发信人: lcw_424(开心的人)
整理人: pcsoul(2001-02-01 14:56:03), 站内信件
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硬盘驱动器是计算机主要外存储设备，目前PC机系统中的硬盘驱动器几乎都是温彻斯特式的，可分为内置式、外置式和活动式几种，常见的硬盘接口类型有IDE、EIDE和SCSI等。硬磁盘主要由磁头盘片组件（HDA）、控制和驱动电路板、机械构件等组成。
既然是千禧年回顾，就先看看硬盘的发展史吧：
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。
现在，Matrox公司又在单碟容量上再次领先，推出了点碟容量为20G的硬盘。其它公司也相继推出了单碟20G的产品。单碟容量的提升，除了可以提升总的容量以外，还可以提高硬盘的性能，主要表现在寻道时间的提升上。说到性能，就有必要提一下衡量性能的给个参数，分别是：转速、平均寻道时间、平均潜伏时间、平均访问时间、突发数据传输率、最大内部数据传输率、自动检测分析及报告技术、磁阻磁头技术、缓存、连续无故障时间、单磁道时间、全程访问时间、接口技术等几个方面。
下面，我就来介绍一下这几个参数所代表的具体内容：
1. 硬盘的转速(Rotationl Speed)：
也就是硬盘电机主轴的转速，转速是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，它的快慢在很大程度上影响了硬盘的速度，同时转速的快慢也是区分硬盘档次的重要标志之一。硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。目前市场上常见的硬盘转速一般有5400rpm、7200rpm、甚至10000rpm。理论上，转速越快越好。因为较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间。可是转速越快发热量越大，不利于散热。现在的主流硬盘转速一般为7200rpm以上。
随着硬盘容量的不断增大，硬盘的转速也在不断提高。然而，转速的提高也带来了磨损加剧、温度升高、噪声增大等一系列负面影响。于是，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；更可减少磨损，提高寿命。
2. 平均寻道时间（Average seek time）：
指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间，它描述硬盘读取数据的能力，单位为毫秒。当单碟片容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离减少，从而使平均寻道时间减少，加快硬盘速度。目前市场上主流硬盘的平均寻道时间一般在9ms以下，大于10ms的硬盘属于较早的产品，一般不值得购买。
3. 平均潜伏时间（Average latency time）：
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到磁头下的时间，一般在2ms－6ms之间。
4. 平均访问时间（Average access time）：
指磁头找到指定数据的平均时间，通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。平均访问时间最能够代表硬盘找到某一数据所用的时间，越短的平均访问时间越好，一般在11ms－18ms之间。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。
5. 突发数据传输率（Burst data transfer rate）：
指的是电脑通过数据总线从硬盘内部缓存区中所读取数据的最高速率。也叫外部数据传输率（External data transfer rate）。目前采用UDMA/66技术的硬盘的外部传输率已经达到了66.6MB/s。
6. 最大内部数据传输率（Internal data transfer rate）：
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）。也叫持续数据传输率（sustained transfer rate）。一般采用UDMA/66技术的硬盘的内部传输率也不过25-30MB/s，只有极少数产品超过30MB/s，由于内部数据传输率才是系统真正的瓶颈，因此大家在购买时要分清这两个概念。不过一般来讲，硬盘的转速相同时，单碟容量大的内部传输率高；在单碟容量相同时，转速高的硬盘的内部传输率高。
7. 磁阻磁头技术MR(Magneto－Resistive Head)：
MR(MAGNETO-RESITIVEHEAD)即磁阻磁头的简称。MR技术可以更高的实际记录密度、记录数据，从而增加硬盘容量，提高数据吞吐率。目前的MR技术已有几代产品。MAXTOR的钻石三代/四代等均采用了最新的MR技术。磁阻磁头的工作原理是基于磁阻效应来工作的，其核心是一小片金属材料,其电阻随磁场变化而变化,虽然其变化率不足2%,但因为磁阻元件连着一个非常灵敏的放大器,所以可测出该微小的电阻变化。MR技术可使硬盘容量提高40%以上。GMR（GiantMagnetoresistive）巨磁阻磁头GMR磁头与MR磁头一样，是利用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，但是GMR磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构，比MR磁头更为敏感，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。目前GMR磁头已经处于成熟推广期，在今后的数年中，它将会逐步取代MR磁头，成为最流行的磁头技术。
