硬盘的主要部件介绍课件

WesternDigitalDriveBasic西部数据认证工程师30-7月-231SpindleMotor

旋轉馬達DiskMedia

記錄數據碟片VCMMagnet

音圈馬達磁鐵BaseCasting

鑄件之底座AirCirculationFilter

空氣過濾器Latch音圈卡鎖硬盤–主要部件介紹(1)2BaseCover頂蓋HSA(HeadstackAssembly)Disk碟片Spacer間隔圈SpindleMotor旋轉馬達Clamp固定銷VCM(VoiceCoilMagnet)硬盤–主要部件介紹(2)3硬盘–HeadstackAssembly(HSA-头堆)Bracket/Connector托架/連接器FlexCircuit撓性電纜VoiceCoilPivot軸ActuatorSuspension懸臂Slider/Head滑片/磁頭4數據記錄原理基礎514YEARS20MBTechnicalSpecs...PhysicalParameters:Cylinders =782Heads =2Sectors/track =27Sectors/drive =42,228RPM=4500DataDensity:Bits/inch(BPI) =22KbTracks/inch(TPI) =1021Caviar1990250GB(250,000MB!)PhysicalParameters:Cylinders =74,686Heads =6Sectors/track =506–945Sectors/drive =488,397,168RPM=7200DataDensity:Bits/inch(BPI) =660KbTracks/inch(TPI) =76,000Caviar2004同樣是3.5”的結構,現在的硬盤能存儲超過90年的20M硬盤12,500倍的數據硬盤容量的增長歷史6head3head2head1head0底部和頂部都可記錄數據Tracks-指一個單環形Cylinders同半徑同心圓在所有碟片面上的集合Sectors-軌被512字節的扇區分割開來這就是數據存儲的地方數據被集合到了有512字節的扇區7506

SectorsperTrack752

SectorsperTrack945

SectorsperTrackZonedBitRecording碟片以7200RPM的恆定速度轉動硬盤被分成了不同的同心區域內部的區域包含了較少的物理空間,也就包含較少的扇區數外圈有更多的空間,也包含了更多的扇區對於3.5”硬盤,著陸區位於直徑的中間部分LandingZone8ServoWedge–特別的非數據區域用於定位磁頭在軌道上的恰當位置DATA(512bytes)onesector/oneLBADataandServoWedgeRecording9CBdatadataservoADrotationUsingServoWedgestoStayTrackCenterTrackCenter

頭堆(HSA)接到一個通過線纜傳來的電流信號以後,其上面的線圈將會產生電磁場,他的末端將會在電磁場的作用下做做環形移動ctromagnet.

電流的大小由伺服電路的計算得出在不同電流的作用下,很精確的加速度和負加速度可以被編程增強了性能和伺服的準確性DiskHSA(HeadStackAssembly)COILVCM(VoiceCoilMagnet)DiskHSA(HeadStackAssembly)COILVCM(VoiceCoilMagnet)移動磁頭到正確的軌道11Avg.AccessTime=

SeekTime+Latency+TransferTime+

ControllerOverhead1/31/31/3requestedsectordiskrotationDISK一般認為這指碟片與主機之間在收到寫或者讀請求的所花費的時間平均尋道時間SeekTime:將磁頭移動到希望到達的位置之間距離所用的時間.距離的典型的值為碟片半徑的1/3Latency:在數據到達讀寫磁頭下面之前硬盤多等待的時間.TransferTime:數據與主機之間傳送所需要的時間ControllerOverhead:將主機端發來的命令解碼所花費的時間7200RPM硬盤要比轉速比其慢的硬盤有更快的平均尋道時間,原因是7200RPM的硬盤有更短的Latency和Seektimes12

讀寫磁頭基礎13滑板/磁頭放置在1角硬幣上的大小(US$.01)14空白的磁頭晶圓156.4kilometerstraveled2.7gmsofmassaddedAu,Cu,PtMn,NiFeCr,Ta,CoNiFe,Cr,AlO,Ti,Ru,NiNb,CoFe,CoPt,NiFe,CoFeN,plusvariousphoto-resists.038mmofheightadded>>20KHeads加工後的磁頭晶圓16In1974,theheadflyingheightwasequivalenttoaBoeing747airlinerflyingat15cmabovetheground

