從第壹個硬盤RAMAC的出現,到每盤存儲超過10 GB的硬盤,硬盤也經歷了幾代的發展。下面介紹壹下它的歷史和發展。
1956年9月,IBM的壹個工程團隊向世界展示了第壹個磁盤存儲系統IBM 350 RAMAC(Accounting and Control的隨機存取方法),其磁頭可以直接移動到磁盤上的任意存儲區域,從而成功實現了隨機存儲。這個系統總容量只有5MB,* * *用了50個直徑24寸的磁盤。這些圓盤上塗有壹層磁性物質,堆疊固定在壹起,繞同壹軸旋轉。當時,這種RAMAC主要用於飛機預訂、自動銀行、醫療診斷和航天領域。
1968年,IBM首次提出了“Winchester /Winchester”技術,並討論了對硬盤技術進行重大變革的可能性。“溫徹斯特”技術的本質是:“密封的、固定的、高速旋轉的鍍盤,磁頭沿盤的徑向移動,磁頭懸浮在高速旋轉的盤的上方,不與盤直接接觸”,這也是現代大多數硬盤的雛形。
1973年,IBM用Winchester技術制造了第壹塊硬盤,從此硬盤技術的發展有了正確的結構基礎。
1979年,IBM又發明了薄膜磁頭,使進壹步縮小硬盤體積、增加容量、提高讀寫速度成為可能。
80年代末,IBM對硬盤發展的另壹大貢獻,就是發明了MR(Magneto resistant)磁阻。這種磁頭在讀取數據時對信號變化相當敏感,使得磁盤的存儲密度比以前的每英寸20MB高幾十倍。
1991年,IBM生產的3.5寸硬盤使用了MR磁頭,使得硬盤容量首次達到1GB,從此硬盤容量進入GB量級。
1999年9月7日,邁拓公布了首款容量為10.2 GB/盤存儲的ATA硬盤,將硬盤的容量帶入了壹個新的裏程碑。
2000年2月23日,希捷發布獵豹X15系列硬盤,轉速高達15000轉。其平均尋道時間僅為3.9ms,是目前世界上最快的硬盤,也是迄今為止最快的硬盤。其性能相當於只用. 15秒讀完壹整本莎士比亞。該系列產品內部數據傳輸速率高達48MB/s,數據緩存4~16MB,支持Ultra160/m SCSI和光纖通道(Fibre Channel),將硬盤外部數據傳輸速率提升至160 MB ~ 200 MB/s..總的來說,希捷的獵豹X15系列將硬盤的性能提升到了壹個新的裏程碑。
2000年3月16日,硬盤領域有了新的突破,第壹款“玻璃硬盤”問世,那就是IBM推出的Deskstar 75GXP和Deskstar 40GV。這兩款硬盤都使用玻璃而不是傳統的鋁作為盤面材料,可以給硬盤帶來更大的光滑度和堅固性。此外,該玻璃材料在高速下具有更高的穩定性。此外,Deskstar 75GXP系列產品的最高容量為75GB,是當時最大的硬盤,而Deskstar 40GV的數據存儲密度高達每平方英寸1430億數據位,再次刷新了數據存儲密度的世界紀錄。(網易)
硬盤歷史發展綜述
現在的IDE硬盤容量20GB,轉速7200RPM,數據緩存2MB,是主流IDE硬盤的標準。妳知道以前的硬盤是什麽樣的嗎?妳現在看到的硬盤大部分都是3.5寸的,但是以前的硬盤是什麽樣子的呢?硬盤發展至今經歷了多少發展過程?帶著這些問題,我們來看看硬盤的歷史發展。
最早的硬盤可以看作是1956。9月,IBM的壹個工程小組向世界展示了第壹個磁盤存儲系統IBM 350 RAMAC(會計和控制的隨機存取方法)。它的磁頭可以直接移動到磁盤上的任意存儲區域,從而成功實現隨機存儲。這個系統總容量只有5MB,* * *用了50個直徑24寸的磁盤。這些圓盤上塗有壹層磁性物質,堆疊固定在壹起,繞同壹軸旋轉。當時,這種RAMAC主要用於飛機預訂、自動銀行、醫療診斷和航天領域。普通用戶是不可能使用的。當然,那時候電腦還不多,也沒有所謂的PC。
由於RAMAC體積龐大,性能低下,使用或制造都很不方便。因此,在1968年,IBM提出了“Winchester /Winchester”技術,探索對硬盤技術進行重大變革的可能性。“溫徹斯特”技術的本質是:“密封的、固定的、高速旋轉的鍍盤,磁頭沿盤的徑向移動,磁頭懸浮在高速旋轉的盤的上方,不與盤直接接觸”,這也是現代大多數硬盤的雛形。在這個溫徹斯特技術提出5年後,也就是1973,IBM制造了第壹個采用溫徹斯特技術的硬盤,從此硬盤技術的發展有了壹個正確的結構基礎。現在大家用的大部分硬盤都是這種技術的延伸。
