硬碟發展史之機械硬碟

2021-10-15 00:02:28 字數 2952 閱讀 2352

據說,要充分了解乙個行業、一款產品、一種文化最好的方式就是了解它的歷史。ssdfans們如此熱衷於ssd,自然會對它的前世今生非常感興趣。ssd逐漸取代了傳統的機械硬碟,占領市場,或許可以說機械硬碟就是它的前世吧。不如今天就借歷史的眼光,來挖掘一下硬碟的發展史。

在ssd出現之前,所有的計算機都是安裝的機械硬碟,機械硬碟的誕生自然是為了解決資料儲存問題。

世界上第一塊硬碟誕生於2023年,名為ibm 350 ramac(random access method of accounting and cotrol),由ibm設計並製造。它和現代意義上的硬碟還是有很大區別的,這體現在它龐大的占地面積和現在看起來落後的機械組建。這款產品使用了50張24英吋的表面塗有磁漿的碟片,而儲存容量僅為5mb,但這在當時也足以令人震驚。

2023年,ibm成功研發出溫徹斯特技術,這一技術奠定了之後硬碟的發展方向。溫徹斯特技術的主要內容包括:**將磁頭、碟片、主軸等運動部分密封起來,形成乙個頭盤組合件(hda),密封狀態保證了內部元件不會受到灰塵汙染;磁頭懸浮快採用小型化輕浮力的磁頭浮動塊,盤面塗潤滑劑,實行接觸起停。**即碟片不轉時,磁頭停靠在碟片上,碟片轉速達到一定高度是,磁頭浮起,與碟片保持一定距離。其精髓在於提出了:「密封、固定並高速旋轉的鍍磁碟片,磁頭懸浮在高速轉動的碟片上方,而不與碟片直接接觸,避免摩擦」,現代磁碟也沿用了這一方法。

2023年,ibm發布了一款新型硬碟ibm 3340。這是ibm公司製造出的第一台採用「溫徹斯特」技術的硬碟,實現了硬碟製造的巨大突破。不過這款產品規格仍為14英吋,由兩個分離的碟片構成,每張碟片容量為30mb。在之後的發展過程中,硬碟容量雖然擴大了不知多少倍,但一直沿用「溫徹斯特」硬碟的工作模式,可以說「溫徹斯特硬碟」是「現代硬碟之父」。

2023年,ibm發明了薄膜磁頭(thinfilm head)技術,這項技術能顯著減少磁頭和磁片的距離,為進一步縮小硬碟體積、增大容量、提高讀寫速度提供了可能。同年,ibm推出ibm3370,儲存容量達571mb。

ibm 又一次向前邁進了一大步,推出了一款名為mr head(magneto resistive)的產品,這種磁頭在讀取資料時對訊號變化相當敏感,使得碟片的儲存密度能夠比以往提高數十倍,他工作方式在於將讀寫兩個磁頭分開,讀寫磁頭不再具電感特性,而是對磁場變化相當敏感的電阻特性磁頭。

mr磁頭是通過阻值變化而並不是電流變化來感應訊號的幅度,因而對訊號變化相當敏感,讀取資料的準確性也大大提高。並且由於讀取訊號的幅度與磁軌寬窄無關,所以磁軌可以做得很窄,從而提高了碟片密度,達到200mb/平方英吋,而使用傳統的磁頭只能達到20mb/平方英吋,這也是mr磁頭的先進之處,因此,這一技術後來也被廣泛應用。

2023年,ibm推出來容量為1gb的3.5英吋硬碟——0663-e12,這款硬碟使用了mr磁頭,使普通使用者使用的硬碟容量首次達到了1gb,標誌著硬碟進入gb時代。

gmr(giantmagnetoresistive)和mr磁頭一樣,採用了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,不同之處在於,巨磁阻磁頭使用了磁阻效應更好的材料和多層薄膜結構。如果說mr磁頭能夠達到35gb每平方英吋的儲存密度,那麼使用gmr之後,儲存密度可以達到1040gb每平方英吋,相對於以前提高了8倍之多,這使硬碟的儲存密度又上了乙個台階。

2023年,邁拓(maxtor)推出了其diamondmax40產品,即鑽石九代,單碟容量高達10.2gb。這促使了大容量硬碟的誕生,也加快了硬碟發展的腳步,直到2023年,經歷了一些波折之後,基本上達到民用硬碟乙個暫時的頂峰。

2000 年2月23日,希捷又推出轉速高達15000rpm的cheetah x15系列硬碟,其平均尋道時間只有3.9ms,這可算是當時世界上最快的硬碟了,同時它也是到目前為止轉速最高的硬碟。當時來講家用硬碟已經開始攀比速度,希捷的這次scsi速度革命除了樹立自己在scsi行業中形象之外,還有就是要徹底拉開scsi硬碟與ide家用硬碟之間的差別,以來保證 scsi硬碟在行業中的地位和利潤增長點。

2000 年3月16日,ibm將自己苦心研究多年的「玻璃碟片」拿出檯面,並且推出了兩款採用這個碟片的硬碟,deskstar 75gxp及deskstar 40**,其中deskstar 75gxp系列產品的最高容量達75gb,是當時最大容量的硬碟,而deskstar 40**的資料儲存密度則高達14.3十億資料位/每平方英吋,這再次涮新資料儲存密度世界記錄。這兩款硬碟均使用玻璃取代傳統的鋁作為碟片材料,這能為硬碟帶來更大的平滑性及更高的堅固性,而玻璃材料在高轉速狀態下具有更高的穩定性。

不過可惜的是,兩年之後騰龍系列的硬碟紛紛出現問題,暴露出了玻璃碟片的嚴重質量缺陷。雖然此時ibm開始懸崖勒馬,開始當騰龍5推出的時候繼續採用了鋁質碟片,卻無法挽回這一品牌帶給消費者的心理陰影。

2023年5月,ibm發布「仙塵」技術(pixie dust),這種技術通過一種名為afc的抗鐵磁耦合介質,在硬碟內部儲存資料的盤面上加上一層薄薄的釕元素。它能夠克服當儲存裝置的儲存密度到達一定限度的時候所出現的超磁效應。這樣磁碟的儲存密度就能進一步上公升,能使磁碟儲存更多的資料

2023年,日立推出其第一款突破tb級容量的硬碟,利用了垂直記錄技術,在磁碟區域密度達到極限,磁碟容量受到超順磁效應限制的情況下,實現了磁碟容量的進一步提公升。

隨著固態硬碟的興起,機械硬碟似乎大勢已去,而且受制於物理規則,機械硬碟的瓶頸難以突破,從2023年起,機械硬碟的發展幾乎停滯了,各大廠商也紛紛將注意力轉向固態硬碟,但近年來,隨著儲存需求增大,又有人打起了機械硬碟的主意。畢竟和固態硬碟相比,機械硬碟存在著**和容量上的優勢。希捷宣布的幾項技術:熱輔助磁記錄儲存技術(hamr)、多致動器技術(multi-actuator)都是致力於提公升機械硬碟效能。

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