磁碟發明的意義

『壹』 磁碟和硬碟的概念和作用

硬碟是磁碟，但磁碟未必是硬碟，還包括u盤（可移動磁碟）和其它可以進行存儲的介質。

『貳』 硬碟的概念和作用

電腦硬碟
電腦硬碟是計算機最主要的存儲設備。硬碟（港台稱之為硬碟，英文名：Hard Disk Drive， 簡稱HDD 全名溫徹斯特式硬碟）由一個或者多個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。
絕大多數硬碟都是固定硬碟，被永久性地密封固定在硬碟驅動器中。早期的硬碟存儲媒介是可替換的，不過今日典型的硬碟是固定的存儲媒介，被封在硬碟里 （除了一個過濾孔，用來平衡空氣壓力）。隨著發展，可移動硬碟也出現了，而且越來越普及，種類也越來越多.大多數微機上安裝的硬碟，由於都採用溫切斯特（winchester)技術而被稱之為「溫切斯特硬碟」，或簡稱「溫盤」。
硬碟有機械硬碟(HDD)和固態硬碟(SSD)之分。機械硬碟即是傳統普通硬碟，主要由：碟片，磁頭，碟片轉軸及控制電機，磁頭控制器，數據轉換器，介面，緩存等幾個部分組成。
磁頭可沿碟片的半徑方向運動，加上碟片每分鍾幾千轉的高速旋轉，磁頭就可以定位在碟片的指定位置上進行數據的讀寫操作。信息通過離磁性表面很近的磁頭，由電磁流來改變極性方式被電磁流寫到磁碟上，信息可以通過相反的方式讀取。硬碟作為精密設備，塵埃是其大敵，所以進入硬碟的空氣必須過濾。
【原理】
機械硬碟中所有的碟片都裝在一個旋轉軸上，每張碟片之間是平行的，在每個碟片的存儲面上有一個磁頭，磁頭與碟片之間的距離只有0.1μm～0.5μm，較高的水平已經達到 0.005μm～0.01μm，所有的磁頭聯在一個磁頭控制器上，由磁頭控制器負責各個磁頭的運動。
固態驅動器（Solid State Disk或Solid State Drive，簡稱SSD），俗稱固態硬碟。固態硬碟是用固態電子存儲晶元陣列製成的硬碟。因為台灣英語里把固體電容稱為Solid而得名。SSD由控制單元和存儲單元（FLASH晶元、DRAM晶元）組成。固態硬碟在介面的規范和定義、功能及使用方法上與普通硬碟的完全相同，在產品外形和尺寸上基本與普通硬碟一致（新興的U.2，M.2等形式的固態硬碟尺寸和外形與SATA機械硬碟完全不同）。被廣泛應用於軍事、車載、工控、視頻監控、網路監控、網路終端、電力、醫療、航空、導航設備等諸多領域。晶元的工作溫度范圍很大，商規產品（0~70℃）工規產品（-40~85℃）。雖然成本較高，但是正在普及至DIY市場。
由於固態硬碟的技術與傳統硬碟的技術不同，所以產生了不少新興的存儲器廠商。廠商只需購買NAND顆粒，再配適當的控制晶元，編寫主控制器代碼，就製造了固態硬碟。
新一代的固態硬碟普遍採用SATA-2介面、SATA-3介面、SAS介面、MSATA介面、PCI-E介面、M.2介面、CFast介面、SFF-8639介面和NVME/AHCI協議。
分類方式：
固態硬碟的存儲介質分為兩種，一種是採用快閃記憶體（FLASH晶元）作為存儲介質，另外一種是採用DRAM作為存儲介質。最新還有英特爾的XPoint顆粒技術。
基於快閃記憶體的固態硬碟：基於快閃記憶體的固態硬碟（IDEFLASH DISK、Serial ATA Flash Disk）：採用FLASH晶元作為存儲介質，這也是通常所說的SSD。它的外觀可以被製作成多種模樣，例如：筆記本硬碟、微硬碟、存儲卡、U盤等樣式。這種SSD固態硬碟最大的優點就是可以移動，而且數據保護不受電源控制，能適應於各種環境，適合於個人用戶使用。壽命較長，根據不同的快閃記憶體介質有所不同。SLC快閃記憶體普遍達到上萬次的PE，MLC可達到3000次以上，TLC也達到了1000次左右，最新的QLC也能確保300次的壽命，普通用戶一年的寫入量不超過硬碟的50倍總尺寸，即便最廉價的QLC快閃記憶體，也能提供6年的寫入壽命。可靠性很高，高品質的家用固態硬碟可輕松達到普通家用機械硬碟十分之一的故障率。
基於DRAM類：
基於DRAM的固態硬碟：採用DRAM作為存儲介質，應用范圍較窄。它仿效傳統硬碟的設計，可被絕大部分操作系統的文件系統工具進行卷設置和管理，並提供工業標準的PCI和FC介面用於連接主機或者伺服器。應用方式可分為SSD硬碟和SSD硬碟陣列兩種。它是一種高性能的存儲器，理論上可以無限寫入，美中不足的是需要獨立電源來保護數據安全。DRAM固態硬碟屬於比較非主流的設備。
基於3D XPoint類
基於3D XPoint的固態硬碟：原理上接近DRAM，但是屬於非易失存儲。讀取延時極低，可輕松達到現有固態硬碟的百分之一，並且有接近無限的存儲壽命。缺點是密度相對NAND較低，成本極高，多用於發燒級台式機和數據中心。
【區別】
機械硬碟與固態硬碟優缺點對比
1、防震抗摔性：機械硬碟都是磁碟型的，數據儲存在磁碟扇區里。而固態硬碟是使用快閃記憶體顆粒（即內存、MP3、U盤等存儲介質）製作而成，所以SSD固態硬碟內部不存在任何機械部件，這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉傾斜的情況下也不會影響到正常使用，而且在發生碰撞和震盪時能夠將數據丟失的可能性降到最小。相較機械硬碟，固硬佔有絕對優勢。
2、數據存儲速度：機械硬碟的速度約為120MB/S，SATA協議的固態硬碟速度約為500MB/S，NVMe協議(PCIe 3.0×2)的固態硬碟速度約為1800MB/S，NVMe協議(PCIe 3.0×4)的固態硬碟速度約為3500MB/S。
3、功耗：固態硬碟的功耗上也要低於機械硬碟。
4、重量：固態硬碟在重量方面更輕，與常規1.8英寸硬碟相比，重量輕20-30克。
5、噪音：由於固硬屬於無機械部件及快閃記憶體晶元，所以具有了發熱量小、散熱快等特點，而且沒有機械馬達和風扇，工作噪音值為0分貝。機械硬碟就要遜色很多。
6、價格：截至（2020/4/11），品牌的512GB 固態硬碟為350元左右。而1TB 的機械硬碟價格才320左右。固態硬碟比起機械硬碟價格較為昂貴，性價比較低。
7、容量：固態硬碟最大容量為100TB 3.5英寸。
8、使用壽命：SLC顆粒只有10萬次的讀寫壽命，成本低廉的MLC顆粒，讀寫壽命僅有1萬次，TLC顆粒讀寫壽命為3000次左右，而最便宜的QLC顆粒讀寫壽命只有400次。因此從這個角度看相對於固態硬碟，機械硬碟壽命更長。但是機械硬碟會隨著碟片正常磨損，意外斷電導致磁頭沒有懸停在停駐區，對碟片造成損傷，可能因因其他原因損壞，所以，機械硬碟壽命不一定比固態硬碟長。