下面分塊介紹壹下硬盤技術的歷史和發展。
第壹,磁頭技術
硬盤技術升級最重要的技術之壹就是磁頭技術。目前硬盤的單盤存儲普遍在10gb以上,最高單盤存儲達到了20GB。在未來,硬盤的每盤存儲量將繼續增加。對於單磁盤存儲,與之直接相關的技術是磁頭技術。磁頭技術越先進,硬盤的每盤存儲量就可以越高。
最早的磁頭是由鐵磁性材料制成的,這種材料在磁頭的靈敏度或精度方面並不理想。所以早期硬盤的單個磁盤的存儲量非常低,由於壹個硬盤封裝的磁盤數量非常有限(目前壹般硬盤封裝的磁盤數量為3~5個),硬盤的總容量受到很大的限制。同時,早期使用的磁頭體積也較小,使得早期的硬盤體積相對龐大,給用戶帶來了極大的不便。
邁拓鉆石第十壹代
1979年,IBM又發明了薄膜磁頭,使進壹步縮小硬盤體積、增加容量、提高讀寫速度成為可能。然後在80年代後期,IBM對硬盤的發展做出了壹個非常重要的貢獻,就是開發了MR(磁阻)磁頭,在讀取數據的時候對信號變化相當敏感,使得磁盤的存儲密度比以前的20MB每英寸增加了幾十倍,磁盤的存儲密度增加了,那麽每個磁盤的存儲量自然就增加了,單個磁盤的增加帶動了整個硬盤容量的增加。
1991年,IBM將這種MR磁頭技術應用於3.5英寸硬盤,使得普通電腦用戶使用的硬盤容量首次達到1GB,從此我們使用的硬盤容量進入了GB量級。現在有用戶用的是DiamondMax 80,最高可以提供80GB的容量,這都是從當時的MR頭技術開始的。當然,如此高的容量最終歸功於GMR(巨磁阻)磁頭技術。GMR是IBM基於MR技術成功開發的新壹代磁頭技術。是最新的磁頭技術,現在生產的硬盤都用GMR磁頭技術。GMR對信號變化的敏感度比MR更高,這樣可以把硬盤的每盤存儲量做得更高。目前最新的磁頭技術是第四代GMR磁頭技術。
二、電機技術
在硬盤中,與磁頭技術同樣重要的另壹項技術是電機技術,它直接影響硬盤的速度。目前主軸速度最快的硬盤是希捷公司推出的獵豹X15(捷豹X15系列),其主軸電機轉速高達15000 rpm。目前主流IDE硬盤的速度是7200RPM,而主流SCSI硬盤的速度是10000 rpm。
早期的硬盤速度壹般只有4000轉甚至更低。速度低的主要原因是由於電機技術的限制。隨著技術革新,轉速提高到4400轉和4900轉,然後是5400轉。
目前仍有相當壹部分IDE硬盤的轉速只有5400轉。這些產品定位於低價電腦市場,比如上面提到的DiamondMax 80。雖然它可以提供80GB的最大容量,但它的轉速只有5,400 rpm。5400轉之後引入7200轉,這也是目前最高的IDE硬盤速度。
[希捷梭魚ATA][希捷獵豹X15]
這裏提到的壹項優秀的電機技術是希捷公司獨有的流體動力軸承(FDB)電機。最早在1996推出,現在已經發展到第三代技術。最新的7200RPM梭魚ATA III(希捷新酷魚III)采用FDB III電機技術,能有效降低噪音、減少振動、延長壽命、增強抗振能力。電機技術的發展直接影響硬盤主軸速度的提高,速度決定了硬盤的尋道時間。當然,在提高硬盤主軸轉速的同時,我們需要考慮硬盤的發熱和振動,以及硬盤的工作噪音。因此,電機技術直接決定了硬盤的轉速、工作溫度和工作噪音。
第三,接口技術
硬盤接口壹直是備受關註的技術。隨著計算機其他配件(如CPU、內存、顯示器等子系統)性能的突飛猛進,硬盤的接口傳輸速率已經越來越體現出其在整個計算機系統中的瓶頸作用,硬盤接口越來越受到人們的關註。
1,最早的硬盤接口是ST-506/412接口,是希捷開發的壹種硬盤接口。使用這種接口的第壹批硬盤是希捷ST-506和ST-412。ST-506接口使用起來相當簡單。它不需要任何特殊的線纜和連接器,但它支持的傳輸速度很低。所以這個接口在1987左右基本被淘汰了,大部分使用這個接口的老硬盤容量都在200MB以內。早期IBM PC/XT和PC/AT機器使用的硬盤是ST-506/412硬盤或MFM硬盤,MFM(modified frequency modulation)指的是壹種編碼方案。
