本文旨在向你展示现代硬盘（HDD）的构造，介绍其主要部件的外观、名称及缩写。我们将以拆解一块 3.5 英寸 SATA 硬盘为例进行讲解。
我们要拆解的是一块 1TB 的希捷 ST31000333AS 硬盘。先来看看我们的这块 “实验品”。
这块带有 SATA 接口和电源接口，由绿色玻璃纤维和铜制成的精美部件，叫做印刷电路板（Printed Circuit Board，简称 PCB）。PCB 用于固定硬盘的电子元件并为其布线。那个黑色喷漆的铝制外壳，里面装着所有相关部件，被称为磁头盘片组件（Head and Disk Assembly，简称 HDA），这个外壳本身叫做底座。
现在，我们拆下 PCB，看看另一面的电子元件。
PCB 的核心是中间最大的芯片，叫做微控制器单元（Micro Controller Unit，简称 MCU）。在现代硬盘中，MCU 通常由中央处理器（Central Processor Unit，简称 CPU）和读写通道组成。CPU 负责所有计算工作，读写通道则是一个特殊单元，在读取过程中将磁头传来的模拟信号转换为数字信息，在写入时将数字信息编码为模拟信号。MCU 还带有输入输出端口，用于控制 PCB 上的所有部件，并通过 SATA 接口传输数据。
内存芯片是 DDR SDRAM 类型。内存芯片的容量决定了硬盘缓存的大小。这块 PCB 上有一颗三星 32MB 的 DDR 内存芯片，理论上意味着该硬盘有 32MB 的缓存（你也能在这款硬盘的数据手册上找到这样的信息），但实际并非完全如此。因为内存从逻辑上分为缓冲（或缓存）内存和固件内存。CPU 会占用一部分内存来存储固件模块，据我们所知，只有日立 / IBM 的硬盘会在数据手册中显示真实的缓存大小，对于其他品牌的硬盘，你只能大致猜测其实际缓存大小。
下一个芯片是音圈电机控制器（Voice Coil Motor controller，简称 VCM 控制器）。这个部件在 PCB 上耗电量最大，它控制主轴电机的旋转和磁头的移动。VCM 控制器的核心能承受 100°C（212°F）的工作温度。
闪存芯片存储了部分硬盘固件。当给硬盘通电时，MCU 芯片会将闪存芯片的内容读取到内存中，并启动代码。没有这些代码，硬盘甚至都无法启动旋转。有些 PCB 上没有闪存芯片，这意味着闪存内容存储在 MCU 内部。
震动传感器可以检测到硬盘受到的过度震动，并向 VCM 控制器发送信号。VCM 控制器会立即让磁头归位，有时还会让硬盘停止转动。理论上这应该能保护硬盘免受进一步损坏，但实际上效果不佳，所以千万别摔硬盘，它可经不起折腾。在一些硬盘上，震动传感器甚至能检测到极其轻微的震动，这些传感器发出的信号能帮助 VCM 控制器调整磁头的移动。这类硬盘至少应该有两个震动传感器。
另一种保护装置是瞬态电压抑制二极管（Transient Voltage Suppression diode，简称 TVS 二极管），它能保护 PCB 免受外部电源浪涌的影响。当 TVS 二极管检测到电源浪涌时，它会自行烧毁，在电源接口和地之间形成短路。这块 PCB 上有两个 TVS 二极管，一个用于 5V 电压保护，另一个用于 12V 电压保护。
让我们快速看看 HDA。
你可以看到之前被 PCB 盖住的电机和磁头触点。HDA 上还有一个很小，几乎难以察觉的孔，这个孔叫做呼吸孔。你可能听过一个老说法，认为硬盘内部是真空的，其实并非如此。硬盘利用呼吸孔来平衡 HDA 内外的压力。从内部看，呼吸孔被一个呼吸过滤器堵住，以保证进入的空气清洁干燥。
现在，是时候看看硬盘内部了。我们要拆掉硬盘的盖子。
盖子本身没什么特别的，就是一块带有防尘橡胶圈的钢板。最后，我们终于能看到 HDA 的内部结构了。
重要数据存储在盘片上，图中可以看到最上面的盘片。盘片由抛光的铝或玻璃制成，上面覆盖着几层不同的化合物，其中包括实际存储所有数据的铁磁层。如你所见，部分盘片被阻尼器覆盖。阻尼器有时也被称为分隔器，位于盘片之间，用于减少空气波动和噪音。阻尼器通常由铝或塑料制成，铝制阻尼器对 HDA 内部空气的散热效果更好。
下一张图片从侧面展示了盘片和阻尼器。
磁头安装在磁头臂组件（Head Stack Assembly，简称 HSA）上。这款硬盘在靠近主轴的位置有一个停放区，当硬盘断电时，HSA 通常会像图中这样停放在停放区。
硬盘是一种精密设备，其正常工作需要内部空气非常洁净。在工作过程中，硬盘内部可能会产生一些非常细小的金属和油颗粒。为了及时净化空气，硬盘使用了循环过滤器。这种高科技过滤器能持续收集和吸附极其微小的颗粒。过滤器位于盘片旋转产生的空气流动路径上。
现在我们要拆掉顶部的磁铁，看看下面有什么。
硬盘使用的是非常强力的钕磁铁，这种磁铁的吸力极强，能吸起自身重量 1300 倍的物体。所以，千万别把手指放在磁铁和钢铁或另一块磁铁之间，否则会受到很大的冲击力。从图中可以看到，磁铁上有一个 HSA 限位器。HSA 限位器用于限制 HSA 的移动，这样磁头就不会撞到盘片夹具，也不会脱离盘片。HSA 限位器的结构可能各不相同，但现代硬盘上总是有两个，且必不可少。在这款硬盘上，第二个 HSA 限位器位于顶部磁铁下方的 HDA 上。
