硬盘常识问题

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在构成计算机系统的积木当中，硬盘的地位可以说是干系重大，因为不论你的CPU或内存的速度有多快，它们的绝大多数的指令和数据都来源于硬盘。硬盘的另一个特殊的作用就是作为所有应用软件和数据的载体。
十几年来，硬盘就一直是存储介质的中坚力量，虽然无论是容量还是性能方面都有了翻天覆地的变化，但是现在它作为个人电脑的主要存储设备的地位依然不可动摇。今天，微电子、物理和机械等各领域的先进技术被不断地应用到新型硬盘的开发与生产中，硬盘的容量也在几个月间就能翻一番。
1 O# [6 t9 y3 V# U# W硬盘基础
计算机的硬盘主要由碟片、磁头、磁头臂、磁头臂服务定位系统和底层电路板、数据保护系统以及接口等组成。 计算机硬盘的技术指标主要围绕在盘片大小、盘片多少、单碟容量、磁盘转速、磁头技术、服务定位系统、接口、二级缓存等参数上。我们在这里介绍一些和硬盘相关的技术知识，以便大家可以对硬盘更加了解，在挑选硬盘时更加胸有成竹。
1．碟片和磁头
硬盘的所有数据都存储在碟片上，碟片是由硬质合金组成的盘片。磁头在和旋转的碟片相接触过程中，通过感应碟片上磁场的变化来读取数据。
在硬盘中，碟片的单碟容量和磁头技术是相互制约、相互促进的。硬盘的磁头是用线圈缠绕在磁芯上制成的，最初的磁头是读写合一的，通过电流变化去感应信号的幅度。对于大多数计算机来说，在与硬盘交换数据的过程中，读操作远远快于写操作，而且读/写是两种不同特性的操作，这样就促使硬盘厂商开发一种读/写分离磁头。在1991年，IBM提出了它基于磁阻（MR）技术的读磁头技术――各项异性磁
阻技术（Anisotropic Magneto Resistive，AMR）,但是由于技术和市场等诸多原因，直到1997年AMR才真正成为市场的主流技术。目前，AMR技术可以支持3.3GB/平方英寸的记录密度。随着技术的发展，AMR技术磁头已经基本被比其灵敏度高2倍以上的GMR（Giant Magneto Resistive，巨磁阻）磁头技术所取代。GMR磁头是由4层导电材料和磁性材料薄膜构成的：一个传感层、一个非导电中介层、一个磁性的栓层和一个交换层。前3个层控制着磁头的电阻。在栓层中，磁场强度是固定的,并且磁场方向被相临的交换层所保持。而且自由层的磁场强度和方向则是随着转到磁头下面的磁盘表面的微小磁化区所改变的，这种磁场强度和方向的变化导致明显的磁头电阻变化，在一个固定的信号电压下面，就可以拾
, F! |/ z4 N8 T: p. Z取供硬盘电路处理的信号。希捷正在开发的OAW（光学辅助温式技术）是未来磁头技术发展的方向，OAW技术可以在1英寸宽内写入105000以上的磁道，单碟容量有望突破36GB。单碟容量的提高不仅可以提高硬盘总容量、降低平均寻道时间，又可以降低成本、提高性能，所以建议购买时对单碟容量大的硬盘优先考虑。现在主流硬盘的单碟容量大都在4GB～8GB之间，对于普通家庭用户来讲，选择有2～3张碟片（即8GB～20GB）的硬盘是有着较高的性价比的，更低容量的硬盘不值得推荐。
+ _$ g+ ?) @6 Y. `. D' A8 `; T2 u, p1 T: J除了磁头技术的日新月异之外，磁记录技术也是影响硬盘性能非常关键的一个因素。当磁记录密度达到某一程度后，两个信号之间相互干扰的现象就会非常严重。为了解决这一问题，人们在硬盘的设计中加入了PRML技术。所谓的PRML（局部响应最大拟然，Partial Response Maximum Likelihood）读取通
3 A0 \* D4 Y) T' Z+ E/ g道方式可以简单地分成两个部分。首先是将磁头从盘片上所读取的信号加以数字化，并将未达到标准的信号加以舍弃，而没有将信号输出。这个部分便称为局部响应。最大拟然部分则是拿数字化后的信号模型与PRML芯片本身的信号模型库加以对比，找出最接近、失真度最小的信号模型，再将这些信号重新组合而直接输出数据。使用PRML方式，不需要像脉冲检测方式那样高的信号强度，也可以避开因为信号记录太密集而产生的相互干扰的现象。
磁头技术的进步，再加上目前记录材料技术和处理技术的发展，将使硬盘的存储密度提升到每平方英寸10GB以上，这将意味着可以实现40GB或者更大的硬盘容量。
2．接口技术
7 \, Q7 n4 M4 I: V" Z: a2 l6 }0 _当今主流硬盘的接口界面有两种：EIDE（Enhanced Integrated Device Electronics，EIDE接口又称ATAPI接口）和SCSI（Small Computer System Interface），当然此外还有IEEE 1394、USB和FC-AL(FiberChannel-Arbitrated Loop)光纤通道接口的产品，只是很少见。接口技术和硬盘的主控制电路以及使用的传输协议均有关，是硬盘综合技术的外部表现。现在普通家庭与商业用户广泛使用的还都是基于Ultra DMA/33（又称UDMA/33）标准的EIDE接口的硬盘，它的优势在于性价比高、普及率广。SCSI接口硬盘的优势是其在进行多任务处理的时候，由于其读写硬盘数据的协议相对IDE硬盘更加先进，因此具有比较快的速度。但是SCSI接口硬盘需要专门的芯片来支持，一般这种芯片都制成了单独的SCSI卡出售。SCSI硬盘的价格一般比普通的同容量IDE硬盘贵50％，还需要单独的SCSI卡，故目前主
; d; M! j: i! G' U要应用在服务器、工作站领域，个人装机较少用到，我们在这里不作详细 。
近几个月来，支持UDMA/66协议的EIDE接口硬盘、主板以及转换卡等相关产品在市场上大量涌现出来。由于UDMA/66硬盘的速度增加了一倍，而价格只比原来UDMA/33硬盘的价格贵一二十元，因此UDMA/66从一出现起就显出流行之势。硬盘接口标准直接对应于硬盘的最大外部数据传输率，即硬盘的高速缓冲与计算机之间的最高瞬时数据传输率。顾名思义，UDMA/66的数据率可达66MB/s,是UDMA/33的两倍。UDMA/66接口还提高了传输数据的完整性，因为它使用了独特的传输线和CRC(Cyclical Redundancy Check,循环冗余校验)技术，原来的40针IDE电缆线变成了80针。它在40根IDE信号线与地线之间又增加了40根地线，因此也就有效地减低了信号之间的干扰现象，还能向下兼容。从技术角度来看，UDMA/66的硬盘只是在接口电路方面有所变化（但接口依然是40pin，与原来兼容），而在硬盘的机械部分同UDMA/33的产品是一样的。

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