电脑硬盘发展史编辑本段回目录
世界上第一款硬盘
但是,正是这个基于这个由50个24英寸金属此片组成的庞然大物,才开启了硬盘领域的发展史。当然IBM也就当之无愧的坐上了硬盘鼻祖的宝座。
笔记本真正开始配备硬盘,是将近奔腾时代的事情了。在当时能配备上500MB的硬盘空间可谓是高级享受,大多数的本本电脑的硬盘只有200多兆而已。不难想象当初本本硬盘的转速以及各类相关指标的低下。然而科技进步的脚步是没有人能阻挡的,随着与硬盘密切相关的各门相关学科的进步,笔记本硬盘开始进入了一个高速发展的时期。
我们现在的主流硬盘
容量更大,能耗更小,速度更快的硬盘不断问世。不过本本硬盘由于其厚度以及尺寸的限制,肯定不可能跟台式机硬盘相提并论。以下,笔者将从多方面介绍笔记本电脑硬盘的相关参数以及随着时代的改进。
我们知道,硬盘技术的飞速发展乃至更新换代主要取决于不断扩容的单碟容量,而与这项参数直接挂钩的就是硬盘磁头。先进的磁头技术除了能够提供更高的单碟容量,还可有效提升盘片的数据密度。90年代运用在2.5寸硬盘的磁头是MR磁头,然而很快它就被GMR(GaintMagnetoResistive,巨磁阻),所代替了。目前巨阻磁头还处在全盛期,几乎所有的硬盘都在使用该磁头。
碟片容量是以单碟容量的大小来描述的。磁盘单碟容量是指一张盘片双面容量的总和。单碟容量也能对笔记本硬盘的制造产生至关重要的影响。因为笔记本硬盘特殊的厚度要求,所以在盘体内不可能通过容纳较多的盘片来达到容量的上升。因此更大的单碟容量就意味着海量硬盘的可能性。同时相对面积储存密度的上升也能加快硬盘的读取速度并相应的减少寻道时间。
目前市场上的主流本本硬盘单碟容量都达到了20G,当然也有10G单碟与高达60G的单碟容量。这里大家要注意的是,盘片并不是越多越好,相反,在等容的情况下单碟容量大的硬盘必定表现更优秀。所以有可能出现5400rpm的性能优于7200rpm硬盘的情况。目前市场上所能够见到的最高容量的本本硬盘容量已经达到了100G,东芝MK1031GAS就是高容量的典范。
硬盘的接口技术已经进入了一个即将洗牌完成的局面,我们一晃眼已经看到了SATA时代的到来。
然而我们以前所熟悉的ATA/IDE接口也将永远的成为历史,INTEL在2000年IDF会上提出了SATA,一改以前IDE接口(并行ATA),而是使用连续串行的方式传送资料,在同一时间点内只会有1位数据传输,此做法能减小接口的针脚数目,用四个针就完成了所有的工作。
从那以后大家的目光也都慢慢朝着SATA方向望去,伴随着INTEL一步步的走过来SATA终于逐步实现了他继位的梦想。
尽管硬盘不能那摩尔定律来给他定义发展历程,但是更新换代是肯定必不可少的,不管是自身的发展需要也好,还是其它设备给硬盘行业的间接施压也好我们总是需要看到发展看到进步。
硬盘是一个半导体与机械的集合体所以他的发展并不能如半导体那样迅猛,时间过了将近10年,盘片技术,电机技术等等都有了质的飞跃。然而这些所能改进的地方往往是很有限的,现在终于轮到接口进行革命性的发展了。虽然我们仍然看到的是一个技术稳步前进的局面,但是这场革命已经预示着硬盘技术又开始前进了,并且加大了步伐。
因为太多的周边发展已经将硬盘推到了一个不得不进行革命的悬崖边上,不光是接口速度,还有硬盘的容量。我们的宽带的发展相信不过几年就可以普及光纤的速度,甚至千兆网卡平民化应用。DVD影音文件,刻录机的兴起也都很快可以将我们的现有硬盘蚕食待尽,难说等HD-TV普及的时候又会是一个什么样的格局。
换环相扣硬盘要走的路还任重而道远,他并没有像显卡“兔子”那样跑的那么快,还有的时间坐下来休息,尽管如此相信伴随着我们生活质量的提高硬盘也不会辜负我们对她的期望。言归正转。我们常说叶落归根,不能忘本。没错就在50年前的今天我们的硬盘雏形就这么诞生了,不管我们今天看到他是多么的可笑,幼稚。但总会有一种难以形容的心情吧?这就是我们说的忆苦思甜了。这篇文章将带着读者回顾我们硬盘的发展历程,让大家重新认识一下我们今天得到的美好是多么来之不易。
硬盘整体发展回顾
如同其它电脑配件一样,技术的进步发展都有一个过程,然而往往原始阶段的技术,也都容易随着时间的过去而让人们淡忘,恐怕我现在我们对硬盘多少都有些不懈,确实我们得到的容量确实已经超过了我们日常随需要的。有些供大于求的局面,但是在50年前的这个月,人们的心情是如何呢?
