1. 固态硬盘是什么时候诞生是
1956年,IBM公司发明了世界上第一块硬盘。
共8张
英特尔固态硬盘
1968年,IBM重新提出“温彻斯特”(Winchester)技术的可行性,奠定了硬盘发展方向。
1970年,StorageTek公司(Sun StorageTek)开发了第一个固态硬盘驱动器。
1984年,东芝发明闪存。
1989年,世界上第一款固态硬盘出现。
2006年3月,三星率先发布一款32GB容量的固态硬盘笔记本电脑,
2007年1月,SanDisk公司发布了1.8寸32GB固态硬盘产品,3月又发布了2.5寸32GB型号。
2007年6月,东芝推出了其第一款120GB固态硬盘笔记本电脑。
2. 世界上的第一个硬盘是那个公司发明的什么时间
世界第一台硬盘存储器是由IBM公司的 艾伦·舒加特 在1956年发明的,其型号为IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control)。
3. 软盘是什么时候出现的,什么时候发明的
1967年,IBM公司推出世界上第一张软盘,直径32英寸。4年后又推出一种直径8英寸的表面涂有金属氧化物的塑料质磁盘,发明者是艾伦·舒加特(Alan Shugart,后离开IBM创办了希捷seagate公司),这就是我们常说的标准“软盘”的父辈。 1976年8月,艾伦·舒加特宣布研制出5.25英寸的软盘(售价390美元)。1979年索尼公司推出3.5英寸的双面软盘,其容量为875KB,到1983年已达1MB,即我们常说的3寸盘。 软盘的读写是通过软盘驱动器完成的。软盘驱动器设计能接收可移动式软盘,目前常用的就是容量为1.44MB的3.5英寸软盘。软盘存取速度慢,容量也小,但可装可卸、携带方便。 软盘是个人计算机(PC)中最早使用的可移介质。作为一种可移贮存方法,它是用于那些需要被物理移动的小文件的理想选择。软盘有八寸、五又四分一寸、三寸半之分。当中又分为硬磁区Hard-sectored 及软磁区Soft-Sectored
软盘驱动器是电脑一个不可缺少的部件,在必要的时候,它可以为我们启动计算机,还能用它来传递和备份一些比较小的文件。在介绍软驱之前,我们先认识一下软盘。
认识软磁盘: 现在看到的软盘都是3.5英寸的,通常简称3寸。 3寸软盘都有一个塑料外壳,比较硬,它的作用是保护里边的盘片。盘片上涂有一层磁性材料(如氧化铁),它是记录数据的介质。在外壳和盘片之间有一层保护层,防止外壳对盘片的磨损。
软盘提供了一种简单的写保护方法,3寸盘是靠一个方块来实现的, 拔下去,打开方孔就是写保护了。
反之就是打开写保护,这时可以往文件里面写入数据。
写保护是个非常有用的功能,可防止误写操作,也避免病毒对它的侵害。在使用时,最好将一些重要的软盘如程序安装盘和数据备份盘置成写保护状态。
软盘插入驱动器时是有反正的,3寸盘一般不会插错(放错了是插不进的)。 我们通常使用的软盘容量是1.44M。
软盘在使用之前必须要先格式化,完成这一过程后,磁盘被分成若干个磁道,每个磁道又分为若干个扇区,每个扇区存储512个字节。
磁道是一组同心圆,一个磁道大约有零点几个毫米的宽度,数据就存储在这些磁道上。 一个1.44M的软盘,它有80个磁道,每个磁道有18个扇区,两面都可以存储数据。我们能这样计算它的容量:80×18×2×512≈1440K≈1.44M。
文件的大小用字节表示,但在存储的时候却是以簇为分配单元,即一个簇中不能包含两个文件的内容,也就是说无论一个文件有多小,哪怕它只有一个字节,一旦它占用了一个簇,那么别的文件就不能再写入这个簇了,也就是说这个簇中其它还未用上的空间就被浪费了。 每个簇由一个或多个扇区构成,对软盘来说,一个簇只有一个扇区,即512字节;对于硬盘,簇的大小和硬盘分区大小有关,分区容量越大,每个簇的扇区数就越多。对一个含有5个字节的文件,它在软盘上至少要占用512个字节,在硬盘上会更多。
用软盘备份数据是个好方法,只要方法得当,它们可以保存5-8年的时间。在使用软盘时,需要注意:不要划伤盘片,盘片不能变形、不能受高温、不能受潮、不要靠近磁性物质等等。
2、光盘
由于软盘的容量小,光盘凭借大容量得以广泛使用。我们听的CD是一种光盘,看的VCD也是一种光盘。
现在一般的硬盘容量在3GB到20多GB之间,软盘的容量为1.44MB多,光盘的最大容量大约是650MB,(DVD盘片单面4.7GB)。
光盘的存储原理比较特殊,里面存储的信息不能被轻易地改变。也就是说我们常见的光盘生产出来的时候是什么样,就一直是那样了那我们有没有办法把自己写的文章存在光盘上呢?
有一种特殊的光盘CD-R是可以写的,但需要使用“光盘刻录机”才能把文章写到CD-R光盘上。
说到这里,我们来想一下,光盘是属于内存储器还是外存储器呢?要记住,我们所说的内部存储器就是内存,而外部存储器都是可以电脑中拆卸下来的。常见的外部存储器有硬盘、光盘、软盘。
4. 硬盘发展史
全面的硬盘知识
硬盘,英文“hard-disk”简称HD 。是一种储存量巨大的设备,作用是储存计算机运行时需要的数据。
体现硬盘好坏的主要参数为传输率,其次的为转速、单片容量、寻道时间、缓存、噪音和S.M.A.R.T.
