盤點(diǎn)硬盤領(lǐng)域的九大基礎(chǔ)技術(shù)
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總的來說，目前硬盤技術(shù)的發(fā)展主要集中在速度、容量及可靠性三方面。Ultra-ATA100/133接口、GMR巨磁阻技術(shù)和S.M.A.R.T自我監(jiān)測分析和報告技術(shù)等各項技術(shù)已普遍為各大硬盤制造商所采用，這使得硬盤在傳輸率、單片存儲容量和監(jiān)測預(yù)告技術(shù)上較以往有了很大提高。
1、更高的主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速
目前大多數(shù)硬盤技術(shù)的主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速一般都在5400轉(zhuǎn)以上。理論上來說,轉(zhuǎn)速越快,硬盤的速度越快,但提高轉(zhuǎn)速受到散熱、穩(wěn)定性等多方面的制約,因此硬盤轉(zhuǎn)速的提高是有限度的。E-IDE接口硬盤大約會以10000轉(zhuǎn)/分為限。隨著硬盤技術(shù)轉(zhuǎn)速的提高,平均等待時間和平均尋道時間隨之下降,平均尋道時間縮短到9ms以下。而SCSI接口的硬盤技術(shù)轉(zhuǎn)速已提高到15000轉(zhuǎn)/分以上。
2、ULTRADSP(超級數(shù)字信號處理器)的應(yīng)用
DSP每秒可以處理數(shù)以千萬條指令,處理數(shù)學(xué)運(yùn)算時較一般CPU快10～50倍,MAXTOR在硬盤技術(shù)廠商中率先引入了此項技術(shù),用于縮短硬盤的平均尋道時間,采用ULTTRADSP技術(shù),其單一的DSP芯片可同時提供處理器及驅(qū)動接口的雙重功能,減少了其它電子零件的使用,可大幅度提高硬盤技術(shù)的速度可靠性。
3、高速緩存技術(shù)
目前在硬盤技術(shù)上廣泛采用了多段先行讀出式超高速緩存器,多段先行讀出式超高速緩存器可在讀出和先行讀出作業(yè)中,數(shù)據(jù)被存入超高速緩存器中,主機(jī)不必通過磁盤驅(qū)動器便可以直接使用這些數(shù)據(jù),由于每一段都可以用作一個獨(dú)立的緩沖器,可以在多任務(wù)環(huán)境中大大提高系統(tǒng)的吞吐性能。因此即使是E-IDE接口的硬盤,為了提高性能,最好也要擁有256KB的高速緩存。由于高速緩存可以提高硬盤性能,所以隨著硬盤容量的加大,高速緩存就顯得越來越重要。目前一些硬盤上已經(jīng)采用了高達(dá)8M的高速緩存。
4、硬盤技術(shù)內(nèi)多盤片封裝技術(shù)
當(dāng)平均存取時間和記錄密度一定時,盤片數(shù)加倍則單位區(qū)域內(nèi)的容量加倍,移動磁頭尋道的可能性將減小,性能將提高。一般E-IDE接口的硬盤最多為四片盤。
5、OAW技術(shù)
在傳統(tǒng)磁盤技術(shù)發(fā)展的上存在一個“超順磁極限”。傳統(tǒng)磁記錄驅(qū)動器的面記錄密度越來越大，當(dāng)它達(dá)到20～40Gb/平方英寸時，磁盤上的磁介質(zhì)就無法保持穩(wěn)定的磁疇，這就是傳統(tǒng)磁盤技術(shù)發(fā)展的理論極限。但信息技術(shù)發(fā)展對信息存儲的要求卻沒有極限。OAW技術(shù)達(dá)到的面記錄密度遠(yuǎn)高于今天的硬盤技術(shù)驅(qū)動器，最終將突破超順磁極限即傳統(tǒng)磁技術(shù)的面記錄密度的理論極限。OAW技術(shù)在驅(qū)動器業(yè)界首次把光技術(shù)、磁技術(shù)和通信技術(shù)集成在一起，構(gòu)成新一類的經(jīng)濟(jì)實惠的高容量驅(qū)動器產(chǎn)品。OAW技術(shù)能突破超順磁級所限制的驅(qū)動器性能。OAW系統(tǒng)由：先進(jìn)的光輸送系統(tǒng)、獨(dú)特的磁頭設(shè)計、全新的伺服系統(tǒng)、等新一代記錄介質(zhì)子系統(tǒng)組成。
6、“濕盤”(wetdisk)技術(shù)
