反映硬盤質量的主要參數是傳輸速率，其次是速度、單芯片容量、尋道時間、緩存、噪聲和S.M.A.R.T .
1956年，IBM制造了世界上第壹個硬盤350 RAMAC(隨機存取方法的會計和控制)。它的數據是:5MB容量，24英寸磁盤直徑，50個磁盤，幾百公斤。磁盤上有壹層磁性物質，通過軸旋轉，壹個磁頭移動存儲數據，實現隨機存取。
1970盤面誕生。
1973年，IBM制造了640MB的硬盤，首次采用了Winchester技術，也就是現在硬盤的開始。由於磁頭懸浮在磁盤上方，鍍磁磁盤可以在密封的硬盤中快速旋轉，但重量卻有幾十公斤。
1975軟相鄰層(軟鄰近層)專利MR磁頭結構生成
1979 IBM發明了薄膜磁頭，意味著硬盤可以變得很小，速度可以更快，同樣體積下硬盤可以更大。
1979 IBM 3370誕生了。這是第壹款采用薄膜感應磁頭和遊程長度受限(RLL)編碼的硬盤。“2-7”RLL編碼將減少硬盤錯誤。
IBM 9332誕生於1986，是第壹個擁有更高效的1-7遊程長度受限(RLL)碼的硬盤。
1989第壹代MR頭出現了。
1991年，IBM MR(磁阻)磁頭硬盤出現。驅動壹個G的硬盤也出現了。磁阻磁頭對信號變化非常敏感，因此磁盤的存儲密度可以提高幾十倍。這意味著硬盤的容量可以做得更大。意味著硬盤進入了G級時代。
1993引入GMR(巨磁阻磁頭技術)，將硬盤的存儲密度提升到了壹個更高的層次。
了解硬盤
硬盤是電腦的重要組成部分。大家安裝的操作系統(比如Windows 9x，Windows 2k…)和所有應用軟件(比如Dreamwaver，Flash，Photoshop…)都位於硬盤中。可能妳沒感覺到吧！但是硬盤真的很重要，至少是目前我們存儲數據的主要地方，那麽妳對硬盤了解多少呢？也許妳對她壹無所知，但沒關系，請看下文。
壹、硬盤的歷史和發展
從第壹個硬盤RAMAC的出現，到每盤存儲超過15GB的硬盤，硬盤也經歷了幾代的發展。下面介紹壹下它的歷史和發展。
1.1956年9月，IBM的壹個工程團隊向世界展示了第壹個磁盤存儲系統IBM 350 RAMAC(Accounting and Control Random Access Method)，其磁頭可以直接移動到磁盤上的任意存儲區域，從而成功實現了隨機存儲。這個系統總容量只有5MB，* * *用了50個直徑24寸的磁盤。這些圓盤上塗有壹層磁性物質，堆疊固定在壹起，繞同壹軸旋轉。當時，這種RAMAC主要用於飛機預訂、自動銀行、醫療診斷和航天領域。
2.1968“Winchester/Winchester”技術首次由IBM提出，探討了硬盤技術重大變革的可能性。“溫徹斯特”技術的本質是:“密封的、固定的、高速旋轉的鍍盤，磁頭沿盤的徑向移動，磁頭懸浮在高速旋轉的盤的上方，不與盤直接接觸”，這也是現代大多數硬盤的雛形。
3.1973 IBM用Winchester技術制造了第壹塊硬盤，硬盤技術的發展有了正確的結構基礎。
4.1979，IBM又發明了薄膜磁頭，使進壹步縮小硬盤體積、增加容量、提高讀寫速度成為可能。
20世紀80年代後期，IBM對硬盤發展的另壹大貢獻就是發明了MR(Magneto Resistive)磁阻，在讀取數據時對信號變化非常敏感，使磁盤的存儲密度比以前的每英寸20MB提高了幾十倍。
6.1991年，IBM生產的3.5寸硬盤使用了MR磁頭，使得硬盤容量首次達到1GB，從此硬盤容量進入GB量級。
7.1999年9月7日，邁拓公布了第壹款容量為10.2GB的ATA硬盤，將硬盤的容量引入了壹個新的裏程碑。