1956年IBM公司制造出世界上第一块硬盘350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control),它的数据为:容量5MB、盘片直径为24英寸、盘片数为50片、重量上百公斤。盘片上有一层磁性物质,被轴带着旋转,有磁头移动着存储数据,实现了随机存取。
1970年磁盘诞生
1973年IBM公司制造出了一台640MB的硬盘、第一次采用“温彻斯特”技术,是现在硬盘的开端,因为磁头悬浮在盘片上方,所以镀磁的盘片在密封的硬盘里可以飞速的旋转,但有好几十公斤重。
1975年Soft-adjacent layer(软接近层)专利的MR磁头结构产生
1979年IBM发明了薄膜磁头,这意味着硬盘可以变的很小,速度可以更快,同体积下硬盘可以更大。
1979年IBM 3370诞生,它是第一款采用thin-film感应磁头及Run-Length-Limited(RLL)编码配置的硬盘,"2-7"RLL编码将能减小硬盘错误
1986年IBM 9332诞生,它是第一款使用更高效的1-7 run-length-limited(RLL)代码的硬盘。
1989年第一代MR磁头出现
1991年IBM磁阻MR(Magneto Resistive)磁头硬盘出现。带动了一个G的硬盘也出现。磁阻磁头对信号变化相当敏感,所以盘片的存储密度可以得到几十倍的提高。意味着硬盘的容量可以作的更大。意味着硬盘进入了G级时代。
1993年GMR(巨磁阻磁头技术)推出,这使硬盘的存储密度又上了一个台阶。
认识硬盘
硬盘是电脑中的重要部件,大家所安装的操作系统(如:Windows 9x、Windows 2k…)及所有的应用软件(如:Dreamwaver、Flash、Photoshop…)等都是位于硬盘中,或许你没感觉到吧!但硬盘确实非常重要,至少目前它还是我们存储数据的主要场所,那你对硬盘究竟了解多少了?可能你对她一窍不通,不过没关系,请见下文。
一、硬盘的历史与发展
从第一块硬盘RAMAC的产生到现在单碟容量高达15GB多的硬盘,硬盘也经历了几代的发展,下面就介绍一下其历史及发展。
1.1956年9月,IBM的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control),其磁头可以直接移动到盘片上的任何一块存储区域,从而成功地实现了随机存储,这套系统的总容量只有5MB,共使用了50个直径为24英寸的磁盘,这些盘片表面涂有一层磁性物质,它们被叠起来固定在一起,绕着同一个轴旋转。此款RAMAC在那时主要用于飞机预约、自动银行、医学诊断及太空领域内。
2.1968年IBM公司首次提出“温彻斯特/Winchester”技术,探讨对硬盘技术做重大改造的可能性。“温彻斯特”技术的精隋是:“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片,磁头沿盘片径向移动,磁头悬浮在高速转动的盘片上方,而不与盘片直接接触”,这也是现代绝大多数硬盘的原型。
3.1973年IBM公司制造出第一台采用“温彻期特”技术的硬盘,从此硬盘技术的发展有了正确的结构基础。
4.1979年,IBM再次发明了薄膜磁头,为进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度提供了可能。
5.80年代末期IBM对硬盘发展的又一项重大贡献,即发明了MR(Magneto Resistive)磁阻,这种磁头在读取数据时对信号变化相当敏感,使得盘片的存储密度能够比以往20MB每英寸提高了数十倍。
6.1991年IBM生产的3.5英寸的硬盘使用了MR磁头,使硬盘的容量首次达到了1GB,从此硬盘容量开始进入了GB数量级。
7.1999年9月7日,Maxtor宣布了首块单碟容量高达10.2GB的ATA硬盘,从而把硬盘的容量引入了一个新里程碑。
8.2000年2月23日,希捷发布了转速高达15,000RPM的Cheetah X15系列硬盘,其平均寻道时间只有3.9ms,这可算是目前世界上最快的硬盘了,同时它也是到目前为止转速最高的硬盘;其性能相当于阅读一整部Shakespeare只花.15秒。此系列产品的内部数据传输率高达48MB/s,数据缓存为4~16MB,支持Ultra160/m SCSI及Fibre Channel(光纤通道) ,这将硬盘外部数据传输率提高到了160MB~200MB/s。总得来说,希捷的此款("捷豹")Cheetah X15系列将硬盘的性能提高到了一个新的里程碑。
9.2000年3月16日,硬盘领域又有新突破,第一款“玻璃硬盘”问世,这就是IBM推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV,此两款硬盘均使用玻璃取代传统的铝作为盘片材料,这能为硬盘带来更大的平滑性及更高的坚固性。另外玻璃材料在高转速时具有更高的稳定性。此外Deskstar 75GXP系列产品的最高容量达75GB,这是目前最大容量的硬盘,而Deskstar 40GV的数据存储密度则高达14.3 十亿数据位/每平方英寸,这再次涮新数据存储密度世界记录。
二、硬盘分类
目前的硬盘产品内部盘片有:5.25,3.5,2.5和1.8英寸(后两种常用于笔记本及部分袖珍精密仪器中,现在台式机中常用3.5英寸的盘片);如果按硬盘与电脑之间的数据接口,可分为两大类:IDE接口及SCSI接口硬盘两大阵营。
三、技术规格
目前台式机中硬盘的外形差不了多少,在技术规格上有几项重要的指标:
1.平均寻道时间(average seek time),指硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间,单位为毫秒(ms)。注意它与平均访问时间的差别,平均寻道时间当然是越小越好,现在选购硬盘时应该选择平均寻道时间低于9ms的产品。
2.平均潜伏期(average latency),指当磁头移动到数据所在的磁道后,然后等待所要的数据块继续转动(半圈或多些、少些)到磁头下的时间,单位为毫秒(ms)。
3.道至道时间(single track seek),指磁头从一磁道转移至另一磁道的时间,单位为毫秒(ms)。
4.全程访问时间(max full seek),指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间,单位为毫秒(ms)。
5.平均访问时间(average access),指磁头找到指定数据的平均时间,单位为毫秒。通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。注意:现在不少硬盘广告之中所说的平均访问时间大部分都是用平均寻道时间所代替的。
6.最大内部数据传输率(internal data transfer rate),也叫持续数据传输率(sustained transfer rate),单位Mb/S(注意与MB/S之间的差别)。它指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率,一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度(指同一磁道上的数据间隔度)。注意,在这项指标中常常使用Mb/S或Mbps为单位,这是兆位/秒的意思,如果需要转换成MB/S(兆字节/秒),就必须将Mbps数据除以8(一字节8位数)。例如,WD36400硬盘给出的最大内部数据传输率为131Mbps,但如果按MB/S计算就只有16.37MB/s(131/8)。
7.外部数据传输率:通称突发数据传输率(burst data transfer rate),指从硬盘缓冲区读取数据的速率,在广告或硬盘特性表中常以数据接口速率代替,单位为MB/S。目前主流硬盘普通采用的是Ultra ATA/66,它的最大外部数据率即为66.7MB/s,而在SCSI硬盘中,采用最新的Ultra 160/m SCSI接口标准,其数据传输率可达160MB/s,采用Fibra Channel(光纤通道),最大外部数据传输将可达200MB/s。在广告中我们有时能看到说双Ultra 160/m SCSI的接口,这理论上将最大外部数据传输率提高到了320MB/s,但目前好像还没有结合有此接口的产品推出。
