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硬盘的基本知识(一)

12-26 22:57:21   浏览次数:419  栏目:电脑硬件知识

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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。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。

2001年:新的磁头技术,仙尘技术
此时的全部硬盘几乎均采用GMR,该技术目前最新的为第四代GMR磁头技术。另外还有一种叫做TMR (tunnelingmagnetoresisitive)磁头技术,该技术是由TDK公司采用TMR薄膜试制成功的,并制造出了硬盘设备。据悉,该 TMR磁头的再生输出以及面密度均与GMR磁头相同。
同年5月,IBM发布“仙尘”技术(Pixie Dust),这种技术通过一种名为AFC的抗铁磁耦合介质,在硬盘内部存储数据的盘面上加上薄薄的一层钌元素。它能够克服当存储设备的存储密度到达一定限度的时候所出现的超磁效应。这样磁盘的存储密度就能进一步上升,能使磁盘存储更多的数据。

2002年:转速、容量和接口巨大突破
转速:相比起其他技术参数,IDE硬盘的主轴转速自从由5400RPM发展到7200RPM之后就似乎到了极限,以至于让人认为7200RPM就是IDE硬盘的终极转速。进入2002年,我们看到5400转硬盘由于受到7200转硬盘的价格压迫以及自身的性能劣势似乎已经走到了尽头,一个时代的终结时候暗示着另一个时代的开始呢?西数名为RAPTOR的万转SATA硬盘的发布打破了多年以来的沉静,10000RPM的设计使这款硬盘超越了目前7200转硬盘的发展潜能,定必会将桌面硬盘的发展推向一个新的高峰,让我们拭目以待!
碟片与容量:世界上第一块温彻斯特硬盘IBM 3340的容量是60M,而今天主流硬盘的容量大约是它的1000倍。虽然单从速度衡量,当今的主流存储设备的发展并不能让人满意,与人们的期望仍然存在不少的差距,但另一方面我们也不能否定了存储设备正在不断进步,而且进步的幅度越来越大。在这一年里,我们很高兴的看到了硬盘在容量方面取得了长足的进步,这归功于磁介质存储技术在存储密度方面的突破。一年内硬盘的单碟容量从40GB提高到了80GB,整整翻了一番,其速度绝不亚于摩尔定律。更令人兴奋的是,在迈拓的Big Drive技术突破了137GB的容量限制之后,目前的桌面硬盘容量记录已经达到了200GB(Maxtor针对数据服务用途的MaXLine系列更达到 300GB),对于一般用户而言这绝对算得上是“海量”了。但遗憾的是容量和速度这两大要素在存储设备身上是相对独立的,彼此之间关系不大,所以我们看到主流硬盘的外部数据传输率的提升在10MB/s以内,与容量的提升幅度相比实在有些说不过去。正如我们前面所说的,存储设备要想有所突破就必须在技术上有所创新。
接口:为了在速度上实现突破,我们迎来了SerialATA。SerialATA是今年硬盘业界的焦点,这项由Intel和Seagate两大巨头牵头的接口技术与传统的并行ATA技术相比有着明显的优势。鉴于“服役”了超过10年的IDE接口无论在寻址能力还是在传输带宽方面都接近了技术极限,为了为硬盘的速度的进一步提高扫清障碍,发展未来的硬盘传输接口十分重要。SerialATA高频率、大容量和高带宽的特点是未来硬盘发展所必须的,有望解决未来几年内硬盘传输界面问题。与接口的发展一日千里相比,让人感到遗憾的是,在这一年里我们并没有看到任何在存储介质和磁头技术上的突破,毕竟这才是束缚硬盘发展的关键所在。希望今年业界能让我们有所惊喜。
缓存:相信一年之前没有人会想到小小的缓存在硬盘的性能上会扮演如此重要的角色。西数的大胆尝试取得了意想不到的成功,也给各大厂商带来了很好的借鉴。毕竟要从磁头、介质这些核心部分去提高硬盘的性能需要花费更多的技术力量,而适当的增大缓存的容量不但简单可行,而且成本方面也不会有太大增加,但性能的提升却十分明显。酷鱼V,IBM 180GXP,还有金钻9都提供了8MB缓存设计,当然少不了的还有西数的JB系列。8MB缓存硬盘大有普及高性能桌面系统的趋势,它的全面铺开相信会给用户带来一个全新的速度冲击。
引用:

计算机历史上最长寿的技术架构:“温彻斯特”

