當(dāng)今電腦硬盤的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)今電腦硬盤的發(fā)展趨勢(shì)

   最近一年間，硬盤技術(shù)方面沒有什么太大的突破，容量的增加和性能的增強(qiáng)更多的來源于工藝水平的提高和設(shè)計(jì)能力的加強(qiáng)。不過SATA接口已經(jīng)順利的全面取代了PATA接口，而10000轉(zhuǎn)桌面硬盤和SATA2 接口也開始嶄露頭角。而更多的新技術(shù)則有待今后逐步投入使用，繼續(xù)提高硬盤的容量和速度。

一、新技術(shù)突破硬盤容量極限
毫無(wú)疑問，硬盤最重要的技術(shù)指標(biāo)是存儲(chǔ)容量,大多數(shù)硬盤被淘汰，不是因?yàn)閾p壞或速度不夠快，而是容量不足。硬盤容量發(fā)展主線是記錄密度的提高，記錄密度的提高不僅讓硬盤容量繼續(xù)提升成為可能，而且還可在不提高轉(zhuǎn)速的情況下提高性能，同時(shí)也讓小型、微型硬盤的應(yīng)用更加普及。盡管通過改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)可以在一定幅度內(nèi)繼續(xù)提高,但已經(jīng)接近理論極限，因此必需有新技術(shù)來支撐記錄密度的繼續(xù)提升。今后將從新型磁頭技術(shù)、新型記錄媒體技術(shù)、垂直記錄技術(shù)以及 "HAMR"熱磁技術(shù)等方面進(jìn)行發(fā)展和應(yīng)用，下面就給大家談?wù)勥@些新技術(shù)的具體情況。

單牒容量188GB 的酷魚7200.10 750GB硬盤　

目前硬盤廣泛使用GMR（巨磁阻）磁頭，利用了把盤片上的磁信息識(shí)別為電阻的MR（磁阻）效應(yīng)，單牒容量可以做到100GB以上，但很快將達(dá)到極限。目前新型磁頭技術(shù)主要有TMR磁頭和CPP磁頭等。提高硬盤記錄密度不僅要求提高讀取磁頭的性能，另一方面，記錄位縮小后更容易受到噪音的影響。為解決這種 "磁轉(zhuǎn)變"噪音，可以通過縮小粒子粒徑減少交錯(cuò)區(qū)域來解決。另外盤片的改進(jìn)也在不斷進(jìn)行，比如通過減小記錄層的膜厚度降低粒子高度，從而不會(huì)輕易受到相鄰記錄位的影響。
今后硬盤容量的提高將會(huì)越來越緩慢。因?yàn)橐呀?jīng)使用了目前磁場(chǎng)強(qiáng)度最高的磁體，通過改進(jìn)磁頭和盤片結(jié)構(gòu)提高記錄密度正在逐漸接近水平記錄方式磁體本身的極限。要突破這一極限，可以采用垂直磁記錄方式，通過使磁場(chǎng)方向垂直于盤面，不僅能夠進(jìn)一步縮小磁體粒徑，同時(shí)還能夠確保一定的體積。這種方式的另一個(gè)效果是利用相鄰記錄位的磁場(chǎng)就能使記錄位磁場(chǎng)保持穩(wěn)定。垂直磁記錄方式作為未來的高密度技術(shù)已開始被業(yè)界寄予厚望。與水平記錄方式不同，采用這種方式不必把膜設(shè)計(jì)得非常薄，還可以確保粒子的大小，避免受熱攪動(dòng)的影響。
幾年前提出的“濕盤” （wetdisk）技術(shù)，也在繼續(xù)都到關(guān)注。當(dāng)我們要把磁盤密度進(jìn)一步增大，目前以金屬薄膜盤片以及玻璃基片的"溫盤技術(shù)"便無(wú)能為力了。我們知道，當(dāng)磁盤密度達(dá)到一定程度時(shí)，信號(hào)便會(huì)變得更加微弱，并且相鄰信號(hào)之間的干擾也更為嚴(yán)重。要解決只能把磁頭進(jìn)一步貼近盤片，但目前的磁頭飛高已不到0.08微米，要進(jìn)一步令磁頭靠近盤片非常困難，因?yàn)檫@要克服磁頭抖動(dòng)及盤片細(xì)微凹凸等引起問題。為此，有人提出干脆把磁頭緊貼磁盤（Contactrecording），于是一種全新的盤片技術(shù)“濕盤”（wetdisk）被提上的研發(fā)日程，“濕盤”可以最大限度地減少磁頭與盤片的磨擦，但其中還有不少技術(shù)上與工藝上的問題有待解決。我們期待著這種新型磁盤材料的早日問世。
希捷公司則在今年發(fā)布了一種可在一平方英寸介質(zhì)上存儲(chǔ)50TB數(shù)據(jù)的技術(shù)，通過這一技術(shù)，超大容量的硬盤可能在不久的將來面世。這就是Heat Assisted Magnetic Recording（熱輔助磁記錄HAMR）的技術(shù)。這種技術(shù)使用激光熱輔助手段，通過磁記錄方式將數(shù)據(jù)記錄到高穩(wěn)定性介質(zhì)上，從而大大提高了每平方英寸的存儲(chǔ)量，使磁記錄極限進(jìn)一步超越人們的想象。HAMR結(jié)合了鐵鉑粒子自排列的磁陣列技術(shù)，將把所謂的磁記錄超順磁極限提高100倍以上，最終可以實(shí)現(xiàn)每平方英寸50 TB的存儲(chǔ)密度。具體說HAMR技術(shù)在將要記錄數(shù)據(jù)位的位置，用激光束精確地加熱介質(zhì)，就容易將數(shù)據(jù)寫到它上面了，而且隨后的快速冷卻又可以使已寫入的數(shù)據(jù)變得穩(wěn)定，從而大大提高磁盤面密度紀(jì)錄。