1956年9月著名的IBM的公司的一个工程小组将世界上首个“硬盘”展示给了大家,它并不是我们现在所说的完整意义上的硬盘,它仅仅是一个磁盘储存系统,现在来看较为落后的机械组件,庞大的占地面积,不由让人胆寒。他的名字叫做IBM350RAMAC(RandomAccessMethodofAccountingandControl)。
我们可以看到图中左边的那个机轨,中间的一个圆柱体容器,就是我们现在硬盘盘片的雏形。
他的磁头可以直接移动到盘片上的任何一块存储区域,从而成功地实现了随机存储,大家别看他个子比较大,以为容量就吓人,其实他不过才有5M的空间。
一共使用了50个直径为24英寸的磁盘,这些盘片表面涂有一层磁性物质,并且堆叠在一起,通过一个传动轴承是他可以顺利的工作(真想看看那个时候的电机有多大。)盘片由一台电动机带动,只有一个磁头,磁头上下前后运动寻找要读写的磁道。盘片上每平方英寸的数据密度只有2000bit,数据处理能力为1.1KB/s。
此款RAMAC在那时主要用于飞机预约、自动银行、医学诊断及太空领域内,推出之后便让人大为震惊,不光是因为他的技术理念,因为有了他才有了后来的温彻斯特,还有他的价格,当时推出的售价是35,000美元,平均每M要有7000美元的成本,想想现在我们真实太幸福了,每M连7分的成本都用不了。就是由此开始硬盘的发展之路。
时间过去了十几年在1968年,IBM颠覆了之前自己的设计,重新提出了“温彻斯特”(Winchester)技术的可行性,这次的提出的技术则奠定了以后硬盘所发展的方向,。“温彻斯特”技术的精隋在于提出了:“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片,磁头沿盘片径向移动,磁头悬浮在高速转动的盘片上方,而不与盘片直接接触”,这也同样是我们现在硬盘所走的道路。
温彻斯特技术的主要内容还有是:头盘组合件,磁头、盘片、主轴等运动部分密封在一个壳体中,形成一个头盘组合件(HDA),与外界环境隔绝,避免了灰尘的污染。磁头浮动块,采用小型化轻浮力的磁头浮动块,盘片表面涂润滑剂,实行接触起停。即平常盘片不转时,磁头停靠在盘片上,当盘片转速达一定值时,磁头浮起并保持一定的浮动间隙。
这样简化了机械结构,缩短了起动时间。而这种设计的磁头与磁盘是一一对应的,磁头读出的就是它本身写入的,信噪比等等都比从前好很多,因此存储密度得到了提高,存储容量同样也随之增加了。“温彻斯特(Winchester)”技术的发明,无疑是为现在的硬盘发展打下了一个很好的契机。就是现在的上百G的硬盘仍然在使用这种“技术”,在5年之后也就是1973年IBM终于推出了使用温彻斯特技术的第一块硬盘,型号为3340,它采用14英寸的规格,由两个分离的盘片构成(一个固定的和一个可移动的),每张盘片容量为30MB。并且硬盘首次使用了封闭的内部环境,并进一步发展了气动学磁头技术,将磁头与盘片之间的距离缩短到了17微英寸。
1979年,IBM再次发明了薄膜磁头,为进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度提供了可能。同期IBM的两位员工AlanShugart和FinisConner离开IBM后成立了希捷公司(ShugartTechnology公司,也就是后来的Seagate希捷公司),之后便推出了像5.25英寸大小的硬盘驱动器。
80年代末期IBM又为电脑行业作了一项巨大的贡献,推出了名为MRHEAD((MagnetoResistive))的东西,这种磁头在读取数据时对信号变化相当敏感,使得盘片的存储密度能够比以往每英寸20MB的容量提高了数十倍,他工作方式在于将读写两个磁头分开,读写磁头不再具电感特性,而是对磁场变化相当敏感的电阻特性磁头;
另外,不再受限于磁场切割速度的问题,而可以针对读写的不同特性来进行适应以达到最佳状态,因此可以突破薄膜磁头在磁盘密度的瓶颈,大幅度提升磁盘的密度。另外,MR磁头是通过阻值变化而并不是电流变化来感应信号的幅度,因而对信号变化相当敏感,读取数据的准确性也大大的得到提高提高。并且由于读取的信号幅度与磁道宽窄无关,所以磁道可以做得很窄,从而提高了盘片密度,达到200MB/平方英寸,而使用传统的磁头只能达到20MB/平方英寸,这也是MR磁头的先进之处,也是后来被广泛应用的原因。
到了90年代初期(1991年),硬盘的发展逐渐加快了脚步,真正的步入了G时代,他的领导者毋庸置疑仍然是IBM公司,这样的业界巨头作出这样的产品(0663-E12)其实一点也不让人觉得奇怪。这款硬盘应用了先进的MR磁头,当然他不光是打破了G的硬盘记录这个简单,同时它还是首个3.5寸的硬盘。由此3.5寸也成为了现代台式计算机的结构标准。
90年代后期,GMR磁头技术问世了。GMR是GiantMagnetoresistive的缩写,中文名称被我们叫做巨磁阻磁头,他与MR磁头同样是采用了特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据,但唯一的不同之处在于巨磁阻磁头使用了磁阻效应(关于磁阻效应我想我不用多做介绍上过大学的朋友估计对这个磁电效应的分枝是很清楚的)更好的材料和多层薄膜结构,所以他更增强了读取的敏感度,相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化,从而可以实现更高的存储密度,现有的MR磁头能够达到的盘片密度为3Gbit-5Gbit/in2(千兆位每平方英寸),而GMR磁头可以达到10Gbit-40Gbit/in2以上。
1999年这是我们与历史产生隔膜的一年相信不少的电脑爱好者都是从这年以后才开始接触电脑的,然而在这之前硬盘还一直在6.4G左右打转。一直没有新的突破,然而就在这年著名的硬盘公司Maxtor,也就是迈拓推出了他的DiamondMax40产品,也就是钻石九代。单碟磁盘容量达到了10G这样前所未有的情况(现在看似乎有些可笑了)也就是这样的情况促使了大容量硬盘的诞生。从此硬盘发展的脚步又开始放快,一直不停歇的到了去年。经历了价格波动,接口波动,电机转速等等。基本已经将我们带入了一个民用硬盘暂时的顶峰状态。
2000年2月23日,希捷又转速高达15,000RPM的CheetahX15系列硬盘,其平均寻道时间只有3.9ms,这可算是当时世界上最快的硬盘了,当时来讲家用硬盘已经开始攀比速度,西捷的这次SCSI速度革命不外乎,树立自己在SCSI行业中形象之外,还有就是要彻底拉开SCSI硬盘与IDE家用硬盘之间的差别,以来保证SCSI硬盘在行业中的地位,同自己的利润增长点;
他的性能确实让人YY,就是现在也可以说YY程度不减当年,他相当于阅读一整部Shakespeare只花.15秒。此系列产品的内部数据传输率高达48MB/s,数据缓存为4~16MB,支持Ultra160/mSCSI及FibreChannel(光纤通道),这将硬盘外部数据传输率提高到了160MB~200MB/s。总得来说,希捷的此款CheetahX15系列将硬盘的性能提高到了一个新的里程碑。
有不少朋友以为这种大砖头的硬盘都是很落后的甚至只有几十,几百M的容量。但是它与现在的薄盘不同,看看下图就知道了。如果下次见到有人用这东西拍你,一定要抢了闪人阿,呵呵。
2000年3月16日又到了盘片革命的时间了,IBM将自己苦心研究多年的“玻璃盘片”拿出来台面,并且推出了两款采用这个盘片的硬盘这就是IBM的Deskstar75GXP及Deskstar40GV此两款硬盘均使用玻璃取代传统的铝作为盘片材料,这能为硬盘带来更大的平滑性及更高的坚固性。
