| 本文将主要从各种技术规格的变迁来回顾一下硬盘的发展历程。
大家都知道,目前占主流的硬盘接口有IDE(E-IDE/ATAPI)和SCSI两种,那么这两种接口又是如何诞生的呢?二者之中资历更深的是SCSI(Small
Computer System Interface,小型计算机系统接口),它的前身是1979年由美国的Shugart公司(希捷的前身)制订、并于1986年获得ANSI(美国标准协会)承认的SASI(Shugart
Associates System Interface,施加特联合系统接口)。而IDE(Integrated
Drive Electronics,集成设备电路)则起源于CDC(Control Data
Corporation,数据控制公司)、康柏(COMPAQ)、西部数据(Western
Digital,以下简称WD)共同开发的磁盘控制接口,并于1989年由ANSI追认为ATA(AT
Attachment,AT附加装置)标准。这一接口的特点是不需要增加太多的设备即可构成电脑一方的主控线路,有利于降低系统成本,这也正是今天它在个人电脑上得到广泛应用的根本原因。早期的硬盘容量不过10MB到数十MB,比起连今天的内存容量都远远不如,而且价格极其昂贵,当时很少有个人用户能够有幸拥有硬盘。那一时期的硬盘所采用的磁头大多是高铁酸盐磁头或MIG(Metal
In Gap,金属隔离)磁头。
进入90年代以后,硬盘技术有了长足的发展,随着新技术的不断应用和批量生产带来的成本降低导致硬盘零售价格大幅下降,越来越多的个人用户有幸接触到硬盘,享受到高速、大容量存储设备所带来的恩惠。在90年代初,SCSI接口发展为SCSI-2,早期的SCSI-2产品(通称Fast
SCSI)通过提高同步传输时的频率使数据传输速率从原有的5MB/s提高为10MB/s,后来又出现了支持16位并行数据传输(原本为8位并行数据传输)的Wide
SCSI,将数据传输率再提高为20MB/s。与此相对应,原有的8位传输的SCSI被称为Narrow
SCSI。而在1994年,增强型的IDE接口E-IDE(Enhanced IDE,增强型IDE)也问世了,它使用LBA寻址方式解决了原有IDE接口无法支持高于528MB(按二进制换算后实际有效容量大约是504MB)的硬盘的问题并使得一个接口能同时连接两个设备,还大大提高了数据传输率。E-IDE最终由ANSI认可为ATA-2。与此同时,用于连接光驱、磁带机等非硬盘设备的ATAPI(ATA
Packet Interface,ATA封包式接口)规格也诞生了。可以说,正是由于E-IDE接口的诞生,才最终导致了今天IDE接口存储设备的普及。
到了1995年,更为高速的SCSI接口SCSI-3诞生了。SCSI-3俗称Ultra
SCSI(数据传输率20MB/s),其正式的称谓是SCSI-3 Fast-20 Parallel
Interface。顾名思义,就是将同步传输时钟频率提高到20MHz以提高数据传输率的技术。当使用16位传输的Wide模式时,数据传输率更可以提高至40MB/s。正是在这个时期,“追求高性能惟有挑选SCSI”逐渐成为一种思维定式(当然SCSI的长处不仅仅在于数据传输率比IDE快这么简单)。
但到了1997年,状况又有了改变,IDE阵营推出了Ultra ATA规格,展开了新的一轮对抗。当使用Ultra
ATA DMA Mode 2(俗称Ultra DMA/33)模式时,数据传输率最高可以达到33.3MB/s。这一速度比Narrow模式下的Ultra
SCSI还要快。现在流通的IDE硬盘已经全部对应了Ultra ATA模式。并且,随着硬盘的容量越来越大,速度越来越快,MR(Magneto-Resistive,磁阻型)/GMR(Giant
Magneto-Resistive,巨磁阻)磁头和其他提高磁盘记录密度的新规格也还在持续发展。
为了对抗Ultra ATA,不甘示弱的SCSI阵营也在1997年中推出了新的Ultra2
SCSI规格(Fast-40),目前已有多种SCSI硬盘支持Ultra 2 SCSI。不过,采用LVD(Low
Voltage Differential,低压差动)传输的Ultra2 SCSI难以与原有的低速设备兼容,因此现阶段个人用户主要接触到的还是Ultra(Wide)
SCSI接口的设备。另外,在1998年9月,更为高速的数据传输率高达160MB/s的Ultra160/m
SCSI(Wide模式下的Fast-80)规格已正式公布,新一代SCSI硬盘将对应这一最新的硬盘接口。
在IDE阵营方面,1998年2月由昆腾(Quantum)公司牵头推出了支持66MB/s数据传输率的Ultra
ATA /66标准。在今年下半年开始成为了市场上的主流,自WD于去年12月率先推出支持Ultra
ATA/66的产品后,昆腾、IBM、迈拓等其他厂家也已经先后在自家产品上全面采用了Ultra
ATA/66接口。到今年第三季度为止,市场上流通的支持Ultra ATA/66的硬盘的实际传输率都还低于33MB/s,换而言之也就是采用Ultra
ATA/66接口在提高硬盘读写速度方面并没有任何实际意义。但是最近开始上市的各家生产的新一代Ultra
ATA/66硬盘性能已经大有提高,开始超越Ultra ATA/33极限,到了非Ultra
ATA/66不能发挥其全力的地步了。以希捷的酷鱼ATA为例,在一些比较极端的情况下,它使用Ultra
