自从IBM于1956年9月向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350之后，整整半个世纪以来，硬盘的温彻斯特（Winchester）结构一直没有改变。现在，当我们对容量、速度以及稳定性提出更高要求之时，硬盘技术终于迎来千载难逢的发展良机。

    尽管在外部结构方面，各种硬盘之间有着一定的区别，但是其内部结构还是完全相同的，毕竟硬盘的本质工作方式不会改变。虽说我们一直认为温彻斯特结构阻碍了硬盘技术发展，但是硬盘要提高综合表现并非彻底推翻温彻斯特结构，而是在这一基础上进行改进。在了解硬盘技术发展趋势之前，我们不妨先来看看温彻斯特结构的硬盘到底是如何的。

    打开硬盘外壳之后，我们也就能够看到神秘的内部世界，其核心部分包括盘体、主轴电机、读写磁头、电机马达等主要部件。不过需要提醒大家的是，千万不要随意打开硬盘的外壳，这将100％地使整个硬盘报废，因为硬盘的内部盘面不能沾染上一滴汇成，否则立即报废。一般硬盘内部结构维修甚至需要在要求极为严格的超净间中进行。因此硬盘受到尺寸的限制，已经不能任意的增加盘片的数量，而增长容量。

    在硬盘容量一直有没有提升的时候，2007年初硬盘遭受SSD(固态硬盘)的冲击，很长一段时间大家都认为固态硬盘会取代机械硬盘的地位，到底是不是这样呢？我们先来看看固态硬盘有哪些特点。

● 固态硬盘技术：数据存取速度快、防震抗摔、无噪音、重量轻

    目前固态硬盘(SSD)有两种：

    1.基于闪存的SSD，采用FLASH芯片作为存储介质，这也是我们通常所说的SSD。它的外观可以被制作成多种摸样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、优盘等样式。这种SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但是使用年限不高，适合于个人用户使用。

   2.基于DRAM的SSD：采用DRAM作为存储介质，目前应用范围较窄。它仿效传统硬盘的设计、可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。应用方式可分为SSD硬盘和SSD硬盘阵列两种。它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长，美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。

    固态硬盘(SSD)优点：

    1.数据存取速度快：在同样配置的笔记本电脑下，运行大型图像处理软件时能明显感觉到SSD固态硬盘无论在保存还是在打开文件时都更快。当按下笔记本电脑的电源开关时，搭载SSD固态硬盘的笔记本从开机到出现桌面一共只用了18秒，而搭载传统硬盘的笔记本总共用时31秒。

    2.防震抗摔：因为全部采用了闪存芯片，所以SSD固态硬盘内部不存在任何机械部件，这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用，而且在笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢失的可能性降到最小。

    3.无噪音：得益于无机械部件及闪存芯片较小的发热量小、散热快等特点，SSD固态硬盘因为没有机械马达和风扇，工作噪音值为0分贝。

    4.重量轻：目前常规1.8英寸硬盘重量为20～30克，在笔记本电脑、卫星定位仪等随身移动产品上，更小的重量有利于便携。此外，重量的减轻也使得笔记本搭载多块SSD固态硬盘成为可能。

● 2007年固态硬盘层出不穷

● 三星32GB固态硬盘    

    三星推出固态硬盘——solid state disk (SSD)，已经开始在产品中应用。

模特左手拿着的就是SSD硬盘，体积小巧

    使用这种新型设计的固态硬盘，可以达到比传统硬盘更快的读写速度，其中读取速度达到了 53MB/s，比普通硬盘快300％，写入速度达到了28MB/s，比普通硬盘快150％以上，据称使用这种硬盘运行WinXP，操作系统的速度也能够较普通硬盘提升25-50%左右。

    除此之外，固态硬盘在重量上也比普通硬盘减轻了许多，典型的1.8寸笔记本硬盘重量在50克左右，而这种SSD硬盘重量只有20g到30g左右，能够部分地减轻便携设备的重量。SSD硬盘还有一个非常优秀的特性，那就是没有噪音。普通机械硬盘在工作时照应大概在30dB上下，但是 SSD硬盘工作时将完全静音。