8.主轴转速:是指硬盘内主轴的转动速度,目前ATA(IDE)硬盘的主轴转速一般为5400~7200rpm,主流硬盘的转速为7200RPM,至于SCSI硬盘的主轴转速可达一般为7200~10,000RPM,而最高转速的SCSI硬盘转速高达15,000RPM(即希捷“捷豹X15”系列硬盘)。
9.数据缓存:指在硬盘内部的高速存储器:目前硬盘的高速缓存一般为512KB~2MB,目前主流ATA硬盘的数据缓存应该为2MB,而在SCSI硬盘中最高的数据缓存现在已经达到了16MB。对于大数据缓存的硬盘在存取零散文件时具有很大的优势。
10.硬盘表面温度:它是指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况。这项指标厂家并不提供,一般只能在各种媒体的测试数据中看到。硬盘工作时产生的温度过高将影响薄膜式磁头(包括GMR磁头)的数据读取灵敏度,因此硬盘工作表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。如果对于高转速的SCSI硬盘一般来说应该加一个硬盘冷却装置,这样硬盘的工作稳定性才能得到保障。
11.MTBF(连续无故障时间):它指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间,单位是小时。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。这项指标在一般的产品广告或常见的技术特性表中并不提供,需要时可专门上网到具体生产该款硬盘的公司网址中查询。
四、接口标准
ATA接口,这是目前台式机硬盘中普通采用的接口类型。
ST-506/412接口:
这是希捷开发的一种硬盘接口,首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST-506及ST-412。ST-506接口使用起来相当简便,它不需要任何特殊的电缆及接头,但是它支持的传输速度很低,因此到了1987年左右这种接口就基本上被淘汰了,采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB。早期IBM PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘就是ST-506/412硬盘或称MFM硬盘,MFM(Modified Frequency Molation)是指一种编码方案 。
ESDI接口:
即(Enhanced Small Drive Interface)接口,它是迈拓公司于1983年开发的。其特点是将编解码器放在硬盘本身之中,而不是在控制卡上,理论传输速度是前面所述的ST-506的2…4倍,一般可达到10Mbps。但其成本较高,与后来产生的IDE接口相比无优势可言,因此在九十年代后就补淘汰了
IDE及EIDE接口:
IDE(Integrated Drive Electronics)的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器,我们常说的IDE接口,也叫ATA(Advanced Technology Attachment)接口,现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的,只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。 把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容,对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。
ATA-1(IDE):
ATA是最早的IDE标准的正式名称,IDE实际上是指连在硬盘接口的硬盘本身。ATA在主板上有一个插口,支持一个主设备和一个从设备,每个设备的最大容量为504MB,ATA最早支持的PIO-0模式(Programmed I/O-0)只有3.3MB/s,而ATA-1一共规定了3种PIO模式和4种DMA模式(没有得到实际应用),要升级为ATA-2,你需要安装一个EIDE适配卡。
ATA-2(EIDE Enhanced IDE/Fast ATA):
这是对ATA-1的扩展,它增加了2种PIO和2种DMA模式,把最高传输率提高到了16.7MB/s,同时引进了LBA地址转换方式,突破了老BIOS固有504MB的限制,支持最高可达8.1GB的硬盘。如你的电脑支持ATA-2,则可以在CMOS设置中找到(LBA,LogicalBlock Address)或(CHS,Cylinder,Head,Sector)的设置。其两个插口分别可以连接一个主设备和一个从设置,从而可以支持四个设备,两个插口也分为主插口和从插口。通常可将最快的硬盘和CD—ROM放置在主插口上,而将次要一些的设备放在从插口上,这种放置方式对于486及早期的Pentium电脑是必要的,这样可以使主插口连在快速的PCI总线上,而从插口连在较慢的ISA总线上。
ATA-3(FastATA-2):
这个版本支持PIO-4,没有增加更高速度的工作模式(即仍为16.7MB/s),但引入了简单的密码保护的安全方案,对电源管理方案进行了修改,引入了S.M.A.R.T(Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology,自监测、分析和报告技术)
ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UltraDMA/33、UltraDMA/66):
这个新标准将PIO-4下的最大数据传输率提高了一倍,达到33MB/s,或更高的66MB/s。它还在总线占用上引入了新的技术,使用PC的DMA通道减少了CPU的处理负荷。要使用Ultra-ATA,需要一个空闲的PCI扩展槽,如果将UltraATA硬盘卡插在ISA扩展槽上,则该设备不可能达到其最大传输率,因为ISA总线的最大数据传输率只有8MB/s 。其中的Ultra ATA/66(即Ultra DMA/66)是目前主流桌面硬盘采用的接口类型,其支持最大外部数据传输率为66.7MB/s。
Serial ATA:
新的Serial ATA(即串行ATA),是英特尔公司在今年IDF(Intel Developer Forum,英特尔开发者论坛) 发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型,就如其名所示,它以连续串行的方式传送资料,在同一时间点内只会有1位数据传输,此做法能减小接口的针脚数目,用四个针就完成了所有的工作(第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线)。这样做法能降低电力消耗,减小发热量。最新的硬盘接口类型ATA-100就是Serial ATA是初始规格,它支持的最大外部数据传输率达100MB/s,上面介绍的那两款IBM Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是第一次采用此ATA-100接口类型的产品。在2001年第二季度将推出Serial ATA 1x标准的产品,它能提高150MB/s的数据传输率。对于Serial ATA接口,一台电脑同时挂接两个硬盘就没有主、从盘之分了,各设备对电脑主机来说,都是Master,这样我们可省了不少跳线功夫。
SCSI接口:
SCSI就是指Small Computer System Interface(小型计算机系统接口),它最早研制于1979,原是为小型机的研制出的一种接口技术,但随着电脑技术的发展,现在它被完全移植到了普通PC上。现在的SCSI可以划分为SCSI-1和SCSI-2(SCSI Wide与SCSI Wind Fast),最新的为SCSI-3,不过SCSI-2是目前最流行的SCSI版本。 SCSI广泛应用于如:硬盘、光驱、ZIP、MO、扫描仪、磁带机、JAZ、打印机、光盘刻录机等设备上。它的优点非常多主要表现为以下几点:
1、适应面广; 使用SCSI,你所接的设备就可以超过15个,而所有这些设备只占用一个IRQ,这就可以避免IDE最大外挂15个外设的限制。
2、多任务;不像IDE,SCSI允许对一个设备传输数据的同时,另一个设备对其进行数据查找。这将在多任务操作系统如Linux、Windows NT中获得更高的性能。
