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作者: lzu3450 时间: 2005-12-18 20:07 标题: 转贴：潘多拉魔盒揭秘笔记本硬盘简史篇

潘多拉魔盒揭秘笔记本硬盘简史篇

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　　硬盘的鼻祖源于IBM。1956年9月，IBM的一个工程小组向世界展示了第一套磁盘系统IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control)，这套系统的总容量5MB，使用了50个直径为24英寸的磁盘，它的磁头可以在盘片上的任何一块存储区域移动，从而成功地实现了随机存储，这些盘片表面涂有一层磁性物质，它们被叠起来固定在一起，绕着同一个轴旋转。此款RAMAC在那时主要用于行业领域，个人用户不可能得到，当然当时没有所谓的PC(Personal Computer)。

　　世界上第一台真正意义上的笔记本电脑是由日本的东芝（TOSHIBA）公司于1985年推出一款名为T1100的产品。而那个时候的本本是没有硬盘的。

　　早期的笔记本电脑只配备486或者Pentium级别的CPU，硬盘大多是850M甚至更低的500M，现在看来真是安装一个操作系统都不够。这些古董级笔记本电脑硬盘的典型产品包括IBM TravelStar VP系列，容量从270M到1.6GB都有。早期的产品多数是3900转/分钟或者4200转/分钟的，Cache是512K，只支持PIO模式，性能低下。

　　后来笔记本硬盘便进入了一个群雄争霸的时代。由于硬盘技术涉及到物理学、摩擦学、空气动力学、流体力学、信息学、磁力学、工艺技术等多门学科，相对于3.5英寸硬盘来说，适用于笔记本的2.5英寸硬盘和1.8英寸硬盘则对这些技术有着更严格的要求。在硬盘产品的规格中，厚度和体积一直是制约笔记本变薄的最重要的因素。而单碟容量和主轴转速向来是对性能参数影响最大的两项指标。这两者又取决于磁头技术和电机技术的发展。笔者将在下文一一给大家介绍。

　　厚度之争

　　厚度之争可以说在笔记本硬盘的世界里一直没有停息，笔记本电脑厂商希望能够有更薄的硬盘产品以利于他们制造出更能迎合其产品轻薄化的趋势。

　　第一代笔记本硬盘厚度达到了17.5mm，加之发热量和噪音不理想，很快便被淘汰。第二代产品的厚度降至12.5mm，转速也提升至5400rpm，产品通用性得到明显的改善。今天，为适应更强烈的超轻薄化需求，9.5mm笔记本硬盘一统天下，不仅更高转速提升至7200rpm，性能也有大幅度提高，如经典产品HITACHI Travelsatr 80GN转速为4200rpm，但性能却超过上一代5400rpm的Travelsatr 80GNX。另一方面，液态轴承马达的采用使硬盘工作噪声和发热量大大降低，即使装在一些隔音效果较差的轻薄笔记本中也难闻工作噪音。

　　名词解释：液态轴承马达技术：液态轴承马达跟传统钢珠型轴承主轴马达不同之处在于它使用油膜取代传统的钢珠，也就是说它在转动的时候并未出现金属接触，理论上就不会有磨损的问题。这使得轴承能够有效吸收外来的震动，保护轴承表面。使其能够承受更大的撞击力、延长了寿命，减小了噪音。

　　但是人们并不满足。TOSHIBA独家开发了重量更轻、体积更小、功耗更低的1.8英寸产品。其厚度仅有7mm，“站地面积”减少了近40％，重量也较前者下降了20g左右，其发热量和功耗更低。

　　

　　1.8英寸的产品造就了更加轻薄的笔记本电脑，但是也因为盘片直径的缩小而进一步削弱了原本就不乐观的笔记本电脑硬盘性能，而且接口和目前广泛采用的2.5英寸硬盘不再兼容，因此采用这些1.8英寸笔记本电脑硬盘的品种只适合为了追求轻薄不惜牺牲性能的超便携一族用户。

　　磁头技术

　　硬盘技术的更新换代，其中一个非常重要的技术就是磁头技术，现在的硬盘单碟容量一般都在10GB以上，最高的单碟容量已经达到了40GB，通过二个盘片可以实现单款硬盘最大80GB的容量。以后硬盘的单碟容量还将继续增大，对于单碟容量，它直接联系的技术就是磁头技术，磁头技术越先进，硬盘的单碟容量就可以做得越高。

　　1979年，发明了薄膜磁头，使进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度成为可能。接着在80年代末期，IBM公司对硬盘发展做出了一个非常重要的贡献，即研发了MR(Magneto-Resistive Head),磁阻磁头技术。

　　名词解释：磁阻磁头是基于磁致电阻效应工作的，核心是一片金属材料，其电阻随磁场的变化而变化。磁阻元件连着一个十分敏感的放大器，可以测出微小的电阻变化。所以，后来的MR技术可以提高记录密度来记录数据，增加单碟片容量即硬盘的最高容量，提高数据传输率。PRML(Partial Response Maximum Likelihood)读取技术，它能使盘片存储更多的信息，即增加容量，同时可以有效地提高数据的读取和数据传输率。

