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　　什么是電腦硬盤

　　電腦硬盤是計(jì)算機(jī)的最主要的存儲(chǔ)設(shè)備。硬盤(港臺(tái)稱之為硬碟，英文名：Hard Disk Drive 簡稱HDD 全名 溫徹斯特式硬盤)由一個(gè)或者多個(gè)鋁制或者玻璃制的碟片組成。這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料。絕大多數(shù)硬盤都是固定硬盤，被永久性地密封固定在硬盤驅(qū)動(dòng)器中。

　　早期的硬盤存儲(chǔ)媒介是可替換的，不過今日典型的硬盤是固定的存儲(chǔ)媒介，被封在硬盤里 (除了一個(gè)過濾孔，用來平衡空氣壓力)。隨著發(fā)展，可移動(dòng)硬盤也出現(xiàn)了，而且越來越普及，種類也越來越多.大多數(shù)微機(jī)上安裝的硬盤，由于都采用溫切斯特(winchester)技術(shù)而被稱之為“溫切斯特硬盤”，或簡稱“溫盤”。所謂溫切斯特磁盤實(shí)際上是一種技術(shù)，這種技術(shù)是由IBM公司位于美國加州坎貝爾市溫切斯特大街的研究所研發(fā)的，它于1973年首先應(yīng)用于IBM3340硬磁盤存儲(chǔ)器中，因此將這種技術(shù)稱作溫切斯特技術(shù)。

　　電腦硬盤的發(fā)展史

　　從第一塊硬盤RAMAC的產(chǎn)生到單碟容量高達(dá)666.7GB的硬盤，硬盤經(jīng)歷了以下幾代的發(fā)展歷史：

　　1956年，IBM的IBM 350 RAMAC是現(xiàn)代硬盤的雛形，它相當(dāng)于兩個(gè)冰箱的體積，不過其存儲(chǔ)容量只有5MB。

　　1973年IBM 3340問世，他擁有“溫徹斯特”這個(gè)綽號(hào)，來源于他兩個(gè)30MB的存儲(chǔ)單元，恰是當(dāng)時(shí)出名的“溫徹斯特來福槍”的口徑和填彈量。至此，硬盤的基本架構(gòu)被確立。

　　1980年，兩位前IBM員工創(chuàng)立的公司開發(fā)出5.25英寸規(guī)格的5MB硬盤，這是首款面向臺(tái)式機(jī)的產(chǎn)品，而該公司正是希捷(SEAGATE)公司。

　　80年代末，IBM公司推出MR(Magneto Resistive磁阻)技術(shù)令磁頭靈敏度大大提升，使盤片的存儲(chǔ)密度較之前的20Mbpsi(bit/每平方英寸)提高了數(shù)十倍，該技術(shù)為硬盤容量的巨大提升奠定了基礎(chǔ)。1991年，IBM應(yīng)用該技術(shù)推出了首款3.5英寸的1GB硬盤

　　1970年到1991年，硬盤盤片的存儲(chǔ)密度以每年25%~30%的速度增長;從1991年開始增長到60%~80%;至今，速度提升到100%甚至是200%，從1997年開始的驚人速度提升得益于IBM的GMR(Giant Magneto Resistive，巨磁阻)技術(shù)，它使磁頭靈敏度進(jìn)一步提升，進(jìn)而提高了存儲(chǔ)密度

　　1989年 世界上第一款固態(tài)硬盤出現(xiàn)

　　1995年，為了配合Intel的LX芯片組，昆騰(Quantum)與Intel攜手

　　發(fā)布UDMA33接口——EIDE標(biāo)準(zhǔn)將原來接口數(shù)據(jù)傳輸率從16.6MB/s提升到了33MB/s 同年。希捷開發(fā)出液態(tài)軸承(FDB，F(xiàn)luid Dynamic Bearing)馬達(dá)。所謂的FDB就是指將陀螺儀上的技術(shù)引進(jìn)到硬盤生產(chǎn)中，用厚度相當(dāng)于頭發(fā)直徑十分之一的油膜取代金屬軸承，減輕了硬盤噪音與發(fā)熱量

　　1996年，希捷收購康諾(Conner Peripherals)

　　1998年2月，UDMA 66規(guī)格面世

　　2000年10月，邁拓(Maxtor)收購昆騰

　　2003年1月，日立宣布完成20.5億美元的收購IBM硬盤事業(yè)部計(jì)劃，并成立日立環(huán)球存儲(chǔ)科技公司(Hitachi Global Storage Technologies, Hitachi GST)