ATA/33和Ultra ATA/66接口时的速度甚至会相差一倍以上。对于那些尚在使用旧型号主板,但却想换用新一代硬盘的用户来说,应该开始考虑在购买硬盘的同时增设Ultra
ATA/66接口卡了。
今后的硬盘肯定还将继续向着高速、大容量的方向发展下去。比较值得关注的相关技术有TMR磁头、Ultra
ATA/100、USB2.0和IEEE1394等……
TMR(Tunneling MR,隧道型磁阻)磁头正是GMR的后继产品,与最新开发的垂直磁性记录方式混用后,硬盘的记录密度将有可能达到1Tbpsi(Tbit每平方英寸)。目前硬盘记录密度的最高记录是99年10月日立制作所和日本东北大学合作研究实现的30Gbpsi,估计这一记录将在近期内被IBM提高到50Gbpsi。
Ultra ATA/100已被确定为IDE/ATAPI阵营的下一代标准接口,它在技术上与现有的Ultra
ATA/66相比,并没有多少新鲜之处。Ultra ATA/100的出现,主要还是因为Intel公司对IEEE1394这一规格的支持有了动摇(Intel原来的战略是用IEEE1394充当下一代标准高速存储设备接口的)。与IEEE相关的专利由多家公司共有,其中,掌握最大份额的恰恰是Intel的死对头Apple公司。前一段时间Apple公司曾要求使用IEEE接口的厂商都要按接口数向它缴纳使用费,这一举动受到了以Intel为代表的PC业界的强烈反对,并导致Intel放弃了将IEEE作为下一代标准高速存储接口的设想,改而推出了USB2.0和过渡性的Ultra
ATA/100。尽管后来Apple公司在其他厂家的说服下放弃了原来的主张,决定由持有IEEE相关专利的公司共同组建一个机构,统一按一个比较合理的金额征收使用费,但为时已晚,IEEE1394规格已被大多数PC厂商所放弃,目前只有SONY仍旧不遗余力地在自家的各种电器产品中推广使用,除了DV相机上的iLINK接口外,甚至还推出了独特的使用IEEE1394连接的基于TCP/IP的网络协议,SONY的最终目标是利用IEEE1394构筑起连接所有家电设备的完整型家用局域网络。估计今后IEEE1394做为一种通用的家用电器类产品的标准接口,在一定程度上普及开来,但在个人电脑上的应用却会变得相当有限了。当然,用IEEE1394做接口的硬盘也将存在(严格地说是‘已经存在,但未上市’),但那主要是用做视频处理等高端应用的所谓AV
HDD。这一类产品即将开始销售,但在操作系统的支持方面(主要是IEEE1394的热插拔功能)仍存在问题,估计要让它们真正稳定地工作,还要等到Windows
2000发售之后才行。
USB2.0倒是很值得关注的一种新规格,它在完全保证向下兼容现有的USB1.X的情况下实现了480MB/s的传输率(这可比现有的IEEE1394还要快呢)。而且现有的集线器和接线都可以继续使用,也比较有利于保护用户的先期投资。
最近一段时间以来,各型硬盘的售价都呈明显的下降趋势。按照以往的经验,硬盘类的产品尽管容量在不断增大,但售价是不会有太大变动的。各大厂家往往是不断投入新产品,而将旧产品淘汰,却将主流产品的售价维持不变。可是,近期来各型硬盘不但容量增大、性能提高,售价却在不断下降。这主要是拜GMR磁头等有效提高记录密度的新技术所赐,在不断简化内部结构(盘片越来越少)的同时,容量和性能却在不断提高。
大家都知道,改善硬盘读写性能主要是通过提高盘片转速和加大记录密度这两个方面来实现的。提高转速带来的好处显而易见,但加大记录密度棗即提高线记录密度和减少磁轨间距对提高硬盘性能所具有的重要意义却往往很容易被忽视掉。其实,它们的道理也很简单,可以设想:线记录密度被提高后,磁头在磁轨上移动相同的距离就能读取更多的数据,也就是说即便维持转速不变,花同样的时间在磁轨上移动同样的距离,可读取的数据量却会增多;同时,由于单条磁轨的记录能力大大增强,也会在一定程度上减少磁头在磁轨间移动的次数,从而缩短平均寻道时间。而减少磁轨间距(增大磁轨密度)后,寻道时磁头所需移动的距离也相应减少,这有利于提高随机存取性能。各大硬盘厂商都在通过上述这些途径致力于提高硬盘的各方面性能。
今天的主流硬盘在容量上比Windows95发售之初的同类产品提高了10倍以上,而转速方面也大有提高,硬盘的性能进步还是值得大家满足的。目前使用IDE接口的硬盘的主流已经从9到10G左右的产品提升到了13到15G的产品,对于那些新购硬盘的用户来说,新购买硬盘后几乎都会实现存储容量翻倍……但需要注意的是,在赶着享受超大容量之前,请别忘了先确认一下您的系统是否支持大容量硬盘以及是否有可能发生接口规格的兼容性问题,具体情况请参看下文中的相应部分。
在本综述的最后,我觉得很有必要再提一下关于硬盘使用寿命的问题。
大家都知道,硬盘是一种带有可动部分的电脑配件,尽管可以通过节能设置使它在满足一定条件时转入休眠状态,但基本上它是属于那种一通电就转个不停的产品。因此它比各类扩展板卡等单纯由电子元件构成的电脑配件更容易因磨损,尤其是那些转速为7200rpm到10000rpm的产品,在运转时所承受的负荷是常人难以想象的。一般认为,市售的普通硬盘的使用寿命大约是3年。尽管实际上有许多硬盘连续运转3年以上却依旧安然无恙,但硬盘的的确确是一种需要不时更换的“消耗品”。各种传动轴承部分的磨损严重时,随时可能导致数据缺失、磁头撞击盘片等事故。即使表面上平安无事的硬盘也不容大意,现在仍在使用2到3G硬盘的用户,您已经到了该考虑添购后继产品的时候了。千万不要到重要数据丢失后才追悔莫及 |