–in2004,the747hastoflyat0.05cm1974年,磁頭飛行高度與波音747班機飛行在地面之上的比效是在15cm,而在2004,是在0.05cmTheloadonthesliderisequivalentto100,000passengers相當於載100,000位乘客Thespeedofthediskundertheheadisupto92kmperhourfora7200RPMdrive相對於747班機飛行在地面之上磁頭在7200轉硬盤之下的速度是92每小時公里Theheadcansurviverepeatedlateralaccelerationsof1000Gsandverticalaccelerationsof300Gs–humansblackoutat9Gs磁頭能承受1000Gs的側向加速和300Gs的垂直加速-人只能夠承受9GsThe747isdesignedfor30,000takeoffsandlandings,thehead100,000747被設計作為30,000次的升降,但磁頭為100,000次Heads–Celebrating52yearsofFlight

磁頭-慶祝飛行52年17典型的硬盤磁頭設計AirBearingSurfaces空氣軸承表面Read/writesensors讀寫傳感器Slider滑子18磁頭/碟片飛行高度和污染物的比較Today'sharddriveheadstypically“fly”ataround100Åabovethemedia今天典型的磁頭“飛行”在碟片上100ÅForcomparison:為比較:HeadFlyHeight~100Å19磁頭和碟片的尺寸Thegeometryoftheheadmediainterfaceconsistsof:磁頭媒介接口包括:1meterequals10,000,000,000Å(100億)/1米=10,000,000,000Å(100億)Radiusofthemedia’sdatazone資料區的半徑~300,000,000ÅSizeoftheSlider滑子的大小~10,000,000ÅHeadMediamechanicalspacing磁頭架構的間隔~100ÅDisksurfaceroughness~3ÅCompareto:Humanhair頭髮~1,000,000ÅBacteria細菌~5000ÅTobaccosmoke煙草的煙~2500ÅVirus病毒~100Å=HeadFlyHeight!磁頭飛行高度20今天的硬盤都已經使用(G)MR磁頭從碟片上讀寫資料典型的硬盤磁頭的設計MRREADINGelementInductiveWRITINGelementWRITESIGNALSREADSIGNALS21由于碟片在磁头下面转动,磁头产生短暂的脉冲磁场,这个磁场经过碟片上的鍍磁层的时候,磁单元被磁化从而进行重新的排列.InductiveHead在碟片上寫數據的原理22碟片上磁单元的磁场将经过磁头下面,这将引起GMR磁头电阻的急速变化,这些信号将会被硬盘电子电路获得,从而读去到数据.從碟片上讀數據的原理23magneticfieldsNSNSNSNSNSdiskrotationmagneticlayerofthedisk在磁盤被寫之後,上面有數十億的小的磁極化因子ThelittlemagnetsaredecodedasthedatawrittentodiskFuturetechnologywillincludePerpendicularRecording碟片上的數據24MaximizeArealDensity最大化地區密度CapacityismeasuredbyArealDensity容量由地區密度測量ArealDensity=TPIxBPI(Gbits/in2)

where: TPI=tracksperinch每英寸磁道數 BPI=bitsperinch位元每英寸Toholdmoredata,needmoreTPIandBPI須要更多資料,需要更多TPI和BPIAscapacityincreases,bitsizesmustdecrease,makingItmoredifficulttowriteandreadthemagneticsignal當容量增大,位元體積必須減少,使它更難寫和讀磁性信號ConsumersWantsBiggerCapacityDrives消費者想要更大的容量tracks磁道bits1989TodayHigherArealDensityisAlwaysaChallenge密度的挑戰Lessmagneticsignaltoread比較上磁力信號弱76,000Tracks/inch(TPI)~660,000

databits/inchalsodefinedas(660Kbpi)

~660,000資料位元/英寸並且被定義和(660Kbpi)Diskspinsat

7200RPMInoneinch,theRead/Writeheadcandifferentiate660,000databits磁頭能在一吋的磁片上讀到660,000bits資料Alsoinoneinch,itcanplaceabout76,000tracks在一吋的磁片上有76000磁軌CurrentArealDensity當前的地區密度27台式机市场趋势–容量42%32%10%8%16%29%24%18%TrendFocus,August200428硬盘碟片

Basics29Harddiskmediaismadeupofseverallayersofmaterial–allwithveryimportantfunctionsBasematerialusedformediaare:Aluminumfor3.5”harddrivesGlassfor2.5”harddrivesGoalistobestrongandverysmooth/flatMostimportantlayerisMagneticlayerthatactuallyrecordstheuserdataToplayersofferprotectionasheadflyheightis~100Å硬碟片是用幾層不同材料造成-每層都有非常重要作用基本材料是:3.5“硬碟為鋁2.5“硬碟為玻璃目的是強化/光滑/扁平最重要層是magnetic層用作記錄用戶資料頂層提供保護因為磁頭飛行高度是~100ÅDiskMediaBasics磁片的基本構造30硬盘磁头

