筆記本硬盤簡(jiǎn)史

　硬盤的鼻祖源于IBM。1956年9月，IBM的一個(gè)工程小組向世界展示了第一套磁盤系統(tǒng)IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control)，這套系統(tǒng)的總?cè)萘?MB，使用了50個(gè)直徑為24英寸的磁盤，它的磁頭可以在盤片上的任何一塊存儲(chǔ)區(qū)域移動(dòng)，從而成功地實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)存儲(chǔ)，這些盤片表面涂有一層磁性物質(zhì)，它們被疊起來(lái)固定在一起，繞著同一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)。此款RAMAC在那時(shí)主要用于行業(yè)領(lǐng)域，個(gè)人用戶不可能得到，當(dāng)然當(dāng)時(shí)沒(méi)有所謂的PC(Personal Computer)。

　　世界上第一臺(tái)真正意義上的筆記本電腦是由日本的東芝（TOSHIBA）公司于1985年推出一款名為T1100的產(chǎn)品。而那個(gè)時(shí)候的本本是沒(méi)有硬盤的。

　　早期的筆記本電腦只配備486或者Pentium級(jí)別的CPU，硬盤大多是850M甚至更低的500M，現(xiàn)在看來(lái)真是安裝一個(gè)操作系統(tǒng)都不夠。這些古董級(jí)筆記本電腦硬盤的典型產(chǎn)品包括IBM TravelStar VP系列，容量從270M到1.6GB都有。早期的產(chǎn)品多數(shù)是3900轉(zhuǎn)/分鐘或者4200轉(zhuǎn)/分鐘的，Cache是512K，只支持PIO模式，性能低下。

　　后來(lái)筆記本硬盤便進(jìn)入了一個(gè)群雄爭(zhēng)霸的時(shí)代。由于硬盤技術(shù)涉及到物理學(xué)、摩擦學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、信息學(xué)、磁力學(xué)、工藝技術(shù)等多門學(xué)科，相對(duì)于3.5英寸硬盤來(lái)說(shuō)，適用于筆記本的2.5英寸硬盤和1.8英寸硬盤則對(duì)這些技術(shù)有著更嚴(yán)格的要求。在硬盤產(chǎn)品的規(guī)格中，厚度和體積一直是制約筆記本變薄的最重要的因素。而單碟容量和主軸轉(zhuǎn)速向來(lái)是對(duì)性能參數(shù)影響最大的兩項(xiàng)指標(biāo)。這兩者又取決于磁頭技術(shù)和電機(jī)技術(shù)的發(fā)展。筆者將在下文一一給大家介紹。

厚度之爭(zhēng)

　　厚度之爭(zhēng)可以說(shuō)在筆記本硬盤的世界里一直沒(méi)有停息，筆記本電腦廠商希望能夠有更薄的硬盤產(chǎn)品以利于他們制造出更能迎合其產(chǎn)品輕薄化的趨勢(shì)。

　　第一代筆記本硬盤厚度達(dá)到了17.5mm，加之發(fā)熱量和噪音不理想，很快便被淘汰。第二代產(chǎn)品的厚度降至12.5mm，轉(zhuǎn)速也提升至5400rpm，產(chǎn)品通用性得到明顯的改善。今天，為適應(yīng)更強(qiáng)烈的超輕薄化需求，9.5mm筆記本硬盤一統(tǒng)天下，不僅更高轉(zhuǎn)速提升至7200rpm，性能也有大幅度提高，如經(jīng)典產(chǎn)品HITACHI Travelsatr 80GN轉(zhuǎn)速為4200rpm，但性能卻超過(guò)上一代5400rpm的Travelsatr 80GNX。另一方面，液態(tài)軸承馬達(dá)的采用使硬盤工作噪聲和發(fā)熱量大大降低，即使裝在一些隔音效果較差的輕薄筆記本中也難聞工作噪音。
　
　　名詞解釋：液態(tài)軸承馬達(dá)技術(shù)：液態(tài)軸承馬達(dá)跟傳統(tǒng)鋼珠型軸承主軸馬達(dá)不同之處在于它使用油膜取代傳統(tǒng)的鋼珠，也就是說(shuō)它在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候并未出現(xiàn)金屬接觸，理論上就不會(huì)有磨損的問(wèn)題。這使得軸承能夠有效吸收外來(lái)的震動(dòng)，保護(hù)軸承表面。使其能夠承受更大的撞擊力、延長(zhǎng)了壽命，減小了噪音。

　　但是人們并不滿足。TOSHIBA獨(dú)家開(kāi)發(fā)了重量更輕、體積更小、功耗更低的1.8英寸產(chǎn)品。其厚度僅有7mm，“站地面積”減少了近40％，重量也較前者下降了20g左右，其發(fā)熱量和功耗更低。

（圖片：采用1.8英寸硬盤的R100）

　　1.8英寸的產(chǎn)品造就了更加輕薄的筆記本電腦，但是也因?yàn)楸P片直徑的縮小而進(jìn)一步削弱了原本就不樂(lè)觀的筆記本電腦硬盤性能，而且接口和目前廣泛采用的2.5英寸硬盤不再兼容，因此采用這些1.8英寸筆記本電腦硬盤的品種只適合為了追求輕薄不惜犧牲性能的超便攜一族用戶。