『叄』 誰發明了硬碟

第一款硬碟IBM 350 RAMAC

以「磁」作為存儲介質的存儲方式早在硬碟出現之前就已經出現了，比如軟盤。不過受容量以及易保管性等諸多方面的限制，軟盤的發展很快就達到了極限。雖然也有諸如Zip盤之類的高密度軟盤出現，不過都只是曇花一現，如今已經很難見到了。上世紀問世的一個採用金屬塗磁的存儲設備，從嚴格意義上來講與其說是硬碟，不如是一個「硬桶」。它由一個塗磁的金屬筒和幾個磁頭組成，工作的時候金屬筒旋轉，磁頭靜止並讀取數據。這種由紙帶聯想到的設計並不成功，很快即被更先進的設計思路所淘汰。

IBM 350 RAMAC的應用環境

1956-1966
世界上的第一款硬碟是由IBM於1956年設計並製造的。這款名為IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control）的硬碟產品體積十分龐大，但容量僅為5MB，總共使用了50張24英寸的碟片。這在現在是無法想像的，但在當時，已經算是相當先進的產品了，其容量相對同時期的電腦應用模式來說已經可以算得上是「海量」了。

在那個年代，尚未誕生PC的概念，也就是說以「個人」名義，是無法擁有一台電腦的。那時的電腦大多數應用於軍事領域或是大型企業。當時IBM 350 RAMAC主要面向的用戶是航空公司、醫療企業、銀行以及宇航等領域。

在硬碟誕生的最初十年，電腦的應用領域並不廣泛，硬碟的應用領域也相應地受到限制，因而導致硬碟的發展相對緩慢。這種情況直至20世紀60年代末開始有所改善。究其原因並非是因為應用拉動了對存儲空間的需求，而是IBM 350 RAMAC的體積太大，並且其物理結構導致其壽命相對較短。

1967-1976
1968年，硬碟發展史中的第一個歷史性突破由IBM公司完成—IBM研發成功了「溫盤」技術，即Winchester技術。Winchester技術主要針對硬碟的物理結構提出了更多的改進。簡單概括為：密封、固定並高速旋轉的鍍磁碟片，磁頭沿碟片徑向移動，磁頭懸浮在高速轉動的碟片上方，而不與碟片直接接觸。