另外玻璃材料在高转速时具有更高的稳定性。此外Deskstar75GXP系列产品的最高容量达75GB,是当时最大容量的硬盘,而Deskstar40GV的数据存储密度则高达14.3十亿数据位/每平方英寸,这再次涮新数据存储密度世界记录。然而好景不长,这为之后IBM的倒掉埋下了伏笔,时隔两年之后腾龙系列的硬盘纷纷出现问题,暴露出了玻璃盘片的严重质量缺陷。
虽然此时IBM开始悬崖勒马,开始当腾龙5推出的时候继续采用了铝质盘片。但这些都无法挽救这个品牌给消费者所带来的心理阴影。作了几十年的老大一失足成千古恨阿。至今不得不将硬盘部门转手日立了。
过去的英雄,未来的英雄硬盘厂商发展介绍
IBM(现名:HITACHI)
回顾硬盘的发展IBM一直以来都是作为业界的领头羊形式出现在大家的面前,一直以来我们都认为领头羊一定是出色的,然而我们错了,IBM也错了。我们错在误以为IBM是神,神是不会出错的,然而IBM错在他发布的玻璃盘体上,发布之前并没有进行严格的测试现在看来多少有些草率。
并且忘掉了商场中是不允许出错的,一旦出错可以挽回的几率就很小,然而为了这个玻璃盘片他错得离谱,错得事关重大,牵扯到了消费者对一个产品的信任问题中。这件事情过去到出现了一个很讽刺的事情。以前我们认为IBM的质量无懈可击,当然价格也都是高的无懈可击,往往要比同行业的产品贵上50~100不等,我们囊中羞涩的时候总是用西捷作为代替品,然而自从日立接手了IBM的硬盘部门之后,大改以前高高在上的作风,意图通过价格来挽回以往失去的客户群体。他的价格现在应该是比任何一个品牌都低了。
西捷(seagate)
可以说SEAGATE一直是致力于服务器市场,对于桌面级硬盘以前并不怎么关心,所以在IBM倒掉之前,西捷在玩家心目中一直以来都没有什么好的口碑,从而比如反修律高,性能不行之类的谣传就都出来了。
自从日立接手IBM之后,西捷也开始在中国市场发力,同时也加大了对桌面市场的投入。从而让中国的消费者广泛的接受了他的品牌,不过说道真正接受西捷应该还有一个因素,那就是三保政策的出台了。政策出台后,以前承诺三年质保的迈拓也恢复到了一年质保,而以前往往人们购买迈拓硬盘都是看中了他的服务。想多花点钱求个安心,但是服务都在同一个水平线以后,西捷当时内有人出色的性能就决定了他在国内爱好者心目中的地位。
迈拓(Maxtor)
前面提到迈拓的服务作的出色,其实他在中国当时有那么高的声望一大部分得益与蓝德所赐。出色的广告宣传,比较让人满意的售后服务,这在消费者心中留下了比较好的印象,当然暗箱操作,种种小动作避免不了,人们也就从此忽略了他的性能。
其实MAXTOR一直以来性能都平平,但人们往往都更关心数据的安全,加上代理商“避重就轻”的宣传,就铸造了曾火爆一时的MAXTOR,但是也是从三保政策以后,他开始没落了,没落的原因不光是因为前面在说西捷时所提到的问题,同时还有一个因素就是,频繁,混乱的更换通路,已经严重的影响了这个品牌的形象。如此在中国市场中得不到认可,业绩报表开始有大幅度的亏损也就难免了。
西部数据(WesternDigital)
很多年以前大家说道西部数据,对其几乎一点认识都没有,唯一的认识恐怕就是它是仅次于IBMSG之后的代替品,之后随着媒体的大力宣传,稍微挽回了西数的品牌形象,但是表面文章永远都做不久,重要的还是靠实力,所以说西数有些那种不鸣则以一鸣惊人的感觉,在我们进入高转速,大容量的时代之后,西数就推出了首个拥有超大混存在桌面硬盘,我想大家都应该对次记忆犹新。在当时虽然价格高了些,但是处于三保政策的环境下,他的旗舰产品120G7200转,8M缓存。依然打出了三年质保的承诺,无疑是火了一把。
三星(samsang)
实难不用狡猾两个字形容他,三星一直以来都默默无闻的在OEM市场中耕耘,往往我们也都不知道他的存在。其实在这一行业里他本身并不输于其他的同行,只是现在从幕后走到了台前。而且时机把握的非常的好,也同样是在三包出台的时候,他也随着三保政策一起登场了,并且抓住了消费者的心,在硬盘和人当时都处于一种低迷状态的时候,给大家都注入了一针强心剂。价格高也有人买帐就如当年的迈拓。真可谓乱世出英雄。不知不觉的进来了这么一个巨头估计硬盘厂商也都有些顾及了,至于他的盘体质量如何这还需要时间的考验这里我就不多说什么啦
小结
不知道大家有没有发现这些硬盘厂商除了IBM以外,均是因为三保政策开始了厂商在消费者心目中地位的洗牌,有的厂商把握住了机会用三保当作了自己的跳板,有的则一落千丈,甚至以后永远抬不起头。其实有时候觉得市场真的是很奇怪。总的来说还是我们消费者左右这市场的发展。看着这些新人,元老潮起潮落,心理总有种说不出的感觉。
硬盘发展史(全面的硬盘知识)编辑本段回目录
全面的硬盘知识
1956年3月IBM推出了第一台硬盘
1973年 IBM推出了采用"温彻斯特"技术的硬盘
1989年 IBM发明了MR磁阻技术
1991年 IBM推出了1GB容量的硬盘
1993年 GMR(巨磁阻磁头技术)推出
硬盘,英文“hard-disk”简称HD 。是一种储存量巨大的设备,作用是储存计算机运行时需要的数据。
体现硬盘好坏的主要参数为传输率,其次的为转速、单片容量、寻道时间、缓存、噪音和S.M.A.R.T.
1956年IBM公司制造出世界上第一块硬盘350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control),它的数据为:容量5MB、盘片直径为24英寸、盘片数为50片、重量上百公斤。盘片上有一层磁性物质,被轴带着旋转,有磁头移动着存储数据,实现了随机存取。
1970年磁盘诞生
1973年IBM公司制造出了一台640MB的硬盘、第一次采用“温彻斯特”技术,是现在硬盘的开端,因为磁头悬浮在盘片上方,所以镀磁的盘片在密封的硬盘里可以飞速的旋转,但有好几十公斤重。
1975年Soft-adjacent layer(软接近层)专利的MR磁头结构产生
1979年IBM发明了薄膜磁头,这意味着硬盘可以变的很小,速度可以更快,同体积下硬盘可以更大。
1979年IBM 3370诞生,它是第一款采用thin-film感应磁头及Run-Length-Limited(RLL)编码配置的硬盘,"2-7"RLL编码将能减小硬盘错误
1986年IBM 9332诞生,它是第一款使用更高效的1-7 run-length-limited(RLL)代码的硬盘。
1989年第一代MR磁头出现
1991年IBM磁阻MR(Magneto Resistive)磁头硬盘出现。带动了一个G的硬盘也出现。磁阻磁头对信号变化相当敏感,所以盘片的存储密度可以得到几十倍的提高。意味着硬盘的容量可以作的更大。意味着硬盘进入了G级时代。
1993年GMR(巨磁阻磁头技术)推出,这使硬盘的存储密度又上了一个台阶。
认识硬盘
硬盘是电脑中的重要部件,大家所安装的操作系统(如:Windows 9x、Windows 2k…)及所有的应用软件(如:Dreamwaver、Flash、Photoshop…)等都是位于硬盘中,或许你没感觉到吧!但硬盘确实非常重要,至少目前它还是我们存储数据的主要场所,那你对硬盘究竟了解多少了?可能你对她一窍不通,不过没关系,请见下文。
一、硬盘的历史与发展
从第一块硬盘RAMAC的产生到现在单碟容量高达15GB多的硬盘,硬盘也经历了几代的发展,下面就介绍一下其历史及发展。
1.1956年9月,IBM的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control),其磁头可以直接移动到盘片上的任何一块存储区域,从而成功地实现了随机存储,这套系统的总容量只有5MB,共使用了50个直径为24英寸的磁盘,这些盘片表面涂有一层磁性物质,它们被叠起来固定在一起,绕着同一个轴旋转。此款RAMAC在那时主要用于飞机预约、自动银行、医学诊断及太空领域内。