磁頭技術(shù)

　　硬盤技術(shù)的更新?lián)Q代，其中一個(gè)非常重要的技術(shù)就是磁頭技術(shù)，現(xiàn)在的硬盤單碟容量一般都在10GB以上，最高的單碟容量已經(jīng)達(dá)到了40GB，通過(guò)二個(gè)盤片可以實(shí)現(xiàn)單款硬盤最大80GB的容量。以后硬盤的單碟容量還將繼續(xù)增大，對(duì)于單碟容量，它直接聯(lián)系的技術(shù)就是磁頭技術(shù)，磁頭技術(shù)越先進(jìn)，硬盤的單碟容量就可以做得越高。
1979年，發(fā)明了薄膜磁頭，使進(jìn)一步減小硬盤體積、增大容量、提高讀寫速度成為可能。接著在80年代末期，IBM公司對(duì)硬盤發(fā)展做出了一個(gè)非常重要的貢獻(xiàn)，即研發(fā)了MR(Magneto-Resistive Head),磁阻磁頭技術(shù)。

　　名詞解釋：磁阻磁頭是基于磁致電阻效應(yīng)工作的，核心是一片金屬材料，其電阻隨磁場(chǎng)的變化而變化。磁阻元件連著一個(gè)十分敏感的放大器，可以測(cè)出微小的電阻變化。所以，后來(lái)的MR技術(shù)可以提高記錄密度來(lái)記錄數(shù)據(jù)，增加單碟片容量即硬盤的最高容量，提高數(shù)據(jù)傳輸率。PRML(Partial Response Maximum Likelihood)讀取技術(shù)，它能使盤片存儲(chǔ)更多的信息，即增加容量，同時(shí)可以有效地提高數(shù)據(jù)的讀取和數(shù)據(jù)傳輸率。

　　90年代，IBM公司將MR磁頭技術(shù)應(yīng)用于筆記本的2.5英寸硬盤中，使得普通電腦用戶使用的硬盤容量首次達(dá)到了1GB，從此我們使用的硬盤容量開(kāi)始進(jìn)入了GB數(shù)量級(jí)。而后GMR(GaintMagneto Resistive，巨磁阻)磁頭技術(shù)出現(xiàn)了。GMR是IBM公司在MR技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)成功的新一代磁頭技術(shù)，它是最新的磁頭技術(shù)，現(xiàn)在生產(chǎn)的硬盤全都應(yīng)用了GMR磁頭技術(shù)。

　　名詞解釋：GMR巨磁阻磁頭與MR磁頭一樣，是利用特殊材料的電阻值隨磁場(chǎng)變化的原理來(lái)讀取盤片上的數(shù)據(jù)。，但是GMR磁頭使用了磁阻效應(yīng)更好的材料和多層薄膜結(jié)構(gòu)，比MR磁頭更為敏感，相同的磁場(chǎng)變化能引起更大的電阻值變化，實(shí)現(xiàn)更高的存儲(chǔ)密度。GMR比MR具有更高的信號(hào)變化靈敏度，從而使硬盤的單碟容量可以做得更高。

電機(jī)技術(shù)

　　在硬盤中，與磁頭技術(shù)一樣重要的另一項(xiàng)技術(shù)就是電機(jī)技術(shù)了，它直接影響著硬盤轉(zhuǎn)速的大小。這里介紹一個(gè)比較優(yōu)秀的電機(jī)技術(shù)——Fluid Dynamic Bearing (FDB)流體動(dòng)態(tài)軸承電機(jī)。它在1996年第一次推出，目前已經(jīng)到了第三代技術(shù)，流體動(dòng)態(tài)軸承電機(jī)使用的是黏膜液油軸承，以油膜代替滾珠。這樣可以避免金屬面的直接磨擦，將噪聲及溫度降至最低；同時(shí)油膜可有效吸收震動(dòng)，使抗震能力得到提高；它更可減少磨損，提高壽命。這樣，F(xiàn)DB有效地減少了震動(dòng)，降低了噪音，增強(qiáng)對(duì)震動(dòng)的抵抗能力，延長(zhǎng)硬盤的使用壽命。目前最快的筆記本硬盤7200rpm，而主流的轉(zhuǎn)速5400rpm。

（圖片：HGST的Travelstar 80GN系列（4200轉(zhuǎn) 80G 8MB緩存）

其它技術(shù)

　　其它的技術(shù)規(guī)格方面對(duì)磁盤傳輸性能有所影響的還有傳輸界面和緩存規(guī)格。

　　對(duì)于傳輸界面來(lái)說(shuō)，ATA-100已經(jīng)成為目前統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，而目前在臺(tái)式機(jī)平臺(tái)上開(kāi)始應(yīng)用的serial ATA界面在未來(lái)幾乎肯定將為筆記本所用。不過(guò)，serial ATA界面何時(shí)才能夠在筆記本硬盤上得到應(yīng)用，還需要看硬盤的外部傳輸率需求。以現(xiàn)在的最高約40MB/s左右的磁盤傳輸性能來(lái)看，ATA-100界面目前足夠應(yīng)付。只有當(dāng)磁盤的內(nèi)部傳輸速率受限于外部傳輸界面時(shí)，新一代的Serial ATA才有可能在其產(chǎn)品上得到應(yīng)用。