『肆』 硬碟發展史

全面的硬碟知識
硬碟，英文「hard-disk」簡稱HD 。是一種儲存量巨大的設備，作用是儲存計算機運行時需要的數據。
體現硬碟好壞的主要參數為傳輸率，其次的為轉速、單片容量、尋道時間、緩存、噪音和S.M.A.R.T.
1956年IBM公司製造出世界上第一塊硬碟350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control），它的數據為：容量5MB、碟片直徑為24英寸、碟片數為50片、重量上百公斤。碟片上有一層磁性物質，被軸帶著旋轉，有磁頭移動著存儲數據，實現了隨機存取。
1970年磁碟誕生
1973年IBM公司製造出了一台640MB的硬碟、第一次採用「溫徹斯特」技術，是現在硬碟的開端，因為磁頭懸浮在碟片上方，所以鍍磁的碟片在密封的硬碟里可以飛速的旋轉，但有好幾十公斤重。
1975年Soft-adjacent layer（軟接近層）專利的MR磁頭結構產生
1979年IBM發明了薄膜磁頭，這意味著硬碟可以變的很小，速度可以更快，同體積下硬碟可以更大。
1979年IBM 3370誕生，它是第一款採用thin-film感應磁頭及Run-Length-Limited(RLL)編碼配置的硬碟，"2-7"RLL編碼將能減小硬碟錯誤
1986年IBM 9332誕生，它是第一款使用更高效的1-7 run-length-limited(RLL)代碼的硬碟。
1989年第一代MR磁頭出現
1991年IBM磁阻MR（Magneto Resistive)磁頭硬碟出現。帶動了一個G的硬碟也出現。磁阻磁頭對信號變化相當敏感，所以碟片的存儲密度可以得到幾十倍的提高。意味著硬碟的容量可以作的更大。意味著硬碟進入了G級時代。
1993年GMR(巨磁阻磁頭技術)推出，這使硬碟的存儲密度又上了一個台階。
認識硬碟
硬碟是電腦中的重要部件，大家所安裝的操作系統（如：Windows 9x、Windows 2k…）及所有的應用軟體（如：Dreamwaver、Flash、Photoshop…）等都是位於硬碟中，或許你沒感覺到吧！但硬碟確實非常重要，至少目前它還是我們存儲數據的主要場所，那你對硬碟究竟了解多少了？可能你對她一竅不通，不過沒關系，請見下文。
一、硬碟的歷史與發展
從第一塊硬碟RAMAC的產生到現在單碟容量高達15GB多的硬碟，硬碟也經歷了幾代的發展，下面就介紹一下其歷史及發展。
1.1956年9月，IBM的一個工程小組向世界展示了第一台磁碟存儲系統IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control），其磁頭可以直接移動到碟片上的任何一塊存儲區域，從而成功地實現了隨機存儲，這套系統的總容量只有5MB，共使用了50個直徑為24英寸的磁碟，這些碟片表面塗有一層磁性物質，它們被疊起來固定在一起，繞著同一個軸旋轉。此款RAMAC在那時主要用於飛機預約、自動銀行、醫學診斷及太空領域內。
2.1968年IBM公司首次提出「溫徹斯特/Winchester」技術，探討對硬碟技術做重大改造的可能性。「溫徹斯特」技術的精隋是：「密封、固定並高速旋轉的鍍磁碟片，磁頭沿碟片徑向移動，磁頭懸浮在高速轉動的碟片上方，而不與碟片直接接觸」，這也是現代絕大多數硬碟的原型。
3.1973年IBM公司製造出第一台採用「溫徹期特」技術的硬碟，從此硬碟技術的發展有了正確的結構基礎。
4.1979年，IBM再次發明了薄膜磁頭，為進一步減小硬碟體積、增大容量、提高讀寫速度提供了可能。
5.80年代末期IBM對硬碟發展的又一項重大貢獻，即發明了MR（Magneto Resistive)磁阻，這種磁頭在讀取數據時對信號變化相當敏感，使得碟片的存儲密度能夠比以往20MB每英寸提高了數十倍。
6.1991年IBM生產的3.5英寸的硬碟使用了MR磁頭，使硬碟的容量首次達到了1GB，從此硬碟容量開始進入了GB數量級。
7.1999年9月7日，Maxtor宣布了首塊單碟容量高達10.2GB的ATA硬碟，從而把硬碟的容量引入了一個新里程碑。
8.2000年2月23日，希捷發布了轉速高達15，000RPM的Cheetah X15系列硬碟，其平均尋道時間只有3.9ms，這可算是目前世界上最快的硬碟了，同時它也是到目前為止轉速最高的硬碟；其性能相當於閱讀一整部Shakespeare只花.15秒。此系列產品的內部數據傳輸率高達48MB/s，數據緩存為4~16MB，支持Ultra160/m SCSI及Fibre Channel(光纖通道) ，這將硬碟外部數據傳輸率提高到了160MB~200MB/s。總得來說，希捷的此款（"捷豹"）Cheetah X15系列將硬碟的性能提高到了一個新的里程碑。

