確讀出數據。這就造成早期的硬盤容量都很有限。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，這對磁頭的制造工藝、技術都要求很高，而對于個人電腦來說，在與硬盤交換數據的過程中，讀取數據遠遠快于寫入數據，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。
薄膜感應(TEI)磁頭
在1990年至1995年間，硬盤采用TFI讀/寫技術。TFI磁頭實際上是繞線的磁芯。盤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。
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磁頭的硬盤。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。硬盤譯解由于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。由于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磁頭中采用的讀/寫技術。但它的讀磁頭對于磁盤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：一個傳感層、一個非導電中介層、一個磁性的栓層和一個交換層。GMR傳感器的靈敏度比AMR磁頭大3倍，所以能夠提高盤片的密度和性能。
硬盤的磁頭數取決于硬盤中的碟片數，盤片正反兩面都存儲著數據，所以一個盤片對應兩個磁頭才能正常工作。比如總容量80GB的硬盤，采用單碟容量80GB的盤片，那只有一張盤片，該盤片正反面都有數據，則對應兩個磁頭；而同樣總容量120GB的硬盤，采用二張盤片，則只有三個磁頭，其中一張盤片的一面沒有磁頭。