2.1968年IBM公司首次提出“温彻斯特/Winchester”技术,探讨对硬盘技术做重大改造的可能性。“温彻斯特”技术的精隋是:“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片,磁头沿盘片径向移动,磁头悬浮在高速转动的盘片上方,而不与盘片直接接触”,这也是现代绝大多数硬盘的原型。
3.1973年IBM公司制造出第一台采用“温彻期特”技术的硬盘,从此硬盘技术的发展有了正确的结构基础。
4.1979年,IBM再次发明了薄膜磁头,为进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度提供了可能。
5.80年代末期IBM对硬盘发展的又一项重大贡献,即发明了MR(Magneto Resistive)磁阻,这种磁头在读取数据时对信号变化相当敏感,使得盘片的存储密度能够比以往20MB每英寸提高了数十倍。
6.1991年IBM生产的3.5英寸的硬盘使用了MR磁头,使硬盘的容量首次达到了1GB,从此硬盘容量开始进入了GB数量级。
7.1999年9月7日,Maxtor宣布了首块单碟容量高达10.2GB的ATA硬盘,从而把硬盘的容量引入了一个新里程碑。
8.2000年2月23日,希捷发布了转速高达15,000RPM的Cheetah X15系列硬盘,其平均寻道时间只有3.9ms,这可算是目前世界上最快的硬盘了,同时它也是到目前为止转速最高的硬盘;其性能相当于阅读一整部Shakespeare只花.15秒。此系列产品的内部数据传输率高达48MB/s,数据缓存为4~16MB,支持Ultra160/m SCSI及Fibre Channel(光纤通道) ,这将硬盘外部数据传输率提高到了160MB~200MB/s。总得来说,希捷的此款("捷豹")Cheetah X15系列将硬盘的性能提高到了一个新的里程碑。
9.2000年3月16日,硬盘领域又有新突破,第一款“玻璃硬盘”问世,这就是IBM推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV,此两款硬盘均使用玻璃取代传统的铝作为盘片材料,这能为硬盘带来更大的平滑性及更高的坚固性。另外玻璃材料在高转速时具有更高的稳定性。此外Deskstar 75GXP系列产品的最高容量达75GB,这是目前最大容量的硬盘,而Deskstar 40GV的数据存储密度则高达14.3 十亿数据位/每平方英寸,这再次涮新数据存储密度世界记录。
二、硬盘分类
目前的硬盘产品内部盘片有:5.25,3.5,2.5和1.8英寸(后两种常用于笔记本及部分袖珍精密仪器中,现在台式机中常用3.5英寸的盘片);如果按硬盘与电脑之间的数据接口,可分为两大类:IDE接口及SCSI接口硬盘两大阵营。
三、技术规格
目前台式机中硬盘的外形差不了多少,在技术规格上有几项重要的指标:
1.平均寻道时间(average seek time),指硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间,单位为毫秒(ms)。注意它与平均访问时间的差别,平均寻道时间当然是越小越好,现在选购硬盘时应该选择平均寻道时间低于9ms的产品。
2.平均潜伏期(average latency),指当磁头移动到数据所在的磁道后,然后等待所要的数据块继续转动(半圈或多些、少些)到磁头下的时间,单位为毫秒(ms)。
3.道至道时间(single track seek),指磁头从一磁道转移至另一磁道的时间,单位为毫秒(ms)。
4.全程访问时间(max full seek),指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间,单位为毫秒(ms)。
5.平均访问时间(average access),指磁头找到指定数据的平均时间,单位为毫秒。通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。注意:现在不少硬盘广告之中所说的平均访问时间大部分都是用平均寻道时间所代替的。
6.最大内部数据传输率(internal data transfer rate),也叫持续数据传输率(sustained transfer rate),单位Mb/S(注意与MB/S之间的差别)。它指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率,一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度(指同一磁道上的数据间隔度)。注意,在这项指标中常常使用Mb/S或Mbps为单位,这是兆位/秒的意思,如果需要转换成MB/S(兆字节/秒),就必须将Mbps数据除以8(一字节8位数)。例如,WD36400硬盘给出的最大内部数据传输率为131Mbps,但如果按MB/S计算就只有16.37MB/s(131/8)。
7.外部数据传输率:通称突发数据传输率(burst data transfer rate),指从硬盘缓冲区读取数据的速率,在广告或硬盘特性表中常以数据接口速率代替,单位为MB/S。目前主流硬盘普通采用的是Ultra ATA/66,它的最大外部数据率即为66.7MB/s,而在SCSI硬盘中,采用最新的Ultra 160/m SCSI接口标准,其数据传输率可达160MB/s,采用Fibra Channel(光纤通道),最大外部数据传输将可达200MB/s。在广告中我们有时能看到说双Ultra 160/m SCSI的接口,这理论上将最大外部数据传输率提高到了320MB/s,但目前好像还没有结合有此接口的产品推出。
8.主轴转速:是指硬盘内主轴的转动速度,目前ATA(IDE)硬盘的主轴转速一般为5400~7200rpm,主流硬盘的转速为7200RPM,至于SCSI硬盘的主轴转速可达一般为7200~10,000RPM,而最高转速的SCSI硬盘转速高达15,000RPM(即希捷“捷豹X15”系列硬盘)。
9.数据缓存:指在硬盘内部的高速存储器:目前硬盘的高速缓存一般为512KB~2MB,目前主流ATA硬盘的数据缓存应该为2MB,而在SCSI硬盘中最高的数据缓存现在已经达到了16MB。对于大数据缓存的硬盘在存取零散文件时具有很大的优势。
10.硬盘表面温度:它是指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况。这项指标厂家并不提供,一般只能在各种媒体的测试数据中看到。硬盘工作时产生的温度过高将影响薄膜式磁头(包括GMR磁头)的数据读取灵敏度,因此硬盘工作表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。如果对于高转速的SCSI硬盘一般来说应该加一个硬盘冷却装置,这样硬盘的工作稳定性才能得到保障。
11.MTBF(连续无故障时间):它指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间,单位是小时。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。这项指标在一般的产品广告或常见的技术特性表中并不提供,需要时可专门上网到具体生产该款硬盘的公司网址中查询。
四、接口标准
ATA接口,这是目前台式机硬盘中普通采用的接口类型。
ST-506/412接口:
这是希捷开发的一种硬盘接口,首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST-506及ST-412。ST-506接口使用起来相当简便,它不需要任何特殊的电缆及接头,但是它支持的传输速度很低,因此到了1987年左右这种接口就基本上被淘汰了,采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB。早期IBM PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘就是ST-506/412硬盘或称MFM硬盘,MFM(Modified Frequency Modulation)是指一种编码方案 。
ESDI接口:
即(Enhanced Small Drive Interface)接口,它是迈拓公司于1983年开发的。其特点是将编解码器放在硬盘本身之中,而不是在控制卡上,理论传输速度是前面所述的ST-506的2…4倍,一般可达到10Mbps。但其成本较高,与后来产生的IDE接口相比无优势可言,因此在九十年代后就补淘汰了
IDE及EIDE接口:
IDE(Integrated Drive Electronics)的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器,我们常说的IDE接口,也叫ATA(Advanced Technology Attachment)接口,现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的,只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。 把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容,对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。
ATA-1(IDE):
ATA是最早的IDE标准的正式名称,IDE实际上是指连在硬盘接口的硬盘本身。ATA在主板上有一个插口,支持一个主设备和一个从设备,每个设备的最大容量为504MB,ATA最早支持的PIO-0模式(Programmed I/O-0)只有3.3MB/s,而ATA-1一共规定了3种PIO模式和4种DMA模式(没有得到实际应用),要升级为ATA-2,你需要安装一个EIDE适配卡。
ATA-2(EIDE Enhanced IDE/Fast ATA):
这是对ATA-1的扩展,它增加了2种PIO和2种DMA模式,把最高传输率提高到了16.7MB/s,同时引进了LBA地址转换方式,突破了老BIOS固有504MB的限制,支持最高可达8.1GB的硬盘。如你的电脑支持ATA-2,则可以在CMOS设置中找到(LBA,LogicalBlock Address)或(CHS,Cylinder,Head,Sector)的设置。其两个插口分别可以连接一个主设备和一个从设置,从而可以支持四个设备,两个插口也分为主插口和从插口。通常可将最快的硬盘和CD—ROM放置在主插口上,而将次要一些的设备放在从插口上,这种放置方式对于486及早期的Pentium电脑是必要的,这样可以使主插口连在快速的PCI总线上,而从插口连在较慢的ISA总线上。
ATA-3(FastATA-2):
这个版本支持PIO-4,没有增加更高速度的工作模式(即仍为16.7MB/s),但引入了简单的密码保护的安全方案,对电源管理方案进行了修改,引入了S.M.A.R.T(Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology,自监测、分析和报告技术)
ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UltraDMA/33、UltraDMA/66):
这个新标准将PIO-4下的最大数据传输率提高了一倍,达到33MB/s,或更高的66MB/s。它还在总线占用上引入了新的技术,使用PC的DMA通道减少了CPU的处理负荷。要使用Ultra-ATA,需要一个空闲的PCI扩展槽,如果将UltraATA硬盘卡插在ISA扩展槽上,则该设备不可能达到其最大传输率,因为ISA总线的最大数据传输率只有8MB/s 。其中的Ultra ATA/66(即Ultra DMA/66)是目前主流桌面硬盘采用的接口类型,其支持最大外部数据传输率为66.7MB/s。
Serial ATA:
新的Serial ATA(即串行ATA),是英特尔公司在今年IDF(Intel Developer Forum,英特尔开发者论坛) 发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型,就如其名所示,它以连续串行的方式传送资料,在同一时间点内只会有1位数据传输,此做法能减小接口的针脚数目,用四个针就完成了所有的工作(第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线)。这样做法能降低电力消耗,减小发热量。最新的硬盘接口类型ATA-100就是Serial ATA是初始规格,它支持的最大外部数据传输率达100MB/s,上面介绍的那两款IBM Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是第一次采用此ATA-100接口类型的产品。在2001年第二季度将推出Serial ATA 1x标准的产品,它能提高150MB/s的数据传输率。对于Serial ATA接口,一台电脑同时挂接两个硬盘就没有主、从盘之分了,各设备对电脑主机来说,都是Master,这样我们可省了不少跳线功夫。
SCSI接口:
SCSI就是指Small Computer System Interface(小型计算机系统接口),它最早研制于1979,原是为小型机的研制出的一种接口技术,但随着电脑技术的发展,现在它被完全移植到了普通PC上。现在的SCSI可以划分为SCSI-1和SCSI-2(SCSI Wide与SCSI Wind Fast),最新的为SCSI-3,不过SCSI-2是目前最流行的SCSI版本。 SCSI广泛应用于如:硬盘、光驱、ZIP、MO、扫描仪、磁带机、JAZ、打印机、光盘刻录机等设备上。它的优点非常多主要表现为以下几点:
1、适应面广; 使用SCSI,你所接的设备就可以超过15个,而所有这些设备只占用一个IRQ,这就可以避免IDE最大外挂15个外设的限制。
2、多任务;不像IDE,SCSI允许对一个设备传输数据的同时,另一个设备对其进行数据查找。这将在多任务操作系统如Linux、Windows NT中获得更高的性能。
3、宽带宽;在理论上,最快的SCSI总线有160MB/s的带宽,即Ultra 160/s SCSI;这意味着你的硬盘传输率最高将达160MB/s(当然这是理论上的,实际应用中可能会低一点)。
4、少CPU占用率
从最早的SCSI到现在Ultra 160/m SCSI,SCSI接口具有如下几个发展阶段
1、SCSI-1 —最早SCSI是于1979年由美国的Shugart公司(Seagate希捷公司的前身)制订的,并于1986年获得了ANSI(美国标准协会)承认的SASI(Shugart Associates System Interface施加特联合系统接口) ,这就是我们现在所指的SCSI -1,它的特点是,支持同步和异步SCSI外围设备;支持7台8位的外围设备最大数据传输速度为5MB/S;支持WORM外围设备。
2、SCSI-2 —90年代初(具体是1992年),SCSI发展到了SCSI-2,当时的SCSI-2 产品(通称为Fast SCSI)是能过提高同步传输时的频率使数据传输率提高为10MB/S,原本为8位的并行数据传输称为:Narrow SCSI;后来出现了16位的并行数据传输的WideSCSI,将其数据传输率提高到了20MB/S 。