當(dāng)我們要把磁盤密度進(jìn)一步增大，目前以金屬薄膜盤片以及玻璃基片的“溫盤技術(shù)”便無能為力了。我們知道，當(dāng)磁盤密度達(dá)到一定程度時，信號便會變得更加微弱，并且相鄰信號之間的干擾也更為嚴(yán)重。要解決只能把磁頭進(jìn)一步貼近盤片，但目前的磁頭飛高已不到0.08微米，要進(jìn)一步令磁頭靠近盤片非常困難，因為這要克服磁頭抖動及盤片細(xì)微凹凸等引起問題。為此，有人提出干脆把磁頭緊貼磁盤(Contactrecording)，就象錄音機(jī)那樣。但對盤片及磁頭而言，這種接觸是致命的，磁頭與盤片會兩敗俱傷。于是，一種全新的盤片--“濕盤”(wetdisk)被提上的研發(fā)日程，“濕盤”可以最大限度地減少磁頭與盤片的磨擦，但其中還有不少技術(shù)上與工藝上的問題有待解決。
7.PRML讀取通道技術(shù)
PRML技術(shù)最初只用在通信方面,用以解決誤碼率問題,該技術(shù)引入硬盤中后可有效提高數(shù)據(jù)讀取及傳輸效率,可使硬盤容量提高30%以上,據(jù)稱第三代PRML讀取通道可提供高達(dá)900MBPS的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率。PRML技術(shù)可使盤片存儲更多的數(shù)據(jù),因此既可提高單片硬盤的容量,又可加快數(shù)據(jù)傳輸率。PRML技術(shù)應(yīng)用于硬盤技術(shù)信號讀取時，能避免因磁道過窄造成的信號干擾，大幅度地提高盤片的密度。同時由于磁盤密度的增大，磁頭在相同時間內(nèi)可以讀取到更多的信號，使得讀取速度得以提高。而通過最大相似原理的多點(diǎn)采樣可以把磁頭讀取到的信號與標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行對比，以得出最匹配的信號再傳送出去，從而大大地提高了數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性。PRML技術(shù)的普遍采用，使硬盤的容量、速度、可靠性都有了不同程度的提高。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201706/353317.htm 8.GMR(巨磁阻)磁頭技術(shù)
磁阻磁頭的工作原理是基于磁阻效應(yīng)來工作的,其核心是一小片金屬材料,其電阻隨磁場變化而變化,雖然其變化率不足2%,但因為磁阻元件連著一個非常靈敏的放大器,所以可測出該微小的電阻變化。巨磁阻磁頭GMR磁頭與MR磁頭一樣，是利用特殊材料的電阻值隨磁場變化的原理來讀取盤片上的數(shù)據(jù)，但是GMR磁頭使用了磁阻效應(yīng)更好的材料和多層薄膜結(jié)構(gòu)，比MR磁頭更為敏感，相同的磁場變化能引起更大的電阻值變化，從而可以實現(xiàn)更高的存儲密度，現(xiàn)有的MR磁頭能夠達(dá)到的盤片密度為3Gbit-5Gbit/in2(千兆位每平方英寸)，而GMR磁頭可以達(dá)到10Gbit-40Gbit/in2以上。目前GMR磁頭已經(jīng)成為最流行的磁頭技術(shù)。
TDK公司日前成功地試制了采用TMR薄膜的TMR(tunnelingmagnetoresisitive)磁頭，并制造出硬盤技術(shù)設(shè)備。據(jù)悉，該TMR磁頭的再生輸出以及面密度均與GMR磁頭相同。磁頭結(jié)構(gòu)與GRM磁頭不同，但是詳細(xì)信息尚未公開。
9、數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)
(1)S.M.A.R.T(自動檢測、分析及報告)技術(shù)
使用S.M.A.R.T技術(shù)，可有效保護(hù)你的硬盤技術(shù)。硬盤技術(shù)出現(xiàn)故障，是一件十分令人懊惱的事情，為此，你將冒丟失重要數(shù)據(jù)的危險。不過，現(xiàn)在有一種對硬驅(qū)故障發(fā)出報警的方法，它就是自我監(jiān)視、分析和報告技術(shù)S.M.A.R.T.。