8.2000年2月23日，希捷發布了轉速高達15000 rpm的獵豹X15系列硬盤。它的平均尋道時間只有3.9ms，是目前世界上最快的硬盤，也是迄今為止旋轉最高的硬盤。其性能相當於只用. 15秒讀完壹整本莎士比亞。該系列產品內部數據傳輸速率高達48MB/s，數據緩存4~16MB，支持Ultra160/m SCSI和光纖通道(Fibre Channel)，將硬盤外部數據傳輸速率提升至160 MB ~ 200 MB/s..總的來說，希捷的獵豹X15系列將硬盤的性能提升到了壹個新的裏程碑。
9.2000年3月16日，硬盤領域有了新的突破，第壹款“玻璃硬盤”問世，那就是IBM推出的Deskstar 75GXP和Deskstar 40GV。這兩款硬盤都是用玻璃代替傳統的鋁作為盤面材料，可以給硬盤帶來更大的光滑度和堅固性。此外，該玻璃材料在高速下具有更高的穩定性。此外，Deskstar 75GXP系列產品的最高容量為75GB，是目前最大的硬盤，而Deskstar 40GV的數據存儲密度高達每平方英寸1430億數據位，再次刷新了數據存儲密度的世界紀錄。
二、硬盤分類
目前硬盤產品的內盤有:5.25、3.5、2.5和1.8英寸(後兩種常用於筆記本和壹些袖珍精密儀器，現在3.5英寸的盤常用於臺式機)；根據硬盤與計算機的數據接口，可以分為IDE接口和SCSI接口硬盤兩大類。
三、技術規格
目前臺式機中的硬盤外形差別不大，技術規格中有幾個重要指標:
1.平均尋道時間是指硬盤磁頭移動到數據所在磁道所需的時間，單位為毫秒(ms)。註意它和平均訪問時間的區別。當然，平均尋道時間越小越好。現在購買硬盤，應該選擇平均尋道時間低於9 ms的產品..
2.平均延遲是指磁頭移動到數據所在的磁道，然後等待所需數據塊在磁頭下繼續旋轉(半圈或更多或更少)的時間，以毫秒(ms)為單位。
3.單磁道尋道是指磁頭從壹個磁道移動到另壹個磁道的時間，單位為毫秒(ms)。
4.最大完整尋道是指磁頭開始移動直到最終找到所需數據塊所需的總時間，單位為毫秒(ms)。
5.平均存取時間是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等待時間的總和。註意:很多硬盤廣告中提到的平均訪問時間，大多是用平均尋道時間來代替的。
6.最大內部數據傳輸速率，也稱為持續傳輸速率，單位為MB/S(註意Mb/S之間的差異)。是指磁頭和硬盤緩存之間的最大數據傳輸率，壹般取決於硬盤的磁盤速度和磁盤數據線密度(指同壹磁道上的數據間隔)。請註意，Mb/S或Mbps經常被用作該指標中的單位，這意味著每秒兆位。如果需要轉換成MB/S(兆字節每秒)，Mbps數據必須除以8(壹個字節8位)。比如WD36400硬盤給出的最大內部數據傳輸速率是131Mbps，但如果以MB/S計算，只有16.37 MB/S(131/8)。
7.外部數據傳輸速率:俗稱突發數據傳輸速率，指從硬盤緩沖區讀取數據的速率，在廣告或硬盤特性表中常以數據接口速率代替，單位為MB/s..目前主流硬盤普遍采用Ultra ATA/66，其最大外部數據速率為66.7MB/s，而在SCSI硬盤中，采用最新的Ultra 160/m SCSI接口標準，其數據傳輸速率可達160MB/s，利用Fibra通道最大外部數據傳輸可達200MB/s。在廣告中，我們有時可以看到dual Ultra 160/m SCSI的接口，理論上將最大外部數據傳輸速率提高到320MB/s，但似乎目前還沒有推出這種接口的產品。
8.主軸速度:指硬盤中的主軸速度。目前ATA(IDE)硬盤的主軸轉速壹般為5400~7200rpm，主流硬盤為7200rpm。至於SCSI硬盤，主軸轉速可以達到7200 ~ 10000轉，最高轉速SCSI硬盤可以達到15000轉。