3、SCSI-3 —1995年推出了SCSI-3,其俗称Ultra SCSI,全称为SCSI-3 Fast-20 Parallel Interface(数据传输率为20M/S)它采用了同步传输时钟频率提高到20MHZ以提高数据传输的技术,因此使用了16位传输的Wide模式时,数据传输即可达到40MB/s。其允许接口电缆的最大长度为1.5米。
4、1997年推出了Ultra 2 SCSI(Fast-40),其采用了LVD(Low Voltage Differential,低电平微分)传输模式,16位的Ultra2SCSI(LVD)接口的最高传输速率可达80MB/S,允许接口电缆的最长为12米,大大增加了设备的灵活性。
5、1998年9月更高的数据传输率的Ultra160/m SCSI(Wide下的Fast-80)规格正式公布,其最高数据传输率为160MB/s,这将给电脑系统带来更高的系统性能。
现有最流行的串行硬盘技术
随着INTEL的915平台的发布,最新的ICH6-M也进入了我们的视野。而ICH6除了在一些电源管理特性方面有所增强外,也正式引入了SATA(串行ATA,以下简称SATA)和PCI-E概念。对于笔记本来说,从它诞生的那天起就一直使用着PATA(并行ATA,以下简称PATA)来连接硬盘,SATA的出现无疑是一项硬盘接口的革命。而如今随着INTEL的积极推动,笔记本也开始迈入SATA的阵营。
关于SATA的优势,笔者相信诸位也都有了解。确实,比起PATA,SATA有着很多不可比拟的优势,而笔者将在本文中透过技术细节来多其进行分析。相信您读完本文后会对SATA有着更深入的了解。另外由于本文主要针对笔记本和台式机,所以诸如RAID等技术不在本文讨论范围之内。
串行通信和并行通信
再进行详细的介绍之前,我们先了解一下串行通信和并行通信的特点。
一般来说,串行通信一般由二根信号线和一根地线就可完成互相的信息的传送。如下图,我们看到设备A和设备B之间的信号交换仅用了两根信号线和一根地线就完成了。这样,在一个时钟内,二个bit的数据就会被传输(每个方向一个bit,全双工),如果能时钟频率足够高,那么数据的传输速度就会足够快。
如果为了节省成本,我们也可以只用一根信号线和一根地线连接。这样在一个时钟内只有一个bit被传输(半双工),我们也同样可以提高时钟频率来提升其速度。
而并行通信在本质上是和串行通信一样的。唯一的区别是并行通信依靠多条数据线在一个时钟周期里传送更多的bit。下图中,数据线已经不是一条或者是两条,而是多条。我们很容易知道,如果有8根数据线的话,在同一时钟周期内传送的的数据量是8bit。如果我们的数据线足够多的话,比如PCI总线,那一个周期内就可以传送32bit的数据。
在这里,笔者想提醒各位读者,对于一款产品来说,用最低的成本来满足带宽的需要,那就是成功的设计,而不会在意你是串行通信还是并行通信,也不会管你的传输技术是先进还是落后。
PATA接口的速度
我们知道,ATA-33的速度为33MB/S,ATA-100的速度是100MB/S。那这个速度是如何计算出来的呢?
首先,我们需要知道总线上的时钟频率,比如ATA-100是25MHz,PATA的并行数据线有16根,一次能传送16bit的数据。而ATA-66以上的规范为了降低总线本身的频率,PATA被设计成在时钟的上下沿都能传输数据(类似DDR的原理),使得在一个时钟周期内能传送32bit。
这样,我们很容易得出ATA-100的速度为:25M*16bit*2=800Mbps=100MByte/s。
PATA的局限性
在相同频率下,并行总线优于串行总线。随着当前硬盘的数据传输率越来越高,传统的并行ATA接口日益逐渐暴露出一些设计上的缺陷,其中最致命的莫过于并行线路的信号干扰问题。
那各信号线之间是如何干扰的呢?
1,首先是信号的反射现象。从南桥发出的PATA信号,通过扁长的信号线到达硬盘(在笔记本上对应的也有从南桥引出PATA接口,一直布线到硬盘的接口)。学过微波通信的读者肯定知道,信号在到达PATA硬盘后不可避免的会发生反弹,而反弹的信号必将叠加到当前正在被传输的信号上,导致传输中数据的完整性被破坏,引起接受端误判。
所以在实际的设计中,都必须要设计相应的电路来保证信号的完整性。
我们看到,从南桥发出的PATA信号一般都需要经过一个排阻才发送到PATA的设备。我们必须加上至少30个电阻(除了16根数据线,还有一些控制信号)才能有效的防止信号的反弹。而在硬盘内部,硬盘厂商会在里面接上终端电阻以防止引号反弹。这不仅对成本有所上升,也对PCB的布局也造成了困扰。
当然,信号反弹在任何高速电路里都会发生,在SATA里我们也会看到终端电阻,但因为SATA的数据线比PATA少很多,并且采用了差分信号传输,所以这个问题并不突出。
2,其次是信号的偏移问题
理论上,并行总线的数据线的长度应该是一致的。而在实际上,这点很难得到保证。信号线长度的不一致性会导致某个信号过快/过慢到达接受端,导致逻辑误判。不仅如此,导致信号延迟的原因还有很多,比如线路板上的分布电容、信号线在高频时产生的感抗等都会引起信号的延迟。
如图,在左侧南桥端我们发送的数据为[1,1,1,0],在发送到硬盘的过程中,第四个信号由于某种原因出现延迟,在判断时刻还没到达接受端。这样,接受端判断接受到的信号为[1,1,1,1],出现错误。由此也可看出,并行数据线越多,出现错误的概率也越大。
下图是SONY Z1的硬盘转接线,我们看到,设计师做了不少蛇行走线以满足PATA数据线的长度一致性要求。
我们可以很容易想像,信号的时钟越快,被判断信号判断的时间就越短,出现误判的可能性就越大。在较慢的总线上(上),允许数据信号和判断信号的时间误差为a,而在高速的总线上(下),允许误差为b。速度越快,允许的误差越小。这也是PATA的总线频率提升的局限性,而总线频率直接影响着硬盘传输速度。。。
3,还有是信号线间的干扰(串音干扰)
这种干扰几乎存在与任何电路。和信号偏移一样,串音干扰也是并行通信的通病。由于并行通信需要多条信号线并行走线(以满足长度、分布电容等参数的一致性),而串音干扰就是在这时候导致的。由于信号线在传输数据的过程中不停的以0,1间变换,导致其周边的磁场变化甚快。通过法拉第定律我们知道,磁场变化越快,切割磁力线的导线上的电压越大。这个电压将导致信号的变形,信号频率越高,干扰愈加严重,直至完全无法工作。串音干扰可以说这是对并行的PATA线路影响最大的不利因素,并且大大限制了线路的长度。
硬盘的恢复主要是靠备份,还有一些比较专业的恢复技术就是要专业学习的了.不过我不专业,现在最常用的就是GHOST,它可以备份任何一个盘付,并生成一个备份文件必要的时候可以用来恢复数据
现在市场上的主要几款硬盘就是迈托,西部数据(WD),希捷(ST),三星,东之,松下,还有最新的那个易拓保密硬盘
1956年9月,IBM的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control),其磁头可以直接移动到盘片上的任何一块存储区域,从而成功地实现了随机存储,这套系统的总容量只有5MB,共使用了50个直径为24英寸的磁盘,这些盘片表面涂有一层磁性物质,它们被叠起来固定在一起,绕着同一个轴旋转。此款RAMAC在那时主要用于飞机预约、自动银行、医学诊断及太空领域内。
1968年IBM公司首次提出“温彻斯特/Winchester”技术,探讨对硬盘技术做重大改造的可能性。“温彻斯特”技术的精隋是:“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片,磁头沿盘片径向移动,磁头悬浮在高速转动的盘片上方,而不与盘片直接接触”,这也是现代绝大多数硬盘的原型。