下面是拆掉顶部磁铁后你能看到的东西。
这里有另一个 HSA 限位器，你还能看到第二块磁铁。音圈是 HSA 的一部分，音圈和磁铁构成了音圈电机（Voice Coil Motor，简称 VCM）。VCM 和 HSA 组成了致动器，这是一个用于移动磁头的装置。那个黑色的塑料部件叫做致动器锁扣，是一种保护装置。在硬盘启动（加载）磁头时，它会释放 HSA；当硬盘掉落受到冲击时，它应该锁住 HSA，防止其移动。基本上，它能（至少应该）在 HSA 处于停放区时，保护磁头免受不必要的移动影响。
接下来，我们要取出 HSA。
HSA 有一个精密的轴承，以确保其移动顺畅。HSA 最大的部分是由一块铝铣削而成的，叫做臂。磁头万向节组件（Heads Gimbal Assembly，简称 HGA）连接在臂上。HGA 和臂通常在不同的工厂生产。那个橙色的柔性部件叫做柔性印刷电路（Flexible Printed Circuit，简称 FPC），它将 HSA 和带有磁头触点的电路板连接起来。
让我们仔细看看 HSA 的每个部分。
音圈（Voice coil ）连接到柔性印刷电路（FPC）
这是轴承
在下一张图片中，你可以看到 HSA 的触点。
垫圈使连接密封，空气进入 HDA 的唯一途径是通过呼吸孔。在这款硬盘上，触点表面覆盖着一层薄薄的黄金，以提高导电性。
这就是臂的经典定义。有时，人们会把 HSA 的整个金属部件都称为臂。
HGA 末端的黑色小部件叫做滑块。在很多资料中，滑块常被认为是真正的磁头，但实际上滑块本身并不是读写头，它就像一个翅膀，帮助读写元件在盘片表面上方 “飞行”。现代硬盘中，磁头的飞行高度约为 5 - 10 纳米。例如，人的头发平均直径约为 25000 纳米。如果有任何颗粒进入滑块下方，会因摩擦使磁头立即过热，进而损坏磁头，这就是为什么 HDA 内部的洁净空气如此重要。真正的读写元件位于滑块末端，它们非常小，只有在高倍显微镜下才能看到。
如你所见，滑块表面并不平整，有空气动力学凹槽。这些凹槽能帮助滑块保持一定的飞行高度。滑块下方的空气形成空气轴承表面（Air Bearing Surface，简称 ABS），ABS 使滑块几乎平行于盘片表面飞行。
这是另一张滑块的图片。
你可以清楚地看到磁头的触点。
HSA 还有一个非常重要的部分我们尚未提及，那就是前置放大器（preamplifier，简称 preamp）。前置放大器是一个芯片，用于控制磁头并放大磁头传来或传向磁头的信号。
前置放大器位于 HDA 内部的原因很简单：磁头传来的信号非常微弱，在现代硬盘中，信号频率超过 1GHz。如果将前置放大器置于 HDA 之外，这些微弱信号在传输到 PCB 的过程中就会消失。
前置放大器连接到磁头（右侧）的线路比连接到 HDA（左侧）的线路更多，这是因为硬盘一次只能使用一个 “磁头”（一对读写元件）工作。硬盘向前置放大器发送控制信号，前置放大器根据当前硬盘的需求选择相应的磁头。这款硬盘每个 “磁头” 有六个触点，为什么这么多呢？一个触点用于接地，另外两个是读取元件的差分对，还有两个是写入元件的差分对，最后一个触点连接加热器。加热器可以帮助调整磁头的飞行高度，它可以加热万向节（一种将滑块连接到 HGA 的特殊接头），万向节由两条不同热膨胀系数的合金条制成。一旦万向节受热，它会向盘片表面弯曲，从而降低磁头的飞行高度。冷却后，万向节又会恢复伸直状态。在较新的硬盘中，可能还有另外两个用于微执行器（一种特殊的压电装置，可移动或旋转滑块，帮助调整磁头位置以更好地 “跟踪” 磁道）的信号。
关于磁头就介绍到这里，让我们继续拆解。我们要拆掉顶部的阻尼器。
这就是它的样子
下一张图片展示了拆掉顶部阻尼器和 HSA 后的 HDA。
现在顶部盘片没有被覆盖，你还能看到底部的磁铁。
让我们继续，拆掉盘片夹具。
盘片夹具用于固定盘片，并将它们压紧成盘片组。
盘片放置在主轴轮毂上，盘片夹具产生足够的摩擦力，使盘片在主轴旋转时能固定在轮毂上。
现在没有东西固定盘片了，我们要拆掉顶部盘片，下一张图片将展示拆掉顶部盘片后能看到的东西。
现在你可以看到盘片组为磁头留出了空间，盘片放置在间隔环上。你可以看到第二张盘片和第二个阻尼器。
间隔环是由非磁性合金或聚合物制成的精密部件。我们把它取出来。
最后，我们把 HDA 里剩下的东西都倒出来，看看底座。
这就是呼吸过滤器的样子。呼吸孔就在呼吸过滤器的正下方。让我们更近距离地看看呼吸过滤器。
因为外界空气肯定含有灰尘，呼吸过滤器有多层过滤结构，比循环过滤器厚很多，内部可能还含有一些硅胶，用于降低空气湿度。
就这样！硬盘已完全拆解完毕。
原文链接：HDD from Inside: Hard Drive Main Parts