早在1956年,国际商用机器公司(IBM)发明了世界上第一个磁盘存储系统IBM 305 RAMAC,这个只有5MB的存储设备却拥有50个24英寸的盘片。在那个时代 www.quxue6.com ,RAMAC是令人吃惊的计算机设备——就其笨拙程度而言,在今天毫无疑问也是令人吃惊的。
1973年,IBM研制成功了一种新型的硬盘IBM 3340。这种硬盘拥有几个同轴的金属盘片,盘片上涂着磁性材料。它们和可以移动的磁头共同密封在一个盒子里面,磁头能从旋转的盘片上读出磁信号的变化- -这就是我们今天是用的硬盘的祖先,IBM把它叫做温彻斯特硬盘。


“温彻斯特”这个名字还有个小小的来历。IBM 3340拥有两个30MB的存储单元,而当时一种很有名的“温彻斯特来复腔”的口径和装药也恰好包含了两个数字“30”。于是这种硬盘的内部代号就被定为“温彻斯特”。  

温彻斯特硬盘采用了一个了不起的技术:它的磁头并不与盘片接触。可以想象,如果要提高存取数据的速度,硬盘的盘片就应该越转越快。但是如果磁头与盘片接触,那么无论采用什么材料都不可能胜任这种工作。技术人员想到让磁头在盘片上方“飞行”,与盘片保持一个非常近的距离。这个想法是可行的,因为盘片高速旋转会产生流动的风,只要磁头的形状合适,它就能像飞机一样飞行。这样,盘片就能旋转的很快而不必担心磨擦造成的灾难。磁头被固定在一个能沿盘片径向运动的臂上。由于磁头相对盘片高速运动,并且二者距离很近,哪怕是一丁点灰尘也会造成磁盘的损坏。所以,盘片、磁头和驱动机构被密封在了一个盒子里。
1980年,希捷(Seagate)公司制造出了个人电脑上的第一块温彻斯特硬盘,这个硬盘与当时的软驱体积相仿,容量5MB(可以想象,这种容量在今天什么也做不了,但是在当时对于个人电脑却是个天文数字)。
硬盘容量的提高依赖于磁头的灵敏度。如果磁头越灵敏,就能在单位面积的区域上读出更多的信息。80年代的硬盘使用所谓的薄膜磁头,后来,研究人员找到了一种材料,这种材料的电阻能随磁场的变化而变化,这就是现在通用的“磁阻”磁头。高灵敏度的磁头为高密度的存储提供了可能。
  今天,尽管我们的硬盘能够储存数十甚至上百GB的信息,它们的实质与1973年IBM发明的温彻斯特硬盘没有区别。那个盛有高速旋转的碟子的方盒,仍然是快速大量存取数据的最好选择。

历史上第一台内置硬盘的PC
今天:主流硬盘相关知识介绍

■ 相关名词介绍
1. 单碟容量(storage per disk):
这也是划分硬盘档次的一个指标,由于硬盘都是由一个或几个盘片组成的,所以单碟容量就是指包括正反两面在内的每个盘片的总容量。单碟容量的提高意味着生产厂商研发技术的提高,这所带来的好处不仅是使硬盘容量得以增加,而且还会带来硬盘性能的相应提升。因为单碟容量的提高就是盘片磁道密度每英寸的磁道数)的提高,磁道密度的提高不但意味着提高了盘片的磁道数量,而且在磁道上的扇区数量也得到了提高,所以盘片转动一周,就会有更多的扇区经过磁头而被读出来,这也是相同转速的硬盘单碟容量越大内部数据传输率就越快的一个重要原因。此外单碟容量的提高使线性密度(每英寸磁道上的位数)也得以提高,有利于硬盘寻道时间的缩短。

2.硬盘的转速(Rotationl Speed):
也就是硬盘电机主轴的转速。主轴转速(rotational speed或spindle speed),这是划分硬盘档次的一个重要指标。以每分钟硬盘盘片的旋转圈数来表示,单位rpm,目前常见的硬盘转速有5400rpm、7200rpm和 10000rpm等。理论上转速越高,硬盘性能相对就越好,因为较高的转速能缩短硬盘的平均等待时间并提高硬盘的内部传输速度。但是转速越快的硬盘发热量和噪音相对也越大。为了解决这一系列的负面影响,应用在精密机械工业上的液态轴承马达(Fluid dynamic bearing motors)便被引入到硬盘技术中。液态轴承马达使用的是黏膜液油轴承,以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接磨擦,将噪声及温度被减至最低;同时油膜可有效吸收震动,使抗震能力得到提高;此外这还能减少磨损,提高硬盘寿命。这里值得特别关注的是西部数据名为RAPTOR的万转SATA硬盘的发布打破了多年以来的沉静,10000RPM的设计使这款硬盘超越了目前7200转硬盘的发展潜能,定必会将桌面硬盘的发展推向一个新的高峰,让我们拭目以待!

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