9.2000年3月16日，硬碟領域又有新突破，第一款「玻璃硬碟」問世，這就是IBM推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV，此兩款硬碟均使用玻璃取代傳統的鋁作為碟片材料，這能為硬碟帶來更大的平滑性及更高的堅固性。另外玻璃材料在高轉速時具有更高的穩定性。此外Deskstar 75GXP系列產品的最高容量達75GB，這是目前最大容量的硬碟，而Deskstar 40GV的數據存儲密度則高達14.3 十億數據位/每平方英寸，這再次涮新數據存儲密度世界記錄。
二、硬碟分類
目前的硬碟產品內部碟片有：5.25，3.5，2.5和1.8英寸（後兩種常用於筆記本及部分袖珍精密儀器中，現在台式機中常用3.5英寸的碟片）；如果按硬碟與電腦之間的數據介面，可分為兩大類：IDE介面及SCSI介面硬碟兩大陣營。
三、技術規格
目前台式機中硬碟的外形差不了多少，在技術規格上有幾項重要的指標：
1.平均尋道時間（average seek time），指硬碟磁頭移動到數據所在磁軌時所用的時間，單位為毫秒（ms）。注意它與平均訪問時間的差別，平均尋道時間當然是越小越好，現在選購硬碟時應該選擇平均尋道時間低於9ms的產品。
2.平均潛伏期（average latency），指當磁頭移動到數據所在的磁軌後，然後等待所要的數據塊繼續轉動（半圈或多些、少些）到磁頭下的時間，單位為毫秒（ms）。
3.道至道時間（single track seek），指磁頭從一磁軌轉移至另一磁軌的時間，單位為毫秒（ms）。
4.全程訪問時間（max full seek），指磁頭開始移動直到最後找到所需要的數據塊所用的全部時間，單位為毫秒（ms）。
5.平均訪問時間（average access），指磁頭找到指定數據的平均時間，單位為毫秒。通常是平均尋道時間和平均潛伏時間之和。注意：現在不少硬碟廣告之中所說的平均訪問時間大部分都是用平均尋道時間所代替的。
6.最大內部數據傳輸率（internal data transfer rate），也叫持續數據傳輸率（sustained transfer rate），單位Mb/S（注意與MB/S之間的差別）。它指磁頭至硬碟緩存間的最大數據傳輸率，一般取決於硬碟的碟片轉速和碟片數據線密度（指同一磁軌上的數據間隔度）。注意，在這項指標中常常使用Mb/S或Mbps為單位，這是兆位/秒的意思，如果需要轉換成MB/S（兆位元組/秒），就必須將Mbps數據除以8（一位元組8位數）。例如，WD36400硬碟給出的最大內部數據傳輸率為131Mbps,但如果按MB/S計算就只有16.37MB/s（131/8）。
7.外部數據傳輸率：通稱突發數據傳輸率（burst data transfer rate），指從硬碟緩沖區讀取數據的速率，在廣告或硬碟特性表中常以數據介面速率代替，單位為MB/S。目前主流硬碟普通採用的是Ultra ATA/66，它的最大外部數據率即為66.7MB/s，而在SCSI硬碟中，採用最新的Ultra 160/m SCSI介面標准，其數據傳輸率可達160MB/s，採用Fibra Channel（光纖通道），最大外部數據傳輸將可達200MB/s。在廣告中我們有時能看到說雙Ultra 160/m SCSI的介面，這理論上將最大外部數據傳輸率提高到了320MB/s，但目前好像還沒有結合有此介面的產品推出。
8.主軸轉速：是指硬碟內主軸的轉動速度，目前ATA（IDE）硬碟的主軸轉速一般為5400~7200rpm，主流硬碟的轉速為7200RPM，至於SCSI硬碟的主軸轉速可達一般為7200~10，000RPM，而最高轉速的SCSI硬碟轉速高達15，000RPM（即希捷「捷豹X15」系列硬碟）。
9.數據緩存：指在硬碟內部的高速存儲器：目前硬碟的高速緩存一般為512KB~2MB，目前主流ATA硬碟的數據緩存應該為2MB，而在SCSI硬碟中最高的數據緩存現在已經達到了16MB。對於大數據緩存的硬碟在存取零散文件時具有很大的優勢。
10.硬碟表面溫度：它是指硬碟工作時產生的溫度使硬碟密封殼溫度上升情況。這項指標廠家並不提供，一般只能在各種媒體的測試數據中看到。硬碟工作時產生的溫度過高將影響薄膜式磁頭(包括GMR磁頭)的數據讀取靈敏度，因此硬碟工作表面溫度較低的硬碟有更好的數據讀、寫穩定性。如果對於高轉速的SCSI硬碟一般來說應該加一個硬碟冷卻裝置，這樣硬碟的工作穩定性才能得到保障。
11.MTBF（連續無故障時間）：它指硬碟從開始運行到出現故障的最長時間，單位是小時。一般硬碟的MTBF至少在30000或40000小時。這項指標在一般的產品廣告或常見的技術特性表中並不提供，需要時可專門上網到具體生產該款硬碟的公司網址中查詢。
四、介面標准
ATA介面，這是目前台式機硬碟中普通採用的介面類型。
ST-506/412介面：
這是希捷開發的一種硬碟介面，首先使用這種介面的硬碟為希捷的ST－506及ST－412。ST－506介面使用起來相當簡便，它不需要任何特殊的電纜及接頭，但是它支持的傳輸速度很低，因此到了1987年左右這種介面就基本上被淘汰了，採用該介面的老硬碟容量多數都低於200MB。早期IBM PC/XT和PC/AT機器使用的硬碟就是ST－506/412硬碟或稱MFM硬碟，MFM（Modified Frequency Molation）是指一種編碼方案 。
ESDI介面：
即（Enhanced Small Drive Interface）介面，它是邁拓公司於1983年開發的。其特點是將編解碼器放在硬碟本身之中，而不是在控制卡上，理論傳輸速度是前面所述的ST-506的2…4倍，一般可達到10Mbps。但其成本較高，與後來產生的IDE介面相比無優勢可言，因此在九十年代後就補淘汰了
IDE及EIDE介面：
IDE（Integrated Drive Electronics）的本意實際上是指把控制器與盤體集成在一起的硬碟驅動器，我們常說的IDE介面，也叫ATA（Advanced Technology Attachment）介面，現在PC機使用的硬碟大多數都是IDE兼容的，只需用一根電纜將它們與主板或介面卡連起來就可以了。 把盤體與控制器集成在一起的做法減少了硬碟介面的電纜數目與長度，數據傳輸的可靠性得到了增強，硬碟製造起來變得更容易，因為廠商不需要再擔心自己的硬碟是否與其它廠商生產的控制器兼容，對用戶而言，硬碟安裝起來也更為方便。
ATA-1(IDE)：
