硬盘的前世今生
——之硬盘
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电脑技术的进步取决于各个硬件的技术发展,而由于各自的特点不同,每个硬件都具有着自身的独特魅力。
硬盘电脑运行的基础,是数据的存储介质,虽然其发展相对其他硬件有些缓慢,但每一次进步都给人们留下了深刻的印象,从小容量大块头,到现在的小块头大容量,这种变化在见证硬盘进步的同时,也反映出了用户需求的膨胀。
在硬盘的发展过程中,IBM可以称得上是绝对的主角,因为每一次的技术革命都与之有着千丝万缕的关系,那么我们就回到硬盘的起点——1956年。
硬盘鼻祖问世
最早的硬盘应追溯到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)。
IBM 350 RAMAC
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。
10MB硬盘开启容量升级
IBM WD12的容量只有10 MB,盘片尺寸为5.25英寸。
IBM WD12
希捷在1982年推出了ST-412,其也是5.25英寸的硬盘,容量为10MB,从此以后,各硬盘主流商场相继推出大容量硬盘,希捷打破了100MB的容量瓶颈,Tandon的TM262最早采用3.25英寸盘片的硬盘了。虽然已经步入3.25英寸时代,硬盘体积也进一步缩小,但硬盘容量的却仍然只有20MB,这款产品突破了硬盘的体积瓶颈;接下来便是硬盘容量的不断攀升。
希捷在ST-412
5.25英寸 10MB硬盘,打破硬盘容量瓶颈,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。
5.25英寸首破100MB容量,硬盘技术日趋成熟,下面这款就是突破了100兆容量希捷ST2383E。
希捷ST2383E 338MB容量
该硬盘转速为3600转/分,拥有了32kb缓存,容量为338MB。这样的容量在DOS时代可称得上“海量”了。
量变到极限 质变开始上演
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
玻璃硬盘
混合硬盘作为过渡产品的角色登上了舞台。
虽然垂直记录技术给硬盘带来速度和容量的突破,可是增长比较缓慢,而混合硬盘技术的出现,则为突破硬盘的瓶颈,延缓硬盘的生命周期提供了一个行之有效的捷径。
混合式硬盘是指在硬盘上加入非易失性的Flash闪存,将硬盘的大容量和高性价比与闪存的快速响应、省电和持久等优点结合起来,从而有效提升系统启动时间,实现省电、延长硬盘平均故障间隔时间的目的。
但混合式硬盘也不是没有缺点的。由于Flash闪存使用寿命不长的特性,Flash闪存会在重复写入多次后完全失效,而且对于整体硬盘性能而言,依然是取决于“木桶原理”中的最短的木板,机械硬盘的瓶颈依然存在,笨重,抗震性差,温度耐性低,不论是高温低温都无法忍受,寻道时间长,发热大,马达造成的噪音也不可避免……这些都是由传统硬盘自身结构所造成的不可超越的物理极限,在这个用户要求越来越高的时代,显然,基于传统硬盘的改进技术已经捉襟见肘,急需新一次新的结构大革命来推动存储行业继续进步。
SSD时代到来
虽然人们陆续开发了SATA、垂直记录等新技术,但传统硬盘存储容量和传输速度的增长还是非常有限,在原有的技术架构体系上再有新突破已经非常困难。因此,三星等闪存芯片厂商几年前就开始积极研发可以取代硬盘的存储技术和产品。于是,基于闪存技术的固态存储硬盘(Solid State Disk)应运而生。
固态存储技术简称为SSD,一般可以分为两种:一种使基于闪存的SSD。这种技术采用Flash芯片作为存储介质。它的外观可以被设计成各种尺寸大小,如:笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、U盘等样式。这种SSD固态存储器最大的优点就是可以方便地携带及移动,而且数据保护不受电源控制,能适应各种环境,适合个人用户使用。
另一种是基于DRAM芯片,采用DRAM作为存储介质,目前应用范围较窄。它仿效传统硬盘的设计、可使用绝大部分操作系统的文件系统工具进行设置和管理。其应用方式可分为SSD存储器和SSD存储器阵列两种。它是一种高性能的存储器,而且它的使用寿命很长,美中不足的是,由于是内存相同的物理结构,它是一种易失性的储存器,需要独立的电源不断供电来保护数据安全,普及性不高。
由于采用Flash存储介质,所以这种固态存储器内部没有机械结构,因此没有数据查找时间、延迟时间和寻道时间。众所周知,硬盘的机械结构严重限制了数据读取、写入速度及性能。目前主流的SSD固态存储器在操作系统中显示为一块普通的硬盘,用户完全可以把它作为一块硬盘来使用。
如果从最开始的研发时间起开始计算,SSD固态存储器的发展其实已经有20多年的历史了,固态存储器在早期的大部分时间里,主要用在军用嵌入系统中,或者高性能计算的研究实验室中。随着科技的进步,成本的不断降低,如今的固态存储技术已逐渐被应用到民用的消费级产品中。
SATA 3.0硬盘问世
SATA 3.0最终规格相比SATA 2.0版本除了频宽提升一倍至6Gb/s 。同时亦多入了多项全新技术,包括新增NCQ指令以改良传输技术,并减低传输时所需功耗。根据Seral ATA Revison 3.0规格白皮书,除了频宽提升至最高6Gb/s外SATA 3.0亦会增加NCQ的指令数目,包括为实时性的资源提供优先处理,主要用于影像及音像传输方面。此外SATA 3.0同时会为正被系统处理中的资源作优先安排,大大提升了系统的执行效率。
2009年9月22日,希捷宣布在全球范围内开始供货全球最快且拥有最高容量的主流台式机硬盘——Barracuda XT,具备7200RPM转速,2TB容量和高速的SATA 6Gb/s接口。该款业内首先采用SATA 6Gb/s接口的3.5英寸台式机硬盘,可满足游戏、数字视频环境及其他需要大容量存储的各种台式机计算应用的容量需求,同时能提供同类产品中的最高性能。
代表产品:希捷BarracudaXT2TB
希捷BarracudaXT2TB硬盘是业界推出的首款SATA6Gbps即SATA3.0规格的3.5英寸台式机硬盘。希捷BarracudaXT2TB硬盘采用四碟装设计,单碟容量达到500GB,拥有7200RPM转速,64MB缓存,最大数据传输速度140MB/s,面密度为368Gb/平方英寸。
希捷BarracudaXT2TB
希捷BarracudaXT2TB
希捷BarracudaXT2TB硬盘采用SATA6Gbps接口规范,相对于目前所有硬盘SATA接口只有3Gb/s的速度而言,速度提升了一倍。并且向下兼容SATA3Gb/s和SATA1.5Gb/s接口,并采用与上一代SATA接口相同的电缆和连接器以便于集成。
桌面级硬盘经历着从机械硬盘到混合硬盘,再到固态硬盘的蜕变过程,同时容量也由MB级别扩大为TB级别,但似乎对于用户来说,但总是容量有多大,需求就有多大。
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