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硬盘(Harddisk)

    原以为随着CDROM的普及和MO驱动器的兴起,硬盘的道路已经走到了尽头。可实际上,活动硬盘的价格并没有像想象的那样飞速降低;而有意思的是,CDROM的普及非但未起到取代硬盘的地位,反而更促进了硬盘向大容量的方向发展。唉……,现在的软件,安装动辄就需要几十兆甚至几百兆。笔者的1GB硬盘早就吃不开了。看着那扑面而来的硬盘新技术、新信息,捏一捏那越来越扁的钱包,嘴里念着“衣袋渐宽终不悔,为伊消得人憔悴。”无奈地走上了去中关村的电车……。

    现在市场上硬盘的品牌还真不少。有像SEAGATE,QUANTUM,MAXTOR等打入中国硬盘界的老手,也有FUJITSU,IBM,SAMSUNG等半路杀出的勇者。每个牌子都包括很多型号,如QUANTUM就有大脚系列,沙漠风暴系列,火球系列等等。为了大家在选购硬盘时不会无所适从,笔者就几种有代表性的硬盘给大家做一个简单介绍,希望对大家有所帮助。(整整衣服,故作严肃状)咳,咱们继续说。嗯……讲到哪儿了?噢,对了,既然说起硬盘,就需要简单介绍一下一些相关技术。

一、磁头。

    不用说大家也都知道,硬盘存取数据主要是靠磁头。磁头的发展先后经历了“亚铁盐类磁头(MONOLITHIC HEAD)”、“MIG(METAL IN GAP)磁头”、“薄膜磁头(THIN FILM HEAD)”。以上那些传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头,但是,硬盘的读、写却是两种截然不同的操作,为此,这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性,从而造成了硬盘设计上的局限。现在流行的MR磁头(Magnetoresistive heads),即磁阻磁头,采用的是分离式的磁头结构:写入磁头仍采用传统的磁感应磁头(MR磁头不能进行写操作),读取磁头则采用新型的MR磁头,即所谓的感应写、磁阻读。这样,在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化,以得到最好的读/写性能。另外,MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度,因而对信号变化相当敏感,读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关,故磁道可以做得很窄,从而提高了盘片密度,达到200MB/英寸2,而使用传统的磁头只能达到20MB/英寸2,这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。目前市场上的新型大容量硬盘大都采用了MR磁头。另外,QUANTUM 等几家公司正在开发一种采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头(Giant Magnetoresistive heads),据传它可使硬盘容量提高十倍以上。看来,如果该技术开发成功,必将带动硬盘业兴起一场变革。

二、转速。

    主轴马达带动盘片高速旋转,产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方,转速越快,等待时间也就越短。换句话说,转速在很大程度上决定了硬盘的速度。硬盘容量不断增大的同时,硬盘转速也在不断提高。目前,5400rpm的硬盘已成为市场的主流,而Seagate(希捷)新推出的“大灰熊”系列已达7200转。当然,7200转并非最高转速,Seagate、IBM早在去年就已推出过10000rpm的硬盘。转速提高无疑是件好事,但同时也带来了磨损加剧、温度升高、噪声增大等一系列负面影响。为此,一直应用在精密机械工业上的液态轴承马达(Fluid dynamic bearing motors)被引入到硬盘技术中。与传统的滚珠轴承马达不同,液态轴承马达使用的是黏膜液油轴承,以油膜代替滚珠。这样做的好处有三:一是避免了金属面的直接磨擦,噪声及温度被减至最低;二是油膜可有效吸收震动,使抗震能力由以住的150G提高至1200G;三是理论上无磨损,寿命无限长。目前,液态轴承马达已走出实验室,Seagate的 Medalist Pro 9140是第一台使用液态轴承马达的硬盘驱动器。

三、单盘容量。

    指单张盘片的容量,单盘容量越大,实现大容量硬盘也就越容易,寻找数据所需的时间也相对少一点。如今,PRML(PARTIAL RESPONSE MAXIMUM LIKELIHOOD)——局部响应最大相似性读磁道技术不仅使单盘容量大大增加,还加快了数据传输率,采取这一技术的硬盘性能都有较大提高。它最初是一项应用于通讯方面的技术,其中的局部响应原理可以有效的抑制因信号过于密集而造成的相互干扰现象。当这项技术应用于硬盘信号读取时,就能避免因磁道过窄造成的信号干扰,因而可以大幅度地提高盘片的密度。与此同时,由于磁盘密度的增大,磁头在相同时间内可以读取到更多的信号,这就意味着读取速度得以提高。而最大相似(Maximum likelihood)原理则是通过多点采样,把磁头读取到的信号与标准信号进行对比,以得出最匹配的信号再传送出去,从而大大地提高了数据读取的准确性。这是传统的“脉冲峰值检测”读取通道(analog peak detection read channels)无法做到的。PRML技术的普遍采用,使硬盘的容量、速度、可靠性都有了不同程度的提高。