ATA是最早的IDE標準的正式名稱，IDE實際上是指連在硬碟介面的硬碟本身。ATA在主板上有一個插口，支持一個主設備和一個從設備，每個設備的最大容量為504MB，ATA最早支持的PIO-0模式（Programmed I/O-0）只有3.3MB/s，而ATA-1一共規定了3種PIO模式和4種DMA模式（沒有得到實際應用），要升級為ATA-2，你需要安裝一個EIDE適配卡。
ATA-2（EIDE Enhanced IDE/Fast ATA）：
這是對ATA-1的擴展，它增加了2種PIO和2種DMA模式，把最高傳輸率提高到了16.7MB/s，同時引進了LBA地址轉換方式，突破了老BIOS固有504MB的限制，支持最高可達8.1GB的硬碟。如你的電腦支持ATA-2，則可以在CMOS設置中找到（LBA，LogicalBlock Address）或（CHS，Cylinder,Head,Sector）的設置。其兩個插口分別可以連接一個主設備和一個從設置，從而可以支持四個設備，兩個插口也分為主插口和從插口。通常可將最快的硬碟和CD—ROM放置在主插口上，而將次要一些的設備放在從插口上，這種放置方式對於486及早期的Pentium電腦是必要的，這樣可以使主插口連在快速的PCI匯流排上，而從插口連在較慢的ISA匯流排上。
ATA-3(FastATA-2)：
這個版本支持PIO-4，沒有增加更高速度的工作模式（即仍為16.7MB/s)，但引入了簡單的密碼保護的安全方案，對電源管理方案進行了修改，引入了S.M.A.R.T(Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology，自監測、分析和報告技術)
ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UltraDMA/33、UltraDMA/66)：
這個新標准將PIO-4下的最大數據傳輸率提高了一倍，達到33MB/s，或更高的66MB/s。它還在匯流排佔用上引入了新的技術，使用PC的DMA通道減少了CPU的處理負荷。要使用Ultra-ATA，需要一個空閑的PCI擴展槽，如果將UltraATA硬碟卡插在ISA擴展槽上，則該設備不可能達到其最大傳輸率，因為ISA匯流排的最大數據傳輸率只有8MB/s 。其中的Ultra ATA/66（即Ultra DMA/66）是目前主流桌面硬碟採用的介面類型，其支持最大外部數據傳輸率為66.7MB/s。
Serial ATA：
新的Serial ATA（即串列ATA），是英特爾公司在今年IDF（Intel Developer Forum，英特爾開發者論壇） 發布的將於下一代外設產品中採用的介面類型，就如其名所示，它以連續串列的方式傳送資料，在同一時間點內只會有1位數據傳輸，此做法能減小介面的針腳數目，用四個針就完成了所有的工作（第1針發出、2針接收、3針供電、4針地線）。這樣做法能降低電力消耗，減小發熱量。最新的硬碟介面類型ATA-100就是Serial ATA是初始規格，它支持的最大外部數據傳輸率達100MB/s，上面介紹的那兩款IBM Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是第一次採用此ATA-100介面類型的產品。在2001年第二季度將推出Serial ATA 1x標準的產品，它能提高150MB/s的數據傳輸率。對於Serial ATA介面，一台電腦同時掛接兩個硬碟就沒有主、從盤之分了，各設備對電腦主機來說，都是Master，這樣我們可省了不少跳線功夫。
SCSI介面：
SCSI就是指Small Computer System Interface(小型計算機系統介面)，它最早研製於1979，原是為小型機的研製出的一種介面技術，但隨著電腦技術的發展，現在它被完全移植到了普通PC上。現在的SCSI可以劃分為SCSI-1和SCSI-2(SCSI Wide與SCSI Wind Fast)，最新的為SCSI-3，不過SCSI-2是目前最流行的SCSI版本。 SCSI廣泛應用於如：硬碟、光碟機、ZIP、MO、掃描儀、磁帶機、JAZ、列印機、光碟刻錄機等設備上。它的優點非常多主要表現為以下幾點：
1、適應面廣； 使用SCSI，你所接的設備就可以超過15個，而所有這些設備只佔用一個IRQ，這就可以避免IDE最大外掛15個外設的限制。
2、多任務；不像IDE，SCSI允許對一個設備傳輸數據的同時，另一個設備對其進行數據查找。這將在多任務操作系統如Linux、Windows NT中獲得更高的性能。
3、寬頻寬；在理論上，最快的SCSI匯流排有160MB/s的帶寬，即Ultra 160/s SCSI；這意味著你的硬碟傳輸率最高將達160MB/s(當然這是理論上的，實際應用中可能會低一點)。
4、少CPU佔用率
從最早的SCSI到現在Ultra 160/m SCSI，SCSI介面具有如下幾個發展階段
1、SCSI-1 —最早SCSI是於1979年由美國的Shugart公司（Seagate希捷公司的前身）制訂的，並於1986年獲得了ANSI（美國標准協會）承認的SASI(Shugart Associates System Interface施加特聯合系統介面) ，這就是我們現在所指的SCSI -1，它的特點是，支持同步和非同步SCSI外圍設備；支持7台8位的外圍設備最大數據傳輸速度為5MB/S；支持WORM外圍設備。
2、SCSI-2 —90年代初（具體是1992年），SCSI發展到了SCSI-2，當時的SCSI-2 產品（通稱為Fast SCSI）是能過提高同步傳輸時的頻率使數據傳輸率提高為10MB/S,原本為8位的並行數據傳輸稱為：Narrow SCSI；後來出現了16位的並行數據傳輸的WideSCSI,將其數據傳輸率提高到了20MB/S 。
3、SCSI-3 —1995年推出了SCSI-3，其俗稱Ultra SCSI，全稱為SCSI-3 Fast-20 Parallel Interface（數據傳輸率為20M/S）它採用了同步傳輸時鍾頻率提高到20MHZ以提高數據傳輸的技術，因此使用了16位傳輸的Wide模式時，數據傳輸即可達到40MB/s。其允許介面電纜的最大長度為1.5米。
4、1997年推出了Ultra 2 SCSI(Fast-40)，其採用了LVD（Low Voltage Differential，低電平微分）傳輸模式，16位的Ultra2SCSI(LVD)介面的最高傳輸速率可達80MB/S,允許介面電纜的最長為12米，大大增加了設備的靈活性。
5、1998年9月更高的數據傳輸率的Ultra160/m SCSI(Wide下的Fast-80)規格正式公布，其最高數據傳輸率為160MB/s，這將給電腦系統帶來更高的系統性能。

