硬盘关键技术发展史.docx

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硬盘关键技术发展史

 硬盘技术发展史

     尽管硬盘不能用摩尔定律来给她定义发展历程，但是更新换代是必定必不可少，不论是自身发展需要也好，还是其他设备给硬盘行业间接施压也好咱们总是需要看到发展看到进步。

     硬盘是一种半导体与机械集合体因此她发展并不能如半导体那样迅猛，虽然咱们依然看到是一种技术稳步发展局面，但是硬盘技术又开始迈进了，并且加大了步伐。

     由于太多周边发展已经将硬盘推到了一种不得不进行革命悬崖边上，不光是接口速度，尚有硬盘容量。

咱们宽带发展，千兆网卡平民化应用。

DVD影音文献，刻录机兴起也都不久可以将咱们既有硬盘蚕食待尽，难说等HDTV普及时候又会是一种什么样格局。

     硬盘要走路还任重而道远，她并没有像显卡“兔子”那样跑那么快，尚有时间坐下来休息，尽管如此相信随着着咱们生活质量提高硬盘也不会辜负咱们对她盼望。

硬盘发展简史

1956年9月：

第一块硬盘诞生

      IBM公司一种工程小组将世界上首个“硬盘”展示给了人们，它并不是咱们当前所说完整意义上硬盘，它仅仅是一种磁盘储存系统，当前来看较为落后机械组件，庞大占地面积，不由让人胆寒。

她名字叫做IBM350RAMAC（RandomAccessMethodofAccountingandControl）。

咱们可以看到图中左边那个机轨，中间一种圆柱体容器，就是咱们当前硬盘盘片雏形。

1968年：

"温彻斯特"技术横空出世

     IBM颠覆了之前自己设计，重新提出了“温彻斯特”（Winchester）技术可行性，这次提出技术则奠定了后来硬盘所发展方向，。

“温彻斯特”技术精隋在于提出了：

“密封、固定并高速旋转镀磁盘片，磁头沿盘片径向移动，磁头悬浮在高速转动盘片上方，而不与盘片直接接触”，这也同样是咱们当前硬盘所走道路。

     温彻斯特技术重要内容尚有是：

头盘组合件，磁头、盘片、主轴等运动某些密封在一种壳体中，形成一种头盘组合件（HDA），与外界环境隔绝，避免了灰尘污染。

磁头浮动块，采用小型化轻浮力磁头浮动块，盘片表面涂润滑剂，实行接触起停。

即寻常盘片不转时，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浮动间隙。

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     这样简化了机械构造，缩短了起动时间。

而这种设计磁头与磁盘是一一相应，磁头读出就是它自身写入，信噪比等等都比从前好诸多，因而存储密度得到了提高，存储容量同样也随之增长了。

“温彻斯特（Winchester）”技术创造，无疑是为当前硬盘发展打下了一种较好契机。

就是当前上百G硬盘依然在使用这种“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第一块硬盘，型号为3340，它采用14英寸规格，由两个分离盘片构成（一种固定和一种可移动），每张盘片容量为30MB。

并且硬盘初次使用了封闭内部环境，并进一步发展了气动学磁头技术，将磁头与盘片之间距离缩短到了17微英寸。

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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"技术硬盘，成功实现技术到产品转换，实现硬盘制造一大突破，奠定硬盘技术发展有了对的构造基本。

它仍是14英寸规格，由两个分离盘片构成（一种固定和一种可移动），每张碟片容量为30MB。

温彻斯特"硬盘初次使用了封闭内部环境，并进一步发展了气动学磁头技术，将磁头与盘片之间距离缩短到了17微英寸。

今天硬盘容量虽然高达上百GB，但仍没有脱离"温彻斯特"硬盘工作模式，依然使用着当时许多技术，因而"温彻斯特硬盘"可称为"当代硬盘之父"。

当前人们所用硬盘大多是此技术延伸。

1979年：

IBM创造薄膜磁头

     IBM公司再次走在硬盘开发技术前列，创造了薄膜磁头（ThinfilmHead），为进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度提供了也许。

      同年，IBM两位员工AlanShugart和FinisConner离开IBM后成立了希捷公司（ShugartTechnology公司，也就是日后Seagate希捷公司）开发了像5.25英寸软驱那样大小硬盘驱动器。

