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硬碟技術發展路程漫談

計算機硬體 閱讀(1.55W)

溫徹斯特,磁記錄不得不說的名字

硬碟技術發展路程漫談

要說到硬碟等磁記錄儲存裝置,溫徹斯特技術是不得不提的名詞。這個技術的誕生奠定了磁儲存裝置構造的基礎。或許誇張一點,如果沒有溫徹斯特技術,或許我們就無法見到今天的硬碟等各種磁儲存裝置。那究竟什麼是溫徹斯特技術?事實上徹斯特技術是一系列系統設計的統稱,它的主要內容有:1.磁頭、碟片、主軸等運動部分密封在一個殼體中,形成一個頭盤組合件(HDA),與外界環境隔絕,避免了灰塵的汙染。2.採用小型化輕浮力的磁頭浮動塊,碟片表面塗潤滑劑,實行接觸起停。即平常碟片不轉時,磁頭停靠在碟片上,當碟片轉速達一定值時,磁頭浮起並保持一定的浮動間隙。這樣簡化了機械結構,縮短了起動時間。採用溫徹斯特技術,磁頭與磁碟是一一對應的,磁頭讀出的就是它本身寫入的,信噪比等等都比可換的要好,因此儲存密度提高了,儲存容量也增加了。

IBM自3340系列硬碟開始使用溫徹斯特技術,後來IBM又推出了改進之後的小型硬碟驅動器,安裝在當時IBM推出的62-PC產品上。隨著時代的變遷,CDC公司和日本NEC等也相應推出了20.3釐米直徑碟片的硬碟驅動器。隨後儘管硬碟幾經變遷,但外觀和內部構造和原理都同這些硬碟驅動器沒有太大的區別。

儘管溫徹斯特技術解決了磁儲存的若干問題,但是其本身依然受到碟片製造工藝的制約。好在人們開發出了一種表面濺射工藝來為鋁碟片進行塗層。通過這樣的工藝,能夠製造出表面非常光滑的碟片,這樣就能顯著提高硬碟的儲存密度。

儲存密度,硬碟不懈追求的目標

縱觀硬碟的發展歷史,我們不難看出硬碟的製造商們一直在追求兩個目標,那就是速度和儲存密度。如何在有限的空間內容納下更多的資料是廠商們頭痛的問題。既然硬碟是磁儲存裝置,那開發更加靈敏的磁頭和提供更加清晰的訊號就成了提高儲存密度的關鍵。於是我們看到了MR(磁阻)磁頭和GMR(巨磁阻)磁頭。GMR巨磁阻磁頭與MR磁頭一樣,是利用特殊材料的電阻值隨磁場變化的原理來讀取碟片上的資料,但是GMR磁頭使用了磁阻效應更好的`材料和多層薄膜結構,比MR磁頭更為敏感,相同的磁場變化能引起更大的電阻值變化,實現更高的儲存密度。在準確識別訊號方面,我們還擁有了PRML?Partial Response Maximum Likelihood,區域性相應最大相似性?讀取技術。

SATA、SCSI、PATA,三大介面之爭

如果問現今硬碟技術的焦點是什麼,那毫無疑問的是SCSI、SATA(序列ATA)和PATA(並行ATA)之間的爭奪。先讓我們來看看SCSI,SCSI就是指Small Computer System Interface?小型計算機系統介面?,它最早研製於1979年,原是為小型機研製出的一種介面技術。目前SCSI有眾多的延伸規格,其中包括了:SCSI-1、SCSI-2、Fast SCSI、Wide SCSI、ULTRA SCSI、Ultra Wide SCSI、ULTRA 2 SCSI、WIDE ULTRA 2 SCSI、Ultra 160/m SCSI、Ultra320 SCSI。SCSI相對於其他標準有著適應面廣,能夠連線15個裝置,能夠提供多工操作特性,CPU佔用率低,具有高頻寬等優勢,牢牢地佔據著高階硬碟介面的統治地位。

再讓我們來看看PATA(並行ATA)。作為IDE裝置的標準介面,PATA的設計之初便是為了提供一種廉價、快速簡單的裝置介面。PATA介面發展到今天最高傳輸率已經達到了133Mbps。但是讓人頭痛的寬大電纜和較低的效能使人們最終將其拋棄。但是毫無疑問,儘管PATA已經略顯過時,但是PATA產品佔據著絕大部分硬碟市場。

最後讓我們看看SATA介面。SATA全稱是Serial ATA介面,就是序列ATA介面的意思。顧名思義,SATA與PATA最大的不同就在於SATA是序列的。SATA標準1.0的傳輸率為150Mbps,儘管對比PATA沒有大幅的增加,但是因為其序列的工作原理,使得SATA的效率在很多情況下能夠超越PATA,而SATA採用的6pin的序列電纜,也有效地解決了PATA介面連線電纜過寬阻礙機箱散熱的問題。

縱觀三種硬碟介面,PATA逐步被SATA取代已經是必然的趨勢,剩下的只是個時間問題。而SCSI因為其自身的優勢,恐怕地位一時間難以動搖。同時SCSI的倡導廠商也開始著手製定序列SCSI標準,或許到時候序列SCSI全面取代SCSI接口才是真正的大勢所趨。