60年发展史被短短6年颠覆!它名字叫机械硬盘

2017-07-20 00:15 出处:PConline原创 作者:Frs、木叽叽 责任编辑:chenzhangwu

  【PConline 杂谈】自计算机诞生的那一刻起,存储设备就扮演着不可或缺的角色。从某种程度上来讲,电脑性能的好坏只是影响运算数据的速度,而存储设备的使命则是保证大家的研究所得以及运算数据得以延续。不夸张地说,现代文明很大程度上都是存在硬盘里面……(大姐姐们在召唤)

  目前硬盘大体上分为三种,分别有固态硬盘(SSD 盘,新式硬盘)、机械硬盘(HDD 传统硬盘)、混合硬盘(HHD 一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘)。

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  这几年来,随着NAND闪存技术的不断发展,基于闪存存储的SSD已然成为市场的新宠儿,性能、体积、噪音、震动等方面都优于HDD。虽然在容量、价格和数据安全性等方面比机械硬盘差了那么点,但SSD取代HDD,将是不可阻挡。

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  从1956年机械硬盘诞生至今,历经辉煌,如今却正值生死存亡之际,在探究这个问题的背后,我们有必要对机械硬盘的发展史做一个全面的梳理。

机械硬盘的发展史:

1、1956年,世界上第一块硬盘诞生:

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IBM 350,内含50个盘片,总容量为5MB。

  世界上第一块硬盘出生在1956年,至今已有61年半个多世纪的历史。它由IBM公司制造,世界上第一块硬盘:350RAMAC。盘片直径为24英寸,盘片数为50片,重量则是上百公斤,相当于两个冰箱的体积。不过其储存容量只有5MB。

  在那个时代,RAMAC是令人吃惊的计算机设备,被用于银行,医疗领域。虽然350RAMAC还不能称之为严格意义上的硬盘,但却为计算机发展史掀起了新一页。

2、1973年,温彻斯特(Winchester)硬盘诞生

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温彻斯特硬盘

  由于RAMAC体积过于庞大,性能低效等缺点,IBM提出了“温切斯特/Winchester”技术,并于1973年研制成功了一种新型的硬盘IBM 3340。这种硬盘拥有几个同轴的金属盘片,盘片上涂着磁性材料。它们与能够移动的磁头共同密封在一个盒子里面,磁头从旋转的盘片上读出磁信号的变化。

  这就是我们今天使用的硬盘的祖先——IBM把它叫做温彻斯特(Winchester)硬盘,也称温盘。

  这个绰号,来源于他两个30MB的储存单元,恰是当时出名的“温彻斯特来福枪”的口径和填弹量。至此,硬盘的基本架构就被确立

  在1979年IBM发明了薄膜磁头技术,这项技术能显著减少磁头和磁片的距离,增加数据密度。令硬盘体积可以进一步减小,读写速度可以更快,容量更大。同时期IBM推出了是第一款采用薄膜磁头技术的硬盘 IBM 3370。IBM 3370最初能存储571MB的数据,最高可扩展到4个单元并能和IBM System/30中型电脑搭配。

3、1980年,第一款GB级容量硬盘+第一款家用硬盘诞生

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上图为IBM 3380

  真正的第一款GB级容量硬盘是由IBM 于1980年推出的IBM 3380,容量达2.5GB。跟现在的轻量级硬盘不同,IBM 3380的重量超过500磅。

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希捷ST 506 5.25英寸硬盘

  同年,两位前IBM员工创立的公司开发推出第一款5.25英寸的硬盘ST-506,硬盘初始容量为5MB,这是首款面向个人用户的硬盘产品。而该公司正是希捷(SEAGATE)公司。这款硬盘也是存储行业第一次引入了计算系统中独立磁盘控制器的概念。

4、1991年,硬盘技术取得巨大突破

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上图为GMR巨磁阻效应磁头

  在20世纪80年代末,IBM公司推出MR(Magneto Resistive磁阻)技术,这种新型磁头采取磁感应写入、磁阻读取的方式,令磁头灵敏度大大提升,大幅度提高硬盘的工作效率,与此同时盘片的储存密度较之前的20Mbpsi(bit/每平方英寸)提高了数十倍,为硬盘容量的巨大提升奠定了基础。

  在1991年IBM应用该技术推出首款3.5英寸的1GB硬盘0663-E12。虽然在此之前1983年已经出现了第一款3.5英寸硬盘1988年出现了第一款2.5英寸硬盘,但容量方面都没有突破GB,可以说0663-E12是开创了民用级GB硬盘的先河,从此硬盘容量开始进入了GB数量级,3.5英寸的硬盘规格也由此成为现代计算机硬盘的标准规格。

5、1997年,划时代技术“GMR巨磁阻效应磁头”诞生

机械硬盘

  在1997年时,另一项划时代的技术诞生了,那就是GMR巨磁阻效应磁头。新磁头相比MR磁头而言更加敏感,如果说用MR磁头能够达到3~5 Gb/inch2的存储密度,那么使用GMR之后,存储密度可以达到10~40Gb/inch2,相对于以前提高了8倍之多,这使硬盘的存储密度又上了一个台阶。

  不过,由于现有的硬盘区域密度达到了相当高的水平,进一步的发展受到了超顺磁效应限制,要继续推动硬盘技术的发展,需要引入新的技术。

6、2007年,硬盘突破TB级别容量

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水平与垂直存储技术

  于是垂直存储技术出现了。它再一次提高了硬盘的存储密度。在2007年,日立推出的第一款突破TB级容量的硬盘。到2012年,有了第一款4TB硬盘的现身。

7、2012-2017年,SSD的时代HDD几乎是停滞的

HDD

  受限于机械硬盘的瓶颈难以突破,性能上升空间极为有限,又加上SSD这个大敌崛起。从2012年开始,机械硬盘技术的发展几乎是停滞的。以希捷、西数为代表的机械硬盘厂商,新品没发布几款,如今电商在售的桌面机械硬盘还是5、6年的老产品,令人惋惜。

  无奈的是,希捷与西数两家厂商也开始转战SSD市场,可见传统机械硬盘行业的落没!

60年发展史被短短6年颠覆?

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  硬盘出现在50年代初,从70年代开始,硬盘的容量不断的增大,从最早的几十兆,到现在的TB级别 。同时,硬盘体积则是不断的缩小,直到我们今天常见2.5/3.5英寸体积硬盘,还有一些微硬盘(1.8英寸以下的硬盘,包括1.8英寸)。机械硬盘花费了超过60年苦心经营,却被2011-2012前后才进入消费市场的SSD,仅用短短6年时间,就颠覆机械硬盘这个存储帝国。

机械硬盘会被淘汰吗?未来之路怎么走?

机械硬盘

  机械硬盘体积,磁头和容量的变化,向我们展示了HDD的发展史中技术不断的迭代更新。如今,磁盘的碟片技术、磁头技术方面没有突破性进展,更多的只是在靠堆碟片来发展容量而已。想要突破创新,难。

机械硬盘

  反之SSD则在体积上,性能上还有容量上不断突破,相信在不远的未来,将全面代替HDD。未来,HDD会像磁带,软盘一样逐渐的消失在人们的视线中。

  但是……它所抒写的历史,对于存储意义,是无法磨灭……

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