3、宽带宽;在理论上,最快的SCSI总线有160MB/s的带宽,即Ultra 160/s SCSI;这意味着你的硬盘传输率最高将达160MB/s(当然这是理论上的,实际应用中可能会低一点)。
4、少CPU占用率
从最早的SCSI到现在Ultra 160/m SCSI,SCSI接口具有如下几个发展阶段
1、SCSI-1 —最早SCSI是于1979年由美国的Shugart公司(Seagate希捷公司的前身)制订的,并于1986年获得了ANSI(美国标准协会)承认的SASI(Shugart Associates System Interface施加特联合系统接口) ,这就是我们现在所指的SCSI -1,它的特点是,支持同步和异步SCSI外围设备;支持7台8位的外围设备最大数据传输速度为5MB/S;支持WORM外围设备。
2、SCSI-2 —90年代初(具体是1992年),SCSI发展到了SCSI-2,当时的SCSI-2 产品(通称为Fast SCSI)是能过提高同步传输时的频率使数据传输率提高为10MB/S,原本为8位的并行数据传输称为:Narrow SCSI;后来出现了16位的并行数据传输的WideSCSI,将其数据传输率提高到了20MB/S 。
3、SCSI-3 —1995年推出了SCSI-3,其俗称Ultra SCSI,全称为SCSI-3 Fast-20 Parallel Interface(数据传输率为20M/S)它采用了同步传输时钟频率提高到20MHZ以提高数据传输的技术,因此使用了16位传输的Wide模式时,数据传输即可达到40MB/s。其允许接口电缆的最大长度为1.5米。
4、1997年推出了Ultra 2 SCSI(Fast-40),其采用了LVD(Low Voltage Differential,低电平微分)传输模式,16位的Ultra2SCSI(LVD)接口的最高传输速率可达80MB/S,允许接口电缆的最长为12米,大大增加了设备的灵活性。
5、1998年9月更高的数据传输率的Ultra160/m SCSI(Wide下的Fast-80)规格正式公布,其最高数据传输率为160MB/s,这将给电脑系统带来更高的系统性能。
现有最流行的串行硬盘技术
随着INTEL的915平台的发布,最新的ICH6-M也进入了我们的视野。而ICH6除了在一些电源管理特性方面有所增强外,也正式引入了SATA(串行ATA,以下简称SATA)和PCI-E概念。对于笔记本来说,从它诞生的那天起就一直使用着PATA(并行ATA,以下简称PATA)来连接硬盘,SATA的出现无疑是一项硬盘接口的革命。而如今随着INTEL的积极推动,笔记本也开始迈入SATA的阵营。
关于SATA的优势,笔者相信诸位也都有了解。确实,比起PATA,SATA有着很多不可比拟的优势,而笔者将在本文中透过技术细节来多其进行分析。相信您读完本文后会对SATA有着更深入的了解。另外由于本文主要针对笔记本和台式机,所以诸如RAID等技术不在本文讨论范围之内。
串行通信和并行通信
再进行详细的介绍之前,我们先了解一下串行通信和并行通信的特点。
一般来说,串行通信一般由二根信号线和一根地线就可完成互相的信息的传送。如下图,我们看到设备A和设备B之间的信号交换仅用了两根信号线和一根地线就完成了。这样,在一个时钟内,二个bit的数据就会被传输(每个方向一个bit,全双工),如果能时钟频率足够高,那么数据的传输速度就会足够快。
如果为了节省成本,我们也可以只用一根信号线和一根地线连接。这样在一个时钟内只有一个bit被传输(半双工),我们也同样可以提高时钟频率来提升其速度。
而并行通信在本质上是和串行通信一样的。唯一的区别是并行通信依靠多条数据线在一个时钟周期里传送更多的bit。下图中,数据线已经不是一条或者是两条,而是多条。我们很容易知道,如果有8根数据线的话,在同一时钟周期内传送的的数据量是8bit。如果我们的数据线足够多的话,比如PCI总线,那一个周期内就可以传送32bit的数据。
在这里,笔者想提醒各位读者,对于一款产品来说,用最低的成本来满足带宽的需要,那就是成功的设计,而不会在意你是串行通信还是并行通信,也不会管你的传输技术是先进还是落后。
PATA接口的速度
我们知道,ATA-33的速度为33MB/S,ATA-100的速度是100MB/S。那这个速度是如何计算出来的呢?
首先,我们需要知道总线上的时钟频率,比如ATA-100是25MHz,PATA的并行数据线有16根,一次能传送16bit的数据。而ATA-66以上的规范为了降低总线本身的频率,PATA被设计成在时钟的上下沿都能传输数据(类似DDR的原理),使得在一个时钟周期内能传送32bit。
这样,我们很容易得出ATA-100的速度为:25M*16bit*2=800Mbps=100MByte/s。
PATA的局限性
在相同频率下,并行总线优于串行总线。随着当前硬盘的数据传输率越来越高,传统的并行ATA接口日益逐渐暴露出一些设计上的缺陷,其中最致命的莫过于并行线路的信号干扰问题。
那各信号线之间是如何干扰的呢?
1,首先是信号的反射现象。从南桥发出的PATA信号,通过扁长的信号线到达硬盘(在笔记本上对应的也有从南桥引出PATA接口,一直布线到硬盘的接口)。学过微波通信的读者肯定知道,信号在到达PATA硬盘后不可避免的会发生反弹,而反弹的信号必将叠加到当前正在被传输的信号上,导致传输中数据的完整性被破坏,引起接受端误判。
所以在实际的设计中,都必须要设计相应的电路来保证信号的完整性。
我们看到,从南桥发出的PATA信号一般都需要经过一个排阻才发送到PATA的设备。我们必须加上至少30个电阻(除了16根数据线,还有一些控制信号)才能有效的防止信号的反弹。而在硬盘内部,硬盘厂商会在里面接上终端电阻以防止引号反弹。这不仅对成本有所上升,也对PCB的布局也造成了困扰。
当然,信号反弹在任何高速电路里都会发生,在SATA里我们也会看到终端电阻,但因为SATA的数据线比PATA少很多,并且采用了差分信号传输,所以这个问题并不突出。
2,其次是信号的偏移问题
理论上,并行总线的数据线的长度应该是一致的。而在实际上,这点很难得到保证。信号线长度的不一致性会导致某个信号过快/过慢到达接受端,导致逻辑误判。不仅如此,导致信号延迟的原因还有很多,比如线路板上的分布电容、信号线在高频时产生的感抗等都会引起信号的延迟。
如图,在左侧南桥端我们发送的数据为[1,1,1,0],在发送到硬盘的过程中,第四个信号由于某种原因出现延迟,在判断时刻还没到达接受端。这样,接受端判断接受到的信号为[1,1,1,1],出现错误。由此也可看出,并行数据线越多,出现错误的概率也越大。
下图是SONY Z1的硬盘转接线,我们看到,设计师做了不少蛇行走线以满足PATA数据线的长度一致性要求。
我们可以很容易想像,信号的时钟越快,被判断信号判断的时间就越短,出现误判的可能性就越大。在较慢的总线上(上),允许数据信号和判断信号的时间误差为a,而在高速的总线上(下),允许误差为b。速度越快,允许的误差越小。这也是PATA的总线频率提升的局限性,而总线频率直接影响着硬盘传输速度。。。
3,还有是信号线间的干扰(串音干扰)
这种干扰几乎存在与任何电路。和信号偏移一样,串音干扰也是并行通信的通病。由于并行通信需要多条信号线并行走线(以满足长度、分布电容等参数的一致性),而串音干扰就是在这时候导致的。由于信号线在传输数据的过程中不停的以0,1间变换,导致其周边的磁场变化甚快。通过法拉第定律我们知道,磁场变化越快,切割磁力线的导线上的电压越大。这个电压将导致信号的变形,信号频率越高,干扰愈加严重,直至完全无法工作。串音干扰可以说这是对并行的PATA线路影响最大的不利因素,并且大大限制了线路的长度。
硬盘的恢复主要是靠备份,还有一些比较专业的恢复技术就是要专业学习的了.不过我不专业,现在最常用的就是GHOST,它可以备份任何一个盘付,并生成一个备份文件必要的时候可以用来恢复数据
现在市场上的主要几款硬盘就是迈托,西部数据(WD),希捷(ST),三星,东之,松下,还有最新的那个易拓保密硬盘
刀殇
5. 制造硬盘最早哪几家
最早的硬盘是IBM发明的
最早制造硬盘的希捷。
硬盘及生产商历史见下:
1.1956年,IBM的IBM 350RAMAC是现代硬盘的雏形,它相当于两个冰箱的体积,不过其储存容量只有5MB。1973年IBM 3340问世,它拥有“温彻斯特”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。