    MR磁头与PRML技术的采用,为提高盘片的密度提供了可能性,但关键的,还在于盘片制造工艺上的改进与新型磁盘材料的应用上。现时的盘片大都采用金属薄膜磁盘,这种金属薄膜较之软磁盘的不连续颗粒媒体具有更高的记录密度,同时还具有高剩磁和高矫顽力。另外,也有的厂商尝试使用玻璃作为磁盘基片,因为这样可以把盘片做得更平滑,令磁头得以更靠近盘片,从而进一步提高磁盘密度。但由于玻璃基片较之金属盘片要脆弱,而且制造成本偏高,现时还只限于小范围的商业应用。目前,采用金属薄膜盘片的硬盘(3.5英寸)大部分的单片容量都在1.2G以上,部分已达到了2.1G/片,而WD的一款8.4G的硬盘更是声称达到2.8G的单片容量。

    但是,当我们要把磁盘密度进一步增大,这种金属薄膜盘片以及玻璃基片便都无能为力了。我们知道,当磁盘密度达到一定程度时,信号便会变得更加微弱,并且相邻信号之间的干扰也更为严重。要解决只能把磁头进一步贴近盘片,但目前的磁头飞高已不到0.08微米,要进一步令磁头靠近盘片非常困难,因为这要克服磁头抖动及盘片细微凹凸等引起问题。为此,有人提出干脆把磁头紧贴磁盘(Contact recording),就象录音机那样。但对盘片及磁头而言,这种接触是致命的,磁头与盘片会两败俱伤。于是,一种全新的盘片——“湿盘”( wet disk)被提上的研发日程,“湿盘”可以最大限度地减少磁头与盘片的磨擦,但其中还有不少技术上与工艺上的问题有待解决。希望这种新型磁盘材料可以早日推出,使我们能用上容量更大、体积更小的硬盘。

四、接口技术。

    随着硬盘速度与CPU速度的不断提高,硬盘外部数据传输的瓶颈现象日益严重,其情形就如千军万马过独木桥。从1986年的ATA到1993的ATA-2这七年时间里,外部数据传输率仅是从3.3MB/s增至16.6MB/s,故此,当Intel与Quantum提出可将外部数据传输速度倍增至33MB/s的Ultra ATA接口技术时,瞬即得到各大硬盘厂商的响应,如今Ultra ATA硬盘已是遍地开花,虽然33MB/s还只是理论上的速度。至于SCSI接口,目前16位的Ultra SCSI II理论上的数据传输率已达80MB/s,但SCSI接口卡加上SCSI硬盘的高昂价格并不是每个用户都负担得起。

    严格上说,Ultra ATA也好, Ultra SCSI也好,都算不上是一种突破,只是在“挖掘潜力”而已,IDE与SCSI本身的局限性依然存在。为此,当1995年IEEE 1394接口标准发表时,便预示着传统的硬盘接口已成未日黄花。IEEE 1394并不是硬盘专用接口,实际上IEEE 1394的最大优势也正在于它是一个统一的标准设备接口,现在是硬盘去配合接口而不是接口去迁就硬盘的时候了。统一接口的好处是显而易见:家庭用户可以方便地联接和管理周边设备,不必再为那些五花八门、互不兼容的插头和电缆而感到头疼;而厂家也可以在标准化的设计中进一步降低设计和制造成本。当然,IEEE 1394的好处不止于此,它可以方便地连接63个不同的设备,支持即插即用和热插拔。至于我们最关心的传输速度,IEEE 1394可以提供100Mbps、400Mbps、1.2Gbps三档高速同步数据传输率,这可是IDE与SCSI望尘莫及的。可惜的是,IEEE 1394发表已有三年时间了,至今还只是一纸书面协议。虽然Windows 98已宣布支持IEEE 1394,但真正的IEEE 1394接口产品还不知何时才能问世。但不管怎样,技术进步的车轮是谁也无法阻挡的,新一代的硬盘接口最终还是会统一到IEEE 1394中去。

五、S.M.A.R.T技术。

    现在的硬盘容量越做越大,我们在硬盘里存放的数据也越来越多。那么,这么大量的数据存放在这样一个铁盒子里究竟有多安全呢?虽然,目前的大多数硬盘的无故障运行时间(MTBF)已达300,000小时以上,但这仍不够,一次故障便足以造成灾难性的后果。因为对于不少用户,特别是商业用户而言,数据才是PC系统中最昂贵的部分,他们需要的是能提前对故障进行预测。正是这种需求与信任危机,推动着各厂商努力寻求一种硬盘安全监测机制,于是S.M.A.R.T.技术应运而生。S.M.A.R.T.技术的全称是Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology,即“自监测、分析及报告技术”。在ATA-3标准中,S.M.A.R.T.技术被正式确立。S.M.A.R.T.监测的对象包括磁头、磁盘、马达、电路等,由硬盘的监测电路和主机上的监测软件对被监测对象的运行情况与历史记录及预设的安全值进行分析、比较,当出现安全值范围以外的情况时,会自动向用户发出警告,而更先进的技术还可以提醒网络管理员的注意,自动降低硬盘的运行速度,把重要数据文件转存到其它安全扇区,甚至把文件备份到其它硬盘或存储设备。通过S.M.A.R.T.技术,确实可以对硬盘潜在故障进行有效预测,提高数据的安全性。但我们也应该看到,S.M.A.R.T.技术并不是万能的,它只能对渐发性的故障进行监测,而对于一些突发性的故障,如盘片突然断裂等,硬盘再怎么smart也无能为力了。因此不管怎样,备份仍然是必须的。