Basics

31MalaysiaThailandFremont,CAThailandHeadR&DWaferFabSliderHGAHSAHDHDPCBAHDSOperations–制造基地32SliderFabWaferFabHDFGIHSAHGATotalCycleTime:49-52daystocompletedHDCycleTimefromwaferstarttoHSA=46daysHeadManufacturingFlow磁头制造流程59days63days46days

MfrB

MfrAWDComparativeWaferStarttoHSACycleTimesWafer

Under-CoatingWDFremontWDThailand33BS/BA34%MS/MA25%PhD34%Diploma7%PhD20%MS/MA23%BS/BA33%Diploma24%ExemptStaffExperience: 18YearsNewstaff(non-RR): 13%FremontResources–ProfessionalStaffManagementExperience: 20YearsNewstaff(non-RR): 16%34WDHeadTechnology35研发任务利用领先技术为西部数据创造价值Best-of-breedreliabilityDesignformanufacturabilityHigh-yielding,low-costproducts36西部数据磁头技术状况侧重于于台式机市场CurrentgenerationoverallassessmentSignificantprogresssinceAug.2003Best-in-classreliability,lowestfailurerateYieldscompetitivewithbest-in-classvendorContinuedengagementbyR&DduringproductionphaseNormalizedReliabilityFailureRateNormalizedDriveYieldsCY2003FailureRatesYields0.00.20.40.60.81.01.2WDBest-in-ClassVendor0.00.20.40.60.81.01.21.41.6WDAug.2003WDCurrentBest-in-ClassVendor37RoadmapOverviewHDIndustryArealDensityGrowthSlowing200020012002200320042005101001000GB/disk

125-133GBAdvancedGMRAdvancedDepositionHighMomentWritePolePlanarWriteHeadThinOvercoatsDynamicControls167GBCPPReadHeadPerpendicularWriterAdvancedMaterialsDynamicControls10GBGMRheads40GBEnhancedGMR

80GBSpecularGMRDeepUVLithography38技术发展里程WriterReaderLongitudinalPerpendicularGMRAdvancedGMRCPP-GMR,TMR

GMRGiantMagnetoResistanceTMRTunnelingMagnetoResistanceCPPCurrentPerpendiculartoPlane80GB120GB160GB>240GB39长期的技术进步TimeframeLeadingCompetitorWesternDigital2003-2004LongitudinalLongitudinal2004-2011PerpendicularPerpendicular,Discretetrack2008-2014ThermalAssist,ProbePerpendicular,Discretetrack,ThermalAssist40什麼是Firmware（固件）Firmware（固件）介于软件(Software)与硬件(Hardware)之间，可以翻译为韧件是控制机器底层基本操作的机器培训指令集。WD公司通过不断修改及升级步骤发布最新韧件。BIOS是BasicInputandOutputSystem的缩写，是一种写在ROM（只读存储器）里面的软件，用来搭配各种硬件的设置、启动、测试等等。所以不同的硬件就必须搭配不同的BIOS，才能进行各自特有的指令与设置。SCSI/IDEBIOS一般都被储存在SCSI卡/IDEPCBA上的ROM里面，由于目前大部分都采用FlashROM，因此可以从网站上下载同型号的固件（Firmware），或由WD公司提供固件来更新ROM版本。

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FWisthebridgebetweenphysicalH/Wdesignandthefunctionalspecification.ItwilldependonthefeatureoftheCPUtosimplifytheH/Wdesign.YoumaysaythatF/WisalistoftheproceduresanddecisionwhichwillbefollowedbythespecificH/Wforgettingthedesiredfunctionalresult.Whenpoweron,F/WwillbeloadedtomemoryandexecutedbyCPU.Therewillbeinitialization,I/Ocontrol,memorymanagement,commandexecution....IftheH/WisdesignedforresidentF/W,youmusthavethecodetofunctiontheH/W.WhatisFirmWare:什麼是Firmware（固件）42F/Wdesignreference:

Functionalspecification Operationalflowchart CPUusedandcommandsupported. Controllingdevicesinterface. Chipsetregisters-functionaldefinition AddressmapoftheH/W-I/OandMemorylayout. Memorycapacity.什麼是Firmware（固件）43ThankYou4435、功与失每个人都有一不的理想，这种理想决定着他的努力判断的方向。就在这个意义上，我从来不把安逸和享乐看做是生活目的的本身----这种基础，我叫它猪栏的理想。照亮我的道路，并且不断地给我新的勇气去愉快地正视生活的理想，是善、美、真。---爱因斯坦（美国）无论何时，不管怎样，我也绝不允许自己有一点灰心丧气。---爱迪生（美国）

对我来说，信念意味着不担心。---杜威（美国）

希望贯穿一切，临死也不会抛弃我们。---波普（美国）

希望永远在人的胸膛汹涌。人要经常感觉不是现在幸福，而是就要幸福了。---波普（美国）

毫无理想而又优柔寡断是一种可悲的心理。---培根（英国败的岭，可以用这五个字来表达----我没有时间。---富兰克林（美国）

马云语：今天很残酷，明天更残酷，后天会很美好，但绝大多数人都死在明天晚上。马云语：今天很残酷，明天更残酷，后天会很美好，但绝大多数人都死在明天晚上。

想要有空余时间，就不要浪费时间。---富兰克林（美国）

忽视当前一刹那的人，等于虚掷了他所有的一切。---富兰克林（美国）

时间不可空过，惟用之于有益的工作；一切无益的行动，应该完全制止。---富兰克林（美国）

如果说时间是最宝贵的东西，那么浪费时间就是最大的挥霍

你热爱生命吗？那么别浪费时间，也别和不值得交往的人来往.陈帅佛语

懒鬼起来吧！别再浪费时间，将来在坟墓内有足够的时间让你睡的。---富兰克林（美国）

人生太短暂了，事情是这样的多，能不兼程而进吗？---爱迪生（美国）真正的敏捷是一件很有价值的事。因为时间是衡量事业的标准，一如金钱是衡量货物的标准；所在在做事我有两个忠实的助手，企业在市场竞争中输赢的关键在于其核心竞争力的强弱，而实现核心竞争力更新的惟一途径就是创新。

一项权威的调查显示：与缺乏创新的企业相比，成功创新的企业能获得20％甚至更高的成长率；如果企业80％的收入来自新产品开发并坚持下去，五年內市值就能增加一倍；全球83％的高级经理人深信，自己企业今后的发展将更依赖创新。

23、不创新，就灭亡

——福特公司创始人亨利?福特

24、可持续竞争的惟一优势来自于超过竞争对手的创新能力

——著名管理顾问詹姆斯?莫尔斯

25、创新是做大公司的惟一之路

——管理大师杰弗里

26、顾客是重要的创新来源

——管理学家汤姆?彼得斯

27、创新是惟一的出路，淘汰自己，否则竞争将淘汰我们

——英特尔公司总裁安迪?格罗夫

28、创造性模仿不是人云亦云，而是超越和再创造

——哈佛大学教授西奥多?莱维特

29、创新就是创造一种资源

——管理大师彼得?杜拉克

第五章管理就是沟通、沟通再沟通P69

松下幸之助关于管理有句名言：“企业管理过去是沟通，现在是沟通，未来还是沟通。”管理离不开沟通，沟通已渗透于管理的各个方面。正如人体内的血液循环一样，如果没有沟通的话，企业就会趋于死亡。

30、管理就是沟通、沟通再沟通

——通用电器公司总裁杰克?韦尔奇

31、沟通是管理的浓缩

——沃尔玛公司总裁萨姆?沃尔顿

32、管理者的最基本能力：有效沟通

——英国管理学家L?威尔德

33、不善于倾听不同的声音，是管理者最大的疏忽

——美国女企业家玛丽?凯

34、企业管理过去是沟通，现在是沟通，未来还是沟通

——日本经营之神松下幸之助

第六章管理就是决策P81

美国著名管理学家赫伯特?西蒙指出：“决策是管理的心脏，管理是由一系列决策组成的，管理就是决策。”

35、管理就是决策

——美国著名管理学家赫伯特?西蒙

36、世界上每100家破产倒闭的大企业中，85%是因为企业管理者的决策不慎造成的

——世界著名的咨询公司——美国兰德公司

37、正确的决策来自众人的智慧

——美国社会学家T?戴伊

38、一个成功的决策，等于90%的信息加上10%的直觉

——美国企业家S?M?沃尔森

39、犹豫