2.1980年,两位前IBM员工创立的公司开发出5.25英寸规格的5MB硬盘,这是首款面向台式机的产品,而该公司正是希捷(Seagate)公司。
3. 80年代末,IBM公司推出MR(Magneto Resistive磁阻)技术令磁头灵敏度大大提升,使盘片的储存密度较之前的20Mbpsi(bit/每平方英寸)提高了数十倍,该技术为硬盘容量的巨大提升奠定了基础。1991年,IBM应用该技术推出了首款3.5英寸的1GB硬盘。
4.1970年到1991年,硬盘盘片的储存密度以每年25%~30%的速度增长;从1991年开始增长到60%~80%;至今,速度提升到100%甚至是200%,从1997年开始的惊人速度提升得益于IBM的GMR(Giant Magneto Resistive,巨磁阻)技术,它使磁头灵敏度进一步提升,进而提高了储存密度。
5.1995年,为了配合Intel的LX芯片组,昆腾(Quantum)与Intel携手发布UDMA 33接口——EIDE标准将原来接口数据传输率从16.6MB/s提升到了33MB/s 同年,希捷开发出液态轴承(FDB,Fluid Dynamic Bearing)马达。所谓的FDB就是指将陀螺仪上的技术引进到硬盘生产中,用厚度相当于头发丝直径十分之一的油膜取代金属轴承,减轻了硬盘噪音与发热量。
6.1996年,希捷收购康诺(Conner Peripherals)。
7.1998年2月,UDMA66规格上市。
8.1999年,容量高达10GB的ATA硬盘上市。
9.2000年2月23日,希捷发布了转速高达15,000RPM的Cheetah X15系列硬盘。
2000年3月16号,硬盘领域又有新突破,第一款"玻璃硬盘"问世。
10月,迈拓(Maxtor)收购昆腾硬盘业务。
10.2001年:新的磁头技术,此时的全部硬盘几乎均采用GMR,该技术最新的为第四代GMR磁头技术。
11.2003年1月,日立宣布完成20.5亿美元的收购IBM硬盘事业部计划,并成立日立环球储存科技公司(Hitachi Global Storage Technologies,Hitachi GST)。
12.2005年日立环储和希捷都宣布了将开始大量采用磁盘垂直写入技术(perpendicular recording),该原理是将平行于盘片的磁场方向改变为垂直(90度),更充分地利用的储存空间。
13.2005年12月21日,硬盘制造商希捷宣布收购迈拓(Maxtor)。
14.2007年1月,日立环球储存科技宣布将会发售全球首只1Terabyte的硬盘,比原先的预定时间迟了一年多。硬盘的售价为399美元,平均每美元可以购得2.75GB硬盘空间。
15.2007年11月,Maxtor硬盘出厂的预先格式化的硬盘。被发现已植入会盗取在线游戏的帐号与密码的木马。
16.2010年12月,日立环球存储科技公司日前同时宣布,将向全球OEM厂商和部分分销合作伙伴推出3T
B、2TB和1.5TB Deskstar 7K3000硬盘系列。
17.2011年3月8日凌晨,WD西部数据公司宣布,将以现金加股票的形式,出资43亿美元收购日立全资子公司,同为世界级硬盘大厂的日立环球存储技术公司(HGST)。
6. 固态硬盘是什么时候诞生的
1956年,IBM公司发明了世界来上第一自块硬盘。
1970年,StorageTek公司(Sun StorageTek)开发了第一个固态硬盘驱动器。
1984年,东芝发明闪存。
1989年,世界上第一款固态硬盘由IBM推出。
7. 移动硬盘什么时候出现的
您是想知道移动硬盘发展史么?
如果说最早的商用移动硬盘,应该算是上世纪九十年代中期以ZIP磁盘统治移动市场的艾美加公司生产的大容量移动硬盘(1GB和2GB的Jaz Drive——在那个年代算是很大很大了~)。而现在流行架构的移动硬盘应该是98年之后USB端口盛行所带来的产物,由于只需要一块电路板加上普通的硬盘就可以制造的低门槛、大容量,很快流行起来~
不知道是不是您想要的答案,有问题随时追问吧~
8. 硬盘的发展史
全面的硬盘知识
硬盘,英文“hard-disk”简称HD 。是一种储存量巨大的设备,作用是储存计算机运行时需要的数据。
体现硬盘好坏的主要参数为传输率,其次的为转速、单片容量、寻道时间、缓存、噪音和S.M.A.R.T.
1956年IBM公司制造出世界上第一块硬盘350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control),它的数据为:容量5MB、盘片直径为24英寸、盘片数为50片、重量上百公斤。盘片上有一层磁性物质,被轴带着旋转,有磁头移动着存储数据,实现了随机存取。
1970年磁盘诞生
1973年IBM公司制造出了一台640MB的硬盘、第一次采用“温彻斯特”技术,是现在硬盘的开端,因为磁头悬浮在盘片上方,所以镀磁的盘片在密封的硬盘里可以飞速的旋转,但有好几十公斤重。
1975年Soft-adjacent layer(软接近层)专利的MR磁头结构产生
1979年IBM发明了薄膜磁头,这意味着硬盘可以变的很小,速度可以更快,同体积下硬盘可以更大。
1979年IBM 3370诞生,它是第一款采用thin-film感应磁头及Run-Length-Limited(RLL)编码配置的硬盘,"2-7"RLL编码将能减小硬盘错误
1986年IBM 9332诞生,它是第一款使用更高效的1-7 run-length-limited(RLL)代码的硬盘。
1989年第一代MR磁头出现
1991年IBM磁阻MR(Magneto Resistive)磁头硬盘出现。带动了一个G的硬盘也出现。磁阻磁头对信号变化相当敏感,所以盘片的存储密度可以得到几十倍的提高。意味着硬盘的容量可以作的更大。意味着硬盘进入了G级时代。
1993年GMR(巨磁阻磁头技术)推出,这使硬盘的存储密度又上了一个台阶。
认识硬盘
硬盘是电脑中的重要部件,大家所安装的操作系统(如:Windows 9x、Windows 2k…)及所有的应用软件(如:Dreamwaver、Flash、Photoshop…)等都是位于硬盘中,或许你没感觉到吧!但硬盘确实非常重要,至少目前它还是我们存储数据的主要场所,那你对硬盘究竟了解多少了?可能你对她一窍不通,不过没关系,请见下文。
一、硬盘的历史与发展
从第一块硬盘RAMAC的产生到现在单碟容量高达15GB多的硬盘,硬盘也经历了几代的发展,下面就介绍一下其历史及发展。
1.1956年9月,IBM的一个工程小组向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control),其磁头可以直接移动到盘片上的任何一块存储区域,从而成功地实现了随机存储,这套系统的总容量只有5MB,共使用了50个直径为24英寸的磁盘,这些盘片表面涂有一层磁性物质,它们被叠起来固定在一起,绕着同一个轴旋转。此款RAMAC在那时主要用于飞机预约、自动银行、医学诊断及太空领域内。
2.1968年IBM公司首次提出“温彻斯特/Winchester”技术,探讨对硬盘技术做重大改造的可能性。“温彻斯特”技术的精隋是:“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片,磁头沿盘片径向移动,磁头悬浮在高速转动的盘片上方,而不与盘片直接接触”,这也是现代绝大多数硬盘的原型。
3.1973年IBM公司制造出第一台采用“温彻期特”技术的硬盘,从此硬盘技术的发展有了正确的结构基础。
4.1979年,IBM再次发明了薄膜磁头,为进一步减小硬盘体积、增大容量、提高读写速度提供了可能。
5.80年代末期IBM对硬盘发展的又一项重大贡献,即发明了MR(Magneto Resistive)磁阻,这种磁头在读取数据时对信号变化相当敏感,使得盘片的存储密度能够比以往20MB每英寸提高了数十倍。
6.1991年IBM生产的3.5英寸的硬盘使用了MR磁头,使硬盘的容量首次达到了1GB,从此硬盘容量开始进入了GB数量级。
7.1999年9月7日,Maxtor宣布了首块单碟容量高达10.2GB的ATA硬盘,从而把硬盘的容量引入了一个新里程碑。
8.2000年2月23日,希捷发布了转速高达15,000RPM的Cheetah X15系列硬盘,其平均寻道时间只有3.9ms,这可算是目前世界上最快的硬盘了,同时它也是到目前为止转速最高的硬盘;其性能相当于阅读一整部Shakespeare只花.15秒。此系列产品的内部数据传输率高达48MB/s,数据缓存为4~16MB,支持Ultra160/m SCSI及Fibre Channel(光纤通道) ,这将硬盘外部数据传输率提高到了160MB~200MB/s。总得来说,希捷的此款("捷豹")Cheetah X15系列将硬盘的性能提高到了一个新的里程碑。