9.數據緩存:指硬盤內部的高速內存。目前硬盤的高速緩存壹般是565，438+02 KB ~ 2MB。目前主流ata硬盤的數據緩存應該是2 MB，SCSI硬盤中最高的數據緩存現在已經達到了16mb。大數據緩存的硬盤在訪問零散文件時有很大的優勢。
10.硬盤表面溫度:指硬盤工作時產生的溫度導致硬盤密封外殼溫度升高的情況。這個指標不是廠家提供的，只能在各種媒體的測試數據中看到。硬盤的高溫會影響薄膜磁頭(包括GMR磁頭)的數據讀取靈敏度，因此工作面溫度較低的硬盤具有更好的數據讀寫穩定性。壹般來說，高速SCSI硬盤要加壹個硬盤散熱裝置，這樣才能保證硬盤的工作穩定性。
11.MTBF(連續無故障時間):指硬盤從開始運行到發生故障的最長時間，單位為小時。壹般壹個硬盤的MTBF至少是30000或者40000小時。壹般產品廣告或常用技術特征表中不提供該索引。必要的時候可以上網去專門生產這個硬盤的公司的網站。
第四，接口標準
ATA接口，是目前桌面硬盤中常用的接口類型。
ST-506/412接口:
這是希捷開發的硬盤接口。使用這種接口的第壹批硬盤是希捷ST-506和ST-412。ST-506接口使用起來相當簡單。它不需要任何特殊的線纜和連接器，但它支持的傳輸速度很低。所以這個接口在1987左右基本被淘汰了，大部分使用這個接口的老硬盤容量都在200MB以內。早期IBM PC/XT和PC/AT機器使用的硬盤是ST-506/412硬盤或MFM硬盤，MFM(modified frequency modulation)指的是壹種編碼方案。
ESDI接口:
即(增強型小驅動接口)接口，是邁拓公司在1983開發的。它的特點是編解碼器放在硬盤本身，而不是控制卡上，理論傳輸速度是上面提到的ST-506的2…4倍，壹般可以達到10Mbps。但其成本較高，與後來的IDE接口相比並無優勢，因此在90年代後被淘汰。
IDE和EIDE接口:
IDE(Integrated Drive Electronics)的本意其實是指集成了控制器和盤體的硬盤驅動器。我們經常稱之為IDE接口，也叫ATA(高級技術附件)接口。現在PC用的硬盤大部分都是IDE兼容的，用線和主板或者接口卡連接就行了。將盤體與控制器集成在壹起，減少了硬盤接口中線纜的數量和長度，增強了數據傳輸的可靠性，使硬盤更容易制造，因為制造商不再需要擔心自己的硬盤是否兼容其他制造商生產的控制器，用戶安裝起來也更方便。
ATA-1(IDE):
ATA是最早的IDE標準的正式名稱，IDE實際上是指硬盤本身連接到硬盤接口。ATA在主板上有壹個插座，支持壹個主設備和壹個從設備。每臺設備的最大容量為504MB。ATA最初支持的PIO-0 EIDE(程控I/O-0)只有3.3MB/s，而ATA-1 * * *規定了三種PIO模式和四種DMA模式(實際中沒有應用)。
ATA-2(EIDE增強型IDE/快速ATA):
這是ATA-1的擴展。增加了兩種PIO和兩種DMA模式，最大傳輸速率提升至16.7MB/s/s，同時引入LBA地址轉換方式，突破了舊BIOS中504MB的固有限制，支持硬盤最高8.1GB。如果您的計算機支持ATA-2，您可以在CMOS設置中找到(LBA，邏輯塊地址)或(CHS，柱面，磁頭，扇區)的設置。它的兩個插座可以分別連接壹個主設備和壹個從設備，從而支持四個設備，兩個插座也分為主插座和從插座。通常速度最快的硬盤和光驅可以放在主插口，不太重要的設備可以放在從插口。這種放置對於486和早期的奔騰計算機是必要的，這樣主插座可以連接到快速PCI總線，而從插座可以連接到較慢的ISA總線。
ATA-3(fasta-2):
該版本支持PIO-4，沒有增加更高速的工作模式(即仍為16.7MB/s)，但引入了簡單的密碼保護安全方案，修改了電源管理方案，引入了S.M.A.R.T(自我監控、分析和報告技術)。