可預(yù)測的硬驅(qū)故障是由硬驅(qū)性能逐漸惡化引起的。實際上，硬驅(qū)故障的60%都是機(jī)械性質(zhì)的，對此類故障，S.M.A.R.T.可一顯身手。S.M.A.R.T.可以對數(shù)據(jù)提供有效的廉價保護(hù)，使用S.M.A.R.T.可行的驅(qū)動器有助于減少數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險，亦即避免了金錢和時間的損失，并且預(yù)先報警能讓你安排更換驅(qū)動器所需的停工時間。盡管S.M.A.R.T.能有這樣的幫助，但保護(hù)數(shù)據(jù)最好的方法仍是不斷地定期備份，實際上，將二者結(jié)合是最好的保護(hù)方案。S.M.A.R.T技術(shù)是硬盤廠商提供的一個規(guī)范,主要目的是預(yù)防某些設(shè)備失敗。提高硬盤可靠性和確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性,已成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),因此,大多數(shù)的硬盤生產(chǎn)商已在向支持S.M.A.R.T技術(shù)看齊。
(2)SPS和DPS技術(shù)
SPS(ShockProtectionSystem)震動保護(hù)系統(tǒng)。是由昆騰公司開發(fā)，使硬盤在受到撞擊時，保持磁頭不受震動，磁頭和磁頭臂停泊在盤片上，沖擊能量被硬盤其他部分吸收，這樣能有效地提高硬盤技術(shù)的抗震性能，使硬盤在運(yùn)輸、使用及安裝的過程中最大限度地免受震動的損壞。目前第二代保護(hù)系統(tǒng)(SPSII)也推出，可以更有效的防止由于外界的震動所引起的硬盤損壞
DPS(DataProtectionSystem)數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)。DPS可快速自動檢測硬盤的每一個扇區(qū)，并在硬盤的前300M空間定位存放操作系統(tǒng)或其他應(yīng)用系統(tǒng)的重要部分。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生問題時，DPS可以在90秒內(nèi)自動檢測并恢復(fù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，即使系統(tǒng)無法自舉，也可以用包含DPS的系統(tǒng)軟盤啟動系統(tǒng)，再通過DPS自動檢測并分析故障原因，盡可能保證數(shù)據(jù)不被丟失。DPS，配合QDPS測試軟件，可以方便，正確的檢測你的硬盤是否有損壞。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，如果硬盤能通過QDPS軟件的測試，則可以排除是硬盤技術(shù)的問題：反之，則可以肯定是硬盤發(fā)生了故障，在質(zhì)保期內(nèi)可要求經(jīng)銷商退換。
(3)ShockBlock和MaxSafe技術(shù)
ShockBlock是邁拓公司在其金鉆二代硬盤技術(shù)上使用的防震技術(shù)，它的設(shè)計思想和昆騰的SPS相似，采用先進(jìn)的設(shè)計制造工藝，在意外碰撞發(fā)生時，盡可能避免磁頭和磁盤表面發(fā)生撞擊，減少因此而引起的磁盤表面損壞。
MaxSafe同樣也是金鉆二代擁有的獨(dú)特數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，它可以自動偵測、診斷和修正硬盤技術(shù)發(fā)生的問題，提供更高的數(shù)據(jù)完整性和可靠度。Maxsafe技術(shù)的核心是ECC(ErrorCorrectionCode錯誤糾正代碼)功能，它在數(shù)據(jù)傳輸過程中采用特殊的編碼算法，加入附加的ECC檢驗位代碼并保存在硬盤上，當(dāng)數(shù)據(jù)重新讀出或?qū)懭霑r，通過解碼方式去除額外的檢驗位和原來保存的數(shù)據(jù)對照，如果編碼和解碼過程中發(fā)生錯誤，將重新讀出數(shù)據(jù)并保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。
(4)Seashield和DST技術(shù)
Seashield是希捷公司推出的新防震保護(hù)技術(shù)。Seashield提供了由減震彈性材料制成保護(hù)軟罩，配合磁頭臂及盤片間的加強(qiáng)防震設(shè)計，為硬盤提供了高達(dá)300G的非操作防震能力。另一方面它也提供了印刷電路底板靜電放電硬罩及其他防損害措施，保證硬盤的可靠性。