1973年IBM公司制造出第一台采用“温彻期特”技术的硬盘,从此硬盘技术的发展有了正确的结构基础。
1979年,IBM再次发明了薄膜磁头,为进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度提供了可能。
80年代末期IBM对硬盘发展的又一项重大贡献,即发明了MR(Magneto Resistive)磁阻,这种磁头在读取数据时对信号变化相当敏感,使得盘片的存储密度能够比以往20MB每英寸提高了数十倍。
1991年IBM生产的3.5英寸的硬盘使用了MR磁头,使硬盘的容量首次达到了1GB,从此硬盘容量开始进入了GB数量级。
1999年9月7日,Maxtor宣布了首块单碟容量高达10.2GB的ATA硬盘,从而把硬盘的容量引入了一个新里程碑。
2000年2月23日,希捷发布了转速高达15,000RPM的Cheetah X15系列硬盘,其平均寻道时间只有3.9ms,这可算是目前世界上最快的硬盘了,同时它也是到目前为止转速最高的硬盘;其性能相当于阅读一整部Shakespeare只花.15秒。此系列产品的内部数据传输率高达48MB/s,数据缓存为4~16MB,支持Ultra160/m SCSI及Fibre Channel(光纤通道),这将硬盘外部数据传输率提高到了160MB~200MB/s。总得来说,希捷的此款("捷豹")Cheetah X15系列将硬盘的性能提高到了一个新的里程碑。
2000年3月16日,硬盘领域又有新突破,第一款“玻璃硬盘”问世,这就是IBM推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV,此两款硬盘均使用玻璃取代传统的铝作为盘片材料,这能为硬盘带来更大的平滑性及更高的坚固性。另外玻璃材料在高转速时具有更高的稳定性。此外Deskstar 75GXP系列产品的最高容量达75GB,是当时最大容量的硬盘,而Deskstar 40GV的数据存储密度则高达14.3十亿数据位/每平方英寸,这再次涮新数据存储密度世界记录。(网易)
硬盘历史发展综述
现在的IDE硬盘,容量动辄20GB,转速则大多为7200RPM,数据缓存则是2MB,这就是现在主流IDE硬盘的标准。那你知不知道以前的硬盘是什么样子呢?现在大家看到的硬盘大多是3.5英寸盘,但以前的硬盘又是什么一样子呢?硬盘发展到今日这个样子,又经过了多少发展过程呢?带着这些问题,让我们来看看硬盘的历史发展。
最早的硬盘可算是1956年9月,IBM的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control),它的磁头可以直接移动到盘片上的任何一块存储区域,从而成功地实现了随机存储,这套系统的总容量只有5MB,共使用了50个直径为24英寸的磁盘,这些盘片表面涂有一层磁性物质,它们被叠起来固定在一起,绕着同一个轴旋转。此款RAMAC在那时主要用于飞机预约、自动银行、医学诊断及太空领域内。普通用户是不可能用到得,当然当时的电脑也不多,还没有所谓的PC(Personal Computer)。
由于RAMAC庞大的体积及低效的性能,使用或者制造都非常不便,因此在1968年IBM公司又提出了“温彻斯特/Winchester”技术,探讨对硬盘技术做重大改造的可能性。“温彻斯特”技术的精隋是:“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片,磁头沿盘片径向移动,磁头悬浮在高速转动的盘片上方,而不与盘片直接接触”,这也是现代绝大多数硬盘的原型。在此项温氏技术提出后的5年,即1973年,IBM公司制造出了第一台采用“温彻期特”技术的硬盘,从此硬盘技术的发展有了正确的结构基础,现在大家所用的硬盘大多是此技术的延伸。
下面让我们分块来介绍硬盘技术的历史与发展。
一、磁头技术
硬盘技术的更新换代,其中一个非常重要的技术就是磁头技术,现在的硬盘单碟容量一般都在10GB以上,最高的单碟容量已经达到了20GB,以后硬盘的单碟容量还将继续增大,对于单碟容量,它直接联系的技术就是磁头技术,磁头技术越先进,硬盘的单碟容量就可以做得更高。
最早的磁头是采用铁磁性物质,它在不论磁头的感应敏感程度或精密度上都不理想,因此早期的硬盘单碟容量均非常低,单碟低了,硬盘的总容量就受到非常大的限制,因为在一块硬盘内封装的盘片数是非常有限的(目前一般的硬盘封装盘片数在3~5片)。同时早期使用的磁头在体积上也小,它使得早期的硬盘体积上相对而言比较庞大,这给用户的使用带来了非常的不便。
迈拓钻石十一代
1979年,IBM再次发明了薄膜磁头,为进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度提供了可能。接着在80年代末期,IBM公司对硬盘发展做出了非常重要的一个贡献,即研发了MR(Magneto Resistive)磁阻磁头,这种磁头在读取数据时对信号变化相当敏感,这使得盘片的存储密度能够比以往20MB每英寸提高了数十倍,磁盘存储密度提高了,单碟容量自然而然就提高了,而单碟的提高就带动着整块硬盘容量的增大。
在1991年,IBM公司将此项MR磁头技术应用于3.5英寸硬盘中,使得普通电脑用户使用的硬盘容量首次达到了1GB,从此我们使用的硬盘容量开始进入了GB数量级。现在有些用户使用得迈拓钻石十一代(DiamondMax 80),它能提供高达80GB的容量,这些都是从那时的MR磁头技术开始得,当然这么高的容量最后还得归功于GMR(GaintMagneto Resistive,巨磁阻)磁头技术,GMR是IBM公司在MR技术的基础上研发成功的新一代磁头技术,它是最新的磁头技术,现在生产的硬盘全都应用了GMR磁头技术。GMR比MR具有更高的信号变化灵敏度,从而使得硬盘的单碟容量可以做得更高,目前最新的磁头技术为第四代GMR磁头技术。
二、电机技术
在硬盘中,与磁头技术一样重要的另一项技术就是电机技术了,它直接影响着硬盘转速的大小。目前最快主轴转速的硬盘即希捷公司推出的Cheetah X15(捷豹X15系列),它的主轴电机转速高达15,000RPM。目前主流的IDE硬盘转速为7200RPM,而主流的SCSI硬盘转速则为10,000RPM。
早期的硬盘转速一般只有4000RPM甚至更低,低转速的主要原因是由于电机技术的限制,随着技术的革新,转速提高到了4400RPM及4900RPM,再后来就是5400RPM了。
目前还有相当大部份的IDE硬盘转速只有5400RPM,这些产品的定位是低价位电脑市场,如上面提到的迈拓钻石十一代(DiamondMax 80),虽然它能提供最高容量达80GB,但其转速却只有5400RPM。在5400RPM后,推出的即7200RPM,这也是目前最高的IDE硬盘转速。
[Seagate Barracuda ATA] [Seagate Cheetah X15]
这里提一个比较优秀的电机技术是希捷公司独有的 Fluid Dynamic Bearing (FDB) 电机,它在1996年第一次推出,现在已经发展到了第三代技术,最新推出的7200RPM Barracuda ATA III(希捷新酷鱼三代)采用的就是FDB III电机技术,它能有效降低噪音,减少震动,延长寿命和增强对震动的抵抗能力。电机技术发展了,直接影响的就是硬盘主轴转速的提高,而转速就决定着硬盘的寻道时间。当然在提高硬盘主轴转速的同时需要考虑得是硬盘的发热量及振动问题,还有就是硬盘的工作噪声问题。所以电机技术直接决定着硬盘的快慢、工作温度及工作噪声等。
三、接口技术