（圖片：富士通公司推出了業(yè)界首款2.5英寸的Serial ATA硬盤MHT20xxBH）

名詞解釋：Serial ATA目前提供最高每秒150MB數(shù)據(jù)傳輸率，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接架構(gòu)，并用豐富的指令集來(lái)有效管理硬盤活動(dòng)和接口資料流，將硬盤性能和效率提升至系統(tǒng)接口層級(jí)。另外，Serial ATA接口采用一種簡(jiǎn)化的配線結(jié)構(gòu)，讓系統(tǒng)擁有更好的氣流轉(zhuǎn)動(dòng)，并向用戶提供更高的設(shè)計(jì)靈活性和熱插拔(hot-plug)能力。

　　緩存是硬盤內(nèi)部的高速存儲(chǔ)器，硬盤需要通過(guò)它來(lái)完成與外部數(shù)據(jù)總線交換數(shù)據(jù)的過(guò)程。硬盤本身的高速緩存(Cache)能夠提高硬盤整體性能這一點(diǎn)是毋庸質(zhì)疑的，在緩存規(guī)格方面，8M緩存基本也已經(jīng)逐漸步入2.5英寸硬盤主流，16M緩存的產(chǎn)品也已經(jīng)出現(xiàn)（Toshiba），雖然現(xiàn)在還是有不少2M緩存的產(chǎn)品系列，比如希捷5400rpm的Momentus也提供相關(guān)規(guī)格，但基本上這些產(chǎn)品都是為了磁盤系統(tǒng)的廉價(jià)解決方案而存在。


展望

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　　現(xiàn)在隨著時(shí)代的發(fā)展，大容量、高轉(zhuǎn)速、大緩存已經(jīng)成為了筆記本硬盤的潮流，進(jìn)入2004年，大多數(shù)新款筆記本硬盤容量已經(jīng)變成了40G、5400轉(zhuǎn)和8M緩存，這成為了標(biāo)配。

　　如果從整體硬盤的發(fā)展史來(lái)看，硬盤尺寸的小型化也將被提到各大廠商議事日程中來(lái)。另外7200轉(zhuǎn)的硬盤將最終成為主流，而隨著希捷介入筆記本硬盤的競(jìng)爭(zhēng)，將有越來(lái)越多的廠商企圖在這個(gè)領(lǐng)域上分一杯羹。

（圖片：HGST7200轉(zhuǎn)產(chǎn)品）

　　相信在不久的將來(lái)，硬盤將不會(huì)再是筆記本電腦的瓶頸，它將和其它的配件一起隨著制作技術(shù)的不斷進(jìn)步而高速的發(fā)展！

筆記本硬盤大事記

1979年 發(fā)明了薄膜磁頭，使進(jìn)一步減小硬盤體積、增大容量、提高讀寫速度成為可能。
80年代末 IBM公司研發(fā)了MR(Magneto-Resistive Head),磁阻磁頭技術(shù)。
1996年 Fluid Dynamic Bearing (FDB)流體動(dòng)態(tài)軸承電機(jī)第一次推出。
2000年 IBM推出了第二代5400轉(zhuǎn)硬盤Travel Star 32GH，單碟容量上達(dá)到8GB，厚度下降為12.5mm。成為第一款實(shí)際應(yīng)用的5400轉(zhuǎn)筆記本電腦硬盤。
2002年1月 IBM正式推出第四代5400轉(zhuǎn)硬盤Travel 60GH。首次使筆記本硬盤容量達(dá)到了60G。
2002年1月 Toshiba發(fā)布其1.8英寸盤片硬盤 ，厚度為8mm。
2002年2月 東芝率先發(fā)布9.5mm的5400轉(zhuǎn)硬盤——MK4019 GAX。該產(chǎn)品在5400轉(zhuǎn)硬盤中首先實(shí)現(xiàn)了20GB單碟容量，雙盤片四磁頭設(shè)計(jì)，緩存高達(dá)16MB！
2003年5月 在2.5英寸硬盤技術(shù)上領(lǐng)先的日立HGST發(fā)布了業(yè)內(nèi)主軸轉(zhuǎn)速最快的硬盤—7200rpm的 Travelastar 7K60，與容量最大的5400rpm硬盤Travelastar 5K80一起，再度表率了自己在這一領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
2004年1月 富士通公司推出了業(yè)界首款2.5英寸的Serial ATA硬盤MHT20xxBH。

2006年 Intel發(fā)布Napa迅馳移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)，硬盤由并口開(kāi)始向串口過(guò)渡；??
2006年 垂直磁記錄(PMR)技術(shù)開(kāi)始推廣應(yīng)用，進(jìn)一步催生大容量產(chǎn)品；??
2006年 結(jié)合了閃存和傳統(tǒng)硬盤優(yōu)勢(shì)的混合硬盤開(kāi)始陸續(xù)上市。??