二、串行接口技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展
由于具備諸多優(yōu)點(diǎn)，SATA接口在今年已經(jīng)順利普及，預(yù)計(jì)其生命期為十年左右，計(jì)劃推出三代產(chǎn)品。目前使用的SATA1.0提供了150MB/s的傳輸速度。而 SATA2.0能提供300MB/s的傳輸率， SATA 3.0的速度至少可以達(dá)到600MB/s，且具備其他一些新特性，將目標(biāo)瞄準(zhǔn)了高端企業(yè)市場(chǎng)。

為真正體現(xiàn)出SATA接口優(yōu)勢(shì)，人們都期待著具有SATA 2.0特性硬盤[現(xiàn)在已正式更名為SATA Rev.2.5]的推出和應(yīng)用。但是由于種種原因具有SATA 2.0特性硬盤普及的步驟還不夠快，今年市場(chǎng)上出現(xiàn)了一些采用"SATAII"接口的新款硬盤，這里要明確一點(diǎn)，SATA II并不是真正意義上的具有SATA 2.0特性硬盤，最顯著的一點(diǎn)是，其接口速度依然保持在150MB/s 。大家知道SATA硬盤分為原生(Native)與橋接(Bridge)兩類，使用橋接方式的SATA接口，本質(zhì)上仍為PATA，實(shí)際性能受到一定影響。真正原生串行硬盤是指接口速率為150MB/s，并支持命令隊(duì)列等新功能、采用真正SATA控制器的產(chǎn)品。SATA II硬盤可以簡(jiǎn)單被視為是由橋接模式到原生模式的升級(jí)。
SATAII代表產(chǎn)品是邁拓最新推出的MaXLine III。這是是邁拓第一款真正意義上的SATA接口硬盤，所以在這款產(chǎn)品上大家將不會(huì)看到4針的電源接口，只使用15針符合SATA標(biāo)準(zhǔn)的電源接口。盡管接口速度仍然維持在150MB/s，但這款硬盤使用了部分SATA2.0特性的新技術(shù)，其中最引人注目的是本機(jī)命令排隊(duì)（Native Command Queuing，NCQ），NCQ技術(shù)可以最大限度的消除硬盤的轉(zhuǎn)動(dòng)延遲和減少尋道距離。NCQ技術(shù)在SCSI硬盤中早就得到了廣泛的應(yīng)用，但到現(xiàn)在才正式引用到ATA硬盤中。

使用SATAII的MaXLine III　　
SATA Rev.2.5真正的發(fā)展不是在Desktop平臺(tái)，而是在企業(yè)應(yīng)用中。在服務(wù)器領(lǐng)域SAS（Serial Attached SCSI）技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用，但由于SCSI Ultra640標(biāo)準(zhǔn)一直沒有被業(yè)界所采納，所以相關(guān)廠商把SATA Rev.2.5特性作為SAS的一部分。長(zhǎng)期以來，ATA只是在功能上被視為SCSI的子集，兩者之間并不兼容。如今SAS在軟硬件層面上都涵蓋了SATA，企業(yè)級(jí)用戶可以在同一環(huán)境中混用SAS和SATA驅(qū)動(dòng)器，保持性能及價(jià)格的均衡。SAS就是 SCSI，卻有串行連接的特性，SAS技術(shù)將會(huì)對(duì)光纖通道技術(shù)發(fā)起挑戰(zhàn)，使企業(yè)磁盤市場(chǎng)又多一種選擇。
外部SATA接口在今年也得到了初步發(fā)展，串行ATA技術(shù)在制定之初就未局限   

于機(jī)箱內(nèi)部設(shè)備的使用。目前相關(guān)組織開始為外部SATA接口制定明確的標(biāo)準(zhǔn)，其中包括：高速的傳輸接口、不受噪音干擾的電纜、簡(jiǎn)單的層次架構(gòu)和一些其他參數(shù)。
除了SATA，今年還有其他新型硬盤接口新標(biāo)準(zhǔn)得到了發(fā)展。英特爾在2004秋季IDF上推出了全新的CE-ATA接口，CE是消費(fèi)電子（Consumer Electronics）的英文縮寫。新規(guī)范概念上與個(gè)人電腦和服務(wù)器硬盤的Serial ATA接口相似。這意味 CE-ATA 將取代并行接口和大家熟悉的緞帶式排線，改用小而薄的線纜和連接器形成串列，所需針腳數(shù)目也會(huì)減少，這將有助于降低耗電量和成本，并提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