    与现行硬盘相比，三星的SSD产品功耗速率减少5％，且支持新一代笔记本电脑，延长电池寿命逾10％。此外，在重量方面，SSD固态硬盘仅有目前硬盘产品的一半。三星表示，SSD固态硬盘是相当可靠性的储存装置，可以适应极端温度或湿度下，适合工业用或军事用途。

Sandisk固态硬盘

    进入2007年以后，笔记本SSD固态硬盘的发展突然加速起来。续Sandisk宣布加入SSD大家庭以及铼德发布低价格的笔记本固态硬盘之后，固态硬盘又迎来了一个首次：世界首款笔记本用SATA接口的SSD硬盘新品发布。来自PQI的这款2.5英寸64GB固态硬盘采用了SATA接口，SATA接口的好处能让硬盘保持更低功耗的同时，还能使笔记本系统获得更快的数据传输速度。

    PQI刚刚推出64GB容量固态硬盘不久，同样来自台湾的A-Data就将这一数字再次翻番，达到了128GB，不过还只是处于原型阶段，尚未正式发布。

● 固态硬盘能否一统天下

    固态硬盘有许多优势，但价格是它在市场普遍被采用的的最大障碍，需求储存容量为32GB固态硬盘的成本大约为960美元，这一吓人的价格高于其他任何储存设备。当然随着时间的推移，这款固态硬盘的成本最终会接近于目前我们所使用的硬盘成本。当然，固态硬盘目前还不是十分成熟，最大的问题在于这款基于NAND闪存技术的产品目前的最大容量还比较有限。但是就像IT产业所有新生事物一样，它的发展和进步只是一个时间的问题。

    可是，现在就断言固态硬盘会取代传统硬盘还为时过早，因为闪存技术在可擦写寿命以及保存时间方面有着先天性的缺陷，而且其写入速度展示也难以令人满意。NAND型闪存的单晶体管与普通晶体管非常类似，但是它加入了浮栅和控制栅。浮栅的主要作用是存储电子，位于晶体管导电沟道的上方，而且还包裹着一层硅氧化膜绝缘体。然而，也正是因为这样的工作原理，NAND会随着使用次数的增加而产生坏块，而且数据可以保存在的时间在10年以内，甚至可擦写次数也仅仅是十万次左右。

    尽管硬盘的实际工作寿命一般只有5～8年，但是只要不去破坏它，数据保存100年都不成问题。而在可擦写次数上，硬盘几乎是无限的。仅仅凭借这两项优势，固态硬盘就难以撼动硬盘的霸主地位。而且希捷、西数等硬盘高层也说过，固态硬盘与机械硬盘可以说是不同领域的产品，它们之间针对的方向不同，一般固态硬盘会用在笔记本电脑、或者手持娱乐设备方面，因此固态硬盘取代机械硬盘是不可能的。最直接的一点固态硬盘先阶段很难与机械硬盘相比，就算容量相同价格也会是个天价！

● Vista给硬盘带来新希望

    今年11月微软开发已久的Vista系统终于上市，它带给我们全新的电脑界面与方便快捷的使用方式，同时也带来的一些新技术。在硬盘性能提升的路越走越窄的时候，闪存在近年来的的异军突起，引起了硬件厂商的广泛关注。闪存采用半导体作为存储方式，全无机械架构。最初的闪存数据传输较慢，但随着技术的发展，闪存的读写速度大大提高，并具备更低的耗电和更小的体积。目前，高性能的闪存价格仍然非常高，完全将硬盘存储转换为闪存存储并不现实。而在固态硬盘暂时还难以取代传统硬盘的时候，微软在推广Vista操作系统之时已经给了我们明确的答案，那就是混合式硬盘。