現有最流行的串列硬碟技術
隨著INTEL的915平台的發布，最新的ICH6-M也進入了我們的視野。而ICH6除了在一些電源管理特性方面有所增強外，也正式引入了SATA（串列ATA，以下簡稱SATA）和PCI-E概念。對於筆記本來說，從它誕生的那天起就一直使用著PATA（並行ATA，以下簡稱PATA）來連接硬碟，SATA的出現無疑是一項硬碟介面的革命。而如今隨著INTEL的積極推動，筆記本也開始邁入SATA的陣營。

關於SATA的優勢，筆者相信諸位也都有了解。確實，比起PATA，SATA有著很多不可比擬的優勢，而筆者將在本文中透過技術細節來多其進行分析。相信您讀完本文後會對SATA有著更深入的了解。另外由於本文主要針對筆記本和台式機，所以諸如RAID等技術不在本文討論范圍之內。

串列通信和並行通信

再進行詳細的介紹之前，我們先了解一下串列通信和並行通信的特點。

一般來說，串列通信一般由二根信號線和一根地線就可完成互相的信息的傳送。如下圖，我們看到設備A和設備B之間的信號交換僅用了兩根信號線和一根地線就完成了。這樣，在一個時鍾內，二個bit的數據就會被傳輸（每個方向一個bit，全雙工），如果能時鍾頻率足夠高，那麼數據的傳輸速度就會足夠快。
如果為了節省成本，我們也可以只用一根信號線和一根地線連接。這樣在一個時鍾內只有一個bit被傳輸（半雙工），我們也同樣可以提高時鍾頻率來提升其速度。

而並行通信在本質上是和串列通信一樣的。唯一的區別是並行通信依靠多條數據線在一個時鍾周期里傳送更多的bit。下圖中，數據線已經不是一條或者是兩條，而是多條。我們很容易知道，如果有8根數據線的話，在同一時鍾周期內傳送的的數據量是8bit。如果我們的數據線足夠多的話，比如PCI匯流排，那一個周期內就可以傳送32bit的數據。

在這里，筆者想提醒各位讀者，對於一款產品來說，用最低的成本來滿足帶寬的需要，那就是成功的設計，而不會在意你是串列通信還是並行通信，也不會管你的傳輸技術是先進還是落後。

PATA介面的速度

我們知道，ATA-33的速度為33MB/S，ATA-100的速度是100MB/S。那這個速度是如何計算出來的呢？

首先，我們需要知道匯流排上的時鍾頻率，比如ATA-100是25MHz，PATA的並行數據線有16根，一次能傳送16bit的數據。而ATA-66以上的規范為了降低匯流排本身的頻率，PATA被設計成在時鍾的上下沿都能傳輸數據（類似DDR的原理），使得在一個時鍾周期內能傳送32bit。

這樣，我們很容易得出ATA-100的速度為：25M*16bit*2=800Mbps=100MByte/s。

PATA的局限性

在相同頻率下，並行匯流排優於串列匯流排。隨著當前硬碟的數據傳輸率越來越高，傳統的並行ATA介面日益逐漸暴露出一些設計上的缺陷，其中最致命的莫過於並行線路的信號干擾問題。

那各信號線之間是如何干擾的呢？

1，首先是信號的反射現象。從南橋發出的PATA信號，通過扁長的信號線到達硬碟（在筆記本上對應的也有從南橋引出PATA介面，一直布線到硬碟的介面）。學過微波通信的讀者肯定知道，信號在到達PATA硬碟後不可避免的會發生反彈，而反彈的信號必將疊加到當前正在被傳輸的信號上，導致傳輸中數據的完整性被破壞，引起接受端誤判。

所以在實際的設計中，都必須要設計相應的電路來保證信號的完整性。

我們看到，從南橋發出的PATA信號一般都需要經過一個排阻才發送到PATA的設備。我們必須加上至少30個電阻（除了16根數據線，還有一些控制信號）才能有效的防止信號的反彈。而在硬碟內部，硬碟廠商會在裡面接上終端電阻以防止引號反彈。這不僅對成本有所上升，也對PCB的布局也造成了困擾。

當然，信號反彈在任何高速電路里都會發生，在SATA里我們也會看到終端電阻，但因為SATA的數據線比PATA少很多，並且採用了差分信號傳輸，所以這個問題並不突出。

2，其次是信號的偏移問題
理論上，並行匯流排的數據線的長度應該是一致的。而在實際上，這點很難得到保證。信號線長度的不一致性會導致某個信號過快/過慢到達接受端，導致邏輯誤判。不僅如此，導致信號延遲的原因還有很多，比如線路板上的分布電容、信號線在高頻時產生的感抗等都會引起信號的延遲。

如圖，在左側南橋端我們發送的數據為[1，1，1，0]，在發送到硬碟的過程中，第四個信號由於某種原因出現延遲，在判斷時刻還沒到達接受端。這樣，接受端判斷接受到的信號為[1，1，1，1]，出現錯誤。由此也可看出，並行數據線越多，出現錯誤的概率也越大。

下圖是SONY Z1的硬碟轉接線，我們看到，設計師做了不少蛇行走線以滿足PATA數據線的長度一致性要求。

我們可以很容易想像，信號的時鍾越快，被判斷信號判斷的時間就越短，出現誤判的可能性就越大。在較慢的匯流排上（上），允許數據信號和判斷信號的時間誤差為a，而在高速的匯流排上（下），允許誤差為b。速度越快，允許的誤差越小。這也是PATA的匯流排頻率提升的局限性，而匯流排頻率直接影響著硬碟傳輸速度。。。

3，還有是信號線間的干擾（串音干擾）

這種干擾幾乎存在與任何電路。和信號偏移一樣，串音干擾也是並行通信的通病。由於並行通信需要多條信號線並行走線（以滿足長度、分布電容等參數的一致性），而串音干擾就是在這時候導致的。由於信號線在傳輸數據的過程中不停的以0，1間變換，導致其周邊的磁場變化甚快。通過法拉第定律我們知道，磁場變化越快，切割磁力線的導線上的電壓越大。這個電壓將導致信號的變形，信號頻率越高，干擾愈加嚴重，直至完全無法工作。串音干擾可以說這是對並行的PATA線路影響最大的不利因素，並且大大限制了線路的長度。