三、筆記本電腦硬盤新發(fā)展

   近些年隨著移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，筆記本電腦硬盤也在向著更小體積、更高速度、更省電、更安全 方向發(fā)展。
筆記本硬盤由于單蝶容量和轉(zhuǎn)速的先天不足，其容量和性能與臺(tái)式機(jī)硬盤相比有相當(dāng)大的差距。不過7200轉(zhuǎn)的2.5寸筆記本硬盤目前已經(jīng)上市，配合8MB 以上的大容量高速緩存，性能有較大的提升。為進(jìn)一步提高筆記本電腦硬盤性能，目前甚至有廠家考慮使用兩塊1.8英寸硬盤組成RAID 0，隨著新技術(shù)的不斷應(yīng)用，突破筆記本電腦性能瓶頸指日可待。
除了性能提升，筆記本電腦硬盤也采用了很多新技術(shù)來提升容量，象日立硬盤采用的Femto Slider Head (毫微微米級(jí)滑行讀寫頭)技術(shù)，使讀寫頭與盤面之間的距離縮短了40%，增加了大約10%的紀(jì)錄區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了高密度化。此外還采用了IBM開發(fā)的一項(xiàng)所謂 "仙塵技術(shù)"，（Pixie Dust），使硬盤的可靠性和存儲(chǔ)密度大幅增加。仙塵技術(shù)實(shí)際上是IBM發(fā)明的一種稀有金屬涂層，它能夠克服當(dāng)磁存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)密度到達(dá)一定限度的時(shí)候所出現(xiàn)的超磁效應(yīng)。這樣磁盤的存儲(chǔ)密度就能進(jìn)一步上升。為實(shí)現(xiàn)更高的記錄密度,可以利用特殊的"釕層"：使用1到2層磁體膜，在每個(gè)磁體膜之間夾入反鐵磁體即釕膜。記錄層磁場(chǎng)穿過釕膜時(shí)其磁性會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)。這樣一來，釕膜正下方的磁體膜就會(huì)具備與記錄層磁性正相反的磁場(chǎng)。由于磁場(chǎng)反向，因此就能夠穩(wěn)定地保持記錄層的磁場(chǎng)強(qiáng)度。由于這些技術(shù)的采用，今年筆記本硬盤容量已經(jīng)提升到100GB以上。

采用CF接口的微形硬盤
　　
除了容量和性能的提升，小型化也是筆記本硬盤發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，隨著超便攜筆記本電腦的發(fā)展，1.8英寸筆記本硬盤今后將得到更廣泛的應(yīng)用，同時(shí)容量也將提升到60G以上。而更小的1英寸HDD(MicroDrive)，容量已達(dá)到了5GB，當(dāng)然，這種硬盤目前還只能作為筆記本電腦的輔助存儲(chǔ)設(shè)備，隨著今后容量提升到20G以上，應(yīng)用在特殊的超小型筆記本電腦中也不無(wú)可能。
在安全性方面，由于硬盤是筆記本電腦中最容易受損的部件，而它又裝載了用戶的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，意外的跌落、撞擊乃至晃動(dòng)都有可能造成筆記本電腦數(shù)據(jù)丟失或硬盤損毀。針對(duì)這一問題，IBM研發(fā)了革命性的主動(dòng)硬盤保護(hù)技術(shù)- -APS（Active Protection System，主動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)），使其對(duì)硬盤的保護(hù)由過去的被動(dòng)方式轉(zhuǎn)化為主動(dòng)方式。APS是由內(nèi)嵌于主板上的加速度感應(yīng)芯片和預(yù)裝在系統(tǒng)中的震動(dòng)預(yù)測(cè)管理軟件所組成，通過對(duì)筆記本各角度、震動(dòng)、撞擊的監(jiān)測(cè)即對(duì)橫縱加速度變化的監(jiān)測(cè)，來決定是否將硬盤磁頭從工作狀態(tài)收回到磁頭停止區(qū)（Parking Zone），從而減小撞擊對(duì)硬盤的損害，保護(hù)硬盤及硬盤內(nèi)的數(shù)據(jù)。
除了APS技術(shù)，硬盤"保護(hù)區(qū)域"也在保護(hù)筆記本硬盤數(shù)據(jù)安全上發(fā)揮作用。所謂"保護(hù)區(qū)域"簡(jiǎn)單說就是PC硬盤上一個(gè)特殊的隱藏區(qū)域，現(xiàn)在有一些筆記本電腦在出廠之前將硬盤的一部分容量做成“保護(hù)區(qū)域”，并將操作系統(tǒng)、預(yù)裝軟件備份在其中；當(dāng)用戶按住特定按鍵或者用恢復(fù)軟盤啟動(dòng)主機(jī)時(shí)，硬盤收到ATA命令打開"保護(hù)區(qū)域"；再用特定的軟件將備份數(shù)據(jù)恢復(fù)到用戶區(qū)域，系統(tǒng)就得到了恢復(fù)。

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