8. 缓存：
缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所。硬盘的读数据的过程是将磁信号转化为电信号后，通过缓存一次次地填充与清空，再填充，再清空，一步步按照PCI总线的周期送出，可见，缓存的作用是相当重要的。在接口技术已经发展到一个相对成熟的阶段的时候，缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素。目前主流硬盘的缓存主要有512KB和2MB等几种。其类型一般是EDO DRAM或SDRAM，目前一般以SDRAM为主。根据写入方式的不同，有写通式和回写式两种。写通式在读硬盘数据时，系统先检查请求指令，看看所要的数据是否在缓存中，如果在的话就由缓存送出响应的数据，这个过程称为命中。这样系统就不必访问硬盘中的数据，由于SDRAM的速度比磁介质快很多，因此也就加快了数据传输的速度。回写式就是在写入硬盘数据时也在缓存中找，如果找到就由缓存就数据写入盘中，现在的多数硬盘都是采用的回写式硬盘，这样就大大提高了性能。
9. 连续无故障时间（MTBF）：
指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。
10. 部分响应完全匹配技术PRML(Partial Response Maximum Likelihood)：
它能使盘片存储更多的信息，同时可以有效地提高数据的读取和数据传输率。是当前应用于硬盘数据读取通道中的先进技术之一。PRML技术是将硬盘数据读取电路分成两段“操作流水线”，流水线第一段将磁头读取的信号进行数字化处理然后只选取部分“标准”信号移交第二段继续处理，第二段将所接收的信号与PRML芯片预置信号模型进行对比，然后选取差异最小的信号进行组合后输出以完成数据的读取过程。PRML技术可以降低硬盘读取数据的错误率，因此可以进一步提高磁盘数据密集度。
11. 单磁道时间（Single track seek time）：
指磁头从一磁道转移至另一磁道所用的时间。
12. 全程访问时间（Max full seek time）：
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。
13. 接口技术：
接口技术可极大地提高硬盘的最大外部数据传输率,现在普遍使用的ULTRAATA/66已大幅提高了E-IDE接口的性能,所谓UltraDMA66是指一种由Intel及Quantum公司设计的同步DMA协议。使用该技术的硬盘并配合相应的芯片组，最大传输速度可以由16MB/s提高到66MS/s。它的最大优点在于把CPU从大量的数据传输中解放出来了，可以把数据从HDD直接传输到主存而不占用更多的CPU资源，从而在一定程度上提高了整个系统的性能。由于采用ULTRAATA技术的硬盘整体性能比普通硬盘可提高20%～60%,所以已成为目前E-IDE硬盘事实上的标准。
SCSI硬盘的接口技术也在迅速发展。Ultra160/mSCSI被引入硬盘世界，对硬盘在高计算量应用领域的性能扩展极有裨益，处理关键任务的服务器、图形工作站、冗余磁盘阵列（RAID）等设备将因此得到性能提升。从技术发展看，Ultra160/mSCSI仅仅是硬盘接口发展道路上的一环而已，200MB的光纤技术也远未达到止境，未来的接口技术必将令今天的用户瞠目结舌。
光纤通道技术具有数据传输速率高、数据传输距离远以及可简化大型存储系统设计的优点。目前，光纤通道支持每秒200MB的数据传输速率，可以在一个环路上容纳多达127个驱动器，局域电缆可在25米范围内运行，远程电缆可在10公里范围内运行。某些专门的存储应用领域，例如小型存储区域网络（SAN）以及数码视像应用，往往需要高达每秒200MB的数据传输速率和强劲的联网能力，光纤通道技术的推出正适应了这一需求。同时，其超长的数据传输距离，大大方便了远程通信的技术实施。由于光纤通道技术的优越性，支持光纤界面的硬盘产品开始在市场上出现。这些产品一般是大容量硬盘，平均寻道时间短，适应于高速、高数据量的应用需求，将为中高端存储应用提供良好保证。
总结：随着硬盘的发展，也出现了一些问题。即现在的硬盘，虽然外部传输率很高，但是内部传输率却不尽人意，提高内部传输率已经是刻不容缓的了。如果内部传输率不提高，外部接口的速度再高，其传输率也只有内部传输率那么高。所以，目前硬盘工业急需解决的就是内部传输率的问题。我国现在也能制造硬盘，但在关键基础技术、整体设计技术、规模批量生产工艺技术、关键零件和部件的设计、制造技术和可靠性测试技术与国外仍有很大差距。这也是需要解决的问题，否则国产硬盘要发展是几乎不可能的。硬盘的发展趋势将是：高密度、大容量、小型化、高可靠性是硬盘驱动器的发展方向。使用巨磁阻磁头技术，盘片旋转速度提高到：万转／秒，提高接口速度及传输速度都会进一步提高硬盘产品的容量和性能。未来几年中，计算机硬盘容量将以60％的速度增长，即每隔一年半左右，一般PC机的硬盘容量配置就要翻一番。到2001年一般用户的硬盘容量将会有30GB，3．5寸硬盘容量最高可达90GB。
艾，总算把这个文章写完了，说是我写的也受之有愧，为了写这文章，我找了不少的资料，进行了一些归纳和总结，不知道这算不算是抄的？如果大家认为这算是抄的，那我就不参加评比了，就当写出来给大家充一些电吧。看看大家的意见如何？
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