    了解了以上技术后,咱们再来看一看市场上的几种性能不错的硬盘。由于考虑到家庭用户的实际情况,这次介绍的都是IDE接口的硬盘。

  • QUANTUM火球四代。
    记得MMX CPU和TX主板刚刚火爆起来的时候,火球四代硬盘作为少数几种支持ULTRA DMA/33的硬盘成为了市场主流,它提供了合理的价位和优异的性能,平均寻道时间小于十毫秒,转速为五千四百转,内部数据传输率为一百三十二兆位每秒。硬盘自带128 KB缓存,单盘容量为1.6GB。总之,这是一款97年下半年流行的优秀硬盘。

  • MAXTOR(迈拓)钻石二代。

    MAXTOR公司实力不凡,它的钻石系列硬盘一经推出,立刻博得众多好评,作为MAXTOR公司97年后半年的主力产品,它的性能丝毫不比火球四代逊色。五千二百转的转速,内部数据传输率为一百一十二兆位每秒,单盘容量为1.75GB,再加上小于10MS的寻道时间和256 KB的CACHE,使钻石二代在多个评比中名列前茅。另外MAXTOR公司在中国设厂生产硬盘,这将大大增强MAXTOR硬盘在中国市场中的竞争力。

  • QUANTUN火球五代和MAXTOR钻石三代。

    这两款硬盘几乎可称为火球四代和钻石二代的增强版,它们在原来的基础上加大了单盘容量,在一些细节上做了修改,例如钻石三代和钻石二代相比,单盘容量由1.75GB提升至2.16GB,平均寻道时间由小于10MS缩短至小于9.7MS,内部数据的传输速率从一百一十二兆位每秒提升至一百三十六兆位每秒,控制器耗时也从小于零点五毫秒缩短至小于零点三毫秒。性能有小幅提高。它们可以作为火球四代和钻石二代的替代品。因为价格相差不多,所以如果你计划购买火球四代或钻石二代,那么现在用同样的钱购买火球五代和钻石三代不失为明智之举。

  • SAMSUNG VOYAGER 2。

    转速为五千四百转,平均寻道时间小于10/11MS,内部数据传输速率为一百一十二兆位每秒,内置128 KB CACHE ,速度一般,价格适中。

  • IBM硬盘。

    它进入中国市场的时间不长,名气也不如SEAGATE和QUANTUM大,但它的DESKSTAR系列的性能真令笔者吃了一惊。每秒五千四百转的转速,9.5毫秒的平均寻道时间,缓冲区为512 KB(多段),据传速度比火球五代还快百分之五。当然,价格也不是盖的,4.3GB的IBM DESKSTAR比火球五代贵150元左右。

  • QUANTUM大脚TX。

    说实话,在笔者计划撰写本文的时候,根本没想过将它写进来,因为笔者一直就对大脚硬盘没有好印象。因为笔者的一个同学家的MMX-166配的是大脚CY硬盘,使用起来还没有配钻石二代的P133快呢。但当笔者见到大脚TX的技术资料后,改变了对它的看法。单盘容量高达4GB(要知道大脚一代的单盘容量仅为1GB),5.25寸四千转的转速,比3.5寸的五千六百转效率还高(3.5×5600<5.25×4000),内部传输速率为一百四十二兆位每秒,平均寻道时间小于13毫秒,缓存为128KB,大脚TX采用了许多最新技术,加上它的超低价格,很快在国际上赢得了多项大奖。大脚TX系列有4.0/6.0/8.0/12.0GB,可谓是物超所值。

  • SEAGATE

    大家也许奇怪,你说了半天,为什么没有硬盘的龙头老大SEAGATE的产品?当然有,最好的东西要留在最后说。SEAGATE的大灰熊系列硬盘尚未推出就创下了好几项纪录。它第一次将IDE接口硬盘的转速提高至七千二百转!!,采用了IDE硬盘所用到的最大缓存512 KB,小于9.5毫秒的寻道时间,内部传输速率高达一百九十四兆位每秒,采用了液体动力轴承马达,使记录和读取数据更加准确,大大减小了噪音,延长了使用寿命。它的推出必将造成硬盘界的轰动。目前这块硬盘已经在中国市场隆重上市了,有4.5G、6.4G、9G三个版本。同时,它的价格也很合理,4.5G不到2000元,6.5G才2000多一点,9G么.....不知道^_^。就笔者使用它的感觉来看,SO COOL!!的确是运行如飞哦!不过它最大的缺点是发热太大,是以前硬盘的2-3倍!这么高的温度伴随的一定是机箱温度的提升,这可不利于超频啊!

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