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[性能越来越强的普通硬盘]
世界上第一款像硬盘的IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control)磁盘诞生在1957年,它从原理和构造上和现代硬盘已比较一致。IBM 350它的总容量只有5MB,其由50个直径为61厘米的盘片组成,这些盘片表面都涂有一层磁性物质,被叠起来固定在一起,绕着同一个轴旋转。
盘片由一台电动机带动,只有一个磁头,磁头上下前后运动寻找要读写的磁道。盘片上每平方英寸的数据密度只有2000bit,数据处理能力为1.1KB/s。IBM 350的体积很大,比一台洗衣机还要大。
而真正意义上的现代硬盘的诞生则与“温彻斯特(Winchester)”技术有着直接关系。在1968年,影响现代硬盘发技术发展的“温彻斯特(Winchester)”技术被推出。温彻斯特技术对硬盘技术做出了重大改革。“温彻斯特”技术的特点是部件全部密封、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。
温彻斯特技术的主要内容有:头盘组合件,磁头、盘片、主轴等运动部分密封在一个壳体中,形成一个头盘组合件(HDA),与外界环境隔绝,避免了灰尘的污染。磁头浮动块,采用小型化轻浮力的磁头浮动块,盘片表面涂润滑剂,实行接触起停。即平常盘片不转时,磁头停靠在盘片上,当盘片转速达一定值时,磁头浮起并保持一定的浮动间隙。这样简化了机械结构,缩短了起动时间。
采用温彻斯特技术,磁头与磁盘是一一对应的,磁头读出的就是它本身写入的,信噪比等等都比可换的要好,因此存储密度提高了,存储容量也增加了。“温彻斯特(Winchester)”技术的发明,为现代硬盘的发展打下了最重要的一块奠基石!
但真正的第一块基于温彻斯特技术的硬盘诞生则在1973年。在1973年,第一块“温彻期特”硬盘(IBM 3340)诞生,成为现代硬盘的雏形。这款温彻期特技术的硬盘,它采用14英寸的规格,由两个分离的盘片构成(一个固定的和一个可移动的),每张碟片容量为30MB。温彻斯特硬盘首次使用了封闭的内部环境,并进一步发展了气动学磁头技术,将磁头与盘片之间的距离缩短到了17微英寸。今天的硬盘容量虽然高达上百GB,但仍没有摆脱“温彻斯特”硬盘的工作模式和技术。

1979年,IBM的两位员工AlanShugart和FinisConner离开IBM后组建了希捷公司(Shugart Technology公司,也就是后来的Seagate希捷公司),推出了像5.25英寸软驱那样大小的硬盘驱动器,在90年代后期最有名的代表产品如昆腾“大脚”硬盘系列。
80年代末期,IBM发明了MR磁头。这是IBM对硬盘发展的一项重大贡献,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。大家知道,磁头是硬盘中最昂贵的部件,也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。
传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头,但是,硬盘的读、写却是两种截然不同的操作,为此,这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性,从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头(Magnetoresistive heads),即磁阻磁头,采用的是分离式的磁头结构:写入磁头仍采用传统的磁感应磁头,读取磁头则采用新型的MR磁头,即所谓的感应写、磁阻读。
这样,在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化,以得到最好的读/写性能。另外,MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度,因而对信号变化相当敏感,读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关,故磁道可以做得很窄,从而提高了盘片密度,达到200MB/平方英寸,而使用传统的磁头只能达到20MB/平方英寸,这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。
1991年,IBM生产出了3.5英寸的硬盘0663-E12(使用MR磁头),PC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,3.5英寸的硬盘规格也由此成为现代计算机硬盘的标准规格。
90年代后期,GMR磁头技术出现。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。
1999年,单碟容量高达10GB的ATA硬盘面世。该年9月7日,Maxtor宣布了首块单碟容量高达10.2GB的ATA硬盘(DiamondMax 40,既“钻石九代”),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15000转的Cheetah X15“捷豹”系列硬盘,其平均寻道时间只有3.9ms,这可算是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。此系列产品的内部数据传输率高达48MB/s,数据缓存为4或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。希捷的此款硬盘将硬盘的性能提高到了一个新的里程碑。