ATA-4(UltraATA、UltraDMA、UltraDMA/33、UltraDMA/66):
這壹新標準將PIO-4下的最大數據傳輸速率提高了壹倍，達到33MB/s或66MB/s。它還引入了總線占用的新技術，利用PC機的DMA通道減輕了CPU的處理負荷。要使用Ultra-ATA，需要壹個空閑的PCI擴展槽。如果將UltraATA硬盤卡插入ISA擴展槽，設備無法達到其最大傳輸速率，因為ISA總線的最大數據傳輸速率僅為8 MB/s..其中，Ultra ATA/66(即Ultra DMA/66)是目前主流臺式機硬盤采用的接口類型，其最大外部數據傳輸速率為66.7 MB/s..
串行ATA:
新的串行ATA (serial ATA)是壹種接口類型，將用於英特爾公司在今年IDF(英特爾開發者論壇)上發布的下壹代外設產品中。顧名思義，它以連續串行的方式傳輸數據，同壹時間只會傳輸1位數據。這可以減少接口的引腳數，所有工作都是用四個引腳(編號65438)完成的，這樣可以減少功耗和發熱。最新的硬盤接口類型ATA-100是串行ATA，這是最初的規範，它支持的最大外部數據傳輸速率是100 MB/s，上面介紹的兩款IBM Deskstar 75GXP和Deskstar 40GV是最早采用這種ATA-100接口類型的產品。2001第二季度將推出Serial ATA 1x標準產品，可以提升150mb/s的數據傳輸速率，對於Serial ATA接口來說，壹臺同時有兩塊硬盤的電腦是分不出主盤和從盤的，每個設備對電腦主機都是主控，這樣我們可以節省很多跳線時間。
SCSI接口:
SCSI是指小型計算機系統接口，最早開發於1979。最初是作為小型機的接口技術開發的，但是隨著計算機技術的發展，現在已經完全移植到普通PC上了。目前，SCSI可分為SCSI-1和SCSI-2(SCSI寬和SCSI風快)。最新的SCSI是SCSI-3，但SCSI-2是目前最流行的SCSI版本。SCSI廣泛應用於硬盤、光驅、ZIP、MO、掃描儀、磁帶機、JAZ、打印機、光驅刻錄機等設備中。它的優點很多，主要有以下幾點:
1，適應性廣；使用SCSI可以連接15個以上的設備，並且所有這些設備只占用壹個IRQ，可以避免IDE中15外設的限制。
2.多任務處理；與IDE不同，SCSI允許壹個設備傳輸數據，而另壹個設備查找數據。這將在Linux和Windows NT等多任務操作系統中實現更高的性能。
3.寬帶寬；理論上最快的SCSI總線帶寬為160MB/s，即Ultra 160/s SCSI；SCSI這意味著妳的硬盤最大傳輸速率將達到160MB/s(當然這是理論上的，實際應用中可能會更低)。
4、CPU占用率更低
從最早的SCSI到現在的Ultra 160/m SCSI，SCSI接口有以下幾個發展階段。
1，SCSI-1—最早的SCSI是由美國Shugart公司(希捷公司的前身)於1979年制定的。在1986中，獲得了ANSI認可的SASI (Shugart Associates系統接口)。這就是我們現在所說的SCSI -1，其特點是支持同步和異步SCSI外設。7個8位外設的最大數據傳輸速度為5mb/s；支持WORM外設。
2.SCSI-2 —90九十年代初(具體來說就是1992)，SCSI發展到SCSI-2。當時的SCSI-2產品(俗稱快速SCSI)通過提高同步傳輸的頻率，能夠將數據傳輸速率提高到100 MB/s。最初的8位並行數據傳輸被稱為窄SCSI；後來出現了16位並行數據傳輸的WideSCSI，其數據傳輸速率提高到20 MB/s..
