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《硬盤的存儲原理和內(nèi)部架構(gòu)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、本來想寫個文件系統(tǒng)的專題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對硬盤的內(nèi)部架構(gòu)和存儲原理還是比較模糊，因為不了解“一點”硬盤的存儲原理對文件系統(tǒng)的認(rèn)識老是感覺鏡花水月，不踏實。經(jīng)過搜集整理資料就由了本文的問世。借用Bean_lee兄一句話：成果和榮耀歸于前輩。首先，讓我們看一下硬盤的發(fā)展史：·1956年9月13日，IBM的IBM350RAMAC(RandomAccessMethodofAccountingandControl)是現(xiàn)代硬盤的雛形，整個硬盤需要50個直徑為24英寸表面涂有磁漿的盤片，它相當(dāng)于兩個冰箱的體積，不過其存儲容
2、量只有5MB?！?971年，IBM開始采用一種名叫Merlin的技術(shù)生產(chǎn)硬盤，這種技術(shù)據(jù)稱能使硬盤頭更好地在盤片上索引?！?973年，IBM3340問世，主流采用采用紅色。這個大家伙每平方英寸存儲1.7MB的數(shù)據(jù)，在當(dāng)時已經(jīng)創(chuàng)了一個紀(jì)錄。許多公司共享這些系統(tǒng)，需要時按照時間和存儲空間租用它。租賃價值為7.81美元每兆，這個價格比當(dāng)時汽油的價格還貴38%。它擁有“溫徹斯特”這個綽號，也就是我們現(xiàn)在所熟知的“溫氏架構(gòu)”。來源于它兩個30MB的存儲單元，恰好是當(dāng)時出名的“溫徹斯特來福槍”的口徑和填彈量。至此，
3、硬盤的基本架構(gòu)被確立。·1979年，IBM發(fā)明了ThinFilm磁頭，使硬盤的數(shù)據(jù)定位更加準(zhǔn)確，因此使得硬盤的密度大幅提升?！?980年，兩位前IBM員工創(chuàng)立的公司開發(fā)出5.25英寸規(guī)格的5MB硬盤，這是首款面向臺式機(jī)的產(chǎn)品，而該公司正是希捷公司（Seagate）公司。·1982年，日立發(fā)布了全球首款容量超過1GB的硬盤。這就是容量為1.2GB的H-8598硬盤。這塊硬盤擁有10片14英寸盤片，兩個讀寫磁頭?！?980年代末，IBM推出MR（MagnetoResistive磁阻）技術(shù)令磁頭靈敏度大大提升
4、，使盤片的存儲密度較之前的20Mbpsi（bit/每平方英寸）提高了數(shù)十倍，該技術(shù)為硬盤容量的巨大提升奠定了基礎(chǔ)。1991年，IBM應(yīng)用該技術(shù)推出了首款3.5英寸的1GB硬盤。·1970年到1991年，硬盤碟片的存儲密度以每年25%~30%的速度增長；從1991年開始增長到60%～80%；至今，速度提升到100%甚至是200%。從1997年開始的驚人速度提升得益于IBM的GMR（GiantMagnetoResistive，巨磁阻）技術(shù)，它使磁頭靈敏度進(jìn)一步提升，進(jìn)而提高了存儲密度?！?993年，康諾（C
5、onnerPeripherals）推出了CP30344硬盤容量是340MB。·1995年，為了配合Intel的LX芯片組，昆騰與Intel攜手發(fā)布UDMA33接口—EIDE標(biāo)準(zhǔn)將原來接口數(shù)據(jù)傳輸率從16.6MB/s提升到了33MB/s。同年，希捷開發(fā)出液態(tài)軸承（FDB，F(xiàn)luidDynamicBearing）馬達(dá)。所謂的FDB就是指將陀螺儀上的技術(shù)引進(jìn)到硬盤生產(chǎn)中，用厚度相當(dāng)于頭發(fā)直徑十分之一的油膜取代金屬軸承，減輕了硬盤噪音與發(fā)熱量?！?996年，希捷收購康諾（ConnerPeripherals）·1
6、998年2月，UDMA66規(guī)格面世?！?000年10月，邁拓（Maxtor）收購昆騰?！?003年1月，日立宣布完成20.5億美元的收購IBM硬盤事業(yè)部計劃，并成立日立環(huán)球存儲科技公司（HitachiGlobalStorageTechnologies,HitachiGST）?！?005年日立環(huán)儲和希捷都宣布了將開始大量采用磁盤垂直寫入技術(shù)（perpendicularrecording），該原理是將平行于盤片的磁場方向改變?yōu)榇怪保?0度），更充分地利用的存儲空間。·2005年12月21日，希捷宣布收購邁拓
7、（Maxtor）?！?007年1月，日立環(huán)球存儲科技宣布將會發(fā)售全球首只1Terabyte的硬盤，比原先的預(yù)定時間遲了一年多。硬盤的售價為399美元，平均每美分可以購得27.5MB硬盤空間?！?011年3月，西部數(shù)據(jù)以43億美元的價格，收購日立環(huán)球存儲科技?！?011年4月，希捷宣布與三星強(qiáng)化策略伙伴關(guān)系。??從硬盤問世至今已經(jīng)過了56個年頭，不管是容量、體積還是生產(chǎn)工藝都較之前有了重大革新和改進(jìn)，但一直都保持了“溫氏”的架構(gòu)(固態(tài)硬盤除外，它不是我們今天的主角)。經(jīng)過封裝后的硬盤，對我們一般呈現(xiàn)出如下
8、的樣子：??背面：??打開后蓋：??硬盤主要由盤體、控制電路板和接口部件組成。盤體就是一個密封，封裝了多個盤片的腔體；控制電路包含硬盤BIOS，主控芯片和硬盤緩存等單元；接口部件包含電源、數(shù)據(jù)接口主從跳線等。??硬盤的盤片一般采用合金材料，多數(shù)為鋁合金(IBM曾經(jīng)開發(fā)過玻璃材質(zhì)的盤片，好像現(xiàn)在有些廠家也生產(chǎn)玻璃材質(zhì)的盤片，但不多見)，盤面上涂著磁性材料，厚度一般在0.5mm左右。有些硬盤只裝一張盤片，有些則有多張。硬盤盤片安裝在主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)