　　90年代，IBM公司将MR磁头技术应用于笔记本的2.5英寸硬盘中，使得普通电脑用户使用的硬盘容量首次达到了1GB，从此我们使用的硬盘容量开始进入了GB数量级。而后GMR(GaintMagneto Resistive，巨磁阻)磁头技术出现了。GMR是IBM公司在MR技术的基础上研发成功的新一代磁头技术，它是最新的磁头技术，现在生产的硬盘全都应用了GMR磁头技术。

　　名词解释：GMR巨磁阻磁头与MR磁头一样，是利用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。，但是GMR磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构，比MR磁头更为敏感，相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化，实现更高的存储密度。GMR比MR具有更高的信号变化灵敏度，从而使硬盘的单碟容量可以做得更高。

　　电机技术

　　在硬盘中，与磁头技术一样重要的另一项技术就是电机技术了，它直接影响着硬盘转速的大小。这里介绍一个比较优秀的电机技术——Fluid Dynamic Bearing (FDB)流体动态轴承电机。它在1996年第一次推出，目前已经到了第三代技术，流体动态轴承电机使用的是黏膜液油轴承，以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接磨擦，将噪声及温度降至最低；同时油膜可有效吸收震动，使抗震能力得到提高；它更可减少磨损，提高寿命。这样，FDB有效地减少了震动，降低了噪音，增强对震动的抵抗能力，延长硬盘的使用寿命。目前最快的笔记本硬盘7200rpm，而主流的转速5400rpm。

　　

（图片：HGST的Travelstar 80GN系列（4200转 80G 8MB缓存）

　　其它技术

　　其它的技术规格方面对磁盘传输性能有所影响的还有传输界面和缓存规格。

　　对于传输界面来说，ATA-100已经成为目前统一的接口标准，而目前在台式机平台上开始应用的serial ATA界面在未来几乎肯定将为笔记本所用。不过，serial ATA界面何时才能够在笔记本硬盘上得到应用，还需要看硬盘的外部传输率需求。以现在的最高约40MB/s左右的磁盘传输性能来看，ATA-100界面目前足够应付。只有当磁盘的内部传输速率受限于外部传输界面时，新一代的Serial ATA才有可能在其产品上得到应用。

　　

　　

(图片：富士通公司推出了业界首款2.5英寸的Serial ATA硬盘MHT20xxBH）

　　名词解释：Serial ATA目前提供最高每秒150MB数据传输率，采用点对点的连接架构，并用丰富的指令集来有效管理硬盘活动和接口资料流，将硬盘性能和效率提升至系统接口层级。另外，Serial ATA接口采用一种简化的配线结构，让系统拥有更好的气流转动，并向用户提供更高的设计灵活性和热插拔(hot-plug)能力。

　　缓存是硬盘内部的高速存储器，硬盘需要通过它来完成与外部数据总线交换数据的过程。硬盘本身的高速缓存(Cache)能够提高硬盘整体性能这一点是毋庸质疑的，在缓存规格方面，8M缓存基本也已经逐渐步入2.5英寸硬盘主流，16M缓存的产品也已经出现（Toshiba），虽然现在还是有不少2M缓存的产品系列，比如希捷5400rpm的Momentus也提供相关规格，但基本上这些产品都是为了磁盘系统的廉价解决方案而存在。

　　展望

　　

　　　现在随着时代的发展，大容量、高转速、大缓存已经成为了笔记本硬盘的潮流，进入2004年，大多数新款笔记本硬盘容量已经变成了40G、5400转和8M缓存，这成为了标配。

　　如果从整体硬盘的发展史来看，硬盘尺寸的小型化也将被提到各大厂商议事日程中来。另外7200转的硬盘将最终成为主流，而随着希捷介入笔记本硬盘的竞争，将有越来越多的厂商企图在这个领域上分一杯羹。

　　

　　相信在不久的将来，硬盘将不会再是笔记本电脑的瓶颈，它将和其它的配件一起随着制作技术的不断进步而高速的发展！

　　笔记本硬盘大事记

　　1979年发明了薄膜磁头，使进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度成为可能。

　　80年代末 IBM公司研发了MR(Magneto-Resistive Head),磁阻磁头技术。

　　1996年 Fluid Dynamic Bearing (FDB)流体动态轴承电机第一次推出。

　　2000年 IBM推出了第二代5400转硬盘Travel Star 32GH，单碟容量上达到8GB，厚度下降为12.5mm。成为第一款实际应用的5400转笔记本电脑硬盘。

　　2002年1月 IBM正式推出第四代5400转硬盘Travel 60GH。首次使笔记本硬盘容量达到了60G。

　　2002年1月 Toshiba发布其1.8英寸盘片硬盘，厚度为8mm。

　　2002年2月东芝率先发布9.5mm的5400转硬盘——MK4019 GAX。该产品在5400转硬盘中首先实现了20GB单碟容量，双盘片四磁头设计，缓存高达16MB！

　　2003年5月在2.5英寸硬盘技术上领先的日立HGST发布了业内主轴转速最快的硬盘—7200rpm的 Travelastar 7K60，与容量最大的5400rpm硬盘Travelastar 5K80一起，再度表率了自己在这一领域的领先地位。

　　2004年1月富士通公司推出了业界首款2.5英寸的Serial ATA硬盘MHT20xxBH.