9.2000年3月16日,硬盘领域又有新突破,第一款“玻璃硬盘”问世,这就是IBM推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV,此两款硬盘均使用玻璃取代传统的铝作为盘片材料,这能为硬盘带来更大的平滑性及更高的坚固性。另外玻璃材料在高转速时具有更高的稳定性。此外Deskstar 75GXP系列产品的最高容量达75GB,这是目前最大容量的硬盘,而Deskstar 40GV的数据存储密度则高达14.3 十亿数据位/每平方英寸,这再次涮新数据存储密度世界记录。
二、硬盘分类
目前的硬盘产品内部盘片有:5.25,3.5,2.5和1.8英寸(后两种常用于笔记本及部分袖珍精密仪器中,现在台式机中常用3.5英寸的盘片);如果按硬盘与电脑之间的数据接口,可分为两大类:IDE接口及SCSI接口硬盘两大阵营。
三、技术规格
目前台式机中硬盘的外形差不了多少,在技术规格上有几项重要的指标:
1.平均寻道时间(average seek time),指硬盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间,单位为毫秒(ms)。注意它与平均访问时间的差别,平均寻道时间当然是越小越好,现在选购硬盘时应该选择平均寻道时间低于9ms的产品。
2.平均潜伏期(average latency),指当磁头移动到数据所在的磁道后,然后等待所要的数据块继续转动(半圈或多些、少些)到磁头下的时间,单位为毫秒(ms)。
3.道至道时间(single track seek),指磁头从一磁道转移至另一磁道的时间,单位为毫秒(ms)。
4.全程访问时间(max full seek),指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间,单位为毫秒(ms)。
5.平均访问时间(average access),指磁头找到指定数据的平均时间,单位为毫秒。通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。注意:现在不少硬盘广告之中所说的平均访问时间大部分都是用平均寻道时间所代替的。
6.最大内部数据传输率(internal data transfer rate),也叫持续数据传输率(sustained transfer rate),单位Mb/S(注意与MB/S之间的差别)。它指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率,一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度(指同一磁道上的数据间隔度)。注意,在这项指标中常常使用Mb/S或Mbps为单位,这是兆位/秒的意思,如果需要转换成MB/S(兆字节/秒),就必须将Mbps数据除以8(一字节8位数)。例如,WD36400硬盘给出的最大内部数据传输率为131Mbps,但如果按MB/S计算就只有16.37MB/s(131/8)。
7.外部数据传输率:通称突发数据传输率(burst data transfer rate),指从硬盘缓冲区读取数据的速率,在广告或硬盘特性表中常以数据接口速率代替,单位为MB/S。目前主流硬盘普通采用的是Ultra ATA/66,它的最大外部数据率即为66.7MB/s,而在SCSI硬盘中,采用最新的Ultra 160/m SCSI接口标准,其数据传输率可达160MB/s,采用Fibra Channel(光纤通道),最大外部数据传输将可达200MB/s。在广告中我们有时能看到说双Ultra 160/m SCSI的接口,这理论上将最大外部数据传输率提高到了320MB/s,但目前好像还没有结合有此接口的产品推出。
8.主轴转速:是指硬盘内主轴的转动速度,目前ATA(IDE)硬盘的主轴转速一般为5400~7200rpm,主流硬盘的转速为7200RPM,至于SCSI硬盘的主轴转速可达一般为7200~10,000RPM,而最高转速的SCSI硬盘转速高达15,000RPM(即希捷“捷豹X15”系列硬盘)。
9.数据缓存:指在硬盘内部的高速存储器:目前硬盘的高速缓存一般为512KB~2MB,目前主流ATA硬盘的数据缓存应该为2MB,而在SCSI硬盘中最高的数据缓存现在已经达到了16MB。对于大数据缓存的硬盘在存取零散文件时具有很大的优势。
10.硬盘表面温度:它是指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况。这项指标厂家并不提供,一般只能在各种媒体的测试数据中看到。硬盘工作时产生的温度过高将影响薄膜式磁头(包括GMR磁头)的数据读取灵敏度,因此硬盘工作表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。如果对于高转速的SCSI硬盘一般来说应该加一个硬盘冷却装置,这样硬盘的工作稳定性才能得到保障。
11.MTBF(连续无故障时间):它指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间,单位是小时。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。这项指标在一般的产品广告或常见的技术特性表中并不提供,需要时可专门上网到具体生产该款硬盘的公司网址中查询。
四、接口标准
ATA接口,这是目前台式机硬盘中普通采用的接口类型。
ST-506/412接口:
这是希捷开发的一种硬盘接口,首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST-506及ST-412。ST-506接口使用起来相当简便,它不需要任何特殊的电缆及接头,但是它支持的传输速度很低,因此到了1987年左右这种接口就基本上被淘汰了,采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB。早期IBM PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘就是ST-506/412硬盘或称MFM硬盘,MFM(Modified Frequency Molation)是指一种编码方案 。
ESDI接口:
即(Enhanced Small Drive Interface)接口,它是迈拓公司于1983年开发的。其特点是将编解码器放在硬盘本身之中,而不是在控制卡上,理论传输速度是前面所述的ST-506的2…4倍,一般可达到10Mbps。但其成本较高,与后来产生的IDE接口相比无优势可言,因此在九十年代后就补淘汰了
IDE及EIDE接口:
IDE(Integrated Drive Electronics)的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器,我们常说的IDE接口,也叫ATA(Advanced Technology Attachment)接口,现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的,只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。 把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容,对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。
ATA-1(IDE):
ATA是最早的IDE标准的正式名称,IDE实际上是指连在硬盘接口的硬盘本身。ATA在主板上有一个插口,支持一个主设备和一个从设备,每个设备的最大容量为504MB,ATA最早支持的PIO-0模式(Programmed I/O-0)只有3.3MB/s,而ATA-1一共规定了3种PIO模式和4种DMA模式(没有得到实际应用),要升级为ATA-2,你需要安装一个EIDE适配卡。
ATA-2(EIDE Enhanced IDE/Fast ATA):