DriveSelfTest(DST，驅(qū)動器自我測試)功能是希捷新增的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，它內(nèi)建在硬盤技術(shù)的固件中，提供數(shù)據(jù)的自我檢測和診斷功能，在用戶卸下硬盤時先進(jìn)行測試診斷，避免數(shù)據(jù)無謂的丟失。
(5)DFT技術(shù)
DFT(DriveFitnessTest，驅(qū)動器健康檢測)技術(shù)是IBM公司為其PC硬盤技術(shù)開發(fā)的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，它通過使用DFT程序訪問IBM硬盤里的DFT微代碼對硬盤進(jìn)行檢測，可以讓用戶方便快捷地檢測硬盤的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。
DFT微代碼可以自動對錯誤事件進(jìn)行登記，并將登記數(shù)據(jù)保存到硬盤上的保留區(qū)域中。DFT微代碼還可以實時對硬盤進(jìn)行物理分析，如通過讀取伺服位置錯誤信號來計算出盤片交換、伺服穩(wěn)定性、重復(fù)移動等參數(shù)，并給出圖形供用戶或技術(shù)人員參考。這是一個全新的觀念，硬盤子系統(tǒng)的控制信號可以被用來分析硬盤本身的機(jī)械狀況。
(6)“熱拔插”技術(shù)。
熱拔插SCSI連接/斷接功能深受市場的歡迎。在開啟或關(guān)閉電源時，硬盤在活躍的SCSI總線上不會造成電源瞬變或數(shù)據(jù)失誤的情況，因此熱拔插功能特別適用于陣列應(yīng)用程式，在拆機(jī)安裝硬盤技術(shù)時，陣列仍可照常運(yùn)作而不會中斷。目前IBM、Compaq、HP等品牌服務(wù)器都采用了80針熱拔插硬盤，并配有專用的硬盤技術(shù)架和電源。
(7)磁盤陣列技術(shù)
它起源于集中式大、中、小型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，專門為主計算機(jī)存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、Internet和Intranet網(wǎng)的普及，磁盤陣列已向我們走來。為確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠地保存數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)正常運(yùn)行，磁盤陣列已成為高可靠性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)解決方案中不可缺少的存儲設(shè)備。磁盤陣列由磁盤陣列控制器及若干性能近似的、按一定要求排列的硬盤技術(shù)組成。該類設(shè)備具有高速度、大容量、安全可靠等特點(diǎn)，通過冗余糾錯技術(shù)保證設(shè)備可靠。RAID是由幾組磁盤驅(qū)動器組成，并由一個控制器統(tǒng)一管理，通過在磁盤之間使用鏡像數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)分割及奇偶校驗來實現(xiàn)容錯要求，是一種具有較高容錯能力的智能化磁盤集合，具有較高的安全性和可靠性。RAID在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中作為海量存儲器，廣泛用于磁盤服務(wù)器中。用磁盤陣列作為存儲設(shè)備，可以將單個硬盤技術(shù)的30萬小時的平均無故障工作時間(MTBF)提高到80萬小時。磁盤陣列一般通過SCSI接口與主機(jī)相連接，目前最快的UltraWideSCSI接口的通道傳輸速率達(dá)到80Mbps。磁盤陣列通常需要配備冗余設(shè)備。磁盤陣列都提供了電源和風(fēng)扇作為冗余設(shè)備，以保證磁盤陣列機(jī)箱內(nèi)的散熱和系統(tǒng)的可靠性。為使存儲數(shù)據(jù)更加完整可靠，有些磁盤陣列還配置了電池。在陣列雙電源同時掉電時，對磁盤陣列緩存進(jìn)行保護(hù)，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性。
發(fā)布者：博子
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