   微软发布的Windows Vista中，拥有一项ReadyBoost技术，该功能包含在即将它利用闪存随机读写及零碎文件读写上的优势来充当硬盘读写的缓存，借此来大幅提升硬盘的随机读取性能。基于ReadyBoost技术原理，硬件厂商提出了混合硬盘技术。它在硬盘外层集成了大容量的闪存，充当的重要的缓存作用，而最终的存储还是得依靠硬盘来完成。这样，就取得了较低价格下，性能与容量的折衷。

    除了ReadyBoost技术外，英特尔公司也提出了Robson缓存，它采用了不同的方案，把非易失性缓存直接放在主板上。因整个操作系统加载到了闪存上，这样就可以直接从缓存启动。同样，厂商建议缓存容量至少为128MB，但2GB到4GB的容量有望提供更强大的灵活性。

◎ 混合硬盘技术：提升系统启动时间、耗能低、噪音小

   这些混合集成方案能够为我们带来什么呢？首先，它降低了功耗。由于停止了转动，通过闪存的磁盘读写操作让硬盘可以保持在节电状态下。三星公司的Dan Barnetson估计，可以从整体上把功耗降低9%。在便携式电脑上，这省下来的电相当于最多可让电池寿命延长一个小时。

    启动和恢复速度加快是另一个优势。 首次给PC加电后的头3至5秒用来转动硬盘盘片、实现磁头同步，然后才开始启动过程。直接从闪存缓存启动就消除了这种延迟现象，又不会牺牲磁盘性能加快启动时间。最后，混合存储解决方案更可靠。移动应用需要可靠性，而作为固态介质，闪存具有出众的抗震性。另外，硬盘较低的工作占空比（operating duty cycle）意味着转动较少、散热较低、硬驱寿命。

    但是混合式硬盘技术也并非是十全十美，和SSD固态硬盘一样，混合式硬盘也使用NAND型闪存，一旦固定的区域被反复读写，那么寿命也是一个令人担心的问题。因此，已经有厂商准备在混合式硬盘中内置更大容量的闪存，并且内建一种检测机制，以便及时齐用存在隐患的闪存区块。但是归根到底，混合式硬盘的稳定性还是高于SSD固态硬盘，而且成本也要平易近人得多，并且依然可以实现大容量存储。

    硬盘发展至今日平心而论，近几年硬盘技术的发展相当缓慢，相对于CPU、显卡等呈几何倍数的增长趋势，硬盘似乎有些郁郁寡欢。在容量方面，80GB在2001年年底就已经是主流了，而时至今日80GB仍然作为主流硬盘容量活跃在市场上。

    如果硬盘容量没有提升那么就会威胁到硬盘的发展，因为容量依然是各大厂商以及用户所追求的目标。而解决硬盘容量的继续提升问题，就必须继续提高单片盘片上能承载的容量，在受盘体物理尺寸及主轴马达寿命的限制下，无法以塞进更多盘片来实现容量提升，提高单碟容量/面密度成为多年来提升容量的唯一途径，而垂直记录就是硬盘厂商们提出的解决方案。随着垂直记录技术成熟，硬盘容量将会有巨大的突破，真正解决这场迫在眉睫的容量危机。例如希捷的酷鱼7200.10 750GB容量硬盘就是基于这种技术。

   一直以来，硬盘记录技术都是纵向或称水平磁记录（LMR，Longitudinal Magnetic Recording），每个存储位的磁极粒子平辅在一个平面上。虽然磁记录材料的不断进步，但极限已到，在相同的面积上加入更多的磁极粒子虽然有助于提高存储密度，但也加大了平面排列的磁粒子之间的互斥干扰，即使容量可以进一步提高，但记录的质量则不能得到有效的保证。