硬碟的恢復主要是靠備份,還有一些比較專業的恢復技術就是要專業學習的了.不過我不專業,現在最常用的就是GHOST,它可以備份任何一個盤付,並生成一個備份文件必要的時候可以用來恢復數據

現在市場上的主要幾款硬碟就是邁托,西部數據(WD),希捷(ST),三星,東之,松下,還有最新的那個易拓保密硬碟

刀殤

『伍』 磁碟的發展歷史

在過去的50年中，磁碟驅動器走過了很長的一段路。請跟隨我們走過這段歷史，回首我們按年度列出的磁碟驅動器發展史上50件具有里程碑意義的事件——從最早推出的產品到各種新技術以及在這中間的一切。
1956年：IBM向客戶交付第一台磁碟驅動器RAMAC 305，可存儲5MB數據，每MB成本為10000美元。它有2個冰箱那樣大，使用50個24英寸碟片。
1961年：IBM發明在空氣墊上或「空氣支撐物」上「懸浮」的磁碟驅動器磁頭。
1963年：IBM推出第一個活動磁碟驅動器1311，擁有6個14英寸碟片，可存儲2.6MB數據。
1966年：IBM推出第一個使用纏繞線圈鐵氧記錄磁頭的驅動器。
1970年：通用數據公司(1971年更名為西部數據公司)在加州成立。
1973年：IBM宣布推出第一個現代「溫徹斯特」磁碟驅動器3340，使用了密封組件、潤滑主軸和小質量磁頭。
1978年：第一個RAID(冗餘陣列)驅動器誕生。
1979：磁碟製造商希捷科技公司於1979年由Al Shugart挑頭創立。
1979：IBM的3370使用了7個直徑為14英寸的碟片，存儲容量可達571MB。3370也是首款使用薄膠片磁頭的磁碟，
1979：IBM的「Piccolo」電腦磁碟使用了6個直徑為8英寸的碟片，存儲容量可達64MB。
1979：希捷科技公司研發出最早的磁碟介面——ST-506，之後便廣泛用於微型計算機中。
1980：IBM發布了當時首個存儲容量以GB為單位的磁碟，其大小和一台電冰箱大小差不多，重量為250kg，出售價格為40000美元。
1980：希捷科技公司發布首個大小為5.25英寸的磁碟。
1981：Shugart Associates聯手NCR共同研發出一個智能磁碟介面，命名為Shugart Associates Systems Interface (SASI)，該介面是SCSI(Small Computer System Interface，小型計算機系統介面)的前輩。
1982：Western Digital宣布推出了首個單晶元「溫徹斯特」磁碟控制器——WD1010。
1983：Rodime宣布推出了當時首個3.5英寸的磁碟——RO352，它包括有兩個碟片，存儲容量可達10MB。
1984：Western Digital為IBM PC/AT製造出首個「溫徹斯特」磁碟控制卡，並成為了當時的一種工業標准。
1985：Control Data、Compaq Computer和 Western Digital共同合作，並研發出40-pin的IDE介面。IDE是Intelligent Drive Electronics(智慧電子驅動器)的縮寫。
1985：磁碟控制器首次整合到磁碟驅動當中。
1985：Quantum(昆騰)發布了Plus Hardcard磁碟，它在無需一個可用的插槽，或單獨控制卡的情況下，可再多配置一個磁碟。
1985：Western Digital宣布推出了首款ESDI(Enhanced Small Device Interface，增強型小型設備介面)控制板，它允許容量更大、速度更快的磁碟用於電腦當中。
1986：官方的SCSI規格發布，而蘋果電腦公司的Mac Plus也是首台使用該規格的電腦之一。
1988：Prairie Tek宣布推出了220磁碟，這是首個2.5英寸的磁碟，主要是針對初生的筆記本電腦市場推出的。220磁碟使用了兩個碟片，存儲容量可達20MB。
1988：Connor發布了首個高為1英寸的3.5英寸磁碟，還有磁碟沿襲了這種設計。
1988：Western Digital成功收購Tandon公司，轉型為專業的磁碟製造商。
1990：Western Digital發布了其首個3.5英寸的Caviar(魚子醬) IDE磁碟。
1991：IBM向外界宣布推出了0663 Corsair，這是首款採用感應式薄膠片磁阻(MR)磁頭的磁碟。它設計有8個直徑為3.5英寸的碟片，存儲容量可達1GB。(MR磁頭早在1984年就用於IBM的磁碟驅動器。)
1991：Integral Peripherals推出了使用一個直徑為1.8英寸的碟片，存儲容量可達21MB 的1820 Mustang磁碟。
1992：希捷科技公司首次向外界展示了其2.5英寸的磁碟，在當時給了人們極大的震撼。
1992：希捷科技公司成功的推出了存儲容量為2.1GB的Barracuda(酷魚)，這是首個採用7200r/min轉速馬達的磁碟。
1992：惠普推出了C3013A Kitty Hawk磁碟，使用了兩個直徑為1.3英寸的碟片，存儲容量可達2.1GB。
1994：Western Digital成功研發出Enhanced IDE，這是一個改良版的磁碟介面，並打破了當時528MB存儲容量上限的束縛。EIDE同樣也允許配置光碟機和磁碟驅動器。
1996：IBM成功研發出在1個碟片上可存儲100億比特/英寸的磁碟技術。
1996：希捷科技公司宣布推出了其Cheetah(捷豹)系列磁碟，這是首個採用10000r/min轉速馬達的磁碟。
1997：IBM宣布推出了首個採用巨磁阻磁頭(GMR)的磁碟——Deskstar 16GP Titan，在三個直徑為3.5英寸的碟片上可裝配16.8GB的存儲容量。
1998：IBM宣布推出了Microdrive(微磁碟)，這是當時世界上最小的磁碟，一個單一的1英寸碟片的容量可達340MB。
2000：Maxtor(邁拓)成功收購了其競爭對手Quantum的磁碟業務。就當時的情況而言，Quantum是世界上第二大磁碟製造商，僅僅位於希捷技術公司之後。而成功收購了Quantum以後，Maxtor便一舉成為世界上最大的磁碟製造商。
2000：希捷科技公司發布了首款採用15000r/min轉速馬達的磁碟——Cheetah X15。
2002：希捷科技公司在磁碟歷史又獲得了一個第一的稱號，這都是因為它發布了Barracuda ATA V Serial ATA磁碟。
2002：希捷科技公司向外界演示了垂直磁性記錄技術，每英寸的密度可達100GB。
2002：其實，在2002年有很多技術值得我們去記住，但希捷科技公司成功演示的Heat-Assisted Magnetic Recording(熱輔助磁記錄，HAMR)技術卻格外耀眼，HAMR磁性記錄技術採用了激光熱輔助設計。
2003：IBM宣布把其數據存儲部門出售給日立，IBM由此也結束了在磁碟領域的輝煌歷程。
2003：Western Digital推出了首個10000r/min的 SATA磁碟——Raptor(猛禽)，存儲容量為37GB。該款產品主要是為企業設計的，但是游戲玩家很快就發現，其實把該磁碟用於雙磁碟RAID配置中，使得台式電腦的性能會有很大的提升。
2004：東芝宣布推出了世界上首款0.85英寸的磁碟——MK2001MTN，在一個單一的碟片上，存儲容量可達2GB。
2005：東芝宣布推出了MK4007 GAL，該磁碟採用了直徑為1.8英寸的碟片設計，存儲容量為40GB。同時，MK4007 GAL也是首款採用垂直磁性記錄設計的磁碟。
2006：希捷科技公司成功收購了Maxtor，使得其在磁碟製造工業的競爭對手再度縮小。
2006：希捷科技公司宣布推出了Momentus 5400.3筆記本電腦磁碟，這是首款採用垂直磁性記錄設計的2.5英寸磁碟型號，其存儲容量也達到160GB。
2006：希捷科技公司發布了當今世界上存儲容量最大的磁碟——Barracuda 7200.10，存儲容量達到了750GB。
2006：Western Digital宣布推出了10000r/min Raptor X SATA磁碟，其存儲容量達到了150GB。不僅如此，Raptor X還採用了透明的外觀設計，用戶可以看到它運作時內部的情況。
2006：Cornice和希捷技術這兩家公司都在2006年宣布推出了1英寸磁碟，存儲容量為12GB。