3.SCSI-3-1995推出SCSI-3，俗稱Ultra SCSI，稱為SCSI-3 Fast-20並行接口(數據傳輸速率為20M/S)。它采用將同步傳輸時鐘頻率提高到20MHZ的技術來改善數據傳輸，因此當使用16位傳輸的寬模式時，數據傳輸可以達到40mb/s。它允許接口電纜的最大長度為1.5m..
4.1997推出Ultra 2 SCSI(Fast-40)，采用LVD(低壓差分)傳輸方式。16位Ultra2SCSI(LVD)接口最高傳輸速率可達80MB/S，最長允許接口電纜為12m。
5、1998年9月Ultra 160/m SCSI(Fast-80 under Wide)規範正式發布，其最高數據傳輸速率為160MB/s，將為計算機系統帶來更高的系統性能。
目前最流行的串行硬盤技術
隨著INTEL 915平臺的發布，最新的ICH6-M也進入了我們的視野。除了壹些電源管理功能，ICH6還正式引入了SATA(串行ATA，以下簡稱SATA)和PCI-E的概念，對於筆記本來說，PATA(並行ATA，以下簡稱PATA)從誕生之日起就壹直被用來連接硬盤。SATA的出現無疑是硬盤接口的壹次革命。如今在英特爾的積極推動下，筆記本也開始進入SATA陣營。
關於SATA的優點，相信大家都有所了解。的確，與PATA相比，SATA有很多不可比擬的優勢，筆者將在本文中通過技術細節進行分析。相信看完這篇文章妳會對SATA有更深入的了解。另外，因為本文主要關註筆記本和臺式機，所以RAID等技術不在本文討論範圍之內。
串行通信和並行通信
在詳細介紹之前，我們先了解壹下串行通信和並行通信的特點。
壹般來說，串行通信可以通過兩根信號線和壹根地線完成相互的信息傳輸。如下圖所示，我們可以看到，設備A和設備B之間的信號交換只用兩根信號線和壹根地線就完成了。這樣，在壹個時鐘內，將傳輸兩位數據(每個方向壹位，全雙工)。如果時鐘頻率足夠高，數據傳輸速度也會足夠快。
如果我們想節省成本，我們也可以只用壹根信號線連接壹根地線。這樣壹個時鐘只傳輸壹位(半雙工)，我們還可以提高時鐘頻率來提高它的速度。
並行通信本質上與串行通信相同。唯壹的區別是，並行通信依靠多條數據線在壹個時鐘周期內傳輸更多的位。下圖中，數據線不是壹兩條，而是很多條。很容易知道，如果有8條數據線，在同壹個時鐘周期內傳輸的數據量是8位。如果我們有足夠的數據線，如PCI總線，我們可以在此期間傳輸32位數據。
在這裏，我想提醒讀者，對於壹個產品來說，用最低的成本來滿足帶寬的需求，就是成功的設計，不管妳是串行通信還是並行通信，也不管妳的傳輸技術是先進還是落後。
PATA接口的速度
我們知道ATA-33的速度是33MB/S，ATA-100的速度是100 MB/s，那麽這個速度是怎麽算出來的呢？
首先，我們需要知道總線上的時鐘頻率。比如ATA-100是25MHz，PATA有16條並行數據線，壹次可以傳輸16位數據。為了降低總線本身的頻率，PATA被設計為在時鐘的上沿和下沿傳輸數據(類似於DDR的原理)，這樣壹個時鐘周期就可以傳輸32bit。