次年，希捷发布了第一款适合于微型计算机使用硬盘，容量为5MB，体积与软驱相仿。

80年代末期：

IBM创造了MR磁头

     IBM又一次为电脑行业做出了巨大贡献，推出了名为MRHEAD（（MagnetoResistive））东西，这种磁头在读取数据时对信号变化相称敏感，使得盘片存储密度可以比以往每英寸20MB容量提高了数十倍，她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，而是对磁场变化相称敏感电阻特性磁头。

     此外，不再受限于磁场切割速度问题，而可以针对读写不同特性来进行适应以达到最佳状态，因而可以突破薄膜磁头在磁盘密度瓶颈，大幅度提高磁盘密度。

此外，MR磁头是通过阻值变化而并不是电流变化来感应信号幅度，因而对信号变化相称敏感，读取数据精确性也大大得到提高提高。

并且由于读取信号幅度与磁道宽窄无关，因此磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，达到200MB/平方英寸，而使用老式磁头只能达到20MB/平方英寸，这也是MR磁头先进之处，也是日后被广泛应用因素。

1991年：

IBM生产3.5英寸硬盘，硬盘容量初次达到了1GB　

     1991年IBM生产3.5英寸硬盘使用了MR磁头，使硬盘容量初次达到了1GB，从此硬盘容量开始进入了GB数量级。

硬盘发展逐渐加快了脚步，真正步入了G时代，IBM公司这样业界巨头作出这样产品（0663-E12）其实一点也不让人觉得奇怪。

这款硬盘应用了先进MR磁头，固然她不光是打破了G硬盘记录这个简朴，同步它还是首个3.5寸硬盘。

由此3.5寸也成为了当代台式计算机构造原则。

90年代后期：

GMR磁头技术问世

     GMR是GiantMagnetoresistive缩写，中文名称被咱们叫做巨磁阻磁头，她与MR磁头同样是采用了特殊材料电阻值随磁场变化原理来读取盘片上数据，但唯一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简介上过大学朋友预计对这个磁电效应分枝是很清晰）更好材料和多层薄膜构造，因此她更增强了读取敏感度，相似磁场变化能引起更大电阻值变化，从而可以实现更高存储密度，既有MR磁头可以达到盘片密度为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10GBATA硬盘面世

      1999年这是咱们与历史产生隔膜一年相信不少电脑兴趣者都是从这年后来才开始接触电脑，然而在这之前硬盘还始终在6.4G左右打转。

始终没有新突破，然而就在这年知名硬盘公司Maxtor，也就是迈拓推出了她DiamondMax40产品，也就是钻石九代。

单碟磁盘容量达到了10G这样前所未有状况（当前看似乎有些可笑了）也就是这样状况促使了大容量硬盘诞生。

从此硬盘发展脚步又开始放快，始终不断歇到了。

经历了价格波动，接口波动，电机转速等等。

基本已经将咱们带入了一种民用硬盘暂时顶峰状态。

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高速硬盘问世；新材质硬盘诞生

      年2月23日，希捷又推出转速高达15000RPMCheetahX15系列硬盘，其平均寻道时间只有3.9ms，这可算是当时世界上最快硬盘了，同步它也是到当前为止转速最高硬盘。

当时来讲家用硬盘已经开始攀比速度，希捷这次SCSI速度革命不外乎，树立自己在SCSI行业中形象之外，尚有就是要彻底拉开SCSI硬盘与IDE家用硬盘之间差别，以来保证SCSI硬盘在行业中地位，同自己利润增长点。

      CheetahX15系列硬盘性能的确让人YY，就是当前也可以说YY限度不减当年，她相称于阅读一整部Shakespeare只花.15秒。

此系列产品内部数据传播率高达48MB/s，数据缓存为4~16MB，支持Ultra160/mSCSI及FibreChannel（光纤通道），这将硬盘外部数据传播率提高到了160MB~200MB/s。

