硬盘

硬盘是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。

中文名：硬盘

英文名：HardDiskDrive

简称：HDD

起源：1956年

1、简介

硬盘有固态硬盘（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）。SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储，混合硬盘(HHD:HybridHardDisk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

2、相关技术

磁头复位节能技术：通过在闲时对磁头的复位来节能。

多磁头技术：通过在同一碟片上增加多个磁头同时的读或写来为硬盘提速，或同时在多碟片同时利用磁头来读或写来为磁盘提速，多用于服务器和数据库中心。

3、发展情况

1956年，IBM的IBM350RAMAC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IBM3340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（MagnetoResistive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（GiantMagnetoResistive，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UDMA33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，FluidDynamicBearing）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（ConnerPeripherals）。

7．1998年2月，UDMA66规格面世。

8．1999年，容量高达10GB的ATA硬盘面世。

9．2000年2月23日，希捷发布了转速高达15，000RPM的CheetahX15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。

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（HitachiGlobalStorageTechnologies,HitachiGST）。

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（perpendicularrecording），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1.5TBDeskstar7K3000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）。

4、基本参数

容量

作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数。

硬盘的容量以兆字节（MB/MiB）、千兆字节（GB/GiB）或百万兆字节（TB/TiB)为单位，而常见的换算式为：1TB=1024GB,1GB=1024MB而1MB=1024KB。但硬盘厂商通常使用的是GB，也就是1G=1000MB，而Windows系统，就依旧以“GB”字样来表示“GiB”单位（1024换算的），因此我们在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。

硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。所谓单碟容量是指硬盘单片盘片的容量，单碟容量越大，单位成本越低，平均访问时间也越短。

一般情况下硬盘容量越大，单位字节的价格就越便宜，但是超出主流容量的硬盘略微例外。

在我们买硬盘的时候说是500G的，但实际容量都比500G要小的。因为厂家是按1MB=1000KB来换算的，所以我们买新硬盘，比买时候实际用量要小点的。

转速

转速（RotationalSpeed或Spindlespeed），是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一，它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快，硬盘寻找文件的速度也就越快，相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示，单位表示为RPM，RPM是RevolutionsPerminute的缩写，是转/每分钟。RPM值越大，内部传输率就越快，访问时间就越短，硬盘的整体性能也就越好。

硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，则等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。

家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种高转速硬盘也是台式机用户的首选；而对于笔记本用户则是4200rpm、5400rpm为主，虽然已经有公司发布了10000rpm的笔记本硬盘，但在市场中还较为少见；服务器用户对硬盘性能要求最高，服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用10000rpm，甚至还有15000rpm的，性能要超出家用产品很多。较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间，但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。

平均访问时间

平均访问时间（AverageAccessTime）是指磁头从起始位置到到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。

平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括了硬盘的寻道时间和等待时间，即：平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。

硬盘的平均寻道时间（AverageSeekTime）是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。这个时间当然越小越好，硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间，而SCSI硬盘则应小于或等于8ms。

硬盘的等待时间，又叫潜伏期（Latency），是指磁头已处于要访问的磁道，等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半，一般应在4ms以下。

传输速率

传输速率（DataTransferRate)硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s）。硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率。

内部传输率（InternalTransferRate)也称为持续传输率（SustainedTransferRate），它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。

外部传输率（ExternalTransferRate）也称为突发数据传输率（BurstDataTransferRate）或接口传输率，它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。

FastATA接口硬盘的最大外部传输率为16.6MB/s，而UltraATA接口的硬盘则达到33.3MB/s。2012年12月，两80后研制出传输速度每秒1.5GB的固态硬盘。

缓存

缓存（Cachememory）是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同，缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据，有大缓存，则可以将那些零碎数据暂存在缓存中，减小外系统的负荷，也提高了数据的传输速度。

5、物理结构

磁头

磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电磁感应式磁头，但是，硬盘的读、写却是两种截然不同的操作，为此，这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性，从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头（Magnetoresistiveheads），即磁阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头（MR磁头不能进行写操作），读取磁头则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化，以得到最好的读/写性能。另外，MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，达到每平方英寸200MB，而使用传统的磁头只能达到每平方英寸20MB，这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。MR磁头已得到广泛应用，而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头（GiantMagnetoresistiveheads）也逐渐开始普及。

磁道

当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响，同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘，一面有80个磁道，而硬盘上的磁道密度则远远大于此值，通常一面有成千上万个磁道。磁道的磁化方式一般由磁头迅速切换正负极改变磁道所代表的0和1。

扇区

盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。1.44MB3.5英寸的软盘，每个磁道分为18个扇区。

柱面

硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘单面上的磁道数是相等的。无论是双盘面还是单盘面，由于每个盘面都只有自己独一无二的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁头）、Sector（扇区），只要知道了硬盘的CHS的数目，即可确定硬盘的容量，硬盘的容量=柱面数*磁头数*扇区数*512B。