這樣我們很容易得到ATA-100的速度是25m * 16 bit * 2 = 800 Mbps = 100 Mbyte/s。
PATA的局限性
在相同頻率下，並行總線優於串行總線。隨著硬盤數據傳輸速率的不斷提高，傳統的並行ata接口逐漸暴露出壹些設計缺陷，其中最致命的問題就是並行線的信號幹擾。
那信號線是怎麽互相幹擾的呢？
1，首先是信號的反射現象。南橋的PATA信號通過扁平的信號線到達硬盤(筆記本裏也有從南橋通向硬盤的接口)。學過微波通信的讀者壹定知道，信號到達PATA硬盤後必然會反彈，反彈回來的信號會疊加在當前正在傳輸的信號上，破壞傳輸中數據的完整性，造成接收端的誤判。
因此，在實際設計中，我們必須設計相應的電路來保證信號的完整性。
我們可以看到，從南橋發送的PATA信號在發送到PATA設備之前壹般需要經過壹個排除。我們必須增加至少30個電阻(除了16數據線，還有壹些控制信號)才能有效防止信號反彈。硬盤內部，硬盤廠商會連接終端電阻，防止引號反彈。這不僅增加了成本，也給PCB的布局帶來了麻煩。
當然，信號反彈在任何高速電路中都會發生，在SATA中我們也會看到終端電阻，但由於SATA的數據線比PATA少，采用差分信號傳輸，所以這個問題並不突出。
2.其次，信號偏移的問題。
理論上，並行總線的數據線長度應該相同。在實踐中，很難保證這壹點。信號線長度不壹致會造成信號到達接收端過快/過慢，導致邏輯誤判。而且信號延遲的原因有很多，比如電路板上的分布電容，信號線在高頻時產生的感抗。
如圖，我們在左南橋端發送的數據是[1，1，1，0]。在發送到硬盤的過程中，第四個信號因為某種原因被延遲，在判斷的時刻沒有到達接收端。這樣，接收機判斷接收到的信號是[1，1，1，1]，出現錯誤。也可以看出，並行的數據線越多，出錯的概率越大。
下圖是索尼Z1的硬盤轉接線。我們可以看到設計師做了很多蛇形線來滿足PATA數據線的長度壹致性要求。
我們很容易想象，信號的時鐘越快，被判斷信號被判斷的時間就越短，誤判的可能性就越大。在慢速總線(up)上，數據信號與判斷信號的時間誤差允許為a，而在高速總線(down)上，允許誤差為b，速度越快，允許誤差越小。這也是PATA總線頻率提升的局限性，總線頻率直接影響硬盤傳輸速度。。。
3、信號線之間有幹擾(串音幹擾)
這種幹擾幾乎存在於任何電路中。和信號偏移壹樣，串擾幹擾是並行通信中的常見問題。由於並行通信需要多條信號線並行運行(滿足長度、分布電容等參數的壹致性)，此時就產生了串擾幹擾。因為信號線在傳輸數據的過程中是在0，1之間不斷變化的，所以周圍的磁場變化很快。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。這個電壓會導致信號失真。信號頻率越高，幹擾越嚴重，直到根本無法工作。串擾幹擾可以說是影響平行PATA線的最不利因素，它極大地限制了線路的長度。
硬盤的恢復主要靠備份，壹些專業的恢復技術需要專業學習。但是我不專業。現在GHOST是最常用的壹種，可以備份任何磁盤，生成備份文件，必要時可以用來恢復數據。
目前市場上主要的硬盤有Meto、西部數據(WD)、希捷(ST)、三星、東智、松下，以及最新的易拓秘密硬盤。