    研究人员发现，纵向记录技术在存储密度高于120Gb/in2时，已无法保存完整的数据。正是纵向记录技术的饱和而催生了另一种技术的诞生和发展，这就是垂直记录技术（Perpendicular Magnetic Recording）。如果把一个磁单元比作一个小小的骨牌，那么，纵向记录就是将骨牌（即磁单元）以水平模式存放，因此占用了较多的空间。而垂直记录技术则是将骨牌直立起来，从而有效地提升了磁盘表面每平方英寸的磁单元数量，增加了整体的存储容量。无论是垂直记录技术还是纵向记录技术，硬盘的基本原理和结构都没有发生改变，垂直记录技术所带来的重要的技术变革在于介质、磁头和读写电子器件上，与纵向技术最大的不同在于，垂直技术的磁路垂直于磁盘表面，而不是位于磁盘表面。 采用垂直记录技术可以大幅提升存储密度，从而提升硬盘的存储容量。

● 垂直记录详解

    这是垂直记录磁头上半部分在高导磁率SUL中存在磁场是的图像，SUL的垂直磁头将磁场传递给介质，介质包含部分以SUL形式存在的部分“磁头”，我们可以看到这是效率极高的读写过程。

    这是垂直记录磁头上半部分在高导磁率SUL中存在磁场是的图像，SUL的垂直磁头将磁场传递给介质，介质包含部分以SUL形式存在的部分“磁头”，我们可以看到这是效率极高的读写过程。

    返回极的面积将增加，所以磁场强度就得以降低，避免将数据擦除，不过也可以将数据记录到没有SUL的垂直介质，但是这会损失垂直记录那出色的可写性。

    与纵向记录不同，垂直介质中的退磁磁场方向与磁化磁场方向相反，在高密度情况下更是如此。而且垂直介质还有点不同，就是退磁磁场支持邻位磁化，使的高密度存储更可靠。

    由于退磁磁场行为存在上述差异，所以垂直记录和水平记录的热衰减线性密度趋势彼此相反。低密度垂直模式更容易出现热衰减和外漏磁场擦除现象，因此垂直记录技术真是天性适合应用的高密度的存储领域。

    跃迁是水平介质外部磁场的来源，而对于垂直介质来说，除跃迁以外的所有地方都有磁通量，垂直波形看起来更像磁化模式，而不是磁化发生的变化，这直接可以放映在读写的质量上。

    千万不要小看这样的转变，它已经将硬盘存储密度提升至每平方英寸1TB，甚至会达到更高的水平。

● 07年中旬硬盘进入TB时代

    2007年中旬首款采用垂直记录技术的1TB硬盘在北京上市，正式宣布硬盘业跨入1TB时代。 HGST的首席市场官Shinjiro Iwata表示： “这个全球第一个1TB硬盘可以说是硬盘诞生50年来的一个重要里程碑，并且再次证明了硬盘在最大容量、更低成本的存储技术领域中的领导地位，”

日立1TB硬盘

日立1TB硬盘规格介绍

◎ 1TB容量是怎样的概念？

    按照一般典型大小，1TB硬盘可以存储25万首MP3歌曲、358部电影、1000小时视频、333.3万张照片或者500多个游戏。而现在普通的视频播放已经满足不了人们对视频的享受，HDTV高清晰度电视应运而生，主流家用显示器已经能够完美的播放。不仅如此，随着计算机技术的不断升级，性能越来越强大，在电脑上也能轻松播放HDTV。但是HDTV影片是非常占硬盘容量的，基本一部影片要二三十GB大小，对于硬盘容量太小的用户经常为了新出的电影，把自己想要收藏的电影删掉，因为没有容量了。并且现在1080P大型电影准备不断上市，大容量硬盘是必不可少的。

    垂直记录技术的应用使得硬盘打破了有史以来多项规格，单碟容量的提升让性能更加优越，容量更大。日立就是首家用垂直记录技术把硬盘带入TB时代的厂商，可以说这是个比较重要的里程碑，使得众多厂商都纷纷推出自己的TB硬盘。