『陸』 磁碟的主要作用

計算機的外部存儲器中也採用了類似磁帶的裝置，比較常用的一種叫磁碟，將圓形的磁性碟片裝在一個方的密封盒子里，這樣做的目的是為了防止磁碟表面劃傷，導致數據丟失。
文件系統：曾將圓形的磁性碟片裝在一個方形的密封盒子里。有了磁碟之後，人們使用計算機就方便多了，不但可以把數據處理結果存放在磁碟中，還可以把很多輸入到計算機中的數據存儲到磁碟中，這樣這些數據可以反復使用，避免了重復勞動。可是不久之後，人們又發現了另一個問題：人們要存儲到磁碟上的內容越來越多，眾多的信息存儲在一起，很不方便。這樣就導致了文件系統的產生。
只有低格才對磁碟有很大的傷害，其它的讀寫是不要緊的。

『柒』 磁碟陣列的意義目的

磁碟冗餘陣列一幫會有「raid 0 、 raid 1 、 raid 5 、raid 6。所以意義不同。
raid0
是把2個500G 的硬碟變為1T ，在計算機看來也就是一個1T的盤。那麼理論上數度會是兩個盤速率的相加。
raid1
2 塊盤,一塊寫數據一塊備份數據,也就是2個500G 變成一個500G 。RAID 1 的安全性特別高,
因為兩個硬碟允許壞一個,另一塊可以接著使用。那麼raid1的速度是會慢的了。因為每次寫數據都要寫兩份啊，不過安全。

raid5 （來自於理論模型 RAID 4）

盤的大小遵循數學公式的 n-1 。必須三塊盤才能做raid5.其中兩塊做為數據區,剩下的一塊作為校驗區。如果數據區的硬碟壞了一塊,不用擔心因為可以從校驗區來進行恢復。但不能同時 2 塊數據區的硬碟都壞掉,由於校驗區一直在工作它是最容易壞的,一但壞掉數據就不可能做恢復。

raid6
至少要4快盤才行。和raid5一樣的，也就多了一塊校驗區。

這些raid當中raid0的速度是最快的。如你用4個500G的硬碟做raid0 冗餘，那麼數度會比1個2T的快。但是這樣不安全。

區別就是如500G 10000轉 * 4 = 40000轉
1T 15000 轉 * 1 = 15000

『捌』 硬碟的作用是什麼

硬碟是電腦主要的存儲媒介之一，安裝的軟體、游戲以及緩存的視頻，音樂等都主要以0和1的方式存儲在硬碟上供用戶使用，它的地位僅僅次於內存和CPU。硬碟由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成，碟片外覆蓋有鐵磁性材料。

(8)磁碟發明的意義擴展閱讀：

硬碟分有固態硬碟、機械硬碟、混合硬碟三種。絕大多數硬碟都是固定硬碟，被永久性地密封固定在硬碟驅動器中。

1、固態硬碟（SSD）採用快閃記憶體顆粒來存儲。

2、機械硬碟（HDD）採用磁性碟片來存儲。

3、混合硬碟（HHD）把磁性硬碟和快閃記憶體集成到一起。