　　2005年日立環(huán)儲(chǔ)和希捷都宣布了將開始大量采用磁盤垂直寫入技術(shù)(perpendicular recording)，該原理是將平行于盤片的磁場方向改變?yōu)榇怪?90度)，更充分地利用的存儲(chǔ)空間

　　2005年12月21日, 硬盤制造商希捷宣布收購邁拓(Maxtor)

　　2007年1月，日立環(huán)球存儲(chǔ)科技宣布將會(huì)發(fā)售全球首只1Terabyte的硬盤，比原先的預(yù)定時(shí)間遲了一年多。硬盤的售價(jià)為399美元，平均每美分可以購得27.5MB硬盤空間。

　　2007年11月，Maxtor硬盤出廠的預(yù)先格式化的硬盤，被發(fā)現(xiàn)已植入會(huì)盜取在線游戲的帳號(hào)與密碼的木馬。

　　電腦硬盤的技術(shù)參數(shù)

　　容量

　　作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，容量是硬盤最主要的參數(shù)。

　　硬盤的容量以兆字節(jié)(MB)或千兆字節(jié)(GB)為單位，1GB=1024MB，1TB=1024GB。但硬盤廠商在標(biāo)稱硬盤容量時(shí)通常取1G=1000MB，因此我們在BIOS中或在格式化硬盤時(shí)看到的容量會(huì)比廠家的標(biāo)稱值要小。

　　硬盤的容量指標(biāo)還包括硬盤的單碟容量。所謂單碟容量是指硬盤單片盤片的容量，單碟容量越大，單位成本越低，平均訪問時(shí)間也越短。

　　對于用戶而言，硬盤的容量就象內(nèi)存一樣，永遠(yuǎn)只會(huì)嫌少不會(huì)嫌多。Windows操作系統(tǒng)帶給我們的除了更為簡便的操作外，還帶來了文件大小與數(shù)量的日益膨脹，一些應(yīng)用程序動(dòng)輒就要吃掉上百兆的硬盤空間，而且還有不斷增大的趨勢。因此，在購買硬盤時(shí)適當(dāng)?shù)某笆敲髦堑摹Ｇ皟赡曛髁饔脖P是320G，500G，而750G以上的大容量硬盤亦已開始普及，2007年開始出現(xiàn)1TB的大容量硬盤。

　　轉(zhuǎn)速

　　轉(zhuǎn)速(Rotationl Speed 或Spindle speed)，是硬盤內(nèi)電機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)速度，也就是硬盤盤片在一分鐘內(nèi)所能完成的最大轉(zhuǎn)數(shù)。轉(zhuǎn)速的快慢是標(biāo)示硬盤檔次的重要參數(shù)之一，它是決定硬盤內(nèi)部傳輸率的關(guān)鍵因素之一，在很大程度上直接影響到硬盤的速度。硬盤的轉(zhuǎn)速越快，硬盤尋找文件的速度也就越快，相對的硬盤的傳輸速度也就得到了提高。硬盤轉(zhuǎn)速以每分鐘多少轉(zhuǎn)來表示，單位表示為RPM，RPM是Revolutions Per minute的縮寫，是轉(zhuǎn)/每分鐘。RPM值越大，內(nèi)部傳輸率就越快，訪問時(shí)間就越短，硬盤的整體性能也就越好。

　　硬盤的主軸馬達(dá)帶動(dòng)盤片高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生浮力使磁頭飄浮在盤片上方。要將所要存取資料的扇區(qū)帶到磁頭下方，轉(zhuǎn)速越快，則等待時(shí)間也就越短。因此轉(zhuǎn)速在很大程度上決定了硬盤的讀取速度。

　　家用的普通硬盤的轉(zhuǎn)速一般有5400rpm、7200rpm幾種，高轉(zhuǎn)速硬盤是臺(tái)式機(jī)用戶的首選;而對于筆記本用戶則是4200rpm、5400rpm為主，雖然已經(jīng)有公司發(fā)布了7200rpm的筆記本硬盤，但在市場中還較為少見;服務(wù)器用戶對硬盤性能要求最高，服務(wù)器中使用的SCSI硬盤轉(zhuǎn)速基本都采用10000rpm，甚至還有15000rpm的，性能要超出家用產(chǎn)品很多。較高的轉(zhuǎn)速可縮短硬盤的平均尋道時(shí)間和實(shí)際讀寫時(shí)間，但隨著硬盤轉(zhuǎn)速的不斷提高也帶來了溫度升高、電機(jī)主軸磨損加大、工作噪音增大等負(fù)面影響。筆記本硬盤轉(zhuǎn)速低于臺(tái)式機(jī)硬盤，一定程度上是受到這個(gè)因素的影響。筆記本內(nèi)部空間狹小，筆記本硬盤的尺寸(2.5寸)也被設(shè)計(jì)的比臺(tái)式機(jī)硬盤(3.5寸)小，轉(zhuǎn)速提高造成的溫度上升，對筆記本本身的散熱性能提出了更高的要求;噪音變大，又必須采取必要的降噪措施，這些都對筆記本硬盤制造技術(shù)提出了更多的要求。同時(shí)轉(zhuǎn)速的提高，而其它的維持不變，則意味著電機(jī)的功耗將增大，單位時(shí)間內(nèi)消耗的電就越多，電池的工作時(shí)間縮短，這樣筆記本的便攜性就受到影響。所以筆記本硬盤一般都采用相對較低轉(zhuǎn)速的4200rpm硬盤。

