硬盘的基本知识(一)

    尽管硬盘不能用摩尔定律来给他定义发展历程，但是更新换代是肯定必不可少的，不管是自身的发展需要也好，还是其它设备给硬盘行业的间接施压也好我们总是需要看到发展看到进步。

    硬盘是一个半导体与机械的集合体所以他的发展并不能如半导体那样迅猛，虽然我们仍然看到的是一个技术稳步发展的局面，但是硬盘技术又开始前进了，并且加大了步伐。

    因为太多的周边发展已经将硬盘推到了一个不得不进行革命的悬崖边上，不光是接口速度，还有硬盘的容量。我们的宽带的发展，千兆网卡平民化应用。DVD影音文件，刻录机的兴起也都很快可以将我们的现有硬盘蚕食待尽，难说等HDTV普及的时候又会是一个什么样的格局。

    硬盘要走的路还任重而道远，他并没有像显卡“兔子”那样跑的那么快，还有的时间坐下来休息，尽管如此相信伴随着我们生活质量的提高硬盘也不会辜负我们对她的期望。

    昨天：硬盘的发展简史

    1956年9月：第一块硬盘诞生

    IBM的公司的一个工程小组将世界上首个“硬盘”展示给了大家，它并不是我们现在所说的完整意义上的硬盘，它仅仅是一个磁盘储存系统，现在来看较为落后的机械组件，庞大的占地面积，不由让人胆寒。他的名字叫做IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control）。

    史上第一块硬盘

    他的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，大家别看他个子比较大，以为容量就吓人，其实他不过才有5M的空间。一共使用了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，并且堆叠在一起，通过一个传动轴承是他可以顺利的工作（真想看看那个时候的电机有多大。）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。

    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，推出之后便让人大为震惊，不光是因为他的技术理念，因为有了他才有了后来的温彻斯特，还有他的价格，当时推出的售价是35，000美元，平均每M要有7000美元的成本，想想现在我们真实太幸福了，每M连7分的成本都用不了。就是由此开始硬盘的发展之路。

    1968年："温彻斯特"技术横空出世

    IBM颠覆了之前自己的设计，重新提出了“温彻斯特”（Winchester）技术的可行性，这次的提出的技术则奠定了以后硬盘所发展的方向，。“温彻斯特”技术的精隋在于提出了：“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”，这也同样是我们现在硬盘所走的道路。

    温彻斯特技术的主要内容还有是：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。而这种设计的磁头与磁盘是一一对应的，磁头读出的就是它本身写入的，信噪比等等都比从前好很多，因此存储密度得到了提高，存储容量同样也随之增加了。“温彻斯特(Winchester)”技术的发明，无疑是为现在的硬盘发展打下了一个很好的契机。就是现在的上百G的硬盘仍然在使用这种“技术”，在5年之后也就是1973年IBM终于推出了使用温彻斯特技术的第一块硬盘，型号为3340，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)，每张盘片容量为30MB。并且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。

    1973年：第一块"温彻期特"硬盘诞生

    在这一年，IBM公司制造出第一台采用"温彻期特"技术的硬盘，成功实现技术到产品的转换，实现硬盘制造的一大突破，奠定硬盘技术的发展有了正确的结构基础。它仍是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，但仍没有脱离"温彻斯特"硬盘的工作模式，依然使用着当时的许多技术，因此"温彻斯特硬盘"可称为"现代硬盘之父"。
现在大家所用的硬盘大多是此技术的延伸。
　　
    1979年：IBM发明薄膜磁头

    IBM公司再次走在硬盘开发技术的前列，发明了薄膜磁头（Thinfilm Head），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。

    同年，IBM的两位员工 AlanShugart和FinisConner离开IBM后成立了希捷公司(Shugart Technology公司，也就是后来的Seagate希捷公司)开发了像5.25英寸软驱那样大小的硬盘驱动器。次年，希捷发布了第一款适合于微型计算机使用的硬盘，容量为5MB，体积与软驱相仿。

    80年代末期：IBM发明了MR磁头

    IBM又一次为电脑行业做出了巨大的贡献，推出了名为MR HEAD（（Magneto Resistive)）的东西，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每英寸20MB的容量提高了数十倍，他工作方式在于将读写两个磁头分开，读写磁头不再具电感特性，而是对磁场变化相当敏感的电阻特性磁头。

    另外，不再受限于磁场切割速度的问题，而可以针对读写的不同特性来进行适应以达到最佳状态，因此可以突破薄膜磁头在磁盘密度的瓶颈，大幅度提升磁盘的密度。另外，MR磁头是通过阻值变化而并不是电流变化来感应信号的幅度，因而对信号变化相当敏感，读取数据的准确性也大大的得到提高提高。并且由于读取的信号幅度与磁道宽窄无关，所以磁道可以做得很窄，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磁头的先进之处，也是后来被广泛应用的原因。

    1991年：IBM生产3.5英寸的硬盘，硬盘的容量首次达到了1GB　

    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。硬盘的发展逐渐加快了脚步，真正的步入了G时代，IBM公司这样的业界巨头作出这样的产品（0663-E12）其实一点也不让人觉得奇怪。这款硬盘应用了先进的MR磁头，当然他不光是打破了G的硬盘记录这个简单，同时它还是首个3.5寸的硬盘。由此3.5寸也成为了现代台式计算机的结构标准。

    90年代后期：GMR磁头技术问世

    GMR是GiantMagnetoresistive的缩写，中文名称被我们叫做巨磁阻磁头，他与MR磁头同样是采用了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，但唯一的不同之处在于巨磁阻磁头使用了磁阻效应（关于磁阻效应我想我不用多做介绍上过大学的朋友估计对这个磁电效应的分枝是很清楚的）更好的材料和多层薄膜结构，所以他更增强了读取的敏感度，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)，