这是对ATA-1的扩展,它增加了2种PIO和2种DMA模式,把最高传输率提高到了16.7MB/s,同时引进了LBA地址转换方式,突破了老BIOS固有504MB的限制,支持最高可达8.1GB的硬盘。如你的电脑支持ATA-2,则可以在CMOS设置中找到(LBA,LogicalBlock Address)或(CHS,Cylinder,Head,Sector)的设置。其两个插口分别可以连接一个主设备和一个从设置,从而可以支持四个设备,两个插口也分为主插口和从插口。通常可将最快的硬盘和CD—ROM放置在主插口上,而将次要一些的设备放在从插口上,这种放置方式对于486及早期的Pentium电脑是必要的,这样可以使主插口连在快速的PCI总线上,而从插口连在较慢的ISA总线上。
ATA-3(FastATA-2):
这个版本支持PIO-4,没有增加更高速度的工作模式(即仍为16.7MB/s),但引入了简单的密码保护的安全方案,对电源管理方案进行了修改,引入了S.M.A.R.T(Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology,自监测、分析和报告技术)
ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UltraDMA/33、UltraDMA/66):
这个新标准将PIO-4下的最大数据传输率提高了一倍,达到33MB/s,或更高的66MB/s。它还在总线占用上引入了新的技术,使用PC的DMA通道减少了CPU的处理负荷。要使用Ultra-ATA,需要一个空闲的PCI扩展槽,如果将UltraATA硬盘卡插在ISA扩展槽上,则该设备不可能达到其最大传输率,因为ISA总线的最大数据传输率只有8MB/s 。其中的Ultra ATA/66(即Ultra DMA/66)是目前主流桌面硬盘采用的接口类型,其支持最大外部数据传输率为66.7MB/s。
Serial ATA:
新的Serial ATA(即串行ATA),是英特尔公司在今年IDF(Intel Developer Forum,英特尔开发者论坛) 发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型,就如其名所示,它以连续串行的方式传送资料,在同一时间点内只会有1位数据传输,此做法能减小接口的针脚数目,用四个针就完成了所有的工作(第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线)。这样做法能降低电力消耗,减小发热量。最新的硬盘接口类型ATA-100就是Serial ATA是初始规格,它支持的最大外部数据传输率达100MB/s,上面介绍的那两款IBM Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV就是第一次采用此ATA-100接口类型的产品。在2001年第二季度将推出Serial ATA 1x标准的产品,它能提高150MB/s的数据传输率。对于Serial ATA接口,一台电脑同时挂接两个硬盘就没有主、从盘之分了,各设备对电脑主机来说,都是Master,这样我们可省了不少跳线功夫。
SCSI接口:
SCSI就是指Small Computer System Interface(小型计算机系统接口),它最早研制于1979,原是为小型机的研制出的一种接口技术,但随着电脑技术的发展,现在它被完全移植到了普通PC上。现在的SCSI可以划分为SCSI-1和SCSI-2(SCSI Wide与SCSI Wind Fast),最新的为SCSI-3,不过SCSI-2是目前最流行的SCSI版本。 SCSI广泛应用于如:硬盘、光驱、ZIP、MO、扫描仪、磁带机、JAZ、打印机、光盘刻录机等设备上。它的优点非常多主要表现为以下几点:
1、适应面广; 使用SCSI,你所接的设备就可以超过15个,而所有这些设备只占用一个IRQ,这就可以避免IDE最大外挂15个外设的限制。
2、多任务;不像IDE,SCSI允许对一个设备传输数据的同时,另一个设备对其进行数据查找。这将在多任务操作系统如Linux、Windows NT中获得更高的性能。
3、宽带宽;在理论上,最快的SCSI总线有160MB/s的带宽,即Ultra 160/s SCSI;这意味着你的硬盘传输率最高将达160MB/s(当然这是理论上的,实际应用中可能会低一点)。
4、少CPU占用率
从最早的SCSI到现在Ultra 160/m SCSI,SCSI接口具有如下几个发展阶段
1、SCSI-1 —最早SCSI是于1979年由美国的Shugart公司(Seagate希捷公司的前身)制订的,并于1986年获得了ANSI(美国标准协会)承认的SASI(Shugart Associates System Interface施加特联合系统接口) ,这就是我们现在所指的SCSI -1,它的特点是,支持同步和异步SCSI外围设备;支持7台8位的外围设备最大数据传输速度为5MB/S;支持WORM外围设备。
2、SCSI-2 —90年代初(具体是1992年),SCSI发展到了SCSI-2,当时的SCSI-2 产品(通称为Fast SCSI)是能过提高同步传输时的频率使数据传输率提高为10MB/S,原本为8位的并行数据传输称为:Narrow SCSI;后来出现了16位的并行数据传输的WideSCSI,将其数据传输率提高到了20MB/S 。
3、SCSI-3 —1995年推出了SCSI-3,其俗称Ultra SCSI,全称为SCSI-3 Fast-20 Parallel Interface(数据传输率为20M/S)它采用了同步传输时钟频率提高到20MHZ以提高数据传输的技术,因此使用了16位传输的Wide模式时,数据传输即可达到40MB/s。其允许接口电缆的最大长度为1.5米。
4、1997年推出了Ultra 2 SCSI(Fast-40),其采用了LVD(Low Voltage Differential,低电平微分)传输模式,16位的Ultra2SCSI(LVD)接口的最高传输速率可达80MB/S,允许接口电缆的最长为12米,大大增加了设备的灵活性。
5、1998年9月更高的数据传输率的Ultra160/m SCSI(Wide下的Fast-80)规格正式公布,其最高数据传输率为160MB/s,这将给电脑系统带来更高的系统性能。
现有最流行的串行硬盘技术
随着INTEL的915平台的发布,最新的ICH6-M也进入了我们的视野。而ICH6除了在一些电源管理特性方面有所增强外,也正式引入了SATA(串行ATA,以下简称SATA)和PCI-E概念。对于笔记本来说,从它诞生的那天起就一直使用着PATA(并行ATA,以下简称PATA)来连接硬盘,SATA的出现无疑是一项硬盘接口的革命。而如今随着INTEL的积极推动,笔记本也开始迈入SATA的阵营。
关于SATA的优势,笔者相信诸位也都有了解。确实,比起PATA,SATA有着很多不可比拟的优势,而笔者将在本文中透过技术细节来多其进行分析。相信您读完本文后会对SATA有着更深入的了解。另外由于本文主要针对笔记本和台式机,所以诸如RAID等技术不在本文讨论范围之内。
串行通信和并行通信
再进行详细的介绍之前,我们先了解一下串行通信和并行通信的特点。
一般来说,串行通信一般由二根信号线和一根地线就可完成互相的信息的传送。如下图,我们看到设备A和设备B之间的信号交换仅用了两根信号线和一根地线就完成了。这样,在一个时钟内,二个bit的数据就会被传输(每个方向一个bit,全双工),如果能时钟频率足够高,那么数据的传输速度就会足够快。
如果为了节省成本,我们也可以只用一根信号线和一根地线连接。这样在一个时钟内只有一个bit被传输(半双工),我们也同样可以提高时钟频率来提升其速度。
而并行通信在本质上是和串行通信一样的。唯一的区别是并行通信依靠多条数据线在一个时钟周期里传送更多的bit。下图中,数据线已经不是一条或者是两条,而是多条。我们很容易知道,如果有8根数据线的话,在同一时钟周期内传送的的数据量是8bit。如果我们的数据线足够多的话,比如PCI总线,那一个周期内就可以传送32bit的数据。
在这里,笔者想提醒各位读者,对于一款产品来说,用最低的成本来满足带宽的需要,那就是成功的设计,而不会在意你是串行通信还是并行通信,也不会管你的传输技术是先进还是落后。
PATA接口的速度
我们知道,ATA-33的速度为33MB/S,ATA-100的速度是100MB/S。那这个速度是如何计算出来的呢?