总得来说，希捷此款CheetahX15系列将硬盘性能提高到了一种新里程碑。

      年3月16日又到了盘片革命时间了，IBM将自己苦心研究近年“玻璃盘片”拿出来台面，并且推出了两款采用这个盘片硬盘这就是IBMDeskstar75GXP及Deskstar40GV此两款硬盘均使用玻璃取代老式铝作为盘片材料，这能为硬盘带来更大平滑性及更高结实性。

      此外玻璃材料在高转速时具备更高稳定性。

此外Deskstar75GXP系列产品最高容量达75GB，是当时最大容量硬盘，而Deskstar40GV数据存储密度则高达14.3十亿数据位/每平方英寸，这再次涮新数据存储密度世界记录。

然而好景不长，这为之后IBM倒掉埋下了伏笔，时隔两年之后腾龙系列硬盘纷纷浮现问题，暴露出了玻璃盘片严重质量缺陷。

虽然此时IBM开始悬崖勒马，开始当腾龙5推出时候继续采用了铝质盘片。

但这些都无法挽救这个品牌给消费者所带来心理阴影。

作了几十年老大一失足成千古恨阿。

至今不得不将硬盘部门转手日立了。

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新磁头技术，仙尘技术

      此时所有硬盘几乎均采用GMR，该技术当前最新为第四代GMR磁头技术。

此外尚有一种叫做TMR（tunnelingmagnetoresisitive）磁头技术，该技术是由TDK公司采用TMR薄膜试制成功，并制造出了硬盘设备。

据悉，该TMR磁头再生输出以及面密度均与GMR磁头相似。

     同年５月，IBM发布“仙尘”技术（PixieDust），这种技术通过一种名为AFC抗铁磁耦合介质，在硬盘内部存储数据盘面上加上薄薄一层钌元素。

它可以克服当存储设备存储密度到达一定限度时候所浮现超磁效应。

这样磁盘存储密度就能进一步上升，能使磁盘存储更多数据。

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转速、容量和接口巨大突破

     转速：

相比起其她技术参数，IDE硬盘主轴转速自从由5400RPM发展到7200RPM之后就似乎到了极限，以至于让人以为7200RPM就是IDE硬盘终极转速。

进入，咱们看到5400转硬盘由于受到7200转硬盘价格压迫以及自身性能劣势似乎已经走到了尽头，一种时代终结时候暗示着另一种时代开始呢？

西数名为RAPTOR万转SATA硬盘发布打破了近年以来沉静，10000RPM设计使这款硬盘超越了当前7200转硬盘发展潜能，定必会将桌面硬盘发展推向一种新高峰，让咱们拭目以待！

     碟片与容量：

世界上第一块温彻斯特硬盘IBM3340容量是60M，而今天主流硬盘容量大概是它1000倍。

虽然单从速度衡量，当今主流存储设备发展并不能让人满意，与人们盼望依然存在不少差距，但另一方面咱们也不能否定了存储设备正在不断进步，并且进步幅度越来越大。

在这一年里，咱们很高兴看到了硬盘在容量方面获得了长足进步，这归功于磁介质存储技术在存储密度方面突破。

一年内硬盘单碟容量从40GB提高到了80GB，整整翻了一番，其速度绝不亚于摩尔定律。

更令人兴奋是，在迈拓BigDrive技术突破了137GB容量限制之后，当前桌面硬盘容量记录已经达到了200GB（Maxtor针对数据服务用途MaXLine系列更达到300GB），对于普通顾客而言这绝对算得上是“海量”了。

但遗憾是容量和速度这两大要素在存储设备身上是相对独立，彼此之间关系不大，因此咱们看到主流硬盘外部数据传播率提高在10MB/s以内，与容量提高幅度相比实在有些说但是去。