硬盘接口一直是人们关心的技术,随着电脑其它配件(如CPU、内存、显示等子系统)性能的大步迈进,硬盘的接口传输率越来越体现出它在整个电脑系统的瓶颈效应,硬盘接口越来越受到人们的关注。
1、最早的硬盘接口要算是ST-506/412接口,它是希捷开发的一种硬盘接口,首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST-506及ST-412。ST-506接口使用起来相当简便,它不需要任何特殊的电缆及接头,但是它支持的传输速度很低,因此到了1987年左右这种接口就基本上被淘汰了,采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB。早期IBM PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘就是ST-506/412硬盘或称MFM硬盘,MFM(Modified Frequency Modulation)是指一种编码方案 。
2、接在ST-506/412接口后发布得是ESDI(Enhanced Small Drive Interface)接口,它是迈拓公司于1983年开发的。其特点是将编解码器放在硬盘本身之中,而不是在控制卡上,理论传输速度是前面所述的ST-506的2~4倍,一般可达到10Mbps。但其成本较高,与后来产生的IDE接口相比无优势可言,因此在九十年代后就补淘汰了。
3、IDE与EIDE接口,IDE(Integrated Drive Electronics)的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器,我们常说的IDE接口,也叫ATA(Advanced Technology Attachment)接口,现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的,只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容,对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。
4、ATA-1(IDE)接口,ATA是最早的IDE标准的正式名称,IDE实际上是指连在硬盘接口的硬盘本身。ATA在主板上有一个插口,支持一个主设备和一个从设备,每个设备的最大容量为504MB,ATA最早支持的PIO-0模式(Programmed I/O-0)只有3.3MB/s,而ATA-1一共规定了3种PIO模式和4种DMA模式(没有得到实际应用),要升级为ATA-2,你需要安装一个EIDE适配卡。
5、ATA-2(EIDE Enhanced IDE/Fast ATA)接口,这是对ATA-1的扩展,它增加了2种PIO和2种DMA模式,把最高传输率提高到了16.7MB/s,同时引进了LBA地址转换方式,突破了老BIOS固有504MB的限制,支持最高可达8.1GB的硬盘。如你的电脑支持ATA-2,则可以在CMOS设置中找到(LBA,LogicalBlock Address)或(CHS,Cylinder,Head,Sector)的设置。其两个插口分别可以连接一个主设备和一个从设置,从而可以支持四个设备,两个插口也分为主插口和从插口。通常可将最快的硬盘和CD—ROM放置在主插口上,而将次要一些的设备放在从插口上,这种放置方式对于486及早期的Pentium电脑是必要的,这样可以使主插口连在快速的PCI总线上,而从插口连在较慢的ISA总线上。
6、ATA-3(FastATA-2)接口,这个版本支持PIO-4,没有增加更高速度的工作模式(即仍为16.7MB/s),但引入了简单的密码保护的安全方案,对电源管理方案进行了修改,引入了S.M.A.R.T(Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology,自监测、分析和报告技术)。
7、ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UltraDMA/33、UltraDMA/66)接口,这个新标准将PIO-4下的最大数据传输率提高了一倍,达到33MB/s,或更高的66MB/s。它还在总线占用上引入了新的技术,使用PC的DMA通道减少了CPU的处理负荷。要使用Ultra-ATA,需要一个空闲的PCI扩展槽,如果将UltraATA硬盘卡插在ISA扩展槽上,则该设备不可能达到其最大传输率,因为ISA总线的最大数据传输率只有8MB/s 。其中的Ultra ATA/66(即Ultra DMA/66)是目前主流桌面硬盘采用的接口类型,其支持最大外部数据传输率为66.7MB/s。
8、Serial ATA接口,新的Serial ATA(即串行ATA),是英特尔公司在今年IDF(Intel Developer Forum,英特尔开发者论坛)发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型,就如其名所示,它以连续串行的方式传送资料,在同一时间点内只会有1位数据传输,此做法能减小接口的针脚数目,用四个针就完成了所有的工作(第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线)。
这样做法能降低电力消耗,减小发热量。最新的硬盘接口类型ATA-100就是Serial ATA是初始规格,它支持的最大外部数据传输率达100MB/s,上面介绍的那两款IBM Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是第一次采用此ATA-100接口类型的产品。在2001年第二季度将推出Serial ATA 1x标准的产品,它能提高150MB/s的数据传输率。对于Serial ATA接口,一台电脑同时挂接两个硬盘就没有主、从盘之分了,各设备对电脑主机来说,都是Master,这样我们可省了不少跳线功夫。
四、盘片技术
在硬盘磁头、电机及接口不断更新的过程中,存储数据的盘片也在更新中,一般而言,早期的硬盘的盘片都是使用塑料材料作为盘片基质,然后再在塑料基质上涂上磁性材料就可构成硬盘的盘片。
其次于塑料基质后推出的采用铝材料作为硬盘盘片基质,现在市场上的IDE硬盘一般来说都是使用铝材料作为硬盘盘片基质。而最新的硬盘盘片则是采用玻璃材料作为盘片基质,采用玻璃材料能使硬盘具有更多的平滑性及更高的坚固性,此外玻璃材料在硬盘高转速时具有更高的稳定性。IBM公司最新推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是采用玻璃材料作为硬盘盘片基质。
五、其它技术
对于硬盘的历史发展来说,除了上面介绍的四大点外,其它还有各种硬盘的附加技术,如硬盘数据保护技术及防震技术,它们也随着硬盘的发展而不断更新,但一般而言,不同硬盘厂商都有自己的一套硬盘保护技术,如昆腾的数据保护系统DPS、震动保护系统SPS;迈拓的数据保护系统MaxSafe、震动保护系统ShockBlock;西部数据公司的数据保护系统Data SafeGuide(数据卫士)等等。这些保护技术都是在原有技术的基础上推出第二代、第三代…等技术。
此外硬盘的数据缓存也随着硬盘的不断发展而不断增大,早期IDE硬盘的数据缓存只有128KB甚至更小,而那时2MB的数据的只能在高端的SCSI硬盘上看到。当然随着存储技术及高速存储器价格的降低,IDE硬盘的数据缓存增加到了256KB,而接下来就是512KB了,目前主流的IDE硬盘数据缓存则为2MB。
从上面的硬盘历史发展中,可以看出硬盘总是朝着容量更大、速度更多、运行更稳定的方向发展得,以前是这样,现在也是这样,将来也必然是这样。