首先,我们需要知道总线上的时钟频率,比如ATA-100是25MHz,PATA的并行数据线有16根,一次能传送16bit的数据。而ATA-66以上的规范为了降低总线本身的频率,PATA被设计成在时钟的上下沿都能传输数据(类似DDR的原理),使得在一个时钟周期内能传送32bit。
这样,我们很容易得出ATA-100的速度为:25M*16bit*2=800Mbps=100MByte/s。
PATA的局限性
在相同频率下,并行总线优于串行总线。随着当前硬盘的数据传输率越来越高,传统的并行ATA接口日益逐渐暴露出一些设计上的缺陷,其中最致命的莫过于并行线路的信号干扰问题。
那各信号线之间是如何干扰的呢?
1,首先是信号的反射现象。从南桥发出的PATA信号,通过扁长的信号线到达硬盘(在笔记本上对应的也有从南桥引出PATA接口,一直布线到硬盘的接口)。学过微波通信的读者肯定知道,信号在到达PATA硬盘后不可避免的会发生反弹,而反弹的信号必将叠加到当前正在被传输的信号上,导致传输中数据的完整性被破坏,引起接受端误判。
所以在实际的设计中,都必须要设计相应的电路来保证信号的完整性。
我们看到,从南桥发出的PATA信号一般都需要经过一个排阻才发送到PATA的设备。我们必须加上至少30个电阻(除了16根数据线,还有一些控制信号)才能有效的防止信号的反弹。而在硬盘内部,硬盘厂商会在里面接上终端电阻以防止引号反弹。这不仅对成本有所上升,也对PCB的布局也造成了困扰。
当然,信号反弹在任何高速电路里都会发生,在SATA里我们也会看到终端电阻,但因为SATA的数据线比PATA少很多,并且采用了差分信号传输,所以这个问题并不突出。
2,其次是信号的偏移问题
理论上,并行总线的数据线的长度应该是一致的。而在实际上,这点很难得到保证。信号线长度的不一致性会导致某个信号过快/过慢到达接受端,导致逻辑误判。不仅如此,导致信号延迟的原因还有很多,比如线路板上的分布电容、信号线在高频时产生的感抗等都会引起信号的延迟。
如图,在左侧南桥端我们发送的数据为[1,1,1,0],在发送到硬盘的过程中,第四个信号由于某种原因出现延迟,在判断时刻还没到达接受端。这样,接受端判断接受到的信号为[1,1,1,1],出现错误。由此也可看出,并行数据线越多,出现错误的概率也越大。
下图是SONY Z1的硬盘转接线,我们看到,设计师做了不少蛇行走线以满足PATA数据线的长度一致性要求。
我们可以很容易想像,信号的时钟越快,被判断信号判断的时间就越短,出现误判的可能性就越大。在较慢的总线上(上),允许数据信号和判断信号的时间误差为a,而在高速的总线上(下),允许误差为b。速度越快,允许的误差越小。这也是PATA的总线频率提升的局限性,而总线频率直接影响着硬盘传输速度。。。
3,还有是信号线间的干扰(串音干扰)
这种干扰几乎存在与任何电路。和信号偏移一样,串音干扰也是并行通信的通病。由于并行通信需要多条信号线并行走线(以满足长度、分布电容等参数的一致性),而串音干扰就是在这时候导致的。由于信号线在传输数据的过程中不停的以0,1间变换,导致其周边的磁场变化甚快。通过法拉第定律我们知道,磁场变化越快,切割磁力线的导线上的电压越大。这个电压将导致信号的变形,信号频率越高,干扰愈加严重,直至完全无法工作。串音干扰可以说这是对并行的PATA线路影响最大的不利因素,并且大大限制了线路的长度。
硬盘的恢复主要是靠备份,还有一些比较专业的恢复技术就是要专业学习的了.不过我不专业,现在最常用的就是GHOST,它可以备份任何一个盘付,并生成一个备份文件必要的时候可以用来恢复数据
现在市场上的主要几款硬盘就是迈托,西部数据(WD),希捷(ST),三星,东之,松下,还有最新的那个易拓保密硬盘
9. 硬盘是哪个国家发明的
1956-1966
世界上的第一款硬盘是由IBM于1956年设计并制造的。这款名为IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control)的硬盘产品体积十分庞大,但容量仅为5MB,总共使用了50张24英寸的碟片。这在现在是无法想象的,但在当时,已经算是相当先进的产品了,其容量相对同时期的电脑应用模式来说已经可以算得上是“海量”了。
在那个年代,尚未诞生PC的概念,也就是说以“个人”名义,是无法拥有一台电脑的。那时的电脑大多数应用于军事领域或是大型企业。当时IBM 350 RAMAC主要面向的用户是航空公司、医疗企业、银行以及宇航等领域。
在硬盘诞生的最初十年,电脑的应用领域并不广泛,硬盘的应用领域也相应地受到限制,因而导致硬盘的发展相对缓慢。这种情况直至20世纪60年代末开始有所改善。究其原因并非是因为应用拉动了对存储空间的需求,而是IBM 350 RAMAC的体积太大,并且其物理结构导致其寿命相对较短。
1967-1976
1968年,硬盘发展史中的第一个历史性突破由IBM公司完成—IBM研发成功了“温盘”技术,即Winchester技术。Winchester技术主要针对硬盘的物理结构提出了更多的改进。简单概括为:密封、固定并高速旋转的镀磁盘片,磁头沿盘片径向移动,磁头悬浮在高速转动的盘片上方,而不与盘片直接接触。