2.繼ST-506/412接口之後,又發布了ESD(增強型小驅動接口)接口,由邁拓公司在1983開發。它的特點是編解碼器放在硬盤本身,而不是控制卡上,理論傳輸速度是上面提到的ST-506的2~4倍,壹般可以達到10Mbps。但其成本較高,與後來的IDE接口相比並無優勢,因此在90年代後被淘汰。
3.IDE和EIDE之間的接口。IDE(Integrated Drive Electronics)的本意其實是指集成了控制器和盤體的硬盤驅動器。我們常說的IDE接口也叫ATA(高級技術附件)接口。現在PC用的硬盤大部分都是IDE兼容的,用壹根線和主板或者接口卡連接就行了。將盤體與控制器集成在壹起,減少了硬盤接口中線纜的數量和長度,增強了數據傳輸的可靠性,使硬盤更容易制造,因為制造商不再需要擔心自己的硬盤是否兼容其他制造商生產的控制器,用戶安裝起來也更方便。
4.ATA-1(IDE)接口。ATA是最早的IDE標準的正式名稱,IDE實際上是指硬盤本身連接到硬盤接口。ATA在主板上有壹個插座,支持壹個主設備和壹個從設備。每臺設備的最大容量為504MB。ATA最初支持的PIO-0 EIDE(程控I/O-0)只有3.3MB/s,而ATA-1 * * *規定了三種PIO模式和四種DMA模式(實際中沒有應用)。
5.ATA-2(EIDE增強型IDE/快速ATA)接口,是ATA-1的擴展。增加了兩種PIO和兩種DMA模式,最大傳輸速率提升至16.7MB/s,並引入了LBA地址轉換模式,突破了舊BIOS 504 MB的固有限制,最高支持8.1GB。如果您的計算機支持ATA-2,您可以在CMOS設置中找到(LBA,邏輯塊地址)或(CHS,柱面,磁頭,扇區)的設置。它的兩個插座可以分別連接壹個主設備和壹個從設備,從而支持四個設備,兩個插座也分為主插座和從插座。通常速度最快的硬盤和光驅可以放在主插口,不太重要的設備可以放在從插口。這種放置對於486和早期的奔騰計算機是必要的,這樣主插座可以連接到快速PCI總線,而從插座可以連接到較慢的ISA總線。
從以上硬盤的歷史發展可以看出,硬盤總是朝著更大容量、更高速度、運行更穩定的方向發展。過去如此,現在如此,將來也是如此。
下壹代記錄技術展望
點陣介質記錄
磁頭的寫入單元是由磁性粒子組成的磁性單元。同壹磁道上極性相反的相鄰磁單元之間的邊界稱為磁變,以比特單元是否包含磁變來記錄數據。需要準確檢測磁轉變,避免超順磁效應的影響。減小寫入單元的尺寸是提高存儲密度的方法之壹,這就是點陣介質技術。
其基本原理是產生小尺寸、有序排列的“單疇磁島”作為寫入單元,這種技術的存儲密度可以達到傳統垂直記錄的兩倍左右。而且由於每個島都是單磁疇,晶格介質的熱穩定性也很好,幾乎不會受到超順磁性效應的影響。
現在光刻技術已經可以制造磁島,需要電子束刻蝕技術和納米壓印復制技術。前者用於制作後者的模板,後者將圖案復制到硬盤的基板上。在磁轉換過程中,數據寫入後,磁島必須保持單疇,這樣數據才不會丟失。所以除了制造技術的突破,還需要磁頭技術的配合。目前,點陣介質記錄技術需要大量的實際研究。
熱輔助磁記錄
使用上述具有高矯頑力的磁性介質可以進壹步減小磁性顆粒的尺寸。過去的技術之所以沒有廣泛應用,是因為使用這種介質時,磁頭寫入需要很強的磁場,這不僅造成磁頭制造困難,而且對相鄰區域的數據穩定性也有壹定的影響。
現在,壹種新的記錄方法可以有效地解決這個問題——熱輔助磁記錄。其原理是利用激光作為輔助,在寫入介質時,利用激光照射寫入點,使磁頭能夠利用熱能,從而在磁場強度較小的情況下順利進行寫入操作。難點在於需要使用超細激光束,普通激光無法滿足需求。實驗室中流行的方法是使用近場光。
該技術理論上可將存儲密度提高到5Tbit/平方英寸,是傳統垂直記錄技術存儲密度極限的10倍,目前仍處於基礎研究階段。