2006年我们庆祝了硬盘驱动器的50周岁生日,但整个行业面临的威胁也不可忽视。来自闪存的挑战要求硬盘驱动器充分发掘自身的潜力,因此向垂直记录技术的过渡格外引人关注。毕竟50年的辉煌已成过去,未来还能不能再有一个50年——哪怕只是25年?硬盘驱动器能否打破阻碍自己继续
2.5英寸:与闪存共存,还是靠边站?
2.5英寸:与闪存共存,还是靠边站?
微硬盘(1.8英寸及以下)不大可能与闪存在同一设备中共存,但2.5英寸硬盘可以。现在常规设计(9.5mm厚/双盘片)的2.5英寸硬盘容量已达到200GB,即使打个对折也有100GB,主流笔记本电脑需要这个级别的容量,而闪存尚不能以绝大多数人可以接受的价格提供。因此近几年2.5英寸硬盘不会与闪存有直接的冲突,反而是共存的趋势在2006年变得非常明了。
目前来看,2.5英寸硬盘与闪存共存于笔记本电脑中,互相配合发挥更佳效能的方式有两种。第一种就是将闪存芯片直接装到硬盘驱动器的电路板(PCB)上,成为PCBA的一个组件,形成被微软称为ReadyDrive的混装闪存(Hybrid)硬盘。混装闪存硬盘技术得到了微软的大力支持,三星、日立和希捷都是该项目的合作伙伴。闪存和硬盘技术兼具的三星一马当先,2005年4月便展示了原型机,但第一个正式推出混装闪存硬盘的却是希捷(Momentus 5400 PSD),日立的计划是在2007年出货的新型2.5英寸硬盘中将混装闪存作为可选配置,而三星(Samsung)还没有发布正式产品的消息。
混装闪存硬盘工作原理
微软对混装闪存硬盘上闪存容量的要求是“至少64MB”,建议最好128MB或更高,最大支持2TB,不过具体用多少还是取决于硬盘厂商的设计。Momentus 5400 PSD配有256MB闪存,而目前硬盘上的SDRAM最大容量仅16MB,闪存的加入不仅使Cache容量猛增好几倍,而且其非易失的特性还带来了一系列的优点:
- 降低能耗——这是混装闪存硬盘最主要的诉求,例如PSD即取“Power-Saving Drive”之意。如果要读取的数据可以在闪存中找到,或者将待写入的数据先放在闪存中,都可以减少盘片旋转时间和磁头移动次数,从而节省电能,延长电池寿命。
- 更快地启动与恢复——通常笔记本电脑加电时,硬盘驱动器的盘片必须在启动开始之前旋转起来,而直接从闪存Cache中加载启动所需的数据则消除了这个长达数秒的延迟。虽然对于Vista等大型操作系统来说,256MB也不一定能容纳启动所需的全部数据,但却足以把等待盘片旋转起来的时间充分利用,缩短启动时间;而通过在系统休眠之前将频繁访问的数据写入闪存Cache,混装闪存硬盘从休眠中恢复的操作也比传统硬盘更为迅速。
- 更高的可靠性——盘片加电旋转时间减少,寻道次数下降,都有助于延长驱动器的寿命,降低发生磁头-盘片碰撞和错误的几率,提高MTBF。
此外,即使不考虑闪存的非易失性,而仅仅将其当作容量更大的Cache,也可以从日常的操作中获得更高的性能。
若要充分发挥混装闪存硬盘的长处,必须取得操作系统的配合。Vista具有优化读取数据Cache的先进内存管理(Advanced memory management)功能,并且自Beta 2往后的版本便可以针对混装闪存硬盘上的闪存定义数据LBA,进而能够在启动及恢复操作过程中加以利用。如果使用Windows XP,则基本上只是将闪存当作大容量的Cache,从中获得较为单纯的性能提升。
另一种方式是英特尔(Intel)在2005年秋季IDF上发布的“Robson”闪存加速技术,提供的NAND型闪存容量可达数GB,完全能够承载操作系统和常用的应用程序,以使PC开机、执行、休眠、唤醒更快,因此不仅对强调节省能耗的笔记本电脑颇具吸引力,也可待速度进一步提高后用于台式PC。如果此技术真能在两三年后成为主流技术,硬盘在PC中将有沦为第三梯队(前两者依次为SDRAM和NAND型闪存)的危险,变成纯粹的数据存放区或不太常用程序的辅助安装区。
英特尔认为用于笔记本电脑的闪存加速技术有望在未来2~3年内得到普及
英特尔提出Robson技术显然也与其自身利益密切相关——这家半导体巨人在NAND型闪存市场的野心路人皆知。从目前公布的Robson架构来看,NAND型闪存将通过PCI Express(PCIe)总线连接,支持板载和用于笔记本电脑的PCI Express扩展卡(MiniCard)的实现形式。目前看来受到Robson技术威胁最大的还是用于笔记本电脑的2.5英寸及1.8英寸硬盘,因为倘若仅靠闪存即可完成操作系统的装载,笔记本电脑便没有内置硬盘的必要了,可以一概采用外置、允许热插拔的方式——不知道英特尔当初主导开发SATA和eSATA时是否已有此构想,但那至少不是硬盘厂商们的初衷。
混装闪存硬盘的核心思想仍然是“硬盘必不可少”,闪存的角色更具辅助性。混装闪存硬盘的优点是能够将所配置的闪存与硬盘统一寻址,形成连续的使用空间,并兼具Cache的功用;缺点在于集成方案灵活性稍欠,且可采用的闪存容量受成本限制较大。不过,操作系统支持是目前混装闪存硬盘的一个优势,Robson技术则还需要与微软ReadyBoost和ReadyDrive技术相接口的英特尔驱动程序(Robson Driver),以实现与硬盘驱动程序及操作系统的互操作。
不难看出,虽然都是“与硬盘共存”,但在Robson技术中闪存的地位较高,更倾向于取代硬盘,而不是为其打下手。英特尔宣称,笔记本电脑生产商可以自行决定是否在2007年上半年推出的第四代迅驰Santa Rosa系统中加入Robson技术,届时我们或许能对未来的走向有更为清晰的认识。

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