聚焦“一寸短”——2.5英寸硬盘专题

真正的安全气囊——斜坡磁头加载/卸载技术

硬盘是笔记本电脑中最怕震动的部件，不仅因为它内部有在高速转动的盘片上空来回往复的磁头，更重要的是其中存储的数据一去不再来。为了保护硬盘，有些笔记本电脑在硬盘所在位置下方设有一块橡胶垫吸收能量，减轻其所受到的震动，并称之为“安全气囊”。不过，真正的安全气囊似乎没有这么简单……

流体动力轴承（Fluid Dynamic Bearing，FDB）马达和斜坡磁头加载/卸载（ramp-head load/unload）都是近年来率先在2.5英寸硬盘中开始普及并最终得到全面应用的技术，它们都具有抗震动的效果，不同之处在于前者的主要作用是吸收震动能量以保护盘片，后者则通过尽量避免磁头与盘片相接触的方法来化解威胁。

传统上硬盘采用接触起停（Contact Start-Stop，CSS）方式，磁头在硬盘关闭时“休息”在盘片表面上。硬盘加电启动时，承载磁头的滑橇（slider）在盘片表面滑行，直到盘片旋转的速度快到两者之间产生足以将滑橇托起来的气垫为止。关闭硬盘时可以看作是启动的逆过程。盘片上供磁头“起飞”和“降落”的特定区域被称为磁头起停区，它位于紧靠主轴马达的盘片最内侧部分。为了防止滑橇黏连在光滑的盘片表面上影响其转动起来，磁头起停区表面刻有预制的纹理，不用于存储数据。

CSS方式最大的缺点是磁头始终在盘片上方（所谓“上”是相对的，也有可能是下方），这对抵御外来震动是非常不利的：硬盘处于关闭状态时，震动可能导致滑橇脱离盘片表面而后又拍击下来，碰撞轻则会产生危及正常运行的碎屑，重则导致磁头损毁；硬盘运转起来后，震动不仅会增大磁头因碰撞而损毁的可能性，还加上了划伤盘片的威胁。

针对这个问题，1997年IBM将原先用于3390等大外形尺寸硬盘的斜坡加载/卸载（ramp load/unload）技术引入到Travelstar 4GT和Travelstar 5GS这两款2.5英寸硬盘，其原理是在盘片外面设置一个支架(题图)，上面有逐渐升高的斜坡，硬盘关闭之前磁头被从盘片上方移出并沿斜坡抬起（磁头臂）卡在特定的位置，等到下次加电启动旋转到足够的速度后再释放回盘片上方。类似于CSS方式，硬盘突然掉电时磁头能够自动回到支架上。

毫无疑问，斜坡加载/卸载技术明显降低了磁头（滑橇）与盘片发生接触的几率：硬盘关闭时磁头在盘片外，肯定不会有接触；硬盘运转起来后，如果处于空闲（Idle）状态，磁头也可以回到支架上，而不是一直在盘片上空飞行。斜坡加载/卸载技术全面改善了硬盘的抗震能力，原本用于磁头起停区的空间也可以用来存储数据（提高容量），还有助于增加硬盘的起/停次数（由此导致的磨损大为减少）。

随后IBM又把斜坡加载/卸载技术推广到自己的Ultrastar系列SCSI硬盘和Deskstar系列3.5英寸ATA硬盘。Hitachi、Fujitsu和Toshiba的2.5英寸硬盘应用该技术的时间相对较晚，譬如Fujitsu直到2001年才在MHN系列中将斜坡加载/卸载技术和FDB马达一并初次列装。现在所有四家2.5英寸硬盘制造商都在自己的产品中采用了斜坡加载/卸载技术，只是提法不尽相同——Seagate唤为斜坡加载（QuietStep ramp load）技术，而斜坡磁头加载/卸载这种笔者感觉最为规范的称呼则来自于Fujitsu。

目前2.5英寸硬盘在非操作（睡眠/待机/关闭）状态下的抗震能力已经可以达到1000G/1ms，因为斜坡加载/卸载技术完全消除了磁头与盘片接触的可能性；而在操作（寻道/读/写）状态下，抗震能力就骤降至250G/2ms以内——此时磁头正飞行在盘片上空，斜坡加载/卸载技术也无能为力。怎样才能增强硬盘在操作状态下的抗震能力呢？据称IBM最新推出的ThinkPad T41笔记本电脑内置了运动感应装置（motion sensor），在机器掉落的瞬间，感应器检测到加速度即指令硬盘的磁头归位（park），避免掉落的冲击使磁头划伤盘片表面，从而保护用户的数据。根据斜坡加载/卸载技术的原理不难推测，“归位”就是让磁头回到支架上，硬盘的抗震能力得以迅速提高。如果消息属实的话，ThinkPad T41的这种技术倒是更具安全气囊的神韵，让操作中的硬盘也可以得到较好的保护。