　　訪問時(shí)間

　　平均訪問時(shí)間(Average Access Time)是指磁頭從起始位置到達(dá)目標(biāo)磁道位置，并且從目標(biāo)磁道上找到要讀寫的數(shù)據(jù)扇區(qū)所需的時(shí)間。

　　平均訪問時(shí)間體現(xiàn)了硬盤的讀寫速度，它包括了硬盤的尋道時(shí)間和等待時(shí)間，即：平均訪問時(shí)間=平均尋道時(shí)間+平均等待時(shí)間。

　　硬盤的平均尋道時(shí)間(Average Seek Time)是指硬盤的磁頭移動(dòng)到盤面指定磁道所需的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間當(dāng)然越小越好，硬盤的平均尋道時(shí)間通常在8ms到12ms之間，而SCSI硬盤則應(yīng)小于或等于8ms。

　　硬盤的等待時(shí)間，又叫潛伏期(Latency)，是指磁頭已處于要訪問的磁道，等待所要訪問的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)至磁頭下方的時(shí)間。平均等待時(shí)間為盤片旋轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間的一半，一般應(yīng)在4ms以下。

　　傳輸速率

　　傳輸速率(Data Transfer Rate) 硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率是指硬盤讀寫數(shù)據(jù)的速度，單位為兆字節(jié)每秒(MB/s)。硬盤數(shù)據(jù)傳輸率又包括了內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率和外部數(shù)據(jù)傳輸率。

　　內(nèi)部傳輸率(Internal Transfer Rate) 也稱為持續(xù)傳輸率(Sustained Transfer Rate)，它反映了硬盤緩沖區(qū)未用時(shí)的性能。內(nèi)部傳輸率主要依賴于硬盤的旋轉(zhuǎn)速度。

　　外部傳輸率(External Transfer Rate)也稱為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率(Burst Data Transfer Rate)或接口傳輸率，它標(biāo)稱的是系統(tǒng)總線與硬盤緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率，外部數(shù)據(jù)傳輸率與硬盤接口類型和硬盤緩存的大小有關(guān)。

　　目前Fast ATA接口硬盤的最大外部傳輸率為16.6MB/s，而Ultra ATA接口的硬盤則達(dá)到33.3MB/s。

　　使用SATA(Serial ATA)口的硬盤又叫串口硬盤，是未來PC機(jī)硬盤的趨勢。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會(huì)正式確立了Serial ATA 1.0規(guī)范。2002年，雖然串行ATA的相關(guān)設(shè)備還未正式上市，但Serial ATA委員會(huì)已搶先確立了Serial ATA 2.0規(guī)范。Serial ATA采用串行連接方式，串行ATA總線使用嵌入式時(shí)鐘信號(hào)，具備了更強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，與以往相比其最大的區(qū)別在于能對傳輸指令(不僅僅是數(shù)據(jù))進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)自動(dòng)矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。串行接口還具有結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔的優(yōu)點(diǎn)。

　　緩存

　　緩存(Cache memory)是硬盤控制器上的一塊內(nèi)存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤內(nèi)部存儲(chǔ)和外界接口之間的緩沖器。由于硬盤的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速度和外界介面?zhèn)鬏斔俣炔煌?，緩存在其中起到一個(gè)緩沖的作用。緩存的大小與速度是直接關(guān)系到硬盤的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬盤整體性能。當(dāng)硬盤存取零碎數(shù)據(jù)時(shí)需要不斷地在硬盤與內(nèi)存之間交換數(shù)據(jù)，有大緩存，則可以將那些零碎數(shù)據(jù)暫存在緩存中，減小外系統(tǒng)的負(fù)荷，也提高了數(shù)據(jù)的傳輸速度