● 希捷7200.11推出采用了第二代垂直记录技术的应用

    在这个环境下，希捷并没有急着推出其TB级产品，曾经有谣言说希捷是因为技术不成熟而没有首先推出TB级硬盘。但是当Barracuda 7200.11宣布推出以后，打破了很多谣言。因为Barracuda 7200.11的出现不仅容量达到了1TB，并且还是首款采用第二代垂直记录的硬盘。

    从上表可以看到，采用第二代垂直记录技术的7200.11在单碟容量上得到很大的突破，从188GB变为250GB，并且在功耗上比7200.10低了1W，同时静音效果更好，缓存也变为最大32MB，最重要的数据传输速率提升到105MB/S。可以毫不犹豫的说采用第二代垂直记录技术的硬盘，性能将会更强、更静音、更省电。

● 垂直记录一二代产品性能比较

◎ HD Tach测试

    测试小结： HD Tach是一款专门针对磁盘底层性能的测试软件，它主要通过分段拷贝不同容量的数据到硬盘进行测试，可以测试硬盘的连续数据传输率、随机存取时间及突发数据传输率。从测试成绩来看，7200.11由于在单碟容量与缓存的提高使得传输性能比7200.10要高，CPU占用率也比较低。

● 07年硬盘很注重功耗的发展

    现在地球由于污染逐渐增大，使得温室效益越来越严重，现在都提倡节能环保。而2007年各大电脑硬件厂商都非常注重低功耗的开发，硬盘也不例外。前面我们看到的希捷采用第二代垂直记录技术硬盘就比一代垂直记录的产品功耗降低了1W。

    不仅如此WD宣布推出全新环保型产品系列——GreenPower，新产品适用于台式电脑、企业级系统、CE以及外置硬盘产品。全新的GreenPower (GP)产品系列容量从320GB到1TB，可以节省高达40%的能源损耗，即每年使每个硬盘省下10美元的使用成本。

    WD预计，在某些领域的应用中，每个使用了全新的GreenPower 平台技术的硬盘每年可节约多于10美元的电费。例如，一个装置了1万个硬盘的数据中心每年能省下10万美元，而且减少600吨的二氧化碳排放量，这就相当于公路上每年少了400辆行驶着的汽车。

具备GreenPower技术的西数1TB硬盘

    GreenPower系列产品还带有intelliPower、IntelliPack以及IntelliSeek技术，将功耗和性能更好的结合。届时在1TB硬盘上应用，降低功耗的同时还能，减轻1TB硬盘发热量大的特点。

● 07年的未知数：三星单碟最高容量TB硬盘

    当日立、希捷、西数都纷纷推出TB级产品以后，三星的产品迟迟没有公布，但是一经公布就超过了其它三家硬盘厂商的TB级硬盘！因为其它三家公司的1TB硬盘采用的是4碟装或5碟装，而三星即将推出spinpoint F1 1TB硬盘突破了单碟334GB的记录，仅用3张碟片就能提供1TB的高容量。

    三星Spinpoint F1系列硬盘采用SATA 3.0Gps和单碟334GB技术，转速7,200rpm，NCQ (Native Command Queuing) 为基本规范，同时将缓存从8MB提高到32MB。

    三星F1系列硬盘比同类产品拥有更少的组件，可靠性上远超过4或5张碟片的1TB硬盘和2块500GB硬盘。由于F1系列的磁头和磁碟数量更少，发生潜在故障的几率更少。据估计，三星硬盘的故障发生率将比2块500GB硬盘1TB方案少50%，比5碟装的1TB容量硬盘少31%。

    此系列硬盘能满足服务器、高端台式电脑、阵列和硬盘录象机等的需要，平均无故障时间达120万个小时，并且通过内置的马达感应装置保证硬盘可靠的运行，同时提供最佳的功耗管理，节约能耗。这款产品目前还没有发售，能不能大量量产还是一个未知数。其实各大硬件厂商在实验室里都可以把单碟容量提到很惊人的程度，但是要真正的量产是要设计到良率、成本等问题的。

● 07年最受关注的TB硬盘对比