正如咱们前面所说，存储设备要想有所突破就必要在技术上有所创新。

      接口：

为了在速度上实现突破，咱们迎来了SerialATA。

SerialATA是今年硬盘业界焦点，这项由Intel和Seagate两大巨头牵头接口技术与老式并行ATA技术相比有着明显优势。

鉴于“服役”了超过IDE接口无论在寻址能力还是在传播带宽方面都接近了技术极限，为了为硬盘速度进一步提高扫清障碍，发展将来硬盘传播接口十分重要。

SerialATA高频率、大容量和高带宽特点是将来硬盘发展所必要，有望解决将来几年内硬盘传播界面问题。

与接口发展一日千里相比，让人感到遗憾是，在这一年里咱们并没有看到任何在存储介质和磁头技术上突破，毕竟这才是束缚硬盘发展核心所在。

但愿今年业界能让咱们有所惊喜。

      缓存：

相信一年之前没有人会想到小小缓存在硬盘性能上会扮演如此重要角色。

西数大胆尝试获得了意想不到成功，也给各大厂商带来了较好借鉴。

毕竟要从磁头、介质这些核心某些去提高硬盘性能需要耗费更多技术力量，而恰当增大缓存容量不但简朴可行，并且成本方面也不会有太大增长，但性能提高却十分明显。

酷鱼V，IBM180GXP，尚有金钻9都提供了8MB缓存设计，固然少不了尚有西数JB系列。

8MB缓存硬盘大有普及高性能桌面系统趋势，它全面铺开相信会给顾客带来一种全新速度冲击。

计算机历史上最长寿技术架构：

“温彻斯特”

      早在1956年，国际商用机器公司（IBM）创造了世界上第一种磁盘存储系统IBM350RAMAC，这个只有5MB存储设备却拥有50个24英寸盘片。

在那个时代，RAMAC是令人吃惊计算机设备——就其笨拙限度而言，在今天毫无疑问也是令人吃惊。

      1973年，IBM研制成功了一种新型硬盘IBM3340。

这种硬盘拥有几种同轴金属盘片，盘片上涂着磁性材料。

它们和可以移动磁头共同密封在一种盒子里面，磁头能从旋转盘片上读出磁信号变化--这就是咱们今天是用硬盘祖先，IBM把它叫做温彻斯特硬盘。

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    “温彻斯特”这个名字尚有个小小来历。

IBM3340拥有两个30MB存储单元，而当时一种很有名“温彻斯特来复枪”口径和装药也正好包括了两个数字“30”。

于是这种硬盘内部代号就被定为“温彻斯特”。

      温彻斯特硬盘采用了一种了不起技术：

它磁头并不与盘片接触。

可以想象，如果要提高存取数据速度，硬盘盘片就应当越转越快。

但是如果磁头与盘片接触，那么无论采用什么材料都不也许胜任这种工作。

技术人员想到让磁头在盘片上方“飞行”，与盘片保持一种非常近距离。

这个想法是可行，由于盘片高速旋转会产生流动风，只要磁头形状适当，它就能像飞机同样飞行。

这样，盘片就能旋转不久而不必紧张磨擦导致劫难。

磁头被固定在一种能沿盘片径向运动臂上。

由于磁头相对盘片高速运动，并且两者距离很近，哪怕是一丁点灰尘也会导致磁盘损坏。

因此，盘片、磁头和驱动机构被密封在了一种盒子里。

     1980年，希捷（Seagate）公司制造出了个人电脑上第一块温彻斯特硬盘，这个硬盘与当时软驱体积相仿，容量5MB（可以想象，这种容量在今天什么也做不了，但是在当时对于个人电脑却是个天文数字）。

硬盘容量提高依赖于磁头敏捷度。

如果磁头越敏捷，就能在单位面积区域上读出更多信息。

80年代硬盘使用所谓薄膜磁头，日后，研究人员找到了一种材料，这种材料电阻能随磁场变化而变化，这就是当前通用“磁阻”磁头。

高敏捷度磁头为高密度存储提供了也许。

　　今天，尽管咱们硬盘可以储存数十甚至上百GB信息，它们实质与1973年IBM创造温彻斯特硬盘没有区别。

那个盛有高速旋转碟子方盒，依然是迅速大量存取数据最佳选取。

某些老硬盘图片

20M@1979

446M@1981（富士通制造10.5寸硬盘，3600转，446MB容量，81年产品）

400M@1982（NEC制造8寸硬盘，3000转，400MB容量，82年出品）

2.7G@1983（NEC制造14寸硬盘DKU800，3620转，2.7GB容量）

2.2G@1987

2.8G@1992（富士通8寸硬盘，3600转，2.8GB容量，92年出品）

2.5寸60G